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绪论 1

第1篇 工程材料基础 3

第1章 金属的力学性能 3

1.1 强度和塑性 3

1.1.1 拉伸试验 3

1.1.2 强度 4

1.1.3 塑性 5

1.2 冲击韧性和疲劳抗力 5

1.2.1 冲击韧性 6

1.2.2 疲劳抗力 6

1.3 硬度 7

1.3.1 布氏硬度 8

1.3.2 洛氏硬度 8

1.3.3 维氏硬度 9

1.3.4 硬度与其他力学性能及耐磨性的关系 9

【思考题】 9

第2章 金属材料的基础知识 11

2.1 金属与合金的组织结构 11

2.1.1 金属的晶体结构和组织 11

2.1.2 合金的相结构和组织 13

2.2 金属与合金的结晶 15

2.2.1 金属的结晶 15

2.2.2 合金的结晶 17

【思考题】 17

第3章 铁碳合金 18

3.1 铁碳合金状态图 18

3.1.1 铁的同素异晶转变 18

3.1.2 铁碳合金的基本相 18

3.1.3 Fe-Fe3C状态图 20

3.1.4 状态图在热加工中的应用 25

3.2 碳钢 25

3.2.1 钢材生产简介 25

3.2.2 碳钢成分对其性能的影响 26

3.2.3 碳钢的分类、牌号和用途 27

【思考题】 30

第4章 钢的热处理及表面强化技术 31

4.1 钢热处理时的组织转变 31

4.1.1 钢加热时奥氏体的形成 31

4.1.2 奥氏体冷却时的组织转变 32

4.2 钢的预备热处理——退火与正火 37

4.2.1 钢的退火 37

4.2.2 钢的正火 38

4.2.3 预备热处理在零件制造中的应用 38

4.3 钢的最终热处理（一）——淬火与回火 39

4.3.1 钢的淬火 39

4.3.2 淬火钢的回火 41

4.3.3 钢的淬硬性与淬透性 43

4.4 钢的最终热处理（二）——表面热处理 44

4.4.1 钢的表面淬火 45

4.4.2 钢的渗碳 46

4.4.3 钢的渗氮 47

4.5 钢的表面强化技术 48

4.5.1 电镀硬铬和化学镀镍磷 48

4.5.2 气相沉积TiN和TiC 49

4.5.3 熔盐浸镀合金碳化物 50

4.5.4 其他表面强化技术 50

【思考题】 51

第5章 合金钢 53

5.1 合金元素在钢中的作用 53

5.1.1 合金元素对钢基本相的作用 53

5.1.2 合金元素对Fe-Fe3C状态图的作用 54

5.1.3 合金元素对钢热处理的作用 55

5.2 合金钢的分类和牌号表示方法 57

5.2.1 合金钢的分类 57

5.2.2 合金钢的牌号表示方法 58

5.3 合金结构钢 58

5.3.1 合金渗碳钢 59

5.3.2 合金调质钢 60

5.3.3 合金弹簧钢 61

5.3.4 滚动轴承钢 62

5.3.5 其他常用合金结构钢 63

5.4 合金工具钢与高速工具钢 64

5.4.1 合金工具钢 64

5.4.2 高速工具钢 67

5.5 不锈钢 68

5.5.1 不锈钢的耐蚀原理 68

5.5.2 常用不锈钢 69

【思考题】 70

第6章 铸铁 72

6.1 概述 72

6.1.1 铸铁的分类 72

6.1.2 铸铁中碳的石墨化 72

6.2 灰铸铁 74

6.2.1 灰铸铁的组织与性能 74

6.2.2 灰铸铁的牌号和应用 75

6.2.3 灰铸铁的热处理 75

6.3 球墨铸铁 76

6.3.1 球墨铸铁的组织与性能 76

6.3.2 球墨铸铁的牌号和应用 77

6.3.3 球墨铸铁的热处理 77

6.4 其他铸铁 78

6.4.1 可锻铸铁 78

6.4.2 蠕墨铸铁 78

6.4.3 合金铸铁 79

【思考题】 79

第7章 其他金属材料及金属的防护 80

7.1 铝及铝合金 80

7.1.1 工业纯铝 80

7.1.2 铝合金 80

7.1.3 铸造铝合金 82

7.2 铜及铜合金 83

7.2.1 工业纯铜 83

7.2.2 铜合金 83

7.3 滑动轴承合金 87

7.3.1 锡基轴承合金 87

7.3.2 铅基轴承合金 88

7.3.3 铝基轴承合金和铜基轴承合金 89

7.4 粉末冶金材料 89

7.4.1 硬质合金 89

7.4.2 其他粉末冶金材料 91

7.5 金属的防护 91

7.5.1 金属覆盖 91

7.5.2 非金属覆盖 92

7.5.3 化学及电化学处理 92

【思考题】 93

第8章 非金属材料 94

8.1 高分子材料的基础知识 94

8.1.1 高分子化合物的概念 94

8.1.2 分子链的结构与特性 94

8.1.3 高分子材料的力学状态 95

8.1.4 高分子材料的分类 96

8.2 塑料 96

8.2.1 塑料的组成与特性 96

8.2.2 塑料的分类和常用塑料 96

8.2.3 塑料的成型与二次加工 98

8.3 其他常用非金属材料 100

8.3.1 橡胶 100

8.3.2 合成胶粘剂 100

8.3.3 陶瓷 102

8.3.4 复合材料 103

【思考题】 104

第9章 材料及热处理的应用 105

9.1 材料的选用 105

9.1.1 机械零件的失效 105

9.1.2 选材的原则 106

9.1.3 选材的步骤与方法 107

9.1.4 选材示例 108

9.2 热处理技术条件的标注及热处理工序位置安排 111

9.2.1 热处理技术条件的标注 111

9.2.2 热处理工序位置的安排 112

【思考题】 113

第2篇金属热加工基础 116

第10章 铸造 116

10.1 合金的铸造性能与常用铸造合金 116

10.1.1 合金的铸造性能 116

10.1.2 常用的铸造合金 118

10.2 砂型铸造 118

10.2.1 砂型铸造过程简介 119

10.2.2 常见铸件缺陷 122

10.3 铸件图及铸件结构工艺性 123

10.3.1 铸件图 123

10.3.2 铸件结构工艺性 124

10.4 特种铸造及铸造方法的选择 127

10.4.1 特种铸造 127

10.4.2 常用铸造方法的比较和选择 130

【思考题】 133

第11章 锻压 134

11.1 锻造概述 134

11.1.1 锻造的作用 134

11.1.2 金属的锻造性能与锻造温度范围 135

11.1.3 常用金属材料的锻造性能 136

11.2 自由锻 136

11.2.1 自由锻的设备与基本工序 136

11.2.2 锻件图的绘制和坯料计算 138

11.3 模锻 141

11.3.1 锤上模锻 142

11.3.2 胎模锻 145

11.4 板料冲压 146

11.4.1 冲压设备 146

11.4.2 冲压基本工序 147

11.4.3 冲模的分类和构造 148

【思考题】 150

第12章 焊接 151

12.1 手工电弧焊 151

12.1.1 手弧焊的工艺过程与冶金特点 151

12.1.2 焊条 152

12.1.3 手弧焊件的焊接质量 153

12.2 其他常用焊接方法与焊接方法的选择 155

12.2.1 其他常用焊接方法 155

12.2.2 常用焊接方法的选择 158

12.3 金属的焊接性能与焊件的结构工艺性 159

12.3.1 金属的焊接性能 159

12.3.2 焊件的结构工艺性 161

【思考题】 162

第13章 机械零件毛坯的选择 163

13.1 毛坯选择的原则 163

13.2 机械零件毛坯的种类与选择 163

13.2.1 机械零件毛坯的种类与生产方法 163

13.2.2 零件毛坯选择的主要依据 165

13.2.3 常用零件毛坯的选择 165

13.3 毛坯选择示例 167

13.3.1 螺旋起重器结构与工作原理 167

13.3.2 螺旋起重器主要零件的毛坯选择 168

【思考题】 169

第3篇 金属切削加工基础 171

第14章 金属切削基础知识 171

14.1 金属切削工艺系统 171

14.1.1 金属切削机床 171

14.1.2 金属切削刀具 174

14.1.3 工件 179

14.1.4 机床夹具 181

14.1.5 六点定位原理 182

14.2 切削运动与切削用量 183

14.2.1 切削运动 183

14.2.2 切削用量和切削层参数 184

14.3 金属切削过程的基本规律 186

14.3.1 切削区的金属变形 186

14.3.2 切削力 188

14.3.3 切削热与切削温度 189

14.3.4 刀具的磨损及其耐用度 190

【思考题】 191

第15章 金属切削加工方法 193

15.1 车床与车削加工 193

15.1.1 车床的类型与组成 193

15.1.2 车床的传动系统 195

15.1.3 车床附件及工件装夹 197

15.1.4 常用车刀的种类与结构 198

15.1.5 车削加工范围及常用车削方法 199

15.2 铣床与铣削加工 203

15.2.1 铣床的类型与组成 203

15.2.2 铣床的传动系统 205

15.2.3 铣床附件及工件装夹 206

15.2.4 铣刀的类型与常用铣刀 208

15.2.5 铣削加工特点及铣削用量 210

15.2.6 常用铣削加工方法 211

15.3 其他常用机床及其加工 217

15.3.1 钻床及其加工 217

15.3.2 创床及其加工 219

15.3.3 磨床及其加工 221

15.4 数控机床加工与快速成形技术 223

15.4.1 数控机床加工简介 223

15.4.2 快速成形技术简介 224

15.5 精密加工与特种加工 226

15.5.1 精密加工简介 226

15.5.2 特种加工简介 227

【思考题】 229

第16章 机械零件制造工艺基础 230

16.1 概述 230

16.1.1 生产过程与工艺过程 230

16.1.2 机械加工工艺过程的组成 230

16.1.3 生产纲领与生产类型 231

16.2 零件的机械加工工艺规程 233

16.2.1 工艺规程的内容与作用 233

16.2.2 工艺文件 234

16.3 零件加工工艺路线的拟定 236

16.3.1 表面加工方法的选择 236

16.3.2 加工阶段的划分 237

16.3.3 加工顺序的安排 238

16.4 数控加工工艺简介 240

16.4.1 数控加工工艺的概念 240

16.4.2 数控加工工艺的特点 240

16.4.3 数控加工工艺的设计 241

【思考题】 242

附录 243

附录1 金属工艺学实验 243

附录2 黑色金属硬度及强度的换算表 258

附录3 黑色金属硬度及强度的换算表 260

附录4 热处理技术条件用的符号 262

参考文献 263