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第一篇 工程材料 1

第1章 金属材料基础知识 1

1.1 金属材料的性能 1

1.1.1 金属材料的力学性能 1

1.1.2 金属材料的工艺性能 4

1.2 金属材料的分类 5

1.2.1 钢铁材料 5

1.2.2 有色金属与合金 7

第2章 金属与合金材料结构 9

2.1 纯金属的晶体结构与结晶 9

2.1.1 晶体的基本概念 9

2.1.2 常见金属的晶格类型 10

2.1.3 晶体的不完整性 12

2.1.4 纯金属的结晶 14

2.2 合金的相结构 15

2.2.1 合金的概念 15

2.2.2 合金中的相结构 15

2.3 合金的结晶 17

2.3.1 二元匀晶状态图 17

2.3.2 二元共晶状态图 18

2.4 铁碳合金状态图 20

2.4.1 铁碳合金中的相、组织、性能 20

2.4.2 铁碳合金状态图分析 20

2.4.3 典型铁碳合金结晶过程分析 22

第3章 金属的塑性变形 25

3.1 金属的冷塑性变形 25

3.1.1 金属的塑性变形 25

3.1.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响 28

3.2 回复与再结晶 30

3.2.1 回复 30

3.2.2 再结晶 31

3.2.3 晶粒的长大 32

3.2.4 影响再结晶退火后晶粒大小的因素 32

3.3 金属的热塑性变形 33

3.3.1 冷、热塑性变形的区别 33

3.3.2 热塑性变形对金属组织和性能的影响 34

第4章 钢的热处理 36

4.1 钢在加热时的转变 36

4.1.1 奥氏体形成过程及影响因素 36

4.1.2 奥氏体晶粒大小及其影响因素 37

4.2 钢在冷却时的转变 38

4.2.1 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线 39

4.2.2 过冷奥氏体转变及其产物的组织形态与性能 39

4.2.3 过冷奥氏体的连续冷却转变 41

4.3 钢的退火和正火 43

4.3.1 退火 43

4.3.2 正火 44

4.4 钢的淬火 45

4.4.1 淬火工艺及方法 45

4.4.2 钢的淬透性和淬硬性 47

4.4.3 常见的淬火缺陷及预防 47

4.5 钢的回火 48

4.5.1 淬火钢在回火时的转变 48

4.5.2 回火种类及应用 49

4.6 钢的表面热处理 50

4.6.1 钢的表面淬火 50

4.6.2 钢的化学热处理 51

第5章 常用金属材料 54

5.1 钢中合金元素作用 54

5.1.1 钢中常见合金元素 54

5.1.2 合金元素对钢的影响 54

5.2 工程构件用钢 57

5.2.1 碳素构件用钢 57

5.2.2 低合金结构钢 58

5.3 机器零件用钢 61

5.3.1 渗碳钢 61

5.3.2 调质钢 62

5.3.3 弹簧钢 66

5.3.4 滚动轴承钢 68

5.4 工模具用钢 70

5.4.1 刃具钢 70

5.4.2 冷作模具钢 73

5.4.3 热作模具钢 74

5.4.4 塑料模具钢 76

5.4.5 量具用钢 76

5.5 特殊性能钢 77

5.5.1 耐蚀钢 77

5.5.2 耐热钢 81

5.5.3 耐磨钢 81

5.6 铸铁 84

5.6.1 概述 84

5.6.2 灰铸铁 86

5.6.3 可锻铸铁 87

5.6.4 球墨铸铁 88

5.6.5 合金铸铁 91

5.7 有色金属及其合金 92

5.7.1 铝及铝合金 92

5.7.2 铜及铜合金 93

5.7.3 轴承合金 96

5.7.4 钛及钛合金 100

第6章 非金属材料 101

6.1 高分子材料 101

6.1.1 塑料 101

6.1.2 橡胶 103

6.2 其他非金属材料 104

6.2.1 陶瓷材料 104

6.2.2 复合材料 104

第7章 零件的选材及工艺路线 107

7.1 选材方法 107

7.1.1 零件的失效分析 107

7.1.2 零件选材的一般原则 110

7.2 典型零件选材 111

7.2.1 轴杆类零件的选材 111

7.2.2 轮盘类零件的选材 112

7.2.3 箱座类零件的选材 113

第二篇 材料成形工艺基础 115

第8章 铸造 115

8.1 概论 115

8.2 铸件成形理论基础 116

8.2.1 液态金属的充型 116

8.2.2 金属的凝固 118

8.2.3 金属的收缩 119

8.3 砂型铸造 123

8.3.1 造型材料 124

8.3.2 造型（芯）方法 124

8.3.3 合箱 126

8.3.4 浇注 127

8.3.5 落砂、清理及检验 128

8.4 铸造工艺 128

8.4.1 浇注位置的选择 128

8.4.2 铸型分型面的选择 129

8.4.3 工艺参数的确定 131

8.4.4 浇注系统 132

8.4.5 铸造工艺图 134

8.5 铸件的结构工艺性 135

8.5.1 合金铸造性能对铸件结构的要求 136

8.5.2 铸造工艺对铸件结构的要求 136

8.6 特种铸造 139

8.6.1 金属型铸造 139

8.6.2 熔模铸造 141

8.6.3 压力铸造 142

8.6.4 离心铸造 143

8.6.5 消失模铸造 143

8.7 铸造技术的发展趋势 144

第9章 锻压成形 146

9.1 锻压工艺基础 146

9.1.1 金属的锻造性能 146

9.1.2 变形后金属的组织和性能 147

9.1.3 塑性成形的基本生产方式 148

9.2 自由锻 149

9.2.1 自由锻设备 149

9.2.2 自由锻工序 150

9.2.3 自由锻件的分类和锻造过程 150

9.3 模锻 153

9.3.1 锤上模锻 153

9.3.2 模锻件结构工艺性 154

9.4 板料冲压 154

9.4.1 板料冲压基本工序 154

9.4.2 冲床及冲模 156

第10章 焊接 157

10.1 焊接过程与焊接质量 157

10.1.1 手工电弧焊 157

10.1.2 焊接接头的组织和性能 159

10.1.3 焊接应力与变形 161

10.2 其他焊接方法 162

10.2.1 气体保护焊 162

10.2.2 埋弧焊 163

10.2.3 电渣焊 164

10.2.4 电阻焊 165

10.2.5 钎焊 165

10.3 常用金属材料的焊接 166

10.3.1 金属材料的焊接性 166

10.3.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接 166

10.3.3 不锈钢的焊接 167

10.3.4 铸铁的焊补 168

10.3.5 非铁金属的焊接 168

10.4 焊接结构工艺性 169

10.4.1 焊接结构材料的选择 169

10.4.2 焊缝布置 169

10.4.3 焊接接头的选择及坡口形式设计 171

第11章 非金属材料成型工艺 172

11.1 塑料成型 172

11.1.1 注射成型 172

11.1.2 挤出成型 173

11.1.3 模压成型 174

11.1.4 压注成型 174

11.1.5 吹塑成型 175

11.2 橡胶成型 175

11.2.1 橡胶压制成型 175

11.2.2 橡胶注射成型 176

11.3 陶瓷成型 176

11.3.1 注浆成型 177

11.3.2 压制成型 178

11.3.3 注射成型 178

11.4 复合材料成型 178

11.4.1 手糊成型 179

11.4.2 喷射成型 179

11.4.3 铺层法成型 179

11.4.4 缠绕法成型 180

11.4.5 层压成型 180

第12章 零件的毛坯选择 181

12.1 毛坯选择的原则 181

12.2 常用毛坯成形方法的比较 184

12.3 常用零件的成形方法 186

12.3.1 轴杆类零件 186

12.3.2 盘套类零件 186

12.3.3 机架、箱体类零件 187

第三篇 机械制造工艺基础 188

第13章 金属切削加工基础知识 188

13.1 切削运动与切削用量 188

13.1.1 切削运动 188

13.1.2 工件表面 189

13.1.3 切削用量 189

13.2 刀具材料与刀具构造 190

13.2.1 刀具材料 190

13.2.2 刀具构造 191

13.3 金属切削过程 193

13.3.1 切削的形成过程 194

13.3.2 切削力 194

13.3.3 切削热和切削温度 196

13.3.4 刀具磨损和刀具寿命 196

13.4 金属切削条件的选择 199

13.4.1 工件材料的切削加工性 199

13.4.2 金属切削条件的选择 200

13.5 金属切削机床的基础知识 204

13.5.1 机床的运动 204

13.5.2 机床传动的基本组成和传动原理图 205

第14章 零件表面的加工方法 208

14.1 外圆表面加工 208

14.1.1 外圆表面的车削加工 208

14.1.2 外圆表面的磨削加工 209

14.2 内圆表面加工 214

14.2.1 钻削加工 215

14.2.2 镗削加工 218

14.2.3 内圆表面磨削加工 220

14.3 平面加工 222

14.3.1 刨削与插削加工 222

14.3.2 铣削加工 225

14.3.3 平面磨削加工 230

第15章 机械加工工艺过程的基础知识 232

15.1 工艺过程与工艺规程 232

15.1.1 工艺过程 232

15.1.2 机械加工工艺过程的组成 232

15.1.3 生产纲领和生产类型 234

15.1.4 机械加工工艺规程制订 235

15.2 零件的结构工艺性 238

15.3 典型零件机械加工工艺过程 241

15.3.1 轴类零件加工 241

15.3.2 套类零件加工 244

15.3.3 箱体类零件加工 246

第16章 现代制造技术 250

16.1 特种加工 250

16.1.1 电火花加工 250

16.1.2 电解加工 255

16.1.3 超声波加工 256

16.1.4 激光加工 257

16.1.5 电子束加工 259

16.1.6 离子束加工 260

16.2 先进制造技术简介 261

16.2.1 数控加工技术 261

16.2.2 快速成形技术 263

16.2.3 超精密与纳米加工技术 265

16.2.4 工业机器人 266

16.2.5 柔性制造技术 267

参考文献 270

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