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第一篇 焊接成形原理 2

第1章 熔化焊 2

1.1熔化焊热源及温度场 2

1.1.1焊接热源 2

1.1.2焊接温度场 5

1.2焊接热循环 10

1.2.1焊接热循环的意义 10

1.2.2焊接热循环的基本参数和主要特征 10

1.2.3焊接热循环参数的计算 12

1.2.4多层焊接热循环 14

1.2.5焊接热循环的影响因素 15

1.3熔化焊接头的形成 16

1.3.1焊接材料熔化与熔池形成 16

1.3.2焊接接头的形成 18

1.3.3熔化焊接冶金与焊接性问题 20

1.4焊接气氛及其与金属的相互作用 20

1.4.1焊接区的气体 21

1.4.2氢与金属的作用 24

1.4.3氮与金属的作用 28

1.4.4氧与金属的作用 30

1.5焊接材料与焊接熔渣 33

1.5.1焊接材料 33

1.5.2焊接熔渣 36

1.6焊接化学冶金反应 42

1.6.1焊接化学冶金反应区的特点 43

1.6.2焊接冶金反应过程 44

1.6.3焊缝金属化学成分的控制 49

1.7熔化焊接头的组织与性能 49

1.7.1焊缝金属的组织与性能 50

1.7.2焊接热影响区的组织与性能 61

1.8焊接冶金缺陷 69

1.8.1气孔 69

1.8.2焊接热裂纹 73

1.8.3冷裂纹 78

1.8.4其它焊接裂纹简介 84

第2章 压力焊 86

2.1电阻焊 86

2.1.1点焊 87

2.1.2凸焊 99

2.1.3缝焊 100

2.1.4对焊 102

2.2摩擦焊 109

2.2.1摩擦焊接过程分析 111

2.2.2摩擦焊规范参数 112

2.2.3摩擦焊接头中的缺陷 114

2.3扩散焊 114

2.3.1概述 115

2.3.2固相扩散连接 117

2.3.3超塑性成形扩散连接 118

2.3.4瞬间液相扩散连接 119

第3章 钎焊 121

3.1钎焊连接的基本特征 121

3.2液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝 122

3.2.1液体钎料与固体母材的润湿、铺展及填缝 122

3.2.2影响钎料润湿性和填缝性的因素 124

3.2.3钎料润湿性、填缝性的评定 126

3.3金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用 127

3.3.1金属母材表面的氧化膜及其去除机制 127

3.3.2钎剂的作用 129

3.4液态钎料与固态母材的相互作用 129

3.4.1固态母材向液态钎料的溶解 129

3.4.2钎料组分向母材的扩散 131

3.5钎焊接头缺陷成因及质量控制 131

3.5.1接头不致密性缺陷 131

3.5.2熔析和溶蚀 133

3.5.3母材的自裂 134

第4章 焊接技术的一些新进展 135

4.1电子束焊接 135

4.1.1电子束焊接的基本原理 136

4.1.2电子束焊接的焊接参数及其对焊缝成形的影响 137

4.2激光焊接 138

4.2.1激光及激光发生器 138

4.2.2激光焊接机理 138

4.2.3激光焊接工艺及参数 140

4.3等离子弧焊接 143

4.3.1等离子弧的形成及特征 143

4.3.2双弧现象及其防止 144

4.3.3等离子弧焊接种类 146

4.4计算机在焊接技术中的应用 147

4.4.1焊接过程模拟技术 147

4.4.2焊接参数的模糊控制技术 147

4.4.3柔性焊接机器人工作站集成控制系统 148

第二篇 液态成形原理 149

第5章 概述 149

5.1液态成形与凝固学 149

5.2凝固过程的研究对象 150

5.3凝固理论的研究进展 150

第6章 液态金属的结构与性质 152

6.1液态金属的结构 152

6.1.1液态金属的实验结果及其分析 152

6.1.2实际金属的液态结构 154

6.1.3液态金属结构理论 156

6.2液态金属的物理性质 157

6.2.1熔点和熔化潜热 157

6.2.2沸点和蒸发热 157

6.2.3比热容 157

6.2.4导热性 157

6.2.5液态金属的热膨胀与凝固体收缩率 157

6.2.6扩散系数 158

6.2.7黏度 158

6.2.8表面张力 160

6.3液态金属的充型能力 166

6.3.1金属液流动性与充型能力 166

6.3.2充型能力的影响因素及提高措施 166

6.4半固态合金的流变性及半固态成形 168

6.4.1半固态合金的流变性 168

6.4.2半固态成形简介 172

第7章 液态成形过程的传热 173

7.1液态成形过程的传热特点与方式 173

7.1.1铸型的热阻起决定作用 173

7.1.2金属—铸型界面热阻起决定作用 173

7.1.3金属凝固层热阻起决定作用 174

7.2铸件凝固温度场 176

7.2.1铸件温度场的研究方法 176

7.2.2影响铸件温度场的因素 178

7.3铸件凝固时间的确定 179

7.3.1理论计算法 180

7.3.2经验计算法 180

7.4铸件的凝固方式及其对铸件质量的影响 181

7.4.1凝固动态曲线 181

7.4.2凝固区域及其结构 181

7.4.3铸件的凝固方式及其影响因素 182

7.4.4凝固方式对铸件质量的影响 184

7.4.5铸铁和球墨铸铁的凝固方式 185

第8章 液态金属的结晶 187

8.1结晶的热力学条件 187

8.2晶核的形成 189

8.2.1均质形核 189

8.2.2非均质形核 192

8.3晶体生长 195

8.3.1固—液界面结构 196

8.3.2固—液界面类型的决定因素 196

8.3.3晶体的生长方式与生长速度 198

8.4纯金属的结晶 200

8.4.1在正温度梯度下生长的晶体形态 200

8.4.2在负温度梯度下生长的晶体形态 201

8.5单相合金的结晶 202

8.5.1结晶过程的溶质再分配 202

8.5.2结晶过程中的成分过冷 206

8.6共晶合金的结晶 212

8.6.1共晶合金的分类及组织 212

8.6.2共晶合金的平衡凝固 213

8.6.3共晶合金的非平衡凝固 219

8.6.4共晶组织与力学性能的关系 221

8.7液态金属的流动及其对结晶过程的影响 221

8.7.1液态金属流动的分类 221

8.7.2液态流动对结晶过程的影响 223

第9章 铸件凝固组织的形成及控制 225

9.1铸件宏观凝固组织的特征及形成机理 225

9.1.1铸件宏观凝固组织的特征 225

9.1.2铸件宏观凝固组织的形成机理 226

9.2铸件宏观凝固组织的控制 229

9.2.1宏观凝固组织对铸件性能的影响 229

9.2.2获得等轴晶与晶粒细化的途径 229

第10章 铸件中的缺陷及其控制 244

10.1化学成分的不均匀性 244

10.1.1微观偏析 244

10.1.2宏观偏析 246

10.2铸件中的气孔和非金属夹杂物 251

10.2.1气孔的种类 251

10.2.2气孔的形成机理 252

10.2.3影响气孔形成的因素及防止措施 254

10.2.4非金属夹杂物 256

10.3缩孔与缩松 260

10.3.1收缩的基本概念 261

10.3.2缩孔与缩松的形成机理 262

10.3.3影响缩孔与缩松的因素及防止措施 265

10.4热裂、应力、变形和冷裂 268

10.4.1铸件的热裂 268

10.4.2铸造应力 272

10.4.3铸件的变形和冷裂 278

第三篇 塑性成形原理 281

第11章 金属塑性成形的物理基础 281

11.1弹性变形和塑性变形的概念 281

11.2金属的塑性变形 282

11.2.1单晶体的塑性变形 282

11.2.2多晶体的塑性变形 282

11.2.3位错运动 282

11.3金属的加工硬化、回复和再结晶 283

11.3.1加工硬化 283

11.3.2回复 283

11.3.3再结晶 283

11.3.4二次再结晶 284

11.4金属加工时变形的分类 284

11.5金属加工时的附加应力和残余应力 285

第12章 应力与应变 286

12.1应力 286

12.1.1应力状态的基本概念 286

12.1.2点应力状态 288

12.2主应力 290

12.2.1主应力、应力张量不变量 290

12.2.2应力椭球面 292

12.3主剪应力 292

12.4应力张量的分解 294

12.4.1八面体面和八面体应力 294

12.4.2应力张量的分解 295

12.4.3主应力图与主偏差应力图 297

12.5应变 298

12.5.1应变状态的基本概念 298

12.5.2几何方程 299

12.5.3一点附近的应变分析 302

12.6主应变、应变张量不变量 304

12.7应变张量分解 305

12.8主应变图 306

12.9应变速率 307

12.10应变表示法 308

12.10.1工程相对变形表示法 308

12.10.2对数变形表示法 308

第13章 变形力学方程 311

13.1力平衡方程 311

13.1.1直角坐标系的力平衡方程 311

13.1.2用极坐标表示的力平衡方程 314

13.1.3圆柱面坐标系的平衡方程 315

13.2屈服准则 316

13.2.1屈服准则的含义 316

13.2.2屈雷斯卡（Tresca）屈服准则（最大剪应力理论） 317

13.2.3密赛斯（Mises）屈服准则（变形能定值理论） 318

13.2.4屈服准则的几何解释 319

13.2.5屈服准则的实验验证 321

13.3应力与应变的关系方程 322

13.3.1弹性变形时的应力和应变关系 322

13.3.2塑性应变时的应力和应变的关系 323

13.4等效应力和等效应变 327

13.4.1等效应力 327

13.4.2等效应变 328

13.4.3等效应力与等效应变的关系 330

13.4.4 σe—εe曲线——变形抗力曲线 330

13.5平面变形和轴对称问题的变形力学方程 332

13.5.1平面变形问题 333

13.5.2轴对称问题 335

第14章 塑性成形问题的解法 337

14.1工程法 337

14.1.1工程法简化条件 337

14.1.2圆柱体镦粗 338

14.1.3平砧压缩矩形件 341

14.2滑移线理论及其应用 346

14.2.1滑移线场的基本概念 346

14.2.2汉基（Hencky）应力方程 349

14.2.3滑移线场的几何性质 350

14.2.4 H·盖林格尔（Geiringer）速度方程与速端图 353

14.2.5滑移线场求解的一般步骤及应力边界条件 357

14.2.6滑移线理论的应用实例——平冲头压入半无限体 361

14.3极限分析原理及应用 364

14.3.1极限分析的基本概念 364

14.3.2虚功原理 365

14.3.3最大塑性功原理 366

14.3.4上界定理 367

14.3.5上界法在成形中的应用 368

参考文献 373