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第1章 工程材料与机械制造过程 1

1.1 材料及其成形工艺的历史发展 1

1.2 工程材料的分类及发展趋势 2

1.3 机械制造工艺的分类及技术发展趋势 5

1.3.1 机械制造工艺流程 5

1.3.2 机械制造工艺分类 6

1.3.3 机械制造工艺的技术进展 8

1.3.4 机械制造技术系统 10

1.4 工程材料的生产过程概述 10

1.4.1 钢铁材料的生产过程 10

1.4.2 有机高分子材料的生产过程 14

习题与思考题 16

第2章 工程材料的性能 17

2.1 材料的力学性能 17

2.1.1 强度和塑性 17

2.1.2 硬度 19

2.1.3 冲击韧度 22

2.1.4 疲劳极限 23

2.1.5 断裂韧度 24

2.2 材料的物理性能 25

2.2.1 密度 25

2.2.2 熔点 25

2.2.3 热膨胀性 26

2.2.4 磁性 26

2.2.5 导热性 26

2.2.6 导电性 27

2.3 材料的化学性能 27

2.3.1 金属腐蚀的基本过程 27

2.3.2 防止金属腐蚀的途径 28

2.4 材料的工艺性能 29

2.4.1 铸造性能 29

2.4.2 锻造性能 29

2.4.3 焊接性能 29

2.4.4 切削加工性能 29

2.5 材料的经济性 30

习题与思考题 30

第3章 材料的结构与凝固 31

3.1 材料的结合方式 31

3.1.1 结合键 31

3.1.2 晶体和非晶体 32

3.2 金属材料的晶体结构 33

3.2.1 晶体结构的基本概念 33

3.2.2 三种典型的金属晶体结构 34

3.2.3 实际金属的晶体结构 35

3.2.4 合金的晶体结构 37

3.3 非金属材料的结构特点 38

3.3.1 陶瓷材料的结构特点 38

3.3.2 高分子材料的结构特点 39

3.4 材料的凝固 43

3.4.1 金属的结晶特点 43

3.4.2 非晶态凝固的特点 46

3.5 二元合金相图 46

3.5.1 二元相图的建立与分析 46

3.5.2 铁碳合金相图 48

习题与思考题 58

第4章 材料的强化和处理 59

4.1 钢铁材料的热处理 59

4.1.1 钢在加热时的转变 59

4.1.2 钢在冷却时的转变 62

4.1.3 钢的普通热处理 68

4.1.4 钢的表面热处理 74

4.1.5 热处理新技术简介 76

4.1.6 热处理工艺的应用 78

4.2 高聚物的改性强化 82

4.3 工程材料的表面处理 83

4.3.1 气相沉积 84

4.3.2 化学转化膜技术 86

4.3.3 电镀和化学镀 88

4.3.4 涂料和涂装工艺 90

习题与思考题 91

第5章 金属材料 93

5.1 概述 93

5.1.1 金属材料的分类 93

5.1.2 杂质元素和合金元素在钢中的作用 95

5.2 非合金钢 99

5.2.1 碳素结构钢 99

5.2.2 优质碳素结构钢 102

5.2.3 碳素工具钢 102

5.2.4 易切削结构钢 103

5.2.5 工程用铸造碳钢 103

5.3 合金钢 104

5.3.1 低合金钢 105

5.3.2 机械结构用合金钢 107

5.3.3 合金工具钢和高速工具钢 112

5.3.4 特殊性能钢 117

5.4 铸铁 122

5.4.1 铸铁的石墨化 122

5.4.2 常用铸铁 124

5.4.3 特殊性能铸铁 130

5.5 非铁金属材料 132

5.5.1 铝及其合金 132

5.5.2 铜及其合金 137

5.5.3 滑动轴承合金 141

5.5.4 汾末冶金材料 143

习题与思考题 144

第6章 非金属材料 146

6.1 高分子材料 146

6.1.1 高聚物的人工全成 146

6.1.2 有机高分子材料的组成及性能特点 146

6.1.3 工程塑料 147

6.1.4 合成橡胶 151

6.1.5 胶粘剂 152

6.2 陶瓷材料 155

6.2.1 陶瓷的分类 156

6.2.2 陶瓷材料的性能特点 156

6.2.3 常和工程陶瓷的种类、性能和用途 156

习题与思考题 158

第7章 新型材料与材料的质量控制 159

7.1 金属及非金属新型材料 159

7.1.1 高温材料 159

7.1.2 形状记忆材料 161

7.1.3 非晶态材料 162

7.1.4 超导材料 163

7.2 复合材料 164

7.2.1 复合强化原理 164

7.2.2 复合材料的种类 165

7.2.3 复合材料的性能特点 165

7.2.4 复合材料的应用 166

7.3 材料的质量控制 166

7.3.1 成分分析 166

7.3.2 组织分析 169

7.3.3 无损探伤 171

习题与思考题 172

第8章 铸造成形工艺 173

8.1 铸造工艺基础 173

8.1.1 概述 173

8.1.2 合金的铸造性能 174

8.2 砂型铸造 177

8.2.1 型砂和芯砂 177

8.2.2 手工砂型造型 179

8.2.3 机器造型 183

8.2.4 型芯制造 185

8.2.5 合型 186

8.2.6 浇注 187

8.2.7 落砂和清理 188

8.3 铸造工艺 188

8.3.1 浇注位置与分型面的选择 188

8.3.2 工艺参数的选择 191

8.3.3 浇注系统 193

8.3.4 冒口 195

8.3.5 铸造工艺图 196

8.4 铸件的结构工艺性 197

8.4.1 铸件质量对铸件结构的要求 197

8.4.2 铸造工艺对铸件结构的要求 199

8.4.3 不同铸造合金对铸件结构的要求 201

8.5 铸件质量与成本分析 202

8.5.1 铸件的主要缺陷入其产生原因 202

8.5.2 铸件成本分析 204

8.6 特种铸造和铸造新技术简介 205

8.6.1 熔模铸造 205

8.6.2 金属型铸造 207

8.6.3 压力铸造 208

8.6.4 低压铸造 209

8.6.5 离心铸造 210

8.6.6 铸造过程的计算机数值模拟技术 211

习题与思考题 211

第9章 锻压成形工艺 215

9.1 锻压工艺基础 215

9.1.1 锻压的基本生产方式 215

9.1.2 金属的锻造性能 216

9.1.3 坯料的加热和锻件的冷却 220

9.2 自由锻 222

9.2.1 自由锻设备 222

9.2.2 自由锻的基本工序 223

9.2.3 自由锻工艺规程的制订 225

9.2.4 自由锻锻件结构工艺性 228

9.3 模锻 229

9.3.1 锤上模锻 229

9.3.2 胎模锻 234

9.3.3 压力机上的模锻 235

9.4 板料冲压 237

9.4.1 冲压设备 237

9.4.2 冲压模具 238

9.4.3 板料冲压的基本工序 238

9.4.4 板料冲压件的结构工艺性 240

9.5 锻件质量与成本分析 241

9.5.1 锻件质量分析 241

9.5.2 锻件成本分析 242

9.6 锻压新工艺简介 243

9.6.1 高速高能成型 243

9.6.2 精密模锻 244

9.6.3 液态成型 245

9.6.4 超塑性成型 245

习题与思考题 246

第10章 焊接和胶接成形工艺 248

10.1 焊接工艺基础 248

10.1.1 概述 248

10.1.2 熔焊冶金原理 249

10.2 常用焊接方法 252

10.2.1 焊条电弧焊 252

10.2.2 气焊和气割 256

10.2.3 埋弧自动焊 260

10.2.4 气体保护焊 262

10.2.5 电渣焊 264

10.2.6 电阻焊 264

10.2.7 钎焊 266

10.3 常用金属材料的焊接 267

10.3.1 金属材料的焊接性 267

10.3.2 非合金结构和低合金高强度结构钢的焊接 268

10.3.3 不锈钢的焊接 269

10.3.4 铸铁的焊补 270

10.3.5 非铁金属材料的焊接 270

10.4 焊接结构工艺性 271

10.4.1 焊接结构材料的选择 271

10.4.2 焊缝布置 272

10.4.3 焊接接头设计 274

10.5 焊接质量与成本分析 276

10.5.1 焊接质量分析 276

10.5.2 焊接质量检验过程 280

10.5.3 焊接生产成本分析 282

10.6 胶接成形 283

10.6.1 胶接的特点与应用 283

10.6.2 胶接技术 284

10.7 焊接和胶接新技术简介 285

10.7.1 等离子弧焊接和切割 286

10.7.2 真空电子束焊接 286

10.7.3 激光焊接和切割 287

10.7.4 扩散焊接 288

10.7.5 磨擦焊 289

10.7.6 胶接新技术 289

习题与思考题 291

第11章 钳工和机械加工成形工艺 293

11.1 钳工 293

11.1.1 划线 294

11.1.2 锯切 297

11.1.3 锉削 298

11.1.4 钻孔 299

11.1.5 攻螺纹和套螺纹 301

11.1.6 装配工艺 302

11.2 机械加工成形工艺基础 304

11.2.1 切削加工基本知识 304

11.2.2 车削加工 309

11.2.3 铣削、刨削和磨削加工 316

11.2.4 数控机床加工和特种加工简介 320

习题与思考题 322

第12章 非金属材料成形工艺 323

12.1 工程塑料的成型 323

12.1.1 挤了成型 323

12.1.2 注射成型 324

12.1.3 模压成型 325

12.1.4 浇铸成型 326

12.1.5 吹塑成型 327

12.1.6 回转成型 327

12.2 橡胶成型 328

12.2.1 压延成型 328

12.2.2 压出成型 328

12.3 陶瓷成型 329

12.3.1 干压成型 329

12.3.2 注浆成型 330

12.3.3 热压成型 330

12.3.4 注射成型 330

12.4 复合材料成型 330

12.4.1 树脂基复合材料成型 330

12.4.2 金属基复合材料成型 333

12.4.3 陶瓷基复合材料成型 333

习题与思考题 334

第13章 材料与成形工艺选择 335

13.1 机械零件的失效形式 335

13.1.1 零件失效原因 335

13.1.2 零件失效形式 336

13.2 材料及成形工艺选择原则 337

13.2.1 使用性原则 337

13.2.2 工艺性原则 338

13.2.3 经济性原则 339

13.3 材料及成形工艺选择的方法 341

13.3.1 材料及其成形工艺选择的步骤 341

13.3.2 材料及成形工艺选择的具体方法和依据 342

13.4 典型零件的选材实例分析 347

13.4.1 机床主轴的选材 347

13.4.2 齿轮类零件的选材 348

13.4.3 手用丝锥的选材 351

13.4.4 冷作模具的选材 352

13.4.5 机架和箱体类零件的选材 353

习题与思考题 354

附录 综合性实验指导 356

主要参考文献 358

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