《金屬材料與熱處理》將工程應(yīng)用的金屬材料、模具材料及熱處理知識有機(jī)結(jié)合起來。以任務(wù)驅(qū)動為抓手，以金屬材料工程選用、熱處理工藝制定為主線，從生產(chǎn)一線選擇大量真實(shí)圖片、表格、典型案例、練習(xí)題，結(jié)合金屬材料在工程上的實(shí)際應(yīng)用與技能要求，提煉優(yōu)化為10個大項(xiàng)內(nèi)容，即認(rèn)識并掌握金屬材料基本性能、認(rèn)識并應(yīng)用金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、掌握并運(yùn)用鐵碳合金相圖、掌握鋼的熱處理工藝與生產(chǎn)應(yīng)用、熟悉并正確選用碳素鋼、掌握常用合金鋼的性能與應(yīng)用、掌握常用鑄鐵的性能與應(yīng)用、合理選用非鐵金屬及其合金、掌握金屬材料的工程選用、了解工程前沿新材料。
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本書可作為高職高專院校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控加工、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、機(jī)電一體化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等專業(yè)的學(xué)生教材，也可作為中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的教材，還可供生產(chǎn)一線在職機(jī)械設(shè)計(jì)人員查閱與技術(shù)工人培訓(xùn)使用。
楊海鵬，江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授， 1987年7月大學(xué)畢業(yè)分配到河南省平頂山市新華工具廠(原軍工9649廠)工作，在鍛壓分廠任技術(shù)員，負(fù)責(zé)鍛壓工藝與模具設(shè)計(jì)。1988～1990年在該廠夾具、模具分廠任助理工程師，負(fù)責(zé)夾具、模具設(shè)計(jì)及機(jī)械加工工藝。
1990～1995年在該廠技術(shù)科任工程師，負(fù)責(zé)非標(biāo)刀具、量具，模具及夾具、專機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。負(fù)責(zé)廠內(nèi)主要技術(shù)和技術(shù)管理工作，成為該廠的業(yè)務(wù)骨干。1995年7月調(diào)入廣東省江門市金羚電器有限公司工作，在技術(shù)科任工程師、技術(shù)主管，負(fù)責(zé)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。1999～2006年在機(jī)械加工（模具制造、設(shè)備維修、動力）車間任技術(shù)主任、主任，負(fù)責(zé)塑料模具、沖壓模具制造與維修，夾具、專機(jī)制造與維修；公司內(nèi)設(shè)備維修；各類電器維修及車、銑、刨、磨、鉗、熱處理、線切割、電火花、焊接等方面的工藝與技術(shù)管理工作。
2006～2007年在廣東省江門市大長江集團(tuán)有限公司工作，擔(dān)任沖焊部沖壓與焊接線主管，負(fù)責(zé)模具設(shè)計(jì)與制造、摩托車架及油箱開發(fā)與制造。
2007年3月至今在江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)系模具教研室擔(dān)任專業(yè)課教師、骨干教師、專業(yè)帶頭人。主講《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》、《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》核心專業(yè)課；指導(dǎo)《注塑模具設(shè)計(jì)與制造綜合實(shí)訓(xùn)》、《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造綜合實(shí)訓(xùn)》、《模具拆裝與測繪實(shí)訓(xùn)》課程。
主持注塑成型工藝與模具、沖壓成型工藝與模具等社會培訓(xùn)12次，培訓(xùn)人員3000余人次。
第一章認(rèn)識并掌握金屬材料基本性能1
任務(wù)一認(rèn)識金屬材料1
1.材料的歷史與發(fā)展1
2.材料的分類4
3.金屬材料的應(yīng)用5
任務(wù)二了解鋼鐵材料的生產(chǎn)過程5
1.熟悉煉鐵原理與過程5
2.熟悉煉鋼原理與過程7
3.認(rèn)識鋼的澆注與最終產(chǎn)品8
任務(wù)三掌握金屬材料的物理與化學(xué)性能10
1.掌握金屬材料物理性能與應(yīng)用10
2.掌握金屬材料化學(xué)性能與應(yīng)用12
任務(wù)四掌握并能測量金屬材料的力學(xué)性能13
1.認(rèn)知并理解載荷、變形、內(nèi)力、應(yīng)力、剛度的概念13
2.金屬材料強(qiáng)度與塑性及其測定13
3.金屬材料的硬度及其測試方法16
4.金屬材料的韌性及其測試21
5.金屬材料的疲勞強(qiáng)度及其測試22
任務(wù)五掌握金屬材料的工藝性能23
1.掌握金屬鑄造性能及其影響因素23
2.掌握金屬壓力加工性能及其影響因素24
3.掌握金屬焊接性能及其影響因素24
4.認(rèn)識金屬切削加工工藝性能及其影響因素24
5.了解熱處理工藝性能及其影響因素25
思考與練習(xí)26
第二章認(rèn)識并應(yīng)用金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶30
任務(wù)一認(rèn)識純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與缺陷30
1.認(rèn)識晶體與非晶體30
2.掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)及類型30
3.認(rèn)識金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與缺陷32
任務(wù)二掌握純金屬的結(jié)晶與應(yīng)用34
1.認(rèn)識過冷曲線與過冷度34
2.熟悉金屬的結(jié)晶過程35
3.掌握金屬晶粒大小對力學(xué)性能的影響36
4.了解細(xì)化晶粒的方法36
任務(wù)三認(rèn)識并理解二元合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶36
1.理解合金、組元、相與組織的概念37
2.掌握合金的晶體結(jié)構(gòu)37
3.掌握合金的結(jié)晶過程及二元合金相圖測定38
4.會分析二元合金勻晶相圖39
5.會分析二元共晶相圖40
6.了解合金的力學(xué)性能與相圖的關(guān)系40
任務(wù)四認(rèn)識并應(yīng)用金屬塑性變形與再結(jié)晶41
1.認(rèn)知金屬的塑性變形41
2.理解并應(yīng)用回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大的特性44
任務(wù)五掌握并應(yīng)用金屬的熱變形加工45
1.掌握金屬材料冷熱加工的區(qū)別與應(yīng)用45
2.熟悉熱變形加工的特點(diǎn)46
3.會選擇金屬冷熱加工46
思考與練習(xí)46
第三章掌握并運(yùn)用鐵碳合金相圖49
任務(wù)一認(rèn)識鐵碳合金基本組織49
1.了解純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變49
2.認(rèn)識鐵碳合金的基本相49
3.認(rèn)識鐵碳合金的基本組織（多相組織）51
任務(wù)二讀懂鐵碳合金相圖52
1.鐵碳合金的相圖52
2.簡化的鐵碳合金相圖分析53
任務(wù)三熟悉鐵碳合金結(jié)晶過程及其組織54
1.共析鋼（wC=0.77% Ⅰ號合金）的結(jié)晶過程分析54
2.亞共析鋼（wC=0.45%，Ⅱ號合金）的結(jié)晶過程分析55
3.過共析鋼（wC=1.2%，Ⅲ號合金）的結(jié)晶過程分析56
4.共晶白口鑄鐵（wC=4.3％，Ⅳ號合金）結(jié)晶過程分析57
5.亞共晶白口鑄鐵（wC=3.0％，Ⅴ號合金）的結(jié)晶過程分析57
6．過共晶白口鑄鐵（wC=5.0％，Ⅵ號合金）的結(jié)晶過程分析58
任務(wù)四掌握鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用59
1.掌握鐵碳合金含碳量對平衡組織及性能的影響59
2.了解鐵碳合金相圖在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用59
思考與練習(xí)60
第四章掌握鋼的熱處理工藝與生產(chǎn)應(yīng)用63
任務(wù)一掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變63
1.了解熱處理基本情況與熱處理工藝曲線63
2.認(rèn)識鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變65
任務(wù)二掌握鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變67
1.了解碳鋼冷卻方式對其性能的影響67
2.認(rèn)識過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖并能分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能68
3.了解過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變70
任務(wù)三掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝71
1.熟練掌握并應(yīng)用退火工藝71
2.熟練掌握并應(yīng)用正火工藝73
任務(wù)四掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝74
1.熟練掌握并應(yīng)用鋼的淬火74
2.熟悉鋼的淬火方法76
3.認(rèn)識鋼的淬透性與淬硬性77
4.避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施78
5.了解淬火前的準(zhǔn)備和裝爐方法78
任務(wù)五掌握并應(yīng)用鋼的回火工藝80
1.認(rèn)識回火過程中的組織轉(zhuǎn)變80
2.掌握回火方法及其應(yīng)用81
任務(wù)六掌握并應(yīng)用鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理83
1.掌握鋼的表面熱處理與應(yīng)用83
2.掌握鋼的表面化學(xué)熱處理85
3.了解氣相沉積與應(yīng)用87
任務(wù)七了解熱處理新技術(shù)89
1.了解形變熱處理與應(yīng)用89
2.了解真空熱處理與應(yīng)用89
3.了解可控氣氛熱處理89
4.了解激光熱處理90
5.了解電子束淬火90
任務(wù)八掌握熱處理工藝制訂91
1.熟悉熱處理技術(shù)條件91
2.了解熱處理工藝代號91
3.熟悉熱處理工序位置安排93
4.熱處理操作安全94
任務(wù)九了解金屬表面防腐與防護(hù)方法94
1.熟悉金屬表面化學(xué)氧化處理95
2.了解電鍍技術(shù)96
3.熟悉鍍鉻工藝97
4.熟悉鍍鋅工藝98
5.了解電刷鍍工藝99
思考與練習(xí)99
第五章熟悉并正確選用碳素鋼104
任務(wù)一掌握碳素鋼的分類方法104
1.熟悉鋼中常存元素對其性能的影響104
2.掌握碳素鋼的分類方法105
任務(wù)二認(rèn)識并能正確選用碳素結(jié)構(gòu)鋼106
1.掌握常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號與選用106
2.掌握常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號與選用108
任務(wù)三認(rèn)識并會選用碳素工具鋼109
1.掌握碳素工具鋼命名與牌號110
2.熟悉碳素工具鋼的成分、性能和用途110
任務(wù)四了解其他專用優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號和應(yīng)用111
任務(wù)五鋼的火花鑒別112
1.火花鑒別的原理及火花組成112
2.火花鑒別的方法114
思考與練習(xí)114
第六章掌握常用合金鋼的性能與應(yīng)用117
任務(wù)一掌握合金元素在鋼中的作用及合金鋼的分類117
1.掌握合金元素在鋼中的作用118
2.熟悉合金鋼的分類119
任務(wù)二掌握常用低合金鋼的牌號與應(yīng)用119
1.掌握低合金鋼的牌號與命名120
2.熟悉低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的種類與應(yīng)用120
3.了解低合金耐候鋼120
4.了解低合金專業(yè)用鋼121
任務(wù)三掌握常用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號與應(yīng)用122
1.掌握合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號122
2.熟悉機(jī)械零件常用的合金結(jié)構(gòu)鋼122
任務(wù)四掌握合金工具鋼的牌號與應(yīng)用127
1.掌握合金工具鋼的牌號128
2.熟悉合金工具鋼的應(yīng)用128
任務(wù)五掌握制造量具及刃具的低合金工具鋼性能與應(yīng)用128
任務(wù)六掌握高速工具鋼的牌號與選用129
1.了解高速工具鋼的牌號129
2.了解高速工具鋼的特性129
3.熟悉高速工具鋼的鍛造與熱處理130
4.了解高速工具鋼的應(yīng)用130
任務(wù)七了解滾動軸承鋼的性能與應(yīng)用132
1.了解滾動軸承鋼的牌號與性能133
2.熟悉滾動軸承鋼的熱處理與應(yīng)用133
任務(wù)八了解常用特殊性能鋼與應(yīng)用134
1.了解不銹鋼的性能與應(yīng)用134
2.了解耐熱鋼的性能與應(yīng)用135
3.了解特殊物理性能鋼性能與應(yīng)用137
4.了解低溫鋼的性能與應(yīng)用137
5.了解鑄造合金鋼的種類與應(yīng)用137
思考與練習(xí)138
第七章掌握常用鑄鐵的性能與應(yīng)用141
任務(wù)一掌握鑄鐵的分類與通用性能141
1.熟悉鑄鐵的分類141
2.掌握鑄鐵的組織與性能141
3.了解鑄鐵的石墨化及影響因素142
任務(wù)二掌握灰鑄鐵的性能與用途143
1.熟悉灰鑄鐵的化學(xué)成分、顯微組織和性能143
2.掌握灰鑄鐵的牌號及用途144
3.掌握灰鑄鐵的熱處理144
任務(wù)三掌握可鍛鑄鐵的性能與用途145
1.掌握可鍛鑄鐵的組織與性能145
2.掌握可鍛鑄鐵的牌號及用途146
任務(wù)四掌握球墨鑄鐵的性能與用途147
1.掌握球墨鑄鐵的組織與性能147
2.掌握球墨鑄鐵的牌號及用途148
3.掌握球墨鑄鐵的熱處理工藝與應(yīng)用149
任務(wù)五掌握蠕墨鑄鐵的性能與用途149
1.掌握蠕墨鑄鐵的組織與性能149
2.掌握蠕墨鑄鐵的牌號及用途150
思考與練習(xí)151
第八章合理選用非鐵金屬及其合金153
任務(wù)一掌握鋁及其合金的性能與應(yīng)用153
1.掌握純鋁的性能、牌號及用途153
2.掌握鋁合金的性能、牌號及用途154
任務(wù)二掌握銅及其合金性能與應(yīng)用157
1.掌握工業(yè)純銅的性能、牌號及用途158
2.掌握常用銅合金的性能與應(yīng)用159
任務(wù)三掌握鋅及鋅合金的性能與應(yīng)用163
1.熟悉鋅的基本性質(zhì)163
2.掌握鋅合金的基本特性163
3.了解鋅合金的牌號、性能和用途163
任務(wù)四了解鈦及鈦合金的性能與選用164
1.熟悉純鈦的性能、牌號及用途165
2.了解鈦合金性能與應(yīng)用165
任務(wù)五了解軸承合金的性能與選用167
1.熟悉滑動軸承合金的性能167
2.了解常用滑動軸承合金的用途167
任務(wù)六了解粉末冶金的特點(diǎn)與制造過程168
1.了解粉末冶金生產(chǎn)過程168
2.熟悉粉末冶金的特點(diǎn)169
3.掌握粉末冶金的應(yīng)用169
任務(wù)七熟悉硬質(zhì)合金的特點(diǎn)與應(yīng)用170
1.了解硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程171
2.掌握硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)與應(yīng)用171
3.了解硬質(zhì)合金的分類、代號171
4.了解鋼結(jié)硬質(zhì)合金性能與應(yīng)用174
思考與練習(xí)175
第九章掌握金屬材料的工程選用178
任務(wù)一認(rèn)識金屬材料的失效形式和預(yù)防措施178
1.認(rèn)識金屬材料的失效形式及預(yù)防措施178
2.理解失效的基本影響因素180
任務(wù)二熟悉金屬材料選用的原則與程序181
1.熟悉金屬材料選用原則181
2.能把握金屬材料選用程序182
任務(wù)三正確選用制造機(jī)械傳動軸的材料并制訂熱處理工藝183
1.熟悉軸類零件需要的性能指標(biāo)183
2.能根據(jù)傳動軸受力情況進(jìn)行選材183
3.能正確選用機(jī)床主軸材料及熱處理工藝制定184
4.能正確選用內(nèi)燃機(jī)曲軸材料及熱處理工藝制定185
任務(wù)四正確選用齒輪類零件材料并制訂熱處理工藝186
1.熟悉齒輪的工作條件、主要失效形式及性能要求186
2.能正確選用機(jī)床齒輪材料并制訂熱處理工藝187
3.能正確選用汽車、拖拉機(jī)齒輪材料及熱處理工藝制定188
任務(wù)五正確選用箱體類零件材料189
任務(wù)六正確選用冷作模具材料并制訂熱處理工藝190
1.熟悉冷作模具對材料性能要求191
2.熟悉冷作模具材料種類與熱處理工藝191
3.能根據(jù)沖壓件種類選用冷作模具材料193
任務(wù)七正確選用熱作模具材料并制訂熱處理工藝195
1.熟悉熱作模具的工作條件與要求195
2.熟悉壓鑄模材料選用196
3.熟悉熱鍛模材料選用198
任務(wù)八正確選用塑料模具材料并制訂熱處理工藝200
1.了解塑料模具的分類與失效形式200
2.了解塑料模具材料的性能要求201
3.能正確選用塑料模具材料并制訂熱處理工藝201
思考與練習(xí)209
第十章了解工程前沿新材料的特點(diǎn)與應(yīng)用（選學(xué)）213
任務(wù)一了解新型高溫材料的特點(diǎn)與應(yīng)用213
1.了解高溫合金分類與應(yīng)用214
2.了解高溫陶瓷材料的性能與應(yīng)用215
任務(wù)二了解形狀記憶材料的特點(diǎn)與應(yīng)用215
1.了解形狀記憶合金的性能216
2.了解形狀記憶陶瓷的特性217
3.了解形狀記憶高分子材料性能217
4.了解形狀記憶合金的應(yīng)用218
任務(wù)三了解非晶態(tài)合金材料的特點(diǎn)與應(yīng)用220
任務(wù)四了解超導(dǎo)材料的特點(diǎn)與應(yīng)用222
1.了解超導(dǎo)材料分類222
2.了解超導(dǎo)材料的應(yīng)用223
任務(wù)五了解納米材料的特點(diǎn)與應(yīng)用224
1.理解納米材料的定義及分類224
2.了解納米材料的結(jié)構(gòu)與性能224
3.了解納米材料的應(yīng)用225
任務(wù)六了解功能材料的特點(diǎn)與應(yīng)用226
1.了解功能材料的分類226
2.了解功能材料的性能特點(diǎn)和用途227
思考與練習(xí)230
思考與練習(xí)答案匯總231
附錄235
附錄一國內(nèi)外常用模具鋼號對照表（近似）235
附錄二壓痕直徑與布氏硬度對照表236
附錄三鋼鐵材料硬度與強(qiáng)度換算表237
附錄四常用熱處理工藝及代號（GB/T 12603—2005）238
參考文獻(xiàn)240
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