緒論 1
工 程 材 料 篇
項目1 金屬材料的性能 4
1.1 金屬材料的力學性能 4
1.1.1 強度 5
1.1.2 塑性 7
1.1.3 硬度 8
1.1.4 韌性 12
1.1.5 疲勞強度 13
1.2 金屬材料的物理性能 14
1.3 金屬材料的化學性能 15
1.4 金屬材料的工藝性能 15
技能訓練 16
項目小結 21
習題 22
項目2 金屬的結構與組織 23
2.1 純金屬的晶體結構 23
2.1.1 晶體與非晶體 23
2.1.2 晶體結構 24
2.1.3 常見金屬晶格類型 24
2.1.4 金屬實際晶體結構 26
2.2 金屬的結晶與同素異構轉變 26
2.2.1 金屬的結晶 26
2.2.2 金屬的同素異構轉變 28
2.3 合金及其組織 29
2.3.1 合金的基本知識 29
2.3.2 合金的組織 30
2.4 鐵碳合金的組織 31
2.5 鐵碳合金相圖 34
2.5.1 鐵碳合金相圖中的特性點、線 34
2.5.2 典型成分鐵碳合金的
平衡結晶過程及其組織 36
2.6 鐵碳合金相圖的應用 40
2.6.1 鐵碳合金成分、組織、
性能之間的關系 40
2.6.2 在鋼鐵材料選材方面的應用 41
2.6.3 在工藝方面的應用 42
技能訓練 42
項目小結 48
習題 49
項目3 鋼的熱處理 51
3.1 鋼在加熱時的轉變 52
3.1.1 鋼的加熱溫度 52
3.1.2 奧氏體的形成 53
3.1.3 影響奧氏體晶粒大小的
主要因素 54
3.2 鋼在冷卻時的轉變 54
3.2.1 過冷奧氏體的等溫轉變 55
3.2.2 過冷奧氏體向馬氏體的轉變 57
3.2.3 過冷奧氏體的連續冷卻轉變 58
3.3 鋼的整體熱處理 58
3.3.1 鋼的退火 59
3.3.2 鋼的正火 60
3.3.3 鋼的淬火 61
3.3.4 鋼的回火 65
3.4 鋼的表面熱處理 67
3.4.1 鋼的表面淬火 67
3.4.2 鋼的化學熱處理 69
3.5 熱處理工藝設計 70
3.5.1 熱處理的技術條件 71
3.5.2 熱處理的工序安排 72
技能訓練 73
項目小結 77
習題 77
項目4 金屬材料 79
4.1 鋼中常存元素與合金元素 79
4.1.1 鋼中常存元素對鋼性能的影響 79
4.1.2 鋼中合金元素的作用 80
4.2 碳鋼 82
4.2.1 碳鋼的分類 82
4.2.2 碳素結構鋼 83
4.2.3 優質碳素結構鋼 84
4.2.4 碳素工具鋼 85
4.2.5 鑄造碳鋼 86
4.3 合金鋼 88
4.3.1 合金鋼的分類與編號 88
4.3.2 合金結構鋼 89
4.3.3 合金工具鋼 94
4.3.4 特殊性能鋼 97
4.4 鑄鐵 98
4.4.1 鑄鐵的石墨化 99
4.4.2 灰鑄鐵 100
4.4.3 球墨鑄鐵 101
4.4.4 蠕墨鑄鐵 102
4.4.5 可鍛鑄鐵 103
4.4.6 合金鑄鐵 104
4.5 有色金屬材料 105
4.5.1 鋁及其合金 105
4.5.2 銅及其合金 107
4.5.3 軸承合金 109
4.5.4 鈦及其合金 111
技能訓練 111
項目小結 115
習題 115
項目5 其他工程材料 117
5.1 高分子材料 117
5.1.1 塑料 117
5.1.2 橡膠 120
5.2 陶瓷材料 122
5.2.1 常用普通陶瓷 122
5.2.2 常用特種陶瓷 123
5.3 復合材料 125
5.3.1 復合材料的分類 126
5.3.2 復合材料的性能特點 126
5.3.3 常用復合材料 126
5.4 新型工程材料 128
5.4.1 納米材料 128
5.4.2 梯度功能材料 129
5.4.3 形狀記憶合金 130
5.4.4 高熵合金 130
技能訓練 131
項目小結 134
習題 134
毛 坯 成 形 篇
項目6 鑄造成形 136
6.1 鑄造工藝基礎 136
6.1.1 液態合金的充型 137
6.1.2 鑄件的凝固與收縮 138
6.2 砂型鑄造 143
6.2.1 造型方法的選擇 143
6.2.2 鑄造工藝設計 149
6.3 鑄件結構設計 154
6.3.1 砂型鑄造工藝對鑄件結構
設計的要求 154
6.3.2 合金鑄造性能對鑄件結構
設計的要求 156
6.4 特種鑄造 158
6.4.1 熔模鑄造 158
6.4.2 金屬型鑄造 160
6.4.3 壓力鑄造 162
6.4.4 低壓鑄造 163
6.4.5 離心鑄造 164
6.5 鑄造新技術與發展 165
6.5.1 鑄造新技術 165
6.5.2 鑄造技術的發展趨勢 167
技能訓練 168
項目小結 171
習題 171
項目7 鍛壓加工 172
7.1 鍛壓概述 172
7.2 塑性變形對金屬組織和性能的
影響 174
7.2.1 冷變形強化 174
7.2.2 回復及再結晶 174
7.2.3 冷加工和熱加工 175
7.2.4 鍛造流線與鍛造比 176
7.3 金屬的可鍛性 177
7.3.1 金屬的內在因素 177
7.3.2 金屬的變形條件 178
7.4 鍛造 179
7.4.1 自由鍛 179
7.4.2 模鍛 183
7.4.3 胎模鍛 184
7.4.4 鍛件的結構工藝性 185
7.5 沖壓 186
7.5.1 沖壓的特點 186
7.5.2 分離 186
7.5.3 變形 188
7.5.4 沖壓件的結構工藝性 190
7.6 現代塑性加工與發展趨勢 191
7.6.1 現代塑性加工方法 192
7.6.2 塑性加工的發展趨勢 193
技能訓練 194
項目小結 199
習題 200
項目8 焊接成形 201
8.1 電弧焊 202
8.1.1 焊接電弧 202
8.1.2 焊接接頭的組織與性能 203
8.1.3 焊接應力與變形 206
8.1.4 焊條電弧焊 208
8.1.5 埋弧焊 211
8.1.6 氣體保護焊 212
8.1.7 等離子弧焊接與切割 214
8.2 其他常用焊接方法 216
8.2.1 電阻焊 216
8.2.2 摩擦焊 218
8.2.3 釬焊 219
8.2.4 電子束焊接 220
8.2.5 超聲波焊接 221
8.3 常用金屬材料的焊接 222
8.3.1 金屬材料的可焊性 222
8.3.2 碳鋼的焊接 223
8.3.3 合金結構鋼的焊接 223
8.3.4 鑄鐵的補焊 224
8.3.5 有色金屬的焊接 224
8.4 焊接結構設計 225
8.4.1 合理選擇和利用材料 225
8.4.2 焊接接頭的工藝設計 226
8.5 焊接技術的新進展 229
技能訓練 230
項目小結 235
習題 235
綜 合 應 用 篇
項目9 機械零件材料及毛坯制造工藝的
?選擇 238
9.1 機械零件材料的選擇 238
9.1.1 零件選材的一般原則 238
9.1.2 零件選材的基本步驟 239
9.1.3 機械零件的失效 239
9.2 機械零件毛坯的選擇 241
9.2.1 毛坯選擇的原則 241
9.2.2 毛坯的分類 241
9.2.3 常用零件的毛坯選擇 242
技能訓練 244
項目小結 247
習題 247
參考文獻 248