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1 绪论 1

1.1 材料科学的重要地位 1

1.2 我国古代对世界文明的产生和发展做出的巨大贡献 2

1.2.1 先进的矿石开采 3

1.2.2 完善的青铜冶炼 3

1.2.3 悠久的工艺铸造 4

1.2.4 珍贵的技术文献 4

1.3 材料及材料性能的分类 5

1.3.1 材料的分类 5

1.3.2 材料的性能 5

1.4 “金属材料及成型工艺基础”课程研究的对象和学习目的 5

1.5 “金属材料及成型工艺基础”课程的基本内容 6

2 金属学基础 7

2.1 金属与合金的结构和性能 7

2.1.1 金属材料的力学性能 7

2.1.2 金属的晶体结构 13

2.1.3 金属的力学性能 19

2.1.4 合金的晶体结构 19

2.1.5 合金的力学性能 21

2.2 金属及合金的结晶过程 22

2.2.1 金属的结晶 22

2.2.2 纯铁的同素异构性 25

2.2.3 金属的铸锭 26

2.2.4 二元合金 28

2.2.5 合金相图与合金性能的关系 33

2.3 合金的塑性变形与再结晶 34

2.3.1 金属的塑性变形 34

2.3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 39

2.3.3 冷塑性变形的回复与再结晶 42

2.3.4 金属的热加工 45

小结 47

习题 47

3 钢铁材料基础 49

3.1 铁碳合金及性能 49

3.1.1 铁碳合金的基本相、组织及性能 49

3.1.2 Fe-Fe3C相图分析 51

3.1.3 含碳量对碳钢组织和力学性能的影响 57

3.2 铁碳合金的应用 59

3.2.1 钢铁生产过程简介 59

3.2.2 碳钢的分类及用途 62

3.2.3 铁碳合金状态图的应用 66

3.3 钢的热处理原理 67

3.3.1 热处理的基本概念 68

3.3.2 钢在加热时的组织转变 68

3.3.3 过冷奥氏体等温冷却时的组织转变 71

3.3.4 过冷奥氏体冷却时的马氏体转变 76

3.3.5 过冷奥氏体连续冷却时的组织转变 79

3.4 钢的热处理应用 81

3.4.1 退火和正火 81

3.4.2 钢的淬火 83

3.4.3 钢的回火 89

3.4.4 钢的表面热处理 93

3.4.5 钢的热处理新技术简介 97

3.4.6 热处理的主要缺陷及其防止方法 98

小结 100

习题 100

4 金属材料及应用 103

4.1 合金元素在钢中的作用 103

4.1.1 合金钢基本概述 103

4.1.2 合金元素对碳钢的影响 104

4.2 合金结构钢及应用 109

4.2.1 合金结构钢的编号原则 110

4.2.2 普通低合金钢 110

4.2.3 合金渗碳钢 112

4.2.4 合金调质钢 114

4.2.5 合金弹簧钢 117

4.2.6 滚动轴承钢 119

4.2.7 耐磨钢 121

4.3 工具钢及应用 122

4.3.1 工具钢的编号原则及分类 122

4.3.2 合金刃具钢 123

4.3.3 高速钢 125

4.3.4 合金模具钢 130

4.3.5 合金量具钢 135

4.4 特殊性能钢及应用 136

4.4.1 金属的腐蚀原理 137

4.4.2 常用不锈钢 138

4.4.3 其他特性钢 142

4.5 铸铁 143

4.5.1 铸铁的分类及碳的石墨化 143

4.5.2 普通灰口铸铁 147

4.5.3 球墨铸铁 150

4.5.4 可锻铸铁 153

4.5.5 3种铸铁力学性能的比较 155

4.6 有色金属 155

4.6.1 铝及铝合金 155

4.6.2 铜及铜合金 162

4.6.3 滑动轴承合金 170

小结 171

习题 172

5 热加工工艺基础 174

5.1 铸造工艺基础 174

5.1.1 铸造工艺概述 174

5.1.2 合金的流动性 175

5.1.3 合金的收缩性 177

5.1.4 铸造合金的其他工艺性能 183

5.1.5 砂型铸造工艺 184

5.1.6 特种铸造方法 186

5.2 锻造工艺基础 192

5.2.1 压力加工概述 192

5.2.2 金属的锻造工艺性能 194

5.2.3 锻造基本工艺 195

5.3 焊接工艺基础 198

5.3.1 焊接工艺概述 198

5.3.2 常用的焊接方法 199

5.3.3 金属材料的可焊性 202

5.4 热成型工件的质量控制 204

5.4.1 焊接加热对焊件质量的影响 204

5.4.2 热成型工件加热及冷却时产生的缺陷及防止方法 206

5.4.3 锻造加工过程的质量控制 207

小结 207

习题 208

6 机械零件选材及工艺路线分析 209

6.1 机械零件的失效形式 209

6.1.1 失效的概念 209

6.1.2 失效形式 209

6.2 选材的基本原则 212

6.2.1 选材的使用性能原则 212

6.2.2 选材的工艺性能原则 214

6.2.3 选材的经济性原则 214

6.3 热处理方案的选择及工艺路线的合理安排 215

6.3.1 热处理方案的选择 215

6.3.2 热处理工艺路线的合理安排 216

6.4 典型零件选材与热处理工艺分析 216

6.4.1 齿轮类零件 216

6.4.2 轴类零件 217

6.5 工程材料应用举例 218

6.5.1 汽车零件用材 218

6.5.2 机床零件用材 219

6.5.3 仪器仪表用材 220

小结 221

习题 221