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第1章 金属的性能与结构 1

1.1 金属的性能 2

1.1.1 金属的使用性能 2

1.1.2 金属的工艺性能 6

1.1.3 强化金属材料的方法 6

1.2 金属的晶体结构与结晶 7

1.2.1 金属的晶体结构 7

1.2.2 金属的结晶 11

1.3 合金的相结构与铁碳合金状态图 15

1.3.1 合金的相结构 15

1.3.2 合金状态图 16

1.3.3 铁碳合金状态图 17

思考与练习 22

第2章 钢的热处理理论 23

2.1 钢在加热时的转变 24

2.1.1 按照Fe-Fe3C状态图分析钢加热时的转变 24

2.1.2 奥氏体的形成过程 24

2.1.3 奥氏体的晶粒大小及其影响因素 25

2.1.4 晶粒大小对钢性能的影响 26

2.2　钢在冷却时的等温转变与连续转变 27

2.2.1　钢在冷却时奥氏体的等温转变 27

2.2.2　钢在冷却时奥氏体的连续转变 35

2.2.3　加热时马氏体和残余奥氏体的转变（钢的回火转变） 36

2.2.4　碳钢的热处理时效和变形时效 39

思考与练习 40

第3章　钢的热处理工艺与实践 41

3.1　退火与正火 42

3.1.1　第一类退火 42

3.1.2　第二类退火（相的重结晶） 44

3.1.3　正火 46

3.2　淬火 46

3.2.1　淬火温度的选择 46

3.2.2　钢奥氏体化的加热时间 47

3.2.3　冷却介质的选择 47

3.2.4　钢的淬硬性和钢的淬透性 49

3.2.5　淬火内应力 50

3.2.6　淬火方法 51

3.3　回火 53

3.3.1　回火的种类 53

3.3.2　钢的回火曲线 54

3.3.3　回火温度的选择 56

3.3.4　保温时间的确定 57

3.3.5　加热设备的选择 57

3.3.6　冷却介质的选择 58

3.3.7　光亮回火 58

3.4　表面淬火与形变热处理 58

3.4.1　表面淬火 58

3.4.2　形变热处理 60

3.5　化学热处理 61

3.5.1　化学热处理过程 61

3.5.2　化学热处理工艺 62

3.6　热处理时所产生的缺陷 66

3.6.1　裂纹 66

3.6.2　变形与翘曲 67

3.7　热处理实践 67

3.7.1　冶金厂的热处理 67

3.7.2　机械制造厂的热处理 70

思考与练习 73

第4章　钢及其用途 74

4.1　结构钢与特殊性能钢 75

4.1.1　碳素结构钢 75

4.1.2　合金结构钢 79

4.1.3　不锈钢和耐热钢及其合金 91

4.2　工具钢与硬质合金 95

4.2.1　切削工具钢（刃具钢） 96

4.2.2　量具钢 99

4.2.3　模具钢 100

4.2.4　轧辊钢 102

4.2.5　硬质合金 102

思考与练习 103

第5章　铸铁 104

5.1　灰口铸铁 104

5.1.1　铸铁的石墨化过程 105

5.1.2　灰口铸铁的化学成分与石墨化之间的关系 108

5.1.3　灰口铸铁的种类 109

5.2　其他种类的铸铁 110

5.2.1　球状石墨的高强度铸铁 110

5.2.2　可锻铸铁 111

5.2.3　特种铸铁 113

思考与练习 114

第6章　有色金属及其合金 115

6.1　铝及其合金 116

6.1.1　铝 116

6.1.2　铝合金 116

6.1.3　铝合金的热处理 122

6.2　铜及其合金 124

6.2.1　铜 124

6.2.2　铜基合金 124

6.3　镁及其合金 129

6.3.1　镁 129

6.3.2　镁合金 129

6.4　钛及其合金 132

6.4.1　钛 132

6.4.2　钛基合金 132

6.5　减磨材料（轴承合金） 134

思考与练习 135

第7章　非金属材料 136

7.1　塑料 136

7.1.1　塑料的成分、分类和性能 137

7.1.2　热塑性塑料 138

7.1.3　热固性塑料 140

7.1.4　塑料制品的加工工艺 142

7.2　橡胶材料 144

7.2.1　橡胶的成分和分类 144

7.2.2　通用橡胶 144

7.2.3　特种橡胶 145

7.2.4　橡胶制品的分类 146

7.2.5　橡胶制品的加工工艺 146

7.3　胶接材料与密封材料 146

7.3.1　成膜材料的成分与分类 146

7.3.2　结构树脂胶和结构橡胶基粘结剂 148

7.3.3　无机胶 148

7.3.4　密封材料 149

7.4　陶瓷材料 150

7.4.1　陶瓷与工业陶瓷 150

7.4.2　陶瓷制品的生产过程 150

7.4.3　常用的陶瓷材料 151

思考与练习 153

第8章　金属的液态成形 154

8.1　液态成形理论基础 155

8.1.1　合金的铸造性能 155

8.1.2　液态金属的充型能力 157

8.1.3　铸件中常见的缺陷 158

8.2　液态成形工艺过程 163

8.2.1　砂型铸造 163

8.2.2　特种铸造 174

8.3　铸件的结构工艺性 180

8.3.1　铸造工艺对铸件结构的要求 181

8.3.2　合金铸造性能对铸件结构的要求 182

思考与练习 185

第9章　金属的塑性成形 186

9.1　概述 187

9.1.1　塑性成形的加工方法 188

9.1.2　塑性成形的特点及应用 190

9.2　塑性成形理论 191

9.2.1　载荷、应力、变形与断裂 191

9.2.2　加热对变形金属的组织和性能的影响 193

9.2.3　可锻性 196

9.2.4　热加工流线与锻造比 198

9.3　塑性成形工艺 199

9.3.1　自由锻 199

9.3.2　模锻 205

9.3.3　板料冲压 215

思考与练习 224

第10章　金属的焊接连接 225

10.1　焊接工程理论基础 226

10.1.1　焊接方法的分类及其特点 226

10.1.2 电弧焊的冶金过程及其特点 228

10.1.3　焊接接头的金属组织和性能 229

10.1.4　焊接应力与变形 231

10.2　常用焊接方法 234

10.2.1　熔化焊 234

10.2.2　压力焊 244

10.2.3　钎焊 247

10.3　焊接结构设计 248

10.3.1　焊接结构材料的选择 248

10.3.2　焊接方法的选择 249

10.3.3　焊接接头工艺设计 249

思考与练习 253

附录 254

参考文献 257