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绪论1

0.1 机械工程材料1

0.1.1 材料的简要发展过程1

0.1.2 工程材料的生产过程1

0.2 钢铁材料的成形工艺2

0.3 本课程基本内容和任务2

第1章 金属材料的性能3

1.1 金属材料的强度和塑性3

1.1.1 拉伸试验3

1.1.2 强度5

1.1.3 塑性5

1.1.4 金属材料刚度指标7

1.2 金属材料的硬度7

1.2.1 布氏硬度7

1.2.2 洛氏硬度9

1.2.3 维氏硬度10

1.2.4 肖氏硬度10

1.3 金属材料的韧性11

1.3.1 金属材料的冲击韧性11

1.3.2 金属材料的断裂韧度13

1.4 金属的疲劳极限13

1.4.1 疲劳的概念13

1.4.2 疲劳破坏的特征13

1.4.3 疲劳极限14

1.5 金属的物理性能和化学性能14

1.5.1 金属材料的物理性能14

1.5.2 金属材料的化学性能15

1.6 金属的工艺性能16

1.6.1 铸造性能16

1.6.2 压力加工性能16

1.6.3 焊接性能17

1.6.4 切削加工性能17

1.6.5 热处理性能17

习题17

第2章 金属的晶体结构与结晶18

2.1 金属的晶体结构18

2.1.1 金属及其特性18

2.1.2 结合键18

2.1.3 晶体与非晶体18

2.1.4 晶体结构的基本概念19

2.1.5 3种常见的金属晶格类型.19

2.2 金属的同素异构转变21

2.2.1 同素异构转变21

2.2.2 纯铁的同素异构转变21

2.3 实际金属的晶体结构及其对性能的影响21

2.3.1 金属的显微组织21

2.3.2 实际金属的晶体结构22

2.4 金属的结晶23

2.4.1 金属的结晶23

2.4.2 晶粒大小对金属力学性能的影响25

习题26

第3章 金属的塑性变形与再结晶27

3.1 金属的塑性变形27

3.1.1 单晶体的塑性变形27

3.1.2 多晶体的塑性变形30

3.1.3 合金的塑性变形30

3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响31

3.2.1 冷塑性变形对金属组织结构的影响31

3.2.2 冷塑性变形对金属性能的影响32

3.2.3 冷塑性变形产生内应力32

3.3 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化33

3.3.1 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化33

3.3.2 再结晶温度35

3.3.3 再结晶后的晶粒大小35

3.4 热塑性变形对金属组织和性能的影响36

3.4.1 冷变形与热变形的区别36

3.4.2 热加工对金属组织和性能的影响36

3.4.3 热加工中晶粒大小的控制37

习题38

第4章 铁碳合金相图39

4.1 固态合金的相结构39

4.1.1 合金的基本概念39

4.1.2 合金的相结构39

4.2 二元合金相图40

4.2.1 二元合金相图的建立41

4.2.2 基本相图41

4.3 铁碳合金的基本相与基本组织43

4.3.1 铁碳合金的基本相43

4.3.2 碳合金的基本组织45

4.4 Fe-Fe3C相图分析46

4.4.1 铁碳合金相图的组成46

4.4.2 Fe-Fe3C相图中点、线的含义47

4.4.3 铁碳合金的基本相区48

4.4.4 铁碳合金的分类48

4.4.5 典型铁碳合金的结晶过程48

4.5 含碳量对铁碳合金组织与性能的影响53

4.5.1 含碳量对组织的影响53

4.5.2 含碳量对性能的影响53

4.6 铁碳合金相图的应用54

4.6.1 选材方面的应用54

4.6.2 在铸造生产方面的应用55

4.6.3 在锻造及轧制生产方面的应用55

4.6.4 在热处理方面的应用55

习题55

第5章 钢的热处理56

5.1 钢在加热时的组织转变57

5.1.1 共析钢的奥氏体化57

5.1.2 奥氏体晶粒的长大及影响因素58

5.2 钢在冷却时的组织转变59

5.2.1 过冷奥氏体的等温转变59

5.2.2 过冷奥氏体的连续冷却62

5.3 钢的退火和正火64

5.3.1 钢的退火64

5.3.2 钢的正火67

5.4 钢的淬火68

5.4.1 淬火及目的68

5.4.2 淬火工艺68

5.4.3 钢的淬透性和淬硬性71

5.4.4 淬火缺陷73

5.5 钢的回火73

5.5.1 淬火钢回火时组织和性能的变化73

5.5.2 回火的分类75

5.5.3 回火脆性76

5.6 钢的表面热处理77

5.6.1 表面淬火77

5.6.2 表面化学热处理79

5.7 其他热处理方法简介82

5.8 热处理工艺的应用83

5.8.1 热处理技术条件83

5.8.2 热处理的工序位置86

5.8.3 热处理工艺应用举例86

5.8.4 零件的结构对热处理的影响88

习题88

第6章 碳素钢89

6.1 常存杂质元素对钢性能的影响89

6.1.1 硅的影响89

6.1.2 锰的影响89

6.1.3 硫的影响89

6.1.4 磷的影响90

6.1.5 氧的影响90

6.1.6 氢的影响90

6.2 碳钢的分类、编号、性能和用途90

6.2.1 碳钢的分类90

6.2.2 碳钢的编号、性能和用途91

6.2.3 钢铁及合金统一数字代号体系96

6.3 钢中非金属夹杂物和气体97

6.3.1 非金属夹杂物97

6.3.2 钢中气体97

6.4 碳素钢钢锭的组织和缺陷98

6.4.1 镇静钢钢锭的组织和缺陷98

6.4.2 沸腾钢钢锭的组织和缺陷100

6.4.3 连铸坯的组织和缺陷100

习题101

第7章 合金钢102

7.1 合金钢的分类102

7.2 合金元素在钢中的作用102

7.2.1 合金元素对钢中基本相的影响102

7.2.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响104

7.2.3 合金元素对钢热处理的影响105

7.3 合金结构钢107

7.3.1 工程结构用合金钢107

7.3.2 机械结构用合金钢108

7.3.3 铸造合金钢116

7.4 合金工具钢117

7.4.1 合金刃具钢117

7.4.2 合金模具钢121

7.4.3 量具钢123

7.5 特殊性能钢124

7.5.1 不锈耐酸钢124

7.5.2 耐热钢125

7.5.3 耐磨钢126

7.6 金属材料的检验126

7.6.1 钢材的包装、标志及数量检验127

7.6.2 钢材的成分检验127

7.6.3 组织分析129

习题130

第8章 铸铁131

8.1 概述131

8.1.1 铸铁的分类131

8.1.2 铸铁的石墨化132

8.2 灰铸铁134

8.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能134

8.2.2 灰铸铁的孕育处理134

8.2.3 灰铸铁的牌号及用途135

8.2.4 灰铸铁的热处理135

8.3 球墨铸铁136

8.3.1 球墨铸铁的化学成分、组织和性能136

8.3.2 球墨铸铁的牌号及用途137

8.3.3 球墨铸铁的热处理138

8.4 蠕墨铸铁138

8.4.1 蠕墨铸铁的化学成分、组织和性能139

8.4.2 牌号及用途139

8.5 可锻铸铁140

8.5.1 可锻铸铁的化学成分、组织和性能140

8.5.2 可锻铸铁的牌号及用途141

8.6 合金铸铁141

8.6.1 耐磨铸铁141

8.6.2 耐热铸铁142

8.6.3 耐蚀铸铁142

习题143

第9章 有色金属及硬质合金144

9.1 铝及其合金144

9.1.1 纯铝144

9.1.2 铝合金144

9.2 铜及其合金147

9.2.1 纯铜147

9.2.2 铜合金148

9.3 滑动轴承合金150

9.3.1 轴承合金的组织特征150

9.3.2 常用的轴承合金151

9.4 硬质合金152

9.4.1 硬质合金的性能特点152

9.4.2 常用的硬质合金153

9.4.3 切削加工用硬质合金的分类和分组代号153

9.4.4 硬质合金的应用153

习题154

第10 章非金属材料与复合材料155

10.1 高分子材料155

10.1.1 塑料156

10.1.2 合成橡胶160

10.1.3 胶粘剂162

10.2 陶瓷163

10.2.1 陶瓷的分类163

10.2.2 陶瓷的组织结构163

10.2.3 陶瓷的性能164

10.2.4 常用陶瓷材料164

10.3 复合材料165

10.3.1 复合材料的分类166

10.3.2 复合材料的性能特点166

10.3.3 复合材料的制造方法167

10.3.4 常用复合材料168

10.4 纳米材料169

10.4.1 纳米材料的结构和优异性能169

10.4.2 纳米材料的制备171

10.5 超导材料171

10.5.1 超导材料的分类及特点171

10.5.2 超导材料的应用173

10.6 贮氢合金173

10.6.1 贮氢合金分类173

10.6.2 贮氢合金的应用174

10.7 形状记忆合金175

10.7.1 工程应用175

10.7.2 医学应用176

10.7.3 智能应用176

10.8 非晶态合金176

习题177

第11章 铸造178

11.1 概述178

11.2 合金的铸造性能179

11.2.1 合金的流动性179

11.2.2 合金的收缩179

11.3 砂型铸造183

11.3.1 造型材料184

11.3.2 造型方法的选择186

11.4 铸造工艺设计187

11.4.1 铸件结构设计的原则187

11.4.2 铸造工艺方案的选择194

11.5 特种铸造199

11.5.1 金属型铸造199

11.5.2 压力铸造200

11.5.3 低压铸造201

11.5.4 离心铸造202

11.5.5 熔模铸造203

习题205

第12章 金属压力加工207

12.1 概述207

12.2 锻造加热和冷却208

12.2.1 金属的加热208

12.2.2 锻造温度范围208

12.2.3 加热产生的缺陷及其防止方法209

12.2.4 加热设备210

12.2.5 锻后冷却210

12.3 自由锻211

12.3.1 空气锤211

12.3.2 自由锻基本工序212

12.3.3 自由锻件的结构工艺性214

12.3.4 制定锻件的自由锻造工艺规程216

12.3.5 自由锻的锻造缺陷216

12.4 模锻217

12.4.1 锤上模锻218

12.4.2 胎模锻219

12.4.3 特种模锻219

12.5 板料冲压221

12.5.1 板料冲压的基本工序222

12.5.2 冲床及冲模226

12.6 其他压力加工方法227

12.6.1 挤压228

12.6.2 轧制229

12.6.3 拉拔229

习题230

第13章 焊接231

13.1 焊接方法的本质及分类231

13.1.1 焊接的定义231

13.1.2 焊接过程的本质231

13.1.3 焊接方法的分类231

13.2 气焊及气割231

13.2.1 气焊、气割的基本概念231

13.2.2 气焊、气割的应用设备及工具232

13.2.3 气焊用材料233

13.2.4 气焊工艺234

13.3 焊接电弧和弧焊电源235

13.3.1 电弧的一般特点235

13.3.2 焊接电弧的静特性235

13.3.3 弧焊电源236

13.4 手工电弧焊238

13.4.1 手工电弧焊原理238

13.4.2 焊条238

13.4.3 手工电弧焊的操作技术及规范参数的选择240

13.5 埋弧焊241

13.5.1 埋弧焊原理及特点241

13.5.2 埋弧焊设备及材料242

13.5.3 埋弧焊工艺243

13.6 气体保护电弧焊243

13.6.1 熔化极气体保护焊243

13.6.2 非熔化极气体保护焊244

13.7 电阻焊246

13.7.1 点焊246

13.7.2 缝焊247

13.7.3 凸焊247

13.7.4 对焊248

13.8 钎焊248

13.8.1 钎焊原理248

13.8.2 钎焊分类248

13.8.3 钎焊的接头形式249

13.8.4 钎焊的应用249

13.9 常用金属材料的焊接249

13.9.1 金属材料的焊接性249

13.9.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接250

13.9.3 不锈钢的焊接251

13.9.4 铸铁的焊接251

13.9.5 非铁金属的焊接251

13.10 焊接接头及焊接结构基础252

13.10.1 焊接接头的组织及性能252

13.10.2 焊接应力与变形253

13.10.3 焊接结构设计基础256

习题256