本書主要內(nèi)容涵蓋常用工程材料以及金屬材料的熱成形技術(shù)，重點(diǎn)在鐵碳合金的種類與性能、結(jié)構(gòu)與結(jié)晶，二元合金相圖及其應(yīng)用，金屬的塑性變形與再結(jié)晶，以及鋼的熱處理與合金鋼性能分類等內(nèi)容，同時(shí)介紹了有色金屬以及常用非金屬材料，鑄造、鍛壓、沖壓、焊接等生產(chǎn)技術(shù)工藝方法，并針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的失效分析與選材問題以及毛坯的選擇等進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。
本書注重分析問題與解決工程技術(shù)問題能力的培養(yǎng)，以及工程素質(zhì)與創(chuàng)新思維能力的提高。為此，在本書的編寫內(nèi)容上既體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術(shù)、材料科學(xué)和現(xiàn)代信息技術(shù)的密切交叉與融合，又體現(xiàn)了工程材料和制造技術(shù)的歷史傳承與發(fā)展趨勢(shì)。
本書可作為高等工科院校機(jī)械類、近機(jī)類各專業(yè)的教材和參考書，也可作為高職類工科院校的教材及機(jī)械制造工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考書。
緒論1
第1章金屬材料的性能3
1.1力學(xué)性能3
1.1.1強(qiáng)度3
1.1.2塑性5
1.1.3硬度5
1.1.4沖擊韌度7
1.1.5疲勞強(qiáng)度8
1.2物理、化學(xué)性能8
1.3工藝性能9
習(xí)題9
第2章金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶11
2.1材料結(jié)構(gòu)的類型11
2.1.1結(jié)構(gòu)類型11
2.1.2幾何晶體學(xué)的基本概念12
2.1.3配位數(shù)和致密度14
2.2金屬鍵與金屬的特性14
2.2.1金屬鍵15
2.2.2金屬的特性15
2.3純金屬常見的晶體結(jié)構(gòu)16
2.3.1體心立方晶格16
2.3.2面心立方晶格17
2.3.3密排六方晶格17
2.4金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)18
2.4.1多晶體結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)18
2.4.2晶體中的缺陷18
2.5金屬的結(jié)晶19
2.5.1結(jié)晶概述20
2.5.2純金屬的冷卻曲線和冷卻現(xiàn)象20
2.5.3純金屬的結(jié)晶過程21
2.5.4晶粒大小與金屬力學(xué)性能的
關(guān)系23
2.5.5金屬的鑄錠組織24
2.6金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變25
習(xí)題26
第3章金屬的塑性變形與再結(jié)晶28
3.1金屬的塑性變形28
3.1.1金屬單晶體的塑性變形28
3.1.2金屬多晶體的塑性變形32
3.2金屬的塑性變形對(duì)組織和性能的
影響33
3.2.1纖維組織34
3.2.2加工硬化34
3.2.3織構(gòu)現(xiàn)象35
3.2.4殘余應(yīng)力35
3.3變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的
變化36
3.3.1回復(fù)與再結(jié)晶36
3.3.2再結(jié)晶溫度與晶粒大小37
3.4金屬的熱變形加工39
3.4.1熱變形加工與冷變形加工的
區(qū)別39
3.4.2金屬的熱變形加工對(duì)組織和
性能的影響40
習(xí)題41
第4章二元合金相圖及其應(yīng)用43
4.1合金的相結(jié)構(gòu)43
4.1.1基本概念43
4.1.2固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)44
4.2二元合金相圖的建立45
4.2.1相圖的繪制45
4.2.2二元?jiǎng)蚓鄨D46
4.2.3二元共晶相圖49
4.2.4二元包晶相圖52
4.2.5形成穩(wěn)定化合物的二元合金
相圖54
4.2.6具有共析反應(yīng)的二元合金相圖54
4.2.7合金的性能與相圖間的關(guān)系55
4.3鐵碳合金相圖56
4.3.1鐵碳合金基本相及組織57
4.3.2鐵碳合金相圖分析57
4.3.3典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程
分析60
4.3.4碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鐵碳合金組織、
性能的影響63
4.3.5鐵碳合金相圖的應(yīng)用64
習(xí)題64
第5章鋼的熱處理67
5.1鋼的熱處理原理67
5.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變67
5.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變69
5.2鋼的普通熱處理73
5.2.1鋼的退火與正火73
5.2.2鋼的淬火75
5.2.3鋼的淬透性77
5.2.4鋼的回火78
5.3鋼的表面熱處理80
5.3.1鋼的表面淬火80
5.3.2鋼的化學(xué)熱處理81
5.4鋼的其他熱處理方法83
5.5熱處理的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性84
5.5.1熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注84
5.5.2熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性87
5.6典型零件熱處理工藝分析89
5.6.1車床主軸熱處理工藝89
5.6.220CrMnTi變速器齒輪的滲碳
熱處理工藝90
習(xí)題92
第6章鋼鐵材料95
6.1碳鋼及鑄鐵95
6.1.1碳鋼中常存雜質(zhì)及對(duì)性能的
影響95
6.1.2碳鋼分類、牌號(hào)及用途96
6.1.3鑄鐵分類、牌號(hào)及用途100
6.2合金元素在鋼中的作用105
6.2.1合金元素對(duì)鋼中基本相的影響105
6.2.2合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的
影響106
6.2.3合金元素對(duì)熱處理的影響107
6.3合金鋼的分類與編號(hào)108
6.3.1合金鋼的分類108
6.3.2合金鋼的編號(hào)108
6.4合金結(jié)構(gòu)鋼109
6.4.1低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼109
6.4.2合金滲碳鋼110
6.4.3合金調(diào)質(zhì)鋼111
6.4.4合金彈簧鋼112
6.4.5滾動(dòng)軸承鋼113
6.5合金工具鋼114
6.5.1合金刃具鋼114
6.5.2合金模具鋼118
6.5.3合金量具鋼120
6.6特殊性能鋼121
6.6.1不銹鋼121
6.6.2耐熱鋼122
6.6.3耐磨鋼122
習(xí)題123
第7章有色金屬與非金屬材料127
7.1鋁及鋁合金127
7.1.1工業(yè)純鋁127
7.1.2鋁合金128
7.2銅及銅合金132
7.2.1工業(yè)純銅132
7.2.2銅合金132
7.3鈦及鈦合金133
7.3.1純鈦133
7.3.2鈦合金133
7.4軸承合金134
7.4.1軸承合金的性能要求和組織
特征135
7.4.2軸承合金的分類及牌號(hào)135
7.5粉末冶金材料136
7.5.1硬質(zhì)合金136
7.5.2燒結(jié)減摩材料138
7.5.3燒結(jié)鐵基結(jié)構(gòu)材料138
7.6高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合
材料138
7.6.1高分子材料138
7.6.2陶瓷材料143
7.6.3復(fù)合材料146
習(xí)題149
第8章機(jī)械零件的失效分析與
選材151
8.1機(jī)械零件的失效分析151
8.2選材的一般原則154
8.3典型零件的選材與工藝155
8.3.1提高疲勞強(qiáng)度與耐磨性的選材與
工藝155
8.3.2齒輪類與軸類零件的選材與
工藝157
習(xí)題160
第9章鑄造工藝基礎(chǔ)162
9.1液態(tài)合金的充型162
9.1.1合金的流動(dòng)性162
9.1.2影響流動(dòng)性和充型能力的因素163
9.2鑄件的凝固與收縮164
9.2.1鑄件的凝固164
9.2.2鑄件的收縮165
9.2.3鑄件的縮孔與縮松166
9.3鑄造應(yīng)力與變形、開裂167
9.4鑄件的缺陷與分析170
習(xí)題171
第10章砂型鑄造173
10.1造型材料173
10.1.1造型材料的種類173
10.1.2型砂與芯砂的配制174
10.2造型和造芯方法175
10.2.1手工造型175
10.2.2機(jī)器造型176
10.2.3造芯178
10.3鑄造工藝設(shè)計(jì)178
10.3.1澆注位置與分型面的確定179
10.3.2主要工藝參數(shù)的確定181
10.3.3鑄造工藝圖的制定184
10.3.4軸承座造型工藝方案實(shí)例184
習(xí)題186
第11章特種鑄造189
11.1金屬型鑄造189
11.2壓力鑄造190
11.3低壓鑄造193
11.4熔模鑄造194
11.5離心鑄造195
11.6其他鑄造方法196
習(xí)題199
第12章鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)201
12.1鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求201
12.2合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的
要求203
12.3不同鑄造方法對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求206
習(xí)題208
第13章鑄造新工藝與發(fā)展210
13.1造型新方法210
13.2鑄造新技術(shù)211
13.3鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)213
習(xí)題214
第14章鍛壓工藝基礎(chǔ)215
14.1金屬的塑性變形規(guī)律216
14.2金屬的鍛造性能218
14.3鍛造比與鍛造流線220
習(xí)題222
第15章常用鍛造方法223
15.1自由鍛223
15.1.1鍛造設(shè)備與生產(chǎn)特點(diǎn)223
15.1.2自由鍛工藝224
15.1.3自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性227
15.1.4典型鍛件的自由鍛工藝實(shí)例228
15.2模鍛229
15.2.1錘上模鍛229
15.2.2其他設(shè)備模鍛234
15.2.3胎模鍛237
15.2.4典型模鍛件的模鍛工藝實(shí)例239
習(xí)題241
第16章板料沖壓244
16.1沖壓設(shè)備與沖模結(jié)構(gòu)244
16.2沖壓基本工序246
16.3板料沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性251
習(xí)題253
第17章現(xiàn)代塑性加工與發(fā)展趨勢(shì)254
17.1現(xiàn)代塑性加工方法254
17.2塑性加工發(fā)展趨勢(shì)262
習(xí)題263
第18章熔焊成形基礎(chǔ)理論264
18.1熔焊冶金過程265
18.2焊接接頭組織和性能266
18.3焊接應(yīng)力與變形267
18.4焊接接頭的缺陷270
習(xí)題275
第19章熔焊276
19.1電弧焊276
19.1.1焊接電弧276
19.1.2焊條電弧焊277
19.1.3埋弧焊279
19.1.4氣體保護(hù)焊280
19.2氣焊與氣割282
19.2.1氣焊282
19.2.2氣割284
19.3其他熔焊方法285
習(xí)題288
第20章其他焊接方法290
20.1壓焊290
20.2釬焊295
習(xí)題295
第21章常用金屬材料的焊接297
21.1金屬材料的焊接性297
21.2碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接298
21.3不銹鋼的焊接299
21.4鑄鐵的焊補(bǔ)300
21.5非鐵金屬的焊接300
習(xí)題302
第22章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)303
22.1焊件材料的選擇303
22.2焊接方法的選擇303
22.3焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)304
22.3.1焊縫的布置304
22.3.2接頭的設(shè)計(jì)306
習(xí)題307
第23章焊接過程自動(dòng)化309
23.1計(jì)算機(jī)輔助焊接技術(shù)309
23.2焊接機(jī)器人310
23.2.1點(diǎn)焊機(jī)器人310
23.2.2電弧焊機(jī)器人312
23.2.3焊接機(jī)器人工作方式314
23.3焊接柔性生產(chǎn)系統(tǒng)314
習(xí)題315
第24章毛坯的選擇316
24.1毛坯的選擇原則316
24.1.1毛坯的種類及成形方法的
比較316
24.1.2毛坯選擇的三原則318
24.2零件的結(jié)構(gòu)分析及毛坯選擇319
24.3毛坯選擇實(shí)例321
習(xí)題323
參考文獻(xiàn)325
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