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第1篇 钢铁生产与钢的冶金质量 2

第1章 铁的冶炼 2

1.1 高炉炼铁的原料和设备 2

1.1.1 炼铁的原料 2

1.1.2 高炉设备及其工作概况 2

1.2 高炉内发生的基本反应 3

1.2.1 铁的氧化物的还原反应 4

1.2.2 锰的氧化物的还原反应 5

1.2.3 硅的氧化物的还原反应 5

1.2.4 磷酸盐的还原反应 5

1.2.5 脱硫反应 6

1.2.6 铁的溶碳过程 6

1.3 高炉冶炼产品 6

1.3.1 生铁和铁合金 6

1.3.2 炉渣和高炉煤气 7

1.4 非高炉炼铁法 7

1.4.1 概述 7

1.4.2 非高炉炼铁的生产方法 7

1.4.3 还原铁的用途 8

习题与思考题 8

主要参考文献 8

第2章 钢的熔炼与质量控制 9

2.1 炼钢过程的基本反应 9

2.1.1 脱碳反应 9

2.1.2 硅的氧化反应 10

2.1.3 锰的氧化反应 10

2.1.4 脱磷反应和回磷现象 11

2.1.5 脱硫反应 12

2.1.6 脱氧反应 13

2.2 一般炼钢法 15

2.2.1 转炉炼钢法 15

2.2.2 电弧炉炼钢法 18

2.3 钢的浇注和钢锭 21

2.3.1 钢锭的浇注 22

2.3.2 钢锭的凝固和结构 23

2.3.3 连续铸钢 28

2.4 钢的冶金质量及其控制 30

2.4.1 钢的化学成分的影响及其控制 30

2.4.2 钢中气体的影响及其控制 33

2.4.3 钢中非金属杂物的影响及其控制 35

2.4.4 钢中偏析的影响及其控制 38

2.5 特殊炼钢法 38

2.5.1 钢液炉外精炼 39

2.5.2 特殊炼钢法 43

习题与思考题 50

主要参考文献 50

第2篇 金属材料的成形加工基础 52

第3章 铸造生产及其质量控制 52

3.1 铸造生产概述 52

3.2 液态金属的充型能力 52

3.2.1 液态金属的充型能力及其影响因素 52

3.2.2 提高充型能力的措施 57

3.3 铸造合金的收缩特性及其对铸件质量的影响 58

3.3.1 合金的收容特性 58

3.3.2 合金的改缩特性对铸件质量的影响 59

3.4 铸件的应力、变形和冷裂对铸件质量的影响 62

3.4.1 铸造应力 62

3.4.2 变形 64

3.4.3 冷裂 64

3.5 铸件中的偏析及其对铸件质量的影响 65

3.5.1 显微偏析 65

3.5.2 宏观偏析 66

3.6 铸件中的气体与非金属夹杂物及其对铸件质量的影响 67

3.6.1 铸件中的气体 67

3.6.2 铸件中的非金属夹杂物 68

3.6.3 减少铸件中气体和非金属夹杂物的措施 69

3.7 砂型铸造及其质量控制 69

3.7.1 砂型铸造的质量控制 69

3.7.2 砂型铸造的特点及应用 78

3.8 特种铸造及其质量控制 78

3.8.1 熔模铸造 78

3.8.2 金属型铸造 80

3.8.3 压力铸造 82

3.8.4 离心铸造 85

3.8.5 低压铸造 85

习题与思考题 86

主要参考文献 86

第4章 压力加工生产及其质量控制 87

4.1 压力加工生产概述 87

4.2 金属的塑性加工成形性 87

4.2.1 金属的热成形性能 87

4.2.2 金属的冷成形性能 90

4.3 金属原材料的成形加工及其质量控制 91

4.3.1 轧制 91

4.3.2 挤压 97

4.3.3 拉拔 100

4.4 毛坯或零件的成形加工及其质量控制 102

4.4.1 锻造 102

4.4.2 冲压 113

4.4.3 其它成形加工方法 116

4.4.4 特种塑性成形加工 119

习题与思考题 125

主要参考文献 125

第5章 焊接生产及其质量控制 127

5.1 焊接生产概述 127

5.1.1 焊接工艺方法的分类 127

5.1.2 焊接生产的优点 128

5.2 金属材料的焊接性 129

5.2.1 焊接性概念 129

5.2.2 影响工艺焊接性的因素 130

5.2.3 焊接性评定 131

5.3 电弧焊及其质量控制 134

5.3.1 手工电弧焊 135

5.3.2 埋弧焊 139

5.3.3 气电焊 141

5.4 电渣焊及其质量控制 149

5.4.1 电渣焊的工作原理及其特点 149

5.4.2 电渣焊的质量控制 150

5.4.3 电渣焊的应用范围 151

5.5 压力焊及其质量控制 152

5.5.1 概述 152

5.5.2 电阻焊 152

5.6 特种焊接方法 155

5.6.1 电子束焊 155

5.6.2 激光焊 157

5.6.3 摩擦焊 158

习题与思考题 160

主要参考文献 161

第3篇 金属热处理与表面技术 163

第6章 金属热处理 163

6.1 金属热处理加热 163

6.1.1 加热温度 163

6.1.2 加热介质 164

6.1.3 加热速度的控制 164

6.1.4 加热时间的确定 164

6.1.5 加热时的氧化脱碳及其控制 164

6.2 钢的过冷奥氏体冷却转变图 167

6.2.1 过冷奥氏体的等温冷却和连续冷却转变图 167

6.2.2 影响过冷奥氏体冷却转变图的因素及转变图的应用 169

6.3 钢的退火和正火 171

6.3.1 钢的退火 172

6.3.2 钢的正火 173

6.3.3 退火和正火的缺陷及其质量控制 173

6.4 钢的淬火 174

6.4.1 淬火加热 174

6.4.2 淬火介质 175

6.4.3 淬火方法 177

6.4.4 钢的淬透性 179

6.4.5 淬火缺陷及其质量控制 182

6.5 淬火钢的回火 186

6.5.1 回火的目的 187

6.5.2 回火工艺 187

6.6 感应加热表面淬火 187

6.6.1 感应加热基本原理 187

6.6.2 感应加热表面淬火的类型 188

6.6.3 感应加热表面淬火的特点 188

6.6.4 感应加热表面淬火工艺 189

6.6.5 感应加热表面淬火缺陷 190

6.7 化学热处理 191

6.7.1 渗碳 191

6.7.2 渗氮 198

6.7.3 碳氮共渗与氮碳共渗 201

6.7.4 渗硼 202

习题与思考题 204

主要参考文献 204

第7章 表面技术 205

7.1 电镀 205

7.1.1 电镀的物理化学基础 205

7.1.2 电镀液的基本成分及其作用 207

7.1.3 电镀工艺 207

7.1.4 合金电镀与复合电镀 210

7.2 化学镀 211

7.2.1 化学镀镍-磷合金 211

7.2.2 镍磷复合化学镀 212

7.2.3 化学镀铜 213

7.2.4 非金属材料化学镀 214

7.3 化学转化膜 216

7.3.1 化学转化膜的定义 216

7.3.2 铝及其合金的阳极氧化 216

7.3.3 钢铁材料的化学氧化 219

7.3.4 磷酸盐处理 220

7.4 热喷涂 221

7.4.1 热喷涂工艺分类及其特征 221

7.4.2 热喷方法及原理 221

7.4.3 热喷涂层的结构及其与基体的结合机理 223

7.4.4 热喷涂材料 224

7.4.5 热喷涂工艺 225

7.5 热浸镀 226

7.5.1 热浸镀锌 226

7.5.2 热浸镀铝 227

7.6 金属涂装技术 228

7.6.1 涂料的组成 228

7.6.2 涂装工艺 229

7.7 其它特种表面技术 230

7.7.1 真空蒸镀 230

7.7.2 阴极溅射 230

7.7.3 离子镀 231

7.7.4 化学气相沉积 231

7.7.5 等离子增强化学气相沉积 232

7.7.6 金属离子注入 233

习题与思考题 234

主要参考文献 234

第4篇 粉末冶金 238

第8章 粉末的制取和成形 238

8.1 粉末的制取 238

8.1.1 还原法制粉 240

8.1.2 机械破碎法制粉 243

8.1.3 雾化法制粉 247

8.1.4 粉末的性能 251

8.2 成形 255

8.2.1 成形前的原料准备 255

8.2.2 金属粉末的压制过程 256

8.2.3 压制压力与压坯密度的关系 257

8.2.4 压制过程中力的分析 259

8.2.5 压坯密度的分布 262

8.2.6 影响压制过程的因素 264

8.2.7 特殊成形 265

习题与思考题 269

主要参考文献 270

第9章 烧结和粉末冶金在材料制备中的应用 271

9.1 烧结 271

9.1.1 烧结机构 271

9.1.2 单元系固相烧结 273

9.1.3 多元系固相烧结 277

9.1.4 液相烧结 279

9.1.5 烧结气氛 282

9.1.6 活化烧结 283

9.2 粉末冶金在材料制备中的应用 283

9.2.1 粉末冶金在金属材料制备中的应用 283

9.2.2 粉末冶金在无机非金属材料制备中的应用 289

9.2.3 粉末冶金在复合材料制备中的应用 292

习题与思考题 295

主要参考文献 295

第5篇 材料制备新技术 297

第10章 快速凝固技术与机械合金化 297

10.1 快速凝固技术 297

10.1.1 快速凝固工艺 297

10.1.2 快速凝固合金的组织与结构特征 300

10.1.3 快速凝固技术的应用 303

10.2 机构合金化 304

10.2.1 机构合金化过程及特点 304

10.2.2 机构合金化原理 306

10.2.3 机构合金化在材料制备中的应用 307

习题与思考题 309

主要参考文献 309

第11章 溶胶-凝胶技术与自蔓延高温合成技术 310

11.1 溶胶-凝胶技术 310

11.1.1 溶胶-凝胶法工艺特点 310

11.1.2 溶胶-凝胶法过程及原理 311

11.1.3 溶胶-凝胶法技术的应用 314

11.2 自蔓延高温合成技术 318

11.2.1 自蔓延高温合成工艺 318

11.2.2 自蔓延高温合成理论 320

11.2.3 自蔓延高温合成技术的应用 321

习题与思考题 323

主要参考文献 324

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