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绪论 1

第一章 金属材料的力学性能 2

第一节 强度与塑性 2

一、拉伸试验 2

二、强度 3

三、塑性 4

第二节 硬度 4

一、布氏硬度试验 4

二、洛氏硬度试验 5

三、维氏硬度试验 6

第三节 冲击韧度 7

一、冲击试验方法与原理 7

二、冲击试验的实际意义 8

第四节 疲劳 9

一、疲劳概念 9

二、疲劳曲线与疲劳极限 9

三、提高材料疲劳极限的途径 10

第五节 断裂韧度 10

一、裂纹扩展的基本形式 10

二、应力场强度因子KI 10

三、断裂韧度KIc及其应用 11

思考题与练习题 11

第二章 纯金属与合金的晶体结构 13

第一节 纯金属的晶体结构 13

一、晶体与非晶体 13

二、晶体结构的基本知识 13

三、金属特性和金属键 14

四、常见金属晶格类型 14

五、晶体结构致密度 15

六、晶面与晶向 16

第二节 合金的晶体结构 17

一、合金的基本概念 17

二、合金的相结构 17

第三节 金属的实际晶体结构 20

一、单晶体与多晶体 20

二、晶体中的缺陷 20

思考题与练习题 22

第三章 纯金属与合金的结晶 23

第一节 纯金属的结晶 23

一、纯金属的冷却曲线和过冷现象 23

二、纯金属的结晶过程 24

三、晶粒大小对金属力学性能的影响 24

四、同素异构转变 24

第二节 合金的结晶 25

一、二元合金相图的建立 25

二、匀晶相图 26

三、共晶相图 27

四、共析相图 30

五、合金性能与相图间关系 30

思考题与练习题 31

第四章 铁碳合金相图 32

第一节 铁碳合金的基本相 33

一、铁素体 33

二、奥氏体 34

三、渗碳体 34

第二节 铁碳合金相图分析 34

一、相图中各点分析 34

二、相图中各线分析 35

三、铁碳合金分类 36

第三节 典型铁碳合金的平衡结晶过程 36

一、合金Ⅰ（共析钢） 36

二、合金Ⅱ（亚共析钢） 37

三、合金Ⅲ（过共析钢） 38

四、合金Ⅳ（共晶白口铸铁） 39

五、合金Ⅴ（亚共晶白口铸铁） 40

六、合金Ⅵ（过共晶白口铸铁） 40

第四节 铁碳合金的成分、组织与性能间的关系 41

一、碳的质量分数对平衡组织的影响 41

二、碳的质量分数对力学性能的影响 41

三、碳的质量分数对工艺性能的影响 42

思考题与练习题 43

第五章 钢的热处理 45

第一节 钢在加热时的组织转变 45

一、奥氏体的形成 45

二、奥氏体晶粒长大及其控制 46

第二节 钢在冷却时的组织转变 48

一、过冷奥氏体的等温转变 48

二、过冷奥氏体的连续冷却转变 50

三、马氏体转变 52

第三节 钢的退火与正火 54

一、退火 54

二、正火 56

三、退火和正火的选择 56

第四节 钢的淬火 56

一、钢的淬火工艺 57

二、淬火方法 57

三、钢的淬透性与淬硬性 59

第五节 钢的回火 60

一、回火的目的 61

二、淬火钢在回火时的组织转变 61

三、回火的种类与应用 61

四、回火脆性 62

第六节 钢的表面淬火 62

一、感应加热表面淬火的基本原理 63

二、感应加热表面淬火用钢及其应用 63

三、感应加热表面淬火的特点 63

第七节 钢的化学热处理 64

一、渗碳 64

二、渗氮 66

三、钢的碳氮共渗 67

第八节 表面气相沉积 67

一、表面气相沉积的方法 67

二、表面气相沉积的应用 68

思考题与练习题 69

第六章 常用钢材及选用 70

第一节 钢的分类与编号 70

一、钢的分类 70

二、钢的编号 71

第二节 钢中常存杂质元素的影响 72

一、硅的影响 72

二、锰的影响 72

三、硫的影响 72

四、磷的影响 72

第三节 合金元素在钢中的作用 72

一、合金元素在钢中的存在形式 73

二、合金元素对铁碳合金相图的影响 74

三、合金元素对钢的热处理的影响 75

第四节 结构钢 77

一、工程结构用结构钢 77

二、机器零件用结构钢 80

三、其他结构钢 91

第五节 工具钢 94

一、刃具钢 94

二、模具钢 100

三、量具钢 104

第六节 特殊性能钢 105

一、不锈钢 105

二、耐热钢 108

三、耐磨钢 110

思考题与练习题 111

第七章 铸铁 113

第一节 铸铁的石墨化 113

一、铁碳合金双重相图 113

二、石墨化过程及影响因素 114

第二节 灰铸铁 115

一、灰铸铁的化学成分、组织和性能 116

二、灰铸铁的孕育处理 117

三、灰铸铁的牌号和应用 117

四、灰铸铁的热处理 118

第三节 球墨铸铁 118

一、球墨铸铁的化学成分、组织和性能 118

二、球墨铸铁的牌号和应用 120

三、球墨铸铁的热处理 120

第四节 蠕墨铸铁 122

一、蠕墨铸铁的化学成分、组织和性能 122

二、蠕墨铸铁的牌号和应用 122

三、蠕墨铸铁的热处理 123

第五节 可锻铸铁 123

一、可锻铸铁的化学成分和组织 123

二、可锻铸铁的牌号、性能和应用 124

第六节 合金铸铁 125

一、耐磨铸铁 125

二、耐热铸铁 125

三、耐蚀铸铁 126

思考题与练习题 126

第八章 非铁金属及粉末冶金材料 128

第一节 铝及铝合金 128

一、工业纯铝 128

二、铝合金的分类 128

三、铝合金的热处理 129

四、变形铝合金 129

五、铸造铝合金 131

第二节 铜及铜合金 134

一、工业纯铜 134

二、黄铜 134

三、青铜 135

第三节 轴承合金 138

一、对轴承合金性能的要求 138

二、轴承合金的组织特征 138

三、常用轴承合金 139

第四节 粉末冶金材料 140

一、粉末冶金工艺简介 141

二、粉末冶金材料的应用 141

思考题与练习题 143

第九章 非金属材料及成形 145

第一节 高分子材料 145

一、基本概念 145

二、高分子化合物的合成 146

三、高分子材料的分类与命名 147

四、工程塑料 148

第二节 陶瓷材料 153

一、陶瓷材料的分类 153

二、陶瓷材料的性能特点 153

三、常用陶瓷的种类、性能和应用 154

第三节 复合材料 155

一、复合材料的分类 155

二、复合材料的性能 155

三、复合材料的制造方法 156

四、常用复合材料及其应用 157

第四节 纳米材料及功能材料 158

一、纳米材料 158

二、超导材料 161

三、储氢合金 163

四、形状记忆合金 164

五、非晶态合金 165

思考题与练习题 166

第十章 铸造成形工艺 167

第一节 合金的铸造性能 168

一、合金的流动性 168

二、合金的收缩性 169

第二节 砂型铸造工艺设计 172

一、造型方法的选择 172

二、浇注位置与分型面的选择 173

三、铸造工艺参数的确定 177

四、型芯的设计 179

五、铸造工艺设计举例 180

第三节 特种铸造 182

一、熔模铸造 183

二、金属型铸造 184

三、压力铸造 185

四、低压铸造 186

五、离心铸造 187

六、实型铸造 188

七、常用铸造方法的比较 189

第四节 铸件结构设计 190

一、铸件质量对铸件结构的要求 190

二、铸造工艺对铸件结构的要求 193

第五节 铸件质量与成本分析 196

一、铸件的主要缺陷及其防止措施 196

二、铸件成本分析 197

思考题与练习题 198

第十一章 锻压成形工艺 200

第一节 金属的塑性变形 200

一、金属塑性变形的实质 200

二、金属的冷塑性变形、回复及再结晶 202

三、锻造流线及锻造比 204

四、金属的锻造性能 205

第二节 坯料加热和锻件冷却 206

一、坯料的加热 206

二、锻件的冷却 207

第三节 自由锻 207

一、自由锻设备 207

二、自由锻的基本工序 208

三、自由锻工艺规程的制订 210

四、自由锻锻件结构工艺性 216

第四节 模锻 217

一、锤上模锻 217

二、胎模锻 221

三、压力机上模锻 223

第五节 板料冲压 225

一、板料冲压的基本工序 226

二、板料冲压件的结构工艺性 228

三、冲模的分类和构造 230

第六节 其他压力加工工艺 231

一、精密模锻 231

二、挤压成形 232

三、轧制成形 233

四、压力加工新工艺 235

第七节 锻件质量与成本 237

一、锻件质量 237

二、锻件成本 238

思考题与练习题 239

第十二章 焊接成形工艺 242

第一节 电弧焊 242

一、焊接电弧 242

二、电弧焊的冶金特点 243

三、焊条电弧焊 243

四、埋弧焊 245

五、气体保护焊 247

第二节 焊接质量及其控制 248

一、焊接接头的组织与性能 248

二、焊接应力和变形 249

三、焊接缺陷及质量检验 252

第三节 其他焊接方法 253

一、电渣焊 253

二、电阻焊 254

三、钎焊 255

四、等离子弧焊与切割 256

五、电子束焊 257

六、激光焊接与切割 258

七、摩擦焊 258

八、常用焊接方法比较与选用 259

第四节 常用金属材料的焊接 260

一、金属材料的焊接性 260

二、碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接 260

三、不锈钢的焊接 261

四、铸铁的焊补 261

五、非铁金属（有色金属）的焊接 262

第五节 焊接结构工艺性 263

一、焊接结构材料的选择 263

二、焊缝的布置 263

三、焊接接头的设计 265

思考题与练习题 268

第十三章 机械零件的毛坯成形综合选材及工艺路线分析 270

第一节 零件与工具的失效方式 270

一、变形失效 270

二、断裂失效 271

三、表面损伤失效 271

第二节 选用材料的一般原则 272

一、材料的使用性能 272

二、材料的工艺性能 272

三、材料的经济性 273

第三节 毛坯成形综合选材 273

一、毛坯的类型 273

二、毛坯类型选择的依据 275

三、常用零件的材料及毛坯选择 276

第四节 热处理的技术条件、工序位置与结构工艺性 277

一、热处理的技术条件 277

二、热处理工序位置的安排 277

三、热处理零件的结构工艺性 279

第五节 典型零件的选材及工艺路线分析 280

一、齿轮 280

二、轴类 282

第六节 典型工具的选材及工艺路线分析 284

一、手用丝锥 284

二、冷作模具 285

思考题与练习题 288

参考文献 290