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绪论 1

第一篇 工程材料 6

第1章 零部件对材料性能的要求 6

1．1零部件所受的各种负荷 6

1．1．1力学负荷 6

1．1．2热负荷 7

1．1．3环境介质的作用 7

1．2工程设计与加工工艺所需要的材料性能 8

1．2．1整机性能、零部件性能与材料性能 8

1．2．2工程材料的力学性能 9

1．2．3工程材料的理化性能 17

1．2．4工程材料的加工工艺性能 19

1．3工程材料的类型及主要特征 20

1．3．1工程材料的分类 20

1．3．2各类材料的特征 21

习题 22

第2章 材料的内部结构、组织与性能 23

2．1材料结构 23

2．1．1金属的结构 23

2．1．2有机高分子材料的结构 30

2．1．3陶瓷材料的结构 32

2．2晶体材料的相图与组织形成 33

2．2．1金属的凝固 34

2．2．2二元合金结晶相图 36

2．2．3铁-碳合金相图与铁碳合金 42

2．3材料的组织与性能 48

2．3．1金属材料的组织与性能 49

2．3．2陶瓷和高分子材料的组织与性能 49

习题 50

第3章 改变材料性能的主要途径 52

3．1金属的热处理 52

3．1．1钢在加热与冷却时的组织变化 52

3．1．2钢的整体热处理工艺 59

3．1．3钢的表面淬火与化学热处理 68

3．2金属的合金化改性 71

3．2．1合金元素的存在形式 72

3．2．2合金元素的作用 72

3．3金属的形变强化 74

3．3．1冷塑性变形对金属组织与性能的影响 74

3．3．2冷塑性变形金属在加热时组织与性能的变化 77

3．3．3金属的热变形 78

3．4液态金属结晶时的细晶强化方法 80

3．4．1金属的晶粒度与性能的关系 80

3．4．2液态金属结晶时的细晶方法 80

3．5有机高分子材料和陶瓷材料的改性简介 81

3．5．1高分子材料的改性 81

3．5．2陶瓷材料的增韧 83

3．6材料的表面改性技术简介 84

3．6．1高能束表面改性 84

3．6．2电镀及化学镀 85

3．6．3气相沉积技术 85

3．6．4热喷涂技术 86

3．6．5化学转化膜技术 87

3．6．6表面形变强化 87

习题 88

第4章 常用金属材料 89

4．1工业用钢分类、牌号及常存杂质 89

4．1．1钢的分类 89

4．1．2钢的牌号 91

4．1．3钢中常存元素与杂质 92

4．2结构钢 93

4．2．1碳素结构钢 93

4．2．2低合金高强度钢 94

4．2．3优质碳素结构钢 95

4．2．4合金结构钢 96

4．2．5其他结构钢 99

4．3工具钢及特种钢 103

4．3．1工具钢 103

4．3．2不锈钢 111

4．3．3耐热钢 114

4．3．4耐磨钢 115

4．4铸铁 116

4．4．1铸铁的主要类型 116

4．4．2各类铸铁的特点 117

4．4．3铸铁的热处理特点 121

4．5有色金属及其合金 121

4．5．1铝及其合金 121

4．5．2铜及其合金 126

4．5．3其他有色金属材料简介 129

习题 133

第5章 非金属材料及新型工程材料 135

5．1有机高分子材料 135

5．1．1有机高分子材料的性能特点 135

5．1．2常用工程塑料与应用 136

5．1．3合成纤维 143

5．1．4合成橡胶 145

5．1．5粘接剂及涂料 147

5．2工程陶瓷 153

5．2．1陶瓷材料的性能特点 154

5．2．2常用工程结构陶瓷 154

5．2．3金属陶瓷 157

5．3复合材料 159

5．3．1复合材料的性能特点 160

5．3．2复合材料的增强体和基体 160

5．3．3常用复合材料与应用 162

5．4新型工程材料简介 163

5．4．1纳米材料 163

5．4．2烧蚀防热材料 165

5．4．3超硬材料 166

5．4．4超塑性合金 168

5．4．5海绵金属和无声合金 169

5．4．6非晶态合金 171

5．4．7隐身材料 172

5．4．8形状记忆合金 173

习题 174

第6章 工程设计制造中的材料选择 175

6．1零件的失效与失效类型 175

6．1．1失效概念 175

6．1．2失效的形式与对策 175

6．1．3失效的原因 177

6．2零件设计中的材料选择 177

6．2．1选材三原则 177

6．2．2零件选材时应注意的几个问题 179

6．2．3典型零件结构的选材简介 180

6．3零件制造加工过程中的热处理选择和安排 187

6．3．1热处理在工艺路线中的位置 187

6．3．2钢铁普通热处理方案的选择 189

6．3．3钢铁表面热处理方案的选择 190

6．3．4有色金属热处理方案的选择 191

6．3．5零件热处理技术要求的标注 191

6．4热处理结构工艺性与零件变形开裂倾向 192

6．4．1减少零件热处理变形和防止开裂的方法 192

6．4．2热处理结构工艺性 194

习题 196

第二篇 材料成形技术基础 198

第7章 金属材料的液态成形技术 198

7．1金属液态成形技术理论基础 198

7．1．1金属液态成形原理及工艺流程 198

7．1．2合金的铸造性能 199

7．2常用液态成形技术（铸造工艺）方法 208

7．2．1砂型铸造 208

7．2．2特种铸造 221

7．2．3常用铸造技术方法的比较 234

7．3常用合金铸件生产 235

7．3．1铸铁件的生产 236

7．3．2铸钢件的生产 243

7．3．3非铁合金铸件的生产 245

7．3．4铸件的常见缺陷 247

习题 248

第8章 金属固态塑性成形技术 250

8．1金属固态塑性成形技术理论基础 250

8．1．1金属固态塑性成形原理及工艺过程 250

8．1．2金属固态塑性变形理论基础 253

8．2常用金属固态塑性成形技术 259

8．2．1自由锻造 259

8．2．2模型锻造 267

8．2．3胎模锻造 277

8．2．4板料成形技术方法 278

8．3其他塑性成形技术简介 289

8．3．1挤压成形 289

8．3．2辊轧成形 291

8．3．3超塑性成形 293

8．3．4摆辗成形 294

习题 295

第9章 粉末压制和常用复合材料成形简介 297

9．1粉末压制成形 297

9．1．1金属粉末的制取及其特性 297

9．1．2粉末压制成形过程 300

9．2粉末压制产品及其应用 304

9．3粉末压制零件或制品的结构技术特征 308

9．4陶瓷制品成形过程简介 310

9．5常用复合材料成形过程简介 311

9．5．1纤维制取方法 311

9．5．2纤维复合材料成形方法 311

习题 314

第10章 固态材料的连接成形技术 315

10．1焊接成形过程 315

10．1．1焊接成形过程特征和理论基础 315

10．1．2金属常用焊接成形技术 330

10．2金属材料的焊接 345

10．2．1金属材料的焊接性 345

10．2．2常用金属材料的焊接 346

10．3塑料的焊接 350

10．4固态粘接成形过程 352

10．4．1粘接剂 352

10．4．2粘接成形技术 354

10．4．3粘接品质检验及其特点与应用 357

习题 358

第11章 有机高分子材料的成形技术 360

11．1塑料制品的成形技术 360

11．1．1塑料的成形性能 361

11．1．2塑料制品成形技术方法 364

11．1．3塑料制品结构的技术特征 392

11．2橡胶制品的成形技术 397

11．2．1橡胶制品的成形性能 397

11．2．2橡胶制品的成形技术方法 398

习题 404

第12章 材料成形技术方案拟定、产品检验及再制造技术 405

12．1材料成形技术方案拟定的一般原则 405

12．1．1选择材料与成形技术的关系 405

12．1．2选择材料与成形技术的经济性与现实可能性 405

12．1．3材料成形技术的安全生产 406

12．2材料成形方案的技术经济分析 407

12．3成形件的品质检验 410

12．4再制造技术 412

习题 413

附录 414

附录1常用钢材在水、油中的临界淬透直径 414

附录2常用金属材料的相对价格 414

附录3常用工程塑料的相对价格 415

附录4常用热处理方法的相对加工费用 415

附录5金属热处理工艺的分类及代号（GB／T12603—1990） 416

附录6本书涉及的部分（引进）新钢号对照表 419

附录7工程材料及其成形技术基础常用词汇表 420

参考文献 435