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第1章　金属材料的力学性能 1

1.1　强度和塑性 1

1.1.1　拉伸试验与拉伸曲线 1

1.1.2　强度 1

1.1.3　塑性 2

1.2　硬度、冲击韧度与疲劳强度 3

1.2.1　硬度 3

1.2.2　冲击韧度 6

1.2.3　疲劳强度 7

1.3　金属材料的硬度试验 8

1.3.1　实验目的 8

1.3.2　实验原理概述 8

1.3.3　实验设备及材料 10

1.3.4　实验内容及步骤 10

1.3.5　注意事项 10

1.3.6　实验报告要求 11

实验思考题 11

思考题与习题 11

第2章　金属与合金的晶体结构及结晶 12

2.1　纯金属的晶体结构及结晶 12

2.1.1　晶体的有关概念 12

2.1.2　金属的晶体结构 12

2.1.3　纯金属的结晶 15

2.1.4　纯铁的同素异构转变 17

2.2　合金的晶体结构及结晶 18

2.2.1　合金的基本概念 18

2.2.2　合金的相 19

2.2.3　合金的凝固 20

思考题与习题 22

第3章　铁碳合金与碳素钢 24

3.1　铁碳合金的基本相及组织 24

3.1.1　铁素体（F） 24

3.1.2　奥氏体（A） 24

3.1.3　渗碳体（Fe3C） 25

3.1.4　珠光体（P） 25

3.1.5　莱氏体（Ld或L′d） 25

3.2　铁碳合金相图 26

3.2.1　简化的Fe-Fe3C相图 26

3.2.2　Fe-Fe3C相图分析 26

3.2.3　典型铁碳合金的结晶过程 28

3.2.4　Fe-Fe3C相图的应用 30

3.3　碳素钢（非合金钢） 31

3.3.1　杂质元素对钢的影响 31

3.3.2　钢的分类 32

3.3.3　碳素钢（非合金钢）及牌号 33

3.4　钢铁材料的现场鉴别方法 39

3.4.1　火花鉴别 39

3.4.2　色标鉴别 41

3.4.3　断口鉴别 41

3.4.4　音响鉴别 41

3.5　铁碳合金平衡组织的认识 41

3.5.1　实验目的 41

3.5.2　实验原理 41

3.5.3　实验设备及材料 42

3.5.4　实验方法和步骤 42

3.5.5　实验报告要求 42

实验思考题 43

思考题与习题 43

第4章　钢的热处理 44

4.1　钢在加热时的组织转变 45

4.1.1　奥氏体的形成及其影响因素 45

4.1.2　奥氏体晶粒的长大及其影响因素 46

4.2　钢在冷却时的组织转变 47

4.2.1　过冷奥氏体的等温转变 48

4.2.2　过冷奥氏体的连续冷却转变 51

4.3　钢的普通热处理 54

4.3.1　钢的退火与正火 54

4.3.2　钢的淬火与钢的淬透性 56

4.3.3　钢的回火 62

4.4　钢的表面热处理及其他热处理 64

4.4.1　感应淬火 64

4.4.2　火焰淬火 65

4.4.3　钢的化学热处理 65

4.4.4　其他热处理方法简介 68

4.5　碳钢的普通热处理实验 70

4.5.1　实验目的 70

4.5.2　实验原理 70

4.5.3　实验设备及试样 71

4.5.4　实验内容 71

4.5.5　实验报告要求 72

思考题与习题 72

第5章　合金钢 74

5.1　概述 74

5.1.1　合金钢的分类 74

5.1.2　合金钢的牌号 75

5.2　合金元素在钢中的作用 76

5.2.1　合金元素与基本相（铁、碳）的作用 76

5.2.2　合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 77

5.2.3　合金元素对钢热处理的影响 78

5.3　合金结构钢 79

5.3.1　常用机械结构用合金钢和工程结构用合金钢 79

5.3.2　轴承钢 87

5.4　合金工具钢 90

5.4.1　量具、刃具钢 90

5.4.2　合金模具钢 91

5.4.3　高速工具钢简介 94

5.5　合金钢显微组织的认识实验 96

5.5.1　实验目的 96

5.5.2　实验说明及原理 97

5.5.3　实验内容及方法指导 98

5.5.4　实验报告要求 98

实验思考题 98

思考题与习题 99

第6章　铸铁 100

6.1　常用普通铸铁 100

6.1.1　概述 100

6.1.2　常用普通铸铁的分类、性能及用途 102

6.2　合金铸铁简介 110

6.2.1　高强度合金铸铁 110

6.2.2　耐热铸铁 110

6.2.3　耐蚀铸铁 111

6.2.4　耐磨铸铁 112

6.3　铸铁显微组织认识 112

6.3.1　实验目的 112

6.3.2　实验概述 112

6.3.3　实验设备、用品及试样 113

6.3.4　实验方法及步骤 113

6.3.5　实验报告 113

思考题与习题 113

第7章　有色金属与非金属材料 115

7.1　常用的有色金属及其合金 115

7.1.1　铝及铝合金 115

7.1.2　铜及铜合金 119

7.1.3　钛及钛合金 122

7.2　滑动轴承及其合金 123

7.2.1　滑动轴承合金的性能要求 123

7.2.2　滑动轴承合金的分类及用途 124

7.3　粉末冶金与硬质合金 125

7.3.1　粉末冶金 125

7.3.2　金属陶瓷硬质合金 126

7.4　高分子材料 127

7.4.1　概述 127

7.4.2　高分子材料的性能 128

7.4.3　常用的高分子材料 129

7.5　有色金属与非金属材料显微组织认识 131

7.5.1　实验目的 131

7.5.2　实验概述 131

7.5.3　实验设备、用品及试样 131

7.5.4　实验方法及步骤 131

7.5.5　实验报告 132

思考题与习题 132

第8章　铸造 133

8.1　概述 133

8.2　砂型铸造 134

8.2.1　型砂和芯砂 134

8.2.2　砂型铸造基本工艺过程和铸型的组成 135

8.2.3　浇冒口系统 136

8.2.4　造型（芯）方法 137

8.2.5　合型和浇注 141

8.2.6　落砂和清理 143

8.3　合金的铸造性能 143

8.3.1　合金的流动性 143

8.3.2　合金的收缩性 145

8.3.3　铸造应力 147

8.3.4　常用合金的铸造性能 148

8.4　铸造工艺设计及铸件结构工艺性 150

8.4.1　浇注位置的选择 150

8.4.2　分型面的选择 151

8.4.3　铸造工艺参数的确定 152

8.4.4　绘制铸造工艺图 153

8.4.5　铸件质量对铸件结构的要求 154

8.4.6　铸造工艺对铸件结构的要求 156

8.5　特种铸造技术简介 158

8.5.1　熔模铸造 159

8.5.2　金属型铸造 161

8.5.3　压力铸造 162

8.5.4　低压铸造 164

8.5.5　离心铸造 164

8.5.6　实型铸造 165

8.6　现代铸造方法简介 167

8.6.1　其他特种铸造方法 167

8.6.2　计算机在铸造方面的应用 170

8.7　铸件的质量检验、缺陷分析 171

8.7.1　铸件的质量检验 171

8.7.2　铸件缺陷分析 174

8.8　铸造合金热应力的测定实验 175

8.8.1　实验目的 175

8.8.2　实验概述 175

8.8.3　实验试样和工具 176

8.8.4　实验步骤 177

8.8.5　实验记录 177

8.8.6　思考题 177

8.8.7　实验报告 177

思考题与习题 177

第9章　锻压成形 179

9.1　锻压成形原理 179

9.1.1　金属的塑性变形 179

9.1.2　塑性变形对金属组织和性能的影响 180

9.1.3　冷变形金属在加热和冷却时组织和性能的变化 180

9.1.4　热变形对金属组织和性能的影响 181

9.2　锻造工艺过程 182

9.2.1　金属的锻造性能 182

9.2.2　锻造加热 183

9.2.3　锻件冷却 184

9.3　自由锻 184

9.3.1 自由锻的基本工序 185

9.3.2　自由锻工艺规程的制订 185

9.3.3　自由锻锻件的结构工艺性 188

9.4　模型锻造和胎模锻造简介 190

9.4.1　锤上模锻 190

9.4.2　压力机上模锻 194

9.4.3　胎模锻 195

9.5　锻件质量与检测技术 197

9.5.1　锻件质量要求 197

9.5.2　锻件的常见缺陷 197

9.5.3　锻件检测技术 198

9.6　板料冲压 199

9.6.1　冲压设备的结构原理 199

9.6.2　板料冲压的基本工序 200

9.6.3　冲模的结构和分类 203

9.7　其他锻压方法简介 204

9.7.1　精密模锻 204

9.7.2　挤压模锻 204

9.7.3　轧锻 205

9.8　自由锻工艺过程设计 206

9.8.1　实验目的 206

9.8.2　设计原理 206

9.8.3　实验内容及步骤 206

9.8.4　实验报告内容及要求 207

思考题与习题 207

第10章　焊接 209

10.1　概述 209

10.1.1　焊接的分类 209

10.1.2　焊接的主要用途 209

10.1.3　焊接的特点 209

10.1.4　焊接技术的发展方向 210

10.2　熔焊冶金原理 210

10.2.1　焊接电弧 210

10.2.2　熔焊原理 211

10.3　常用焊接方法 212

10.3.1　手工电弧焊 212

10.3.2　埋弧自动焊 215

10.3.3　气体保护焊 217

10.3.4　电渣焊 218

10.3.5　电阻焊 219

10.3.6　钎焊 220

10.4　焊接应力与变形及其防止措施 221

10.4.1　焊接应力与变形的产生 221

10.4.2　焊接变形的基本形式 222

10.4.3　预防焊接变形的工艺措施 222

10.4.4　焊接变形的矫正 223

10.5　常用金属材料的焊接 224

10.5.1　金属材料的焊接性 224

10.5.2　碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接 225

10.5.3　不锈钢的焊接 225

10.6　焊接结构工艺性 225

10.6.1　焊接结构材料的选择 226

10.6.2　焊接方法的选择 226

10.6.3　焊接接头设计 226

10.7　焊接质量检验 229

10.7.1　焊接检验过程 229

10.7.2　焊接检验方法 229

10.8　焊接新技术简介 230

10.8.1　等离子弧焊接和切割 230

10.8.2　真空电子束焊接 231

10.8.3　激光焊接与切割 232

10.8.4　扩散焊接 232

10.8.5　摩擦焊 233

10.9　焊接工艺实训 233

10.9.1　手工电弧焊工艺 233

10.9.2　气焊与气割工艺 237

思考题与习题 239

第11章　金属切削加工基础 241

11.1　金属切削加工 241

11.1.1　切削运动与切削要素 241

11.1.2　金属切削刀具 242

11.1.3　金属切削过程 244

11.2　金属切削机床的基本知识 246

11.2.1　机床的分类和编号 246

11.2.2　机床的基本传动方法 248

11.3　车削加工 249

11.3.1　车床的组成 249

11.3.2　工件在车床上的安装 249

11.3.3　车床的加工范围及常用的车刀 252

11.3.4　粗车与精车 253

11.3.5　车削加工的工艺特点 253

11.4　钻、镗削加工 254

11.4.1　钻削加工 254

11.4.2　镗削加工 256

11.5　刨、插、拉削和铣削加工 258

11.5.1　刨、插、拉削加工 258

11.5.2　铣削加工 261

11.6　磨削加工 262

11.6.1　磨削概述 262

11.6.2　砂轮 264

11.6.3　磨削的特点 265

11.7　常用量具的使用与维护 266

11.7.1　游标卡尺 266

11.7.2　千分尺 267

11.7.3　百分表 268

11.7.4　塞尺 268

11.7.5　万能角度尺 268

11.7.6　量具使用注意事项 269

11.8　车床基本操作实习 269

11.8.1　车床的开启、停车和变速 269

11.8.2　刻度盘的使用 270

11.8.3　试切 270

11.8.4　粗车 271

11.8.5　精车 271

思考题与习题 272

第12章　机械零件和工具的选材及加工工艺设计 274

12.1　零件的失效形式和选材原则 274

12.1.1　机械零件的失效形式 274

12.1.2　选材的基本原则 274

12.2　零件毛坯的选材及热处理的技术条件和工序位置 276

12.2.1　零件毛坯的选择原则 276

12.2.2　热处理的技术条件和工序位置 279

12.3　零件加工工艺的基础知识 281

12.3.1　生产过程和工艺过程 281

12.3.2　生产纲领与生产类型 282

12.3.3　机械加工工艺规程 283

12.3.4　工件的定位 285

12.4　典型零件材料和毛坯的选择及加工工艺分析 289

12.4.1　轴类零件 290

12.4.2　轮盘类零件 290

12.4.3　箱座类零件 293

12.5　典型表面的加工分析 294

12.5.1　外圆表面的加工 294

12.5.2　孔的加工 295

12.5.3　平面加工方案的选择 297

12.6　机械零件的结构工艺性 298

12.6.1　零件结构工艺性的概念 298

12.6.2　切削加工对零件结构工艺性的要求 299

12.6.3　工件结构的切削加工工艺性实例分析 299

12.7　轴类零件加工工艺设计 304

思考题与习题 307

参考文献 309

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