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1 金属材料的主要性能1

1.1 金属的力学性能1

1.1.1 强度1

1.1.2 塑性3

1.1.3 硬度3

1.1.4 冲击韧度4

1.1.5 疲劳极限5

1.2 金属的物理、化学及工艺性能5

1.2.1 金属的物理性能5

1.2.2 金属的化学性能6

1.2.3 金属的工艺性能7

习题与思考题7

2 金属和合金的晶体结构8

2.1 金属的晶体结构8

2.1.1 晶体结构8

2.1.2 三种典型的金属晶格8

2.1.3 金属实际的晶体结构8

2.2 金属的结晶10

2.2.1 纯金属的结晶10

2.2.2 纯金属的结晶过程11

2.2.3 金属结晶后的晶粒大小11

2.3 合金的晶体结构12

2.3.1 合金的基本概念12

2.3.2 合金的组织12

2.4 合金的结晶13

2.4.1 合金相图的概念13

2.4.2 二元合金相图的建立13

2.4.3 二元合金相图的分析13

习题与思考题14

3 铁碳合金15

3.1 铁的晶体结构与同素异构转变15

3.1.1 纯铁的晶体结构15

3.1.2 纯铁的同素异构转变16

3.2 铁碳合金的基本组织17

3.2.1 固溶体17

3.2.2 金属化合物19

3.2.3 机械混合物19

3.3 铁碳合金状态图20

3.3.1 相图中的点、线、区20

3.3.2 典型铁碳合金的结晶过程22

3.3.3 Fe-Fe3C相图的应用24

习题与思考题24

4 钢的热处理25

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变25

4.1.1 钢在加热时的组织转变26

4.1.2 钢在冷却时的组织转变27

4.2 钢的普通热处理29

4.2.1 钢的退火29

4.2.2 钢的正火29

4.2.3 钢的淬火30

4.2.4 钢的回火34

4.3 钢的表面热处理和化学热处理35

4.3.1 钢的表面热处理36

4.3.2 钢的化学热处理37

4.4 热处理新技术简介38

4.4.1 形变热处理38

4.4.2 真空热处理39

4.4.3 可控气氛热处理39

4.4.4 激光热处理39

4.4.5 电子束表面淬火39

4.4.6 表面气相沉积39

习题与思考题40

5 材料表面处理技术41

5.1 金属表面强化处理42

5.1.1 喷丸42

5.1.2 滚压加工42

5.1.3 金属表面复合处理强化法43

5.1.4 金属表面相变强化法43

5.1.5 金属表面化学热处理强化法43

5.2 金属表面防腐处理43

5.2.1 金属覆盖法44

5.2.2 非金属覆盖法50

5.3 金属表面装饰处理50

5.3.1 表面抛光50

5.3.2 装饰性电镀51

5.3.3 氧化与磷化51

5.3.4 表面转化着色处理51

习题与思考题52

6 工业用钢铁53

6.1 工业用钢53

6.1.1 钢的分类53

6.1.2 结构件用钢53

6.1.3 机器零件用钢55

6.1.4 工具钢56

6.1.5 特殊性能钢59

6.2 铸铁61

6.2.1 铸铁的特点和分类61

6.2.2 铸铁的石墨化61

6.2.3 铸铁孕育处理62

6.2.4 常用铸铁62

6.2.5 特种铸铁67

习题与思考题68

7 有色金属及其合金69

7.1 概述69

7.2 铝及铝合金69

7.2.1 铝及铝合金的性能和分类69

7.2.2 常用的几种铸造铝合金71

7.2.3 铝合金牌号72

7.2.4 提高铝及铝合金强度的主要途径72

7.3 铜及铜合金73

7.3.1 铜及铜合金的分类、特点和应用74

7.3.2 铜合金的热处理76

7.4 钛及钛合金77

7.4.1 工业纯钛77

7.4.2 钛合金77

7.4.3 钛合金的性能、特点和应用77

7.5 轴承合金78

7.5.1 组织性能要求78

7.5.2 常用的轴承合金79

7.5.3 轴承合金的牌号80

7.6 粉末冶金80

7.6.1 粉末制备方法80

7.6.2 粉末的性能82

习题与思考题84

8 铸造85

8.1 概述85

8.2 铸造工艺设计基础86

8.2.1 概念86

8.2.2 设计依据86

8.2.3 设计内容和程序86

8.3 铸造工艺方案的确定87

8.3.1 零件结构分析87

8.3.2 铸造工艺方案分析93

8.4 砂型铸造99

8.4.1 砂型铸造工艺的基本知识99

8.4.2 造型材料101

8.4.3 手工造型102

8.4.4 机器造型104

8.4.5 常用的铸造合金熔炼设备与浇注105

8.4.6 铸件的落砂与清理106

8.5 特种铸造108

8.5.1 熔模铸造108

8.5.2 金属型铸造109

8.5.3 陶瓷型铸造109

8.5.4 压力铸造110

8.5.5 离心铸造111

习题与思考题113

9 塑性成形114

9.1 概述114

9.1.1 金属塑性成形的特点114

9.1.2 塑性成形工艺的分类114

9.2 金属塑性成形工艺基础116

9.2.1 塑性变形机理116

9.2.2 塑性变形后金属的组织和性能116

9.2.3 金属的可锻性117

9.2.4 锻造温度范围118

9.2.5 金属的变形规律118

9.3 自由锻造119

9.3.1 自由锻造的特点及设备119

9.3.2 自由锻造的基本工序120

9.3.3 自由锻造工艺规程的制定121

9.3.4 自由锻件的结构工艺性124

9.4 模锻124

9.4.1 锤上模锻的工艺特点125

9.4.2 锤上模锻的锻模结构125

9.4.3 锤上模锻工艺规程的制定126

9.4.4 锤上模锻零件的结构工艺性127

9.4.5 其他模锻方法128

9.5 板料冲压129

9.5.1 冲压工序及冲压件结构工艺性129

9.5.2 冷冲压模具130

9.5.3 冲压工艺过程131

9.6 其他塑性成形131

9.6.1 精密模锻131

9.6.2 超塑性成形131

9.6.3 高能率成形132

习题与思考题132

10 焊接133

10.1 概述133

10.2 焊接电弧基础134

10.2.1 电弧的定义134

10.2.2 电弧的构造134

10.2.3 电弧的极性134

10.3 焊条电弧焊135

10.3.1 焊条电弧焊的焊接过程135

10.3.2 焊条电弧焊的特点135

10.3.3 焊条136

10.4 埋弧焊139

10.4.1 埋弧焊的焊接过程和原理139

10.4.2 埋弧自动焊的特点和应用范围140

10.4.3 焊丝和焊剂140

10.4.4 埋弧自动焊的焊接工艺141

10.5 气体保护电弧焊141

10.5.1 钨极氩弧焊142

10.5.2 熔化极氩弧焊143

10.5.3 CO2气体保护焊144

10.6 等离子弧焊146

10.6.1 等离子弧的产生机制146

10.6.2 等离子弧焊接的特点146

10.6.3 等离子弧焊接的应用147

10.7 其他常用焊接方法147

10.7.1 电阻焊147

10.7.2 摩擦焊148

10.7.3 钎焊149

10.8 常用金属材料的焊接150

10.8.1 金属材料的焊接性150

10.8.2 碳钢的焊接151

10.8.3 合金结构钢的焊接151

10.8.4 铸铁的补焊152

10.8.5 铝、铜及其合金的焊接152

10.9 焊接应力与变形153

10.9.1 焊接应力与焊接变形153

10.9.2 焊接变形的基本形式154

10.9.3 焊接变形与应力的危害154

10.9.4 预防和减小焊接应力及焊接变形的措施155

10.9.5 焊接变形的矫正156

10.10 焊接结构设计156

10.10.1 焊接结构材料的选择原则156

10.10.2 焊接方法的选择原则156

10.10.3 焊接接头设计157

习题与思考题161

11 切削加工的基础知识162

11.1 切削运动162

11.1.1 概述162

11.1.2 切削要素163

11.2 切削刀具165

11.2.1 切削刀具的结构165

11.2.2 刃部材料166

11.2.3 刀具角度168

11.3 切削过程172

11.3.1 切屑的形成及其种类172

11.3.2 积屑瘤173

11.3.3 切削力和切削功率174

11.3.4 切削热的产生与传导175

11.3.5 刀具磨损和刀具耐用度176

11.3.6 切削液的选用176

11.4 工件材料的切削加工性177

习题与思考题178

12 常用切削加工方法综述179

12.1 切削机床的基本知识179

12.1.1 切削机床的类型179

12.1.2 机床的基本结构179

12.1.3 机床的传动180

12.2 常用切削加工方法综述183

12.2.1 车床及其加工183

12.2.2 铣床及其加工186

12.2.3 磨床及其加工190

12.2.4 钻床、镗孔及其加工195

12.2.5 刨床、插床、拉床及其加工200

习题与思考题204

13 精密加工与特种加工205

13.1 精密加工205

13.1.1 研磨205

13.1.2 珩磨206

13.1.3 超级光磨206

13.1.4 抛光207

13.2 特种加工207

13.2.1 电火花加工208

13.2.2 电解加工208

13.2.3 超声波加工209

13.2.4 高能束加工210

习题与思考题211

14 工艺过程的基本知识212

14.1 基本概念212

14.1.1 生产过程和工艺过程212

14.1.2 生产纲领和生产类型213

14.2 机械加工工艺过程214

14.2.1 机械加工工艺过程组成214

14.2.2 制定机械加工工艺规程的基本要求和依据216

14.2.3 机械加工工艺规程的制定218

14.3 零件结构的工艺性225

14.3.1 便于装夹226

14.3.2 便于加工和测量226

14.3.3 尽量采用标准化参数228

14.3.4 保证加工质量和提高生产效率229

习题与思考题231

15 金属加工工艺与计算机技术232

15.1 铸造过程辅助设计及控制232

15.1.1 铸造过程计算机模拟的发展阶段232

15.1.2 计算机在铸造技术中的应用233

15.2 数控冲压236

15.2.1 数控冲床操作流程及加工方式237

15.2.2 数控冲压的特点238

15.3 焊接过程自动化238

15.3.1 焊接机器人的发展历程239

15.3.2 焊接机器人国内外应用现状239

15.3.3 国内外焊接机器人技术的研究现状及发展趋势240

15.4 计算机辅助设计与制造241

15.4.1 概述242

15.4.2 CAD/CAM系统的功能243

习题与思考题245

参考文献246