材料成形原理PDF电子书下载

第1章　材料成形基本问题及发展概况 1

1.1　机器制造的一般过程 1

1.2　材料加工的基本要素和流程 2

1.2.1　材料流程（物流） 2

1.2.2 能量流程 3

1.2.3　信息流程 5

1.3 液态成形的基本问题和发展概况 6

1.3.1　基本问题 6

1.3.2　发展概况 7

1.4　塑性成形的基本问题及发展概况 9

1.4.1　基本问题 9

1.4.2　发展概况 10

1.5 焊接成形的基本问题和发展概况 16

1.5.1　基本问题 16

1.5.2　发展概况 17

思考与练习 20

参考文献 20

第2章　材料成形热过程 22

2.1 焊接热过程的基本特点 22

2.2　焊接过程的热效率和焊件上加热区的热能分布 23

2.2.1　焊接过程的热效率 23

2.2.2　焊件上的热能分布 25

2.3　焊接温度场 26

2.3.1　焊接传热的基本形式 26

2.3.2　热传导基本方程 27

2.3.3　焊接温度场数学解析的假定条件 29

2.3.4　瞬时热源的热传导方程 30

2.3.5 电弧焊时的温度场及其数学模型 32

2.3.6 影响焊接温度场的因素 37

2.4　焊接热循环 42

2.4.1 焊接热循环的概念 42

2.4.2　焊接热循环的主要参数 42

2.4.3 影响焊接热循环的因素 50

2.4.4　多层焊的热循环 54

2.5　焊接热影响区的组织与性能变化 57

2.5.1 热影响区在焊接加热时的组织转变特点 57

2.5.2　焊后冷却时的组织转变 58

2.6　液态成形过程中的传热 62

2.6.1 液态成形中的温度场 62

2.6.2　铸件凝固时间的计算 67

2.6.3　在几种典型铸型条件下的温度分布特点 69

思考与练习 71

参考文献 72

第3章　金属的凝固 73

3.1 液态金属的结构和性质 73

3.1.1 固体金属的加热与熔化 73

3.1.2　液态金属的结构 75

3.1.3　液态金属的性质 79

3.1.4 液态金属的流动性及充型能力 86

3.2 凝固热力学与动力学 90

3.2.1 液态金属（合金）凝固热力学 90

3.2.2　均质形核（自发形核） 92

3.2.3　异质形核（非均质形核） 95

3.2.4　纯金属晶体长大 98

3.3　液态金属在凝固过程中的传质及液体流动 104

3.3.1 凝固过程中的传质 104

3.3.2　凝固过程中的液体流动及其对凝固组织的影响 110

3.4　凝固过程中成分过冷及其对晶体生长形态的影响 112

3.4.1 凝固过程中成分过冷的形成 112

3.4.2　成分过冷对单相合金凝固过程的影响 114

3.5 多相合金的凝固 119

3.5.1 共晶合金的凝固 119

3.5.2　偏晶合金和包晶合金的凝固 129

3.6　金属基复合材料的凝固 130

3.6.1 金属基人工复合材料的凝固 131

3.6.2 自生复合材料的凝固 132

3.7　铸件凝固组织的形成与控制 134

3.7.1　铸件宏观凝固组织的特征及形成机理 135

3.7.2　铸件宏观凝固组织的控制 137

3.8　熔池凝固及焊缝金属组织 139

3.8.1 熔池结晶的特点和结晶形态 139

3.8.2　焊缝组织 142

3.9　液态金属在特殊条件下的凝固成形 145

3.9.1 快速凝固 145

3.9.2　定向凝固 147

思考与练习 149

参考文献 150

第4章　材料成形过程中的化学冶金 151

4.1 材料成形过程中化学冶金的特点 151

4.2 气体对金属的作用 157

4.2.1 气体的来源及存在形式 157

4.2.2 气体在液态金属中的溶解 158

4.2.3 气体对焊接质量的影响 162

4.2.4　气体的控制措施 163

4.3　熔渣与金属的反应 166

4.3.1 焊接熔渣 166

4.3.2　活性熔渣对金属的氧化 171

4.3.3 焊缝金属的脱氧 173

4.3.4　硫和磷的控制 175

4.4　液态金属与铸型界面的反应 176

4.5　合金化处理 178

4.6 固态金属在加热过程中的物理、化学变化 180

思考与练习 182

参考文献 182

第5章　金属塑性变形的物理基础 184

5.1　金属塑性变形的机理及特点 184

5.1.1　概述 184

5.1.2　塑性变形机理 185

5.1.3　塑性变形的特点 190

5.1.4　合金的塑性变形 191

5.2　金属塑性加工中组织和性能变化的基本规律 193

5.2.1 冷塑性变形时金属组织和性能的变化 193

5.2.2　热塑性变形时金属组织和性能的变化 195

5.3　金属在塑性加工过程中的塑性行为 197

5.3.1　金属的塑性和塑性指标 197

5.3.2　金属的化学成分及组织对塑性的影响 200

5.3.3 变形温度对金属塑性的影响 203

5.3.4　应变速率对金属塑性的影响 205

5.3.5 变形力学条件对金属塑性的影响 207

5.3.6　其他因素对金属塑性的影响 210

5.3.7　提高金属塑性的基本途径 212

5.4　金属的超塑性变形 213

5.4.1　基本概念 213

5.4.2　超塑性的种类 213

5.4.3 细晶超塑性的力学特征 214

5.4.4　影响细晶超塑性的主要因素 214

5.4.5　超塑性变形时显微组织的变化 215

5.4.6 超塑性变形时力学性能的变化 215

5.4.7　超塑性变形机理 215

5.5　金属塑性成形中的外摩擦 217

5.5.1 金属塑性成形中摩擦的特点 217

5.5.2　摩擦对塑性成形过程的影响 218

5.5.3　塑性成形中摩擦的分类及机理 218

5.5.4　描述接触表面上摩擦切应力的数学表达式 219

5.5.5　影响摩擦因数的主要因素 220

5.5.6　塑性成形中的润滑 221

思考与练习 224

参考文献 225

第6章　塑性成形力学基础 226

6.1　应力分析 226

6.1.1 基本概念 226

6.1.2　斜切面上的应力 228

6.1.3　主应力 228

6.1.4　应力张量 230

6.1.5 应力莫尔圆 233

6.1.6　过受应力作用点的典型平面 234

6.1.7　应力平衡微分方程 237

6.1.8　平面应力与平面应变状态 237

6.1.9　轴对称应力状态 239

6.2　应变状态分析 241

6.2.1　应变和主应变图 241

6.2.2　质点的应变状态 244

6.2.3　应变与位移的关系方程 246

6.2.4　应变的连续方程 247

6.2.5 应变增量和应变速率张量 248

6.3　屈服准则 249

6.3.1 米塞斯屈服准则 250

6.3.2　屈雷斯加屈服准则 250

6.3.3 米塞斯准则及屈雷斯加准则的几何图形 250

6.3.4　各向同性应变硬化材料的后继屈服表面与固体现实应力空间 254

6.4　塑性变形时的应力应变关系 256

6.4.1　增量理论 256

6.4.2　全量理论 260

6.4.3 应力应变顺序对应规律及其应用 262

6.5　真实应力－应变曲线 264

6.5.1 拉伸试验确定的真实应力－应变曲线 265

6.5.2 真实应力－应变曲线的近似数学表达式 267

6.5.3 变形温度和应变速率对真实应力－应变曲线的影响 268

6.6 主应力法 269

6.6.1 主应力法的基本原理 269

6.6.2　主应力法的应用实例 270

6.7 滑移线法 273

6.7.1 塑性平面应变状态下的应力状态及滑移线的基本概念 273

6.7.2 汉基（H.Henckv）应力方程 275

6.7.3　滑移线场的建立 276

6.7.4　滑移线法的应用举例 280

6.8　上限法 284

6.8.1 虚功原理和最大散逸功原理 284

6.8.2　上限法原理 285

6.8.3 上限法在平面应变问题中的应用 286

6.9　有限元法简介 288

思考与练习 288

参考文献 291

第7章　成形缺陷与质量控制 292

7.1 应力与变形 292

7.1.1 铸造应力及变形 292

7.1.2　焊接应力及变形 298

7.1.3 塑性成形时的内应力 315

7.2 裂纹 319

7.2.1 热裂纹 319

7.2.2　冷裂纹 321

7.2.3　应力腐蚀裂纹 324

7.2.4　消除应力裂纹 326

7.2.5　塑性成形裂纹 327

7.3　气孔与夹杂 328

7.3.1 气孔 328

7.3.2 夹杂物 333

7.4　缩孔与缩松 335

7.4.1 缩孔与缩松的形成机理 335

7.4.2 影响缩孔与缩松的因素及防止措施 336

7.5　化学成分不均匀性（偏析） 338

7.5.1　微观偏析 339

7.5.2　宏观偏析 340

7.5.3　焊缝中的成分偏析 342

7.6　机械缺陷 344

7.6.1　起皱 344

7.6.2　折叠 346

思考与练习 348

参考文献 348