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第1章 节约原材料管理 1

一、关于节约原材料的若干基本概念 1

二、我国金属材料生产和消费的基本情况 1

目录 1

三、我国节约金属材料潜力分析 5

1．降低钢材消费强度的可能性和必要性 5

2．调整产业结构和节材 6

3．优化工业结构和节材 7

4．冶金工业和节材 8

5．机电工业和节材 9

6．基本建设、建筑工程和节材 11

7．修旧利废和节材 12

8．开发代用材料和节材 13

3．节材量预测方法 14

1．企业节材降耗管理体系 14

五、节材的微观管理 14

四、节材的宏观管理 14

2．节材规划编制要点 14

1．节材方针 14

2．节材降耗管理制度 15

3．节材降耗指标的分解 15

4．现代化管理手段和方法 15

5．金属材料消耗定额 16

六、节材统计指标体系和考核标准 16

1．建立节材统计指标体系的原 16

2．节材统计指标体系 17

3．节材指标考核标准 18

1．构件的承载能力设计 19

第2章 提高构件承载能力的原理与方法 19

一、概述 19

2．合理设计构件减少材料消耗 20

二、提高构件的静强度 23

1．构件截面形状的合理设计 24

2．等强度梁 28

3．改善构件受力状况 30

4．以拉压结构替代受弯构件 34

5．弹性强化和塑性强化 35

三、提高构件的疲劳强度 37

1．降低应力集中系数 37

2．提高表面质量 38

3．进行表面处理 38

1．几种典型情况的动荷系数 39

四、提高构件的抗中击能力 39

2．提高构件抗冲击能力的途径 41

五、提高构件的刚度 42

1．决定构件刚度的基本因素 42

2．提高构件刚度的途径 42

六、提高压杆的稳定性 46

1．细长压杆的临界应力 46

2．中柔度压杆的临界应力 46

3．提高压杆稳定性的途径 47

参考文献 49

附录A 安全系数 50

附录B H型钢表 57

附录C 应力集中系数 61

一、概述 65

1．机械运动方案设计与节材的关系 65

第3章 机械运动方案设计 65

2．机械运动的参数和特性 66

二、按节材原则设计机械传动系统 69

1传动装置的作用 69

2．各种传动的特点和性能 69

3．机械传动系统方案设计的原则 71

4．常用减速器 73

5．行星齿轮传动 75

6．几种具有显著节材效果的大传动比减速装置 78

7．无级变速传动 83

8．传动方案实例分析……矿用绞车机械传动设计方案分析 84

三、按节材原则设计执行机构 85

1．匀速运动机构 85

2．非匀速运动机构 86

3．往复运动机构 87

4．间歇运动机构 88

5．运动方案的对比和选择 89

参考文献 90

第4章 机械装置轻型化设计 91

一、概述 91

1．机械装置轻型化的意义 91

2．机械装置轻型化设计的途径 91

二、改善零部件受力状况 91

1．改善受力状况 91

2．限制机械系统受力 91

三、提高传动装置承载能力 103

1．新型传动的应用 103

2．渐开线变位齿轮的应用 111

3．硬齿面齿轮的应用 112

四、合理的结构设计 114

1．提高零部件疲劳强度的结构设计 114

2．减轻机架零件重量的结构设计 118

五、现代设计理论与方法的应用 122

1．机械优化设计 122

2．有限元法 123

3．计算机辅助设计 124

参考文献 127

第5章 下料 128

一、概述 128

1．下料方法 128

2．剪切毛坯的精度要求 128

二、带锯下料 129

1．高速剪切的毛坯精度 130

三、高速剪切 130

2．影响剪切精度的基本因素 131

3．高速剪切设备 133

4．高速剪切模具 135

四、径向夹紧剪切 137

1．径向夹紧剪切的特点 137

2．径向夹紧力对剪切质量的影响 137

3．径向夹紧剪切的毛坯精度 137

4．径向夹紧剪切设备 139

5．径向夹紧剪切模具 140

五、轴向加压剪切 142

1．影响剪切质量的基本因素 142

2．限制轴向流动的约束剪切 144

3．轴向加压剪切设备与模具 145

1．渐进剪切的工艺特点 146

六、渐进剪切 146

4．轴向加压剪切法的应用 146

2．渐进剪切的工艺装备 147

七、弯曲疲劳断料 148

1．弯曲疲劳断料的特点 148

2．弯曲疲劳断料的断口特征 149

3．缺口参数的确定 149

4．弯曲疲劳断料的工艺装备 150

八、管材的剪切与轧切 151

1．管材剪切的特点 151

2．提高管材剪切质量的途径 151

3．管材的剪切装置 151

4．管材的轧切 153

九、自动称重剪切 154

1．合理形状的原毛坯 156

十、合理形状的原毛坯与排样优化 156

2．排样优化 157

3．钢板下料最优化技术 159

十一、热切割技术 159

1．氧焰切割 160

2．等离子弧切割 161

3．激光切割 164

参考文献 166

第6章 塑性加工 167

一、概述 167

1．塑性加工的分类 167

2．塑性加工的特点 168

1．胎模锻的特点及应用 169

二、胎模锻和型砧锻 169

3．节约金属材料的途径 169

2．胎模分类及其特点 170

3．胎模锻设备吨位的选择 170

4胎模锻工艺实例 172

5．型砧锻 173

三、精密锻轴 173

1．精密锻轴的工艺特点 173

2．精密锻轴的优缺点 173

3．精密锻轴的应用范围 174

4．精密锻轴的应用实例 174

四、精密模锻 174

1．精密模锻的特点 174

4．精密模锻的技术经济效果 175

3精密模锻的方法 175

2．精密模锻必须采取的措施 175

5．精密模锻件的尺寸精度和表面质量 176

6．精密模锻时的润滑 178

7．精密模锻工艺设计 180

8．精密模锻实例——直齿伞齿轮的精密模锻 181

9．齿轮的冷精锻 184

五、冷、温挤压 184

1．冷挤压的优点 184

2．冷挤压的关键 186

3．冷挤压力 186

4．钢材的冷挤压 192

5．铝与铝合金的冷挤压 196

6．铜与铜合金的冷挤压 198

7．钢的温热挤压 200

1．辊锻的特点、分类及应用 202

六、辊锻 202

2．辊锻的基本原理 203

3．辊锻机 205

4．制坯辊锻 205

5．成形辊锻 207

6．冷辊锻 208

七、楔横轧 208

1．楔横轧的工作原理及特点 208

2．楔横轧的优点 209

3．楔形模设计 209

1．摆动辗压的工作原理 210

2．摆动辗压的特点 210

八、摆动辗压 210

4．楔横轧的应用 210

3．摆动辗压的应用 211

4．摆动辗压的应用实例 211

九、超塑性加工 212

1．超塑性加工的原理 212

2．超塑性加工的特点 212

3．超塑性加工的种类及应用 212

4．超塑性加工实例 214

十、粉末锻造 215

1．粉末锻造的工艺过程及特点 215

2．粉料准备 216

3．预制坯 216

4．锻造 216

6．特殊的粉末锻造（喷雾锻造法） 217

7．粉末锻造的应用 217

5．后处理和加工 217

十一、液态模锻 218

1．液态模锻的特点与应用 219

2．液态模锻的基本工艺参数 219

3．液态模锻实例 221

十二、辗环 223

1．辗环的工作原理 223

2．辗环的优越性 223

3．辗环的应用 224

参考文献 224

第7章 铸造 225

一、概述 225

二、提高铸件精度和降低粗糙度 226

1．熔模铸造 226

2．陶瓷型铸造 228

3．真空密封铸造 230

4．树脂砂铸造 231

5．实型铸造 234

三、减少铸件壁厚 236

1．压力铸造 237

2．低压铸造 240

3．薄壁球墨铸铁件 242

四、提高铸件质量，优化工艺设计 242

1．铸造工艺CAD与计算机模拟 242

2．保温冒口 245

五、铸造耐磨材料 246

1．各种矿物硬度 246

2．铸造耐磨材料 247

六、降低铸造废品率 255

七、砂型铸造和金属型铸造 255

参考文献 256

一、概述 258

第8章 焊接 258

二、焊缝形状、尺寸及焊接接头形式 259

1．焊接接头的类别及焊条选择 259

2．焊缝及焊接接头的基本形式 262

3．对接接头的应力集中 263

4．丁字及十字接头的应力集中 264

5．坡口形式及焊缝尺寸 266

6．关于搭接接头及盖板接头 267

7．综合评述 269

三、奥氏体不锈耐蚀钢的焊接 270

1．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及应力腐蚀 271

2．奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀 272

4．奥氏体不锈钢焊接工艺特点 274

3．奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂 274

5．奥氏体不锈钢复合钢板焊接要点 278

四、灰铸铁焊接 279

1．灰铸铁的基本特点 279

2．灰铸铁的焊接性分析 280

3．同质焊缝的灰铸铁熔焊 281

4．异质焊缝的灰铸铁冷焊 283

5．灰铸铁的钎焊 285

6．灰铸铁件的焊补 286

附：钢铸件的焊补要点 288

五、堆焊 289

1．堆焊合金分类 290

2．堆焊材料的选择及工艺特点 293

1．铸改焊结构设计原则 300

六、铸改焊及拼焊结构设计原则 300

2．电渣拼焊结构设计原则 307

参考文献 310

第9章 金属材料的选用和热处理 312

一、概述 312

1．金属材料的基本知识 312

2．金属热处理的基本知识 322

3．选用金属材料的原则和方法 324

二、充分发挥金属材料的强度潜力 331

1．常规力学性能 332

2．多冲抗力 334

3．冲击韧度 334

4．断裂韧度 336

6．疲劳缺口敏感度 338

5．疲劳极限 338

7．疲劳门槛 339

8．低周疲劳 341

9．接触疲劳 341

10．腐蚀疲劳 342

11．应力腐蚀 344

12．高温性能 345

13．辐照脆化 347

14．耐磨性 348

三、结构钢 348

1．碳素结构钢 348

2．低合金结构钢 349

3．优质碳素结构钢 356

4．低碳马氏体钢 360

5．渗碳钢 363

6．调质钢和非调质钢 369

7．超高强度钢 374

8．弹簧钢 377

9．轴承钢 379

10．专用钢 381

四、工具钢 389

1．碳素工具钢 389

2．合金工具钢 390

3．高速工具钢 395

五、不锈钢和耐热钢 400

1．不锈钢 401

2．耐热钢 414

六、铸铁 420

1．灰铸铁 420

2．球墨铸铁 422

3．白口铸铁 426

4．锻铸铁 426

七、有色金属 428

1．铝及其合金 428

2．铜及其合金 439

3．钛及其合金 450

八、粉末冶金材料 459

1．烧结结构材料 459

2．烧结减摩材料 461

3．烧结摩擦材料 461

4．硬质合金 463

参考文献 467

一、表面形变强化及淬火强化 469

1．表面形变强化 469

第10章 表面工程 469

2．电火花表面强化 475

3．感应加热表面淬火 476

4．激光表面淬火 477

二、化学热处理 478

1．渗碳 478

2．渗氮 479

3．碳氮共渗 479

4．渗铝 479

5．渗硼 482

三、表面涂（镀）层 484

1．热喷涂 484

2．真空熔结涂层 488

3．电刷镀 490

4．化学镀 491

5．熔盐浸镀 492

6．化学气相沉积CVD 493

7．物理气相沉积PVD 494

8．等离子体增强化学气相沉积PCVD 496

9．离子束辅助沉积 496

参考文献 498

第11章 废旧机件的修复及废金属的回收 499

一、概述 499

1．关于废旧机件的修复 499

2．关于废金属的回收 499

二、修复工艺 500

1．修复工艺总述 500

2．热喷涂修复法 502

3．堆焊修复法 505

4．低真空熔敷修复法 513

5．焊接修复法 514

6．电镀修复法 517

7．粘接修复法 520

8．塑性变形修复法 523

9．机加工修复法 524

三、典型零件的修复 525

1．曲轴的修复 525

2．花键轴的修复 527

3．滑动轴承的修复 528

4．气缸体和气缸盖的修复 528

5．齿轮的修复 529

6．阀门密封面的修复 530

8．机床导轨的修复 531

7．斗齿、刀片的修复 531

9．轧辊的修复 533

四、废金属的回收 534

1．废铝的回收 534

2．废铜的回收 537

3．废镍的回收 539

4．废银的回收 541

5．废铅的回收 543

6．废锡的回收 544

7．废锌的回收 545

8．废钢铁的回收 546

参考文献 549

第12章 基本建设用金属材料的节约 550

一、概述 550

1．建筑用的主要金属材料 550

2．节材途径 551

1．钢结构和混合结构的选用 552

2．钢结构的综合分析 552

二、建筑用钢结构的特点和选用 552

3．钢结构的用钢量 553

三、高层建筑钢结构体系及所用钢材 553

1．高层建筑钢结构体系 553

2．高层建筑实例 556

3．高层建筑结构用钢材 566

四、混凝土结构 568

1．钢筋混凝土结构的优缺点及其改进 568

2．钢筋混凝土结构用钢筋的节约 568

3．预应力混凝土 569

4．钢一混凝土组合梁 572

1．概述 574

2．存在问题和解决途径 574

五、建筑用冷弯型钢 574

5．钢筋轻骨料混凝土 574

3．冷弯型钢常用断面性能举例 575

六、铝、铝合金及金属门窗 581

1．铝和铝合金 581

2．铝合金门窗 581

3．钢门窗 582

七、市政建设和环保部门建设用金属材料 583

1．城市道路用钢材 583

2．绿化和环境卫生用钢材 583

3．城市地下金属管道 583

4．节约金属措施 584

参考文献 585

2．化学腐蚀 586

1．概述 586

第13章 金属材料的腐蚀与保护 586

一、金属的腐蚀 586

3．电化学腐蚀 587

4．腐蚀的主要类型 592

5．环境中的腐蚀 596

6．控制腐蚀的途径 599

二、耐蚀材料的选用 599

1．纯金属的耐蚀特性 599

2．常用金属材料的耐蚀性 600

3．耐蚀金属材料选用原则 603

三、控制腐蚀的工程设计 605

1．防蚀结构设计的一般原则 605

2．加工过程中控制腐蚀的措施 605

1．改变腐蚀环境的状态 606

四、腐蚀环境的改善 606

2．缓蚀剂的应用 607

五、电化学保护 611

1．阴极保护 611

2．阳极保护 613

3．阴极保护与阳极保护方法的比较 614

六、覆层保护法 614

1．金属镀层 615

2．有机涂层 616

3．无机涂层 618

七、设备和机械的腐蚀与防护实例 619

1．锅炉 619

2．冷却冷凝装置 620

3．汽轮机、燃气轮机和压缩机 620

4．海洋采油平台 621

5．地下井（坑道） 622

6．钻杆 622

7．抽油杆 623

8．埋地管线 623

9．石油、化工容器 624

10．泵 624

八、腐蚀数据的查阅 624

参考文献 625

第14章 非金属材料的选用 626

一、有机高聚物的选用 626

1．概述 626

2．高聚物的重要性质 629

3．塑料 631

4．橡胶 636

5．粘结剂 638

二、工程陶瓷材料的选用 640

1．工程陶瓷材料的组成结构和生产工艺 640

2．工程陶瓷的结构和性能 641

3．高温结构陶瓷 641

4．工具陶瓷材料 645

三、复合材料 645

1．复合材料的分类和性能 645

2．常用复合材料 646

四、其它非金属材料 648

1．耐蚀无机非金属材料 648

2．光导纤维材料 649

参考文献 650