第1章 金属材料的性能 1
1.1 金属材料的力学性能 1
1.1.1 强度指标及应用 3
1.1.2 塑性指标及应用 6
1.1.3 硬度 7
1.1.4 冲击韧度 11
1.1.5 疲劳强度 13
1.2 金属材料的物理、化学性能 15
1.2.1 物理性能 15
1.2.2 化学性能 16
1.3 金属材料的工艺性能 17
1.3.1 铸造性能 17
1.3.2 锻造性能 17
1.3.3 焊接性能 18
1.3.4 切削加工性能 18
复习思考题 18
第2章 金属的晶体结构与结晶 20
2.1 金属的晶体结构 20
2.1.1 晶体的概念 20
2.1.2 晶体结构的基础知识 21
2.1.3 金属晶格的类型 22
2.1.4 金属晶体结构的缺陷 22
2.2 金属材料的结晶 24
2.2.1 纯金属的冷却曲线及过冷度 24
2.2.2 纯金属的结晶过程 25
2.2.3 晶粒大小对金属力学性能的影响 26
2.3 金属的同素异构转变 27
复习思考题 28
第3章 合金的相组成与相图分析 29
3.1 合金的组织 29
3.1.1 固溶体 30
3.1.2 金属化合物 31
3.1.3 机械混合物 31
3.2 合金的相图分析 31
3.2.1 相图概述 31
3.2.2 二元合金相图的建立 32
3.3 匀晶相图 34
3.3.1 相图特征及形成条件 34
3.3.2 合金的结晶过程 34
3.3.3 枝晶偏析的产生与消除 35
3.4 共晶相图 36
3.4.1 相图特征及形成条件 36
3.4.2 典型合金的结晶过程 36
3.4.3 相图与组织组成物 39
3.5 共析相图 40
复习思考题 40
第4章 铁碳合金 42
4.1 铁碳合金的基本组织 42
4.1.1 铁素体 42
4.1.2 奥氏体 43
4.1.3 渗碳体 44
4.1.4 珠光体 45
4.1.5 莱氏体 45
4.2 铁碳合金相图分析 46
4.2.1 铁碳合金相图的组成 46
4.2.2 铁碳合金状态图上的特性点 46
4.2.3 铁碳合金状态图中的特性线 48
4.2.4 铁碳合金状态图中的相区 49
4.3 典型合金的结晶过程及其组织 49
4.3.1 铁碳合金的分类 49
4.3.2 典型铁碳合金的结晶过程 50
4.4 碳对铁碳合金组织和性能的影响 56
4.4.1 碳对铁碳合金组织的影响 56
4.4.2 碳对铁碳合金性能的影响 56
4.4.3 Fe-Fe3C相图生产意义 57
4.4.4 Fe-Fe3C相图的局限性 58
复习思考题 59
第5章 钢的热处理 61
5.1 钢在加热时的组织转变 62
5.1.1 奥氏体的形成 62
5.1.2 奥氏体晶粒的长大及控制 63
5.2 钢在冷却时的组织转变 64
5.2.1 过冷奥氏体的等温冷却转变 64
5.2.2 过冷奥氏体的连续冷却转变 67
5.2.3 马氏体转变 69
5.3 钢的退火与正火 70
5.3.1 钢的退火 70
5.3.2 钢的正火 72
5.3.3 退火与正火的选择 73
5.4 钢的淬火 73
5.4.1 淬火的目的 73
5.4.2 淬火工艺 73
5.4.3 淬火方法 75
5.4.4 钢的淬透性 76
5.4.5 常见的淬火缺陷 77
5.5 钢的回火 78
5.5.1 回火的目的 78
5.5.2 淬火钢回火时组织和性能的变化 78
5.5.3 回火种类及应用 79
5.5.4 回火脆性 80
5.6 钢的表面热处理 81
5.6.1 钢的表面淬火 81
5.6.2 钢的化学热处理 82
5.7 热处理新技术及先进工艺简介 84
5.7.1 形变热处理 84
5.7.2 可控气氛热处理 85
5.7.3 真空热处理 85
5.7.4 激光热处理 85
复习思考题 86
第6章 金属表面处理技术简介 87
6.1 金属表面的防腐处理 87
6.1.1 金属的腐蚀 87
6.1.2 金属腐蚀的防护方法 88
6.2 金属表面强化处理 91
6.2.1 金属表面的覆盖层强化法 91
6.2.2 金属表面化学热处理强化法 91
6.2.3 金属表面形变强化法 92
6.2.4 金属表面相变强化法 92
6.2.5 金属表面复合处理强化法 92
6.3 金属表面装饰加工 92
6.3.1 表面抛光 93
6.3.2 表面着色 93
6.3.3 光亮装饰镀 93
6.3.4 美术装饰漆膜 93
复习思考题 93
第7章 工业用钢 94
7.1 钢铁生产 94
7.1.1 炼铁生产 95
7.1.2 炼钢生产 95
7.1.3 钢的浇注和钢材 97
7.2 钢中常存杂质和合金元素的作用 97
7.2.1 杂质元素对钢性能的影响 97
7.2.2 合金元素在钢中的作用 99
7.3 非合金钢 100
7.3.1 非合金钢的分类 100
7.3.2 非合金钢的牌号及用途 101
7.4 低合金钢 105
7.4.1 低合金钢的分类 106
7.4.2 低合金高强度结构钢 106
7.4.3 低合金耐候钢 107
7.5 合金钢 107
7.5.1 合金钢的分类 107
7.5.2 合金钢的牌号 108
7.5.3 常用工程结构用合金钢 109
7.5.4 常用机械结构用合金钢 109
7.5.5 合金工具钢 114
7.5.6 不锈钢与耐热钢 120
复习思考题 121
第8章 工业铸铁 123
8.1 铸铁概述 123
8.1.1 铸铁的分类 123
8.1.2 铸铁的石墨化 124
81.3 影响石墨化的因素 124
8.2 灰口铸铁 125
8.2.1 灰口铸铁的组织和性能 125
8.2.2 灰口铸铁的牌号及用途 126
8.2.3 灰口铸铁的孕育处理 126
8.2.4 灰口铸铁的热处理 127
8.3 球墨铸铁 127
8.3.1 球墨铸铁的组织和性能 127
8.3.2 球墨铸铁的牌号及用途 128
8.3.3 球墨铸铁的热处理 128
8.4 蠕墨铸铁 128
8.4.1 蠕墨铸铁的组织和性能 129
8.4.2 蠕墨铸铁的牌号及用途 129
8.5 可锻铸铁 129
8.5.1 可锻铸铁的组织和性能 130
8.5.2 可锻铸铁的牌号及用途 130
8.6 合金铸铁 131
8.6.1 耐磨铸铁 131
8.6.2 耐蚀铸铁 132
8.6.3 耐热铸铁 132
复习思考题 132
第9章 非铁金属及其合金 133
9.1 纯铝及其合金 133
9.1.1 业纯铝 133
9.1.2 铝合金 134
9.2 纯铜及铜合金 139
9.2.1 工业纯铜 139
9.2.2 铜合金 139
9.3 纯钛及钛合金 143
9.3.1 工业纯钛 144
9.3.2 钛合金 144
9.4 轴承合金 145
9.4.1 轴承合金的性能要求和组织 146
9.4.2 常用轴承合金 146
复习思考题 149
第10章 粉末冶金 150
10.1 粉末冶金的工艺与特点 150
10.1.1 粉末冶金工艺过程 150
10.1.2 粉末冶金的特点 151
10.2 硬质合金 151
10.2.1 硬质合金的性能 151
10.2.2 硬质合金的种类、编号和应用 152
10.2.3 钢结硬质合金 153
10.3 其他粉末冶金材料 153
10.3.1 含油轴承 153
10.3.2 粉末冶金零件 154
复习思考题 154
第11章 非金属材料 155
11.1 高分子合成材料 155
11.1.1 高分子材料的成分和结构 155
11.1.2 高分子材料的性能特点 159
11.1.3 常用工程塑料及成型加工 162
11.1.4 常用橡胶材料 170
11.1.5 常用胶黏剂 173
11.2 陶瓷材料 176
11.2.1 陶瓷的分类 176
11.2.2 陶瓷的性能 176
11.2.3 常用工业陶瓷 177
11.3 复合材料 178
11.3.1 复合材料的性能 178
11.3.2 常用复合材料 179
复习思考题 180
第12章 特殊性能材料 181
12.1 热性能材料 182
12.1.1 热膨胀材料 182
12.1.2 形状恢复材料 184
12.1.3 感温材料 185
12.2 电性能材料 186
12.2.1 半导体材料 186
12.2.2 超导材料 187
12.2.3 电接点（触头）材料 190
12.3 磁性能材料 191
12.3.1 软磁材料 191
12.3.2 硬磁材料 192
12.3.3 磁致伸缩材料 193
12.4 光性能材料 193
12.4.1 固体激光材料 194
12.4.2 光导纤维 194
12.5 其他特殊性能材料 195
12.5.1 敏感材料 195
12.5.2 储氢材料 197
12.5.3 隐形材料 198
12.5.4 声特殊性能材料 199
复习思考题 199
第13章 铸造加工 201
13.1 合金的铸造性能 202
13.1.1 流动性 202
13.1.2 收缩性 203
13.2 砂型铸造 204
13.2.1 造型 205
13.2.2 浇注系统 209
13.2.3 熔炼 210
13.2.4 合型、浇注、落砂、清理 210
13.3 铸造应力、变形和裂纹 210
13.3.1 铸造应力 210
13.3.2 变形 211
13.3.3 裂纹 211
13.4 铸件的结构设计简介 212
13.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 212
13.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 213
13.5 铸造工艺图的制定 213
13.5.1 浇注位置的确定 213
13.5.2 分型面的选择 214
13.5.3 工艺参数的选择 215
13.6 特种铸造 216
13.6.1 金属型铸造 216
13.6.2 压力铸造 216
13.6.3 离心铸造 217
13.6.4 熔模铸造 218
复习思考题 219
第14章 金属压力加工 220
14.1 金属的塑性变形 221
14.1.1 金属的塑性变形的实质 221
14.1.2 冷变形强化 222
14.1.3 金属的回复与再结晶 223
14.2 锻造工艺 224
14.2.1 锻造流线与锻造比 224
14.2.2 金属的锻造性能 225
14.2.3 金属的加热 227
14.2.4 锻造成形工艺方法 228
14.3 自由锻工艺过程设计简介 232
14.3.1 绘制锻件图 233
14.3.2 坯料质量和尺寸的计算 233
14.3.3 确定锻造变形工序 234
14.3.4 选择锻造设备 234
14.3.5 确定锻造温度范围和锻后处理规范 234
14.4 锻件的结构工艺性 234
14.4.1 自由锻件的设计要求 235
14.4.2 模锻件的设计要求 236
14.5 板料冲压 236
14.5.1 冲压的基本工序 236
14.5.2 冲压件的结构工艺性 239
14.6 其他压力加工方法简介 239
14.6.1 精密模锻 239
14.6.2 高速锤锻造 240
14.6.3 轧制 240
14.6.4 挤压 242
14.6.5 拉拔 242
复习思考题 242
第15章 金属焊接加工 244
15.1 焊条电弧焊 245
15.1.1 焊接电弧 245
15.1.2 手工电弧焊设备 246
15.1.3 焊条 247
15.1.4 焊条电弧焊工艺 248
15.1.5 焊接接头的组织和性能 250
15.2 气焊与气割 251
15.2.1 气焊 251
15.2.2 气割 253
15.3 其他焊接方法 254
15.3.1 埋弧自动焊 254
15.3.2 气体保护电弧焊 255
15.3.3 等离子弧焊 257
15.3.4 电阻焊（接触焊） 257
15.3.5 电渣焊 258
15.3.6 钎焊 259
15.4 常用金属材料的焊接 259
15.4.1 金属材料的焊接性 259
15.4.2 钢的焊接性 260
15.4.3 非合金钢及合金钢的焊接 260
15.4.4 铸铁的焊补 261
15.4.5 有色金属及其合金的焊接 261
15.5 焊接应力与变形 262
15.5.1 焊接应力与变形产生的原因 262
15.5.2 减小焊接应力和变形的措施 263
15.5.3 预防和矫正焊接变形的措施 263
15.6 焊件的结构工艺性 264
15.6.1 焊件材料的选择 264
15.6.2 焊缝布置 264
15.6.3 焊接接头形式的选择 266
15.6.4 焊接接头坡口形式的选择 266
15.6.5 焊接方法的选择 266
复习思考题 266
第16章 金属切削加工 268
16.1 金属切削刀具 268
16.1.1 刀具材料 268
16.1.2 刀具几何形状 270
16.2 金属材料的可切削性 273
16.2.1 金属材料的物理机械性能对可切削性的影响 273
16.2.2 改善金属材料可切削性的途径 274
16.3 车削加工 275
16.3.1 CA6140型卧式车床的主要部件 275
16.3.2 车刀的种类 276
16.3.3 车削加工 276
16.3.4 车削加工工艺特点及应用 281
16.4 铣削加工 282
16.4.1 铣削运动 282
16.4.2 常用铣削刀具 282
16.4.3 铣削方式及应用 284
16.5 镗削加工 286
16.6 钻削加工 287
16.6.1 钻床概述 287
16.6.2 钻削加工特点 287
16.7 刨削加工 288
16.7.1 刨床概述 288
16.7.2 刨削加工特点 289
16.8 磨削加工 289
16.8.1 磨削方法 290
16.8.2 磨削加工特点 293
复习思考题 294
第17章 数控加工和现代制造技术简介 295
17.1 数控机床 295
17.1.1 数控机床的分类 295
17.1.2 数控机床的加工特点 298
17.1.3 数控编程概述 299
17.2 数控车削加工 300
17.3 数控铣床加工 302
17.3.1 数控铣削加工的应用 302
17.3.2 数控铣床加工工艺分析 305
17.4 加工中心 306
17.5 电火花线切割加工 309
17.5.1 电火花加工概述 309
17.5.2 电火花加工 310
17.5.3 电火花线切割 312
17.6 超精密加工 313
17.6.1 超精密切削加工 313
17.6.2 超精密磨削加工 314
17.6.3 超精密研磨 314
17.6.4 超精密特种加工 314
17.7 纳米加工技术 316
17.7.1 纳米级机械加工技术 316
17.7.2 能量束加工技术 316
17.7.3 光刻电模铸造技术 318
17.7.4 扫描隧道显微镜技术 319
17.8 超高速切削加工技术 319
17.9 柔性制造系统 320
17.9.1 柔性制造系统的组成 320
17.9.2 柔性制造系统的分类 321
17.9.3 柔性制造技术的发展 321
17.10 虚拟制造技术 322
17.10.1 虚拟制造的概念 322
17.10.2 虚拟制造的基本原理 322
17.10.3 虚拟制造系统研究的关键技术 323
17.11 计算机辅助设计与制造技术 324
17.11.1 计算机辅助设计和计算机辅助制造的基本概念 324
17.11.2 CAD/CAM的发展历史 325
17.11.3 CAD/CAM研究的关键技术 326
复习思考题 328
第18章 机械工程材料选用 329
18.1 机械零件选材方法 329
18.1.1 根据材料的使用性能选材 329
18.1.2 根据材料的工艺性能选材 332
18.1.3 根据材料的经济性能选材 334
18.2 工程材料在汽车上的应用 334
18.2.1 金属材料在汽车典型零（构）件上的应用 334
18.2.2 其他工程材料在汽车典型零（构）件上的应用 337
18.3 工程材料在机床上的应用 338
18.3.1 金属材料在机床典型零（构）件上的应用 338
18.3.2 其他工程材料在机床典型零（构）件上的应用 342
18.4 工程材料在仪器仪表上的应用 342
18.4.1 金属材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用 343
18.4.2 工程塑料及其复合材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用 344
18.5 工程材料在石油化工设备上的应用 345
18.5.1 金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用 345
18.5.2 非金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用 346
18.6 工程材料在航空航天器上的应用 347
18.6.1 工程材料在机翼、机体和防热层上的应用 348
18.6.2 工程材料在航空发动机和火箭发动机典型零（构）件上的应用 349
复习思考题 350
附录1 碳钢硬度与抗拉强度换算表（GB/T1172—1999） 352
附录2 压痕直径与布氏硬度对照表 353
参考文献 355