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绪论 1

模块一 金属材料的力学性能 3

1.1强度和塑性 3

1.1.1拉伸试验与拉伸曲线 3

1.1.2强度指标 5

1.1.3塑性指标 6

1.2硬度 6

1.2.1布氏硬度 7

1.2.2洛氏硬度 8

1.2.3维氏硬度 9

1.3冲击韧性 10

1.4疲劳强度 10

习题 11

模块二 金属的晶体结构与结晶 12

2.1金属的晶体结构 12

2.1.1晶体与非晶体 12

2.1.2晶体结构的基本概念 13

2.1.3金属晶格的类型 14

2.1.4实际晶体结构 16

2.2纯金属的结晶 18

2.2.1冷却曲线及过冷 18

2.2.2结晶过程 19

2.2.3晶粒大小与细化晶粒的方法 20

2.3合金的晶体结构与结晶 21

2.3.1基本概念 21

2.3.2固态合金的相结构 22

2.4二元合金相图 24

2.4.1二元合金相图建立过程 24

2.4.2二元合金相图基本类型 25

习题 29

模块三 铁碳合金 30

3.1理论阐释 30

3.1.1同素异晶转变 31

3.1.2铁碳合金的相 32

3.2铁碳合金相图 34

3.2.1特性点 35

3.2.2特性线 35

3.2.3相区 36

3.2.4铁碳合金分类 36

3.2.5铁碳合金结晶过程 37

3.3铁碳合金成分、组织和性能的变化规律 44

3.4铁碳合金相图的应用 45

3.4.1铁碳合金相图在选材上的应用 45

3.4.2铁碳合金相图在铸造上的应用 45

3.4.3铁碳合金相图在锻压上的应用 46

3.4.4铁碳合金相图在焊接上的应用 46

3.4.5铁碳合金相图在热处理上的应用 46

3.4.6铁碳合金相图在切削加工上的应用 46

3.4.7铁碳合金相图应用时需注意的问题 46

习题 47

模块四 钢的热处理 48

4.1概述 48

4.1.1热处理定义 48

4.1.2热处理的工艺过程 49

4.1.3热处理的分类 49

4.1.4钢在加热和冷却时的临界点 50

4.2钢在加热时的组织转变 50

4.2.1共析钢的奥氏体化过程 50

4.2.2奥氏体晶粒大小及其影响因素 51

4.3钢在冷却时的组织转变 52

4.3.1基本概念 52

4.3.2过冷奥氏体等温转变曲线 52

4.3.3过冷奥氏体连续冷却转变曲线 56

4.4普通热处理 57

4.4.1钢的退火和正火 57

4.4.2钢的淬火和回火 59

4.5表面热处理 64

4.5.1表面热处理的目的及分类 64

4.5.2表面淬火 64

4.5.3钢的化学热处理 66

4.6常用热处理设备 67

4.6.1加热设备 67

4.6.2冷却设备 69

4.7热处理工艺过程中常见缺陷及预防 70

4.7.1过热与过烧 70

4.7.2氧化与脱碳 70

4.7.3变形与开裂 72

习题 72

模块五 常用钢铁材料 74

5.1钢中常存元素与合金元素 74

5.1.1钢中常存元素对钢性能的影响 74

5.1.2合金元素在钢中存在的形式 75

5.1.3合金元素在钢中的作用 75

5.2钢的分类编号 78

5.2.1钢的分类 78

5.2.2碳素钢的编号 79

5.2.3合金钢的编号 80

5.3结构钢 80

5.3.1碳素结构钢 80

5.3.2低合金结构钢 81

5.4机械结构用合金钢 82

5.4.1合金渗碳钢 82

5.4.2合金调质钢 84

5.4.3合金弹簧钢 85

5.4.4滚动轴承钢 86

5.4.5易切削钢 88

5.4.6超高强度钢 89

5.5工具钢 90

5.5.1刃具钢 90

5.5.2量具钢 93

5.5.3模具钢 94

5.6特殊性能钢 96

5.6.1不锈钢 96

5.6.2耐热钢 97

5.6.3耐磨钢 98

5.7铸铁 99

5.7.1铁碳合金双重相图 99

5.7.2铸铁的石墨化过程 100

5.7.3铸铁的分类 100

5.7.4工业常用铸铁 101

习题 106

模块六 有色金属及其合金 107

6.1铝及铝合金 108

6.1.1工业纯铝 108

6.1.2铝合金 109

6.1.3形变铝合金 111

6.1.4铸造铝合金 111

6.2铜及铜合金 112

6.2.1纯铜 113

6.2.2铜的合金化和铜合金的分类及编号 113

6.2.3黄铜 116

6.2.4青铜 117

6.2.5白铜 119

6.3钛及其合金 119

6.3.1纯钛 119

6.3.2钛合金 120

6.3.3钛及钛合金的热处理 120

6.4镁及其合金 121

6.4.1纯镁 121

6.4.2镁合金 121

6.4.3工业常用镁合金 122

6.4.4镁合金的热处理 122

6.5轴承合金 123

6.5.1滑动轴承合金的分类及牌号 123

6.5.2常用滑动轴承合金 124

习题 126

模块七 非金属材料 127

7.1高分子材料 127

7.1.1高分子材料的分类 128

7.1.2塑料 128

7.1.3橡胶 131

7.1.4纤维 134

7.1.5涂料 134

7.1.6胶黏剂 135

7.2陶瓷材料 135

7.2.1陶瓷材料的性能 135

7.2.2陶瓷材料的分类 136

7.2.3传统陶瓷 136

7.2.4特种陶瓷 136

7.3复合材料 138

7.3.1复合材料的基本类型与组成 138

7.3.2复合材料的性能特点 138

7.3.3纤维增强材料 139

7.3.4玻璃纤维增强塑料 140

习题 140

模块八 铸造 141

8.1铸造工艺基础 142

8.1.1液态合金充型理论 142

8.1.2铸件的收缩 144

8.1.3铸造内应力、变形和裂纹 146

8.1.4铸件中的气孔 147

8.1.5铸件的常见缺陷 148

8.2普通型砂铸造 149

8.2.1砂型铸造的工艺过程 149

8.2.2造型方法选择 150

8.2.3浇注位置与分型面的选择 157

8.2.4工艺参数的选择 159

8.3特种铸造 162

8.3.1熔模铸造 162

8.3.2金属型铸造 165

8.3.3压力铸造 166

8.3.4低压铸造 168

8.3.5离心铸造 169

8.4各种铸造方法的比较 170

8.5铸件结构设计 171

8.5.1砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求 171

8.5.2合金铸造性能对铸件结构设计的要求 173

习题 176

模块九 塑性成形加工技术 177

9.1金属的塑性变形基础 178

9.1.1金属塑性变形的实质 178

9.1.2塑性变形后金属的组织和性能 179

9.1.3金属的冷变形和热变形 180

9.1.4金属的锻造性能与锻造比 181

9.2自由锻 183

9.2.1自由锻的基本工序 183

9.2.2自由锻工艺规程的制定 184

9.2.3高合金钢锻造特点 185

9.3模型锻造 186

9.3.1锤上模锻 187

9.3.2胎模锻 194

9.3.3摩擦压力机上模锻 196

9.3.4曲柄压力机上模锻 197

9.3.5平锻机上模锻 199

9.4板料冲压 201

9.4.1分离工序 201

9.4.2变形工序 203

9.4.3冲模的分类和构造 206

9.4.4板料冲压件结构工艺性 208

9.5特种成形工艺 210

9.5.1精密模锻 211

9.5.2零件的轧制 211

9.5.3零件的挤压 214

9.5.4超塑性成形 215

9.5.5摆动碾压 217

习题 218

模块十焊接 221

10.1焊接概述 221

10.1.1金属连接的方式 221

10.1.2焊接的定义 222

10.1.3焊接分类 222

10.1.4焊接的特点 222

10.1.5焊接技术发展史 222

10.1.6焊接技术的新发展 223

10.2焊接安全与防护 223

10.2.1焊接安全生产的重要性 223

10.2.2预防触电 223

10.2.3预防火灾和爆炸 224

10.2.4焊接过程中的有害因素 225

10.2.5焊接劳动保护 226

10.3手工焊条电弧焊 227

10.3.1焊条电弧焊原理 227

10.3.2焊条电弧焊特点 228

10.3.3常用电焊条的特点 228

10.3.4坡口形式与焊接位置 229

10.3.5焊接工艺 230

10.4埋弧焊 233

10.4.1埋弧焊简介 233

10.4.2埋弧焊的焊接材料 235

10.4.3焊接电弧自动调节原理 235

10.4.4埋弧焊焊接工艺 237

10.4.5埋弧焊缺陷及防止措施 238

10.5气体保护焊 239

10.5.1气体保护焊简介 239

10.5.2 CO2气体保护焊 240

10.5.3钨极氢弧焊 242

10.6其他焊接方法 245

10.6.1钎焊 245

10.6.2电阻焊 245

10.6.3等离子弧焊 246

10.6.4电子束焊 246

10.6.5激光焊 246

10.7焊接缺陷与焊缝质量检验 246

10.7.1焊接缺陷 247

10.7.2焊接检验概述 249

10.7.3焊接检验 250

习题 253

模块十一 典型零件的选材及工艺分析 254

11.1机械零件的失效形式 254

11.1.1机械零件的失效形式分析 254

11.1.2机械零件的失效原因分析 256

11.2选用材料的一般原则 257

11.2.1使用性能原则 257

11.2.2工艺性能原则 258

11.2.3经济性原则 259

11.2.4选择材料的一般方法 259

11.3典型零件选材及应用 260

11.3.1机床零件的用材分析 260

11.3.2汽车零件的用材分析 261

11.3.3热能装置的用材分析 261

11.3.4典型零件的选材实例 262

习题 265

参考文献 266