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1 绪论1

1.1 什么是材料加工1

1.2 材料加工的意义和作用3

1.2.1 材料加工技术与人类社会文明发展的关系3

1.2.2 材料加工技术与国防实力的关系4

1.2.3 材料加工技术与人民生活水平的关系5

1.3 材料加工原理的课程内容6

1.3.1 课程定位6

1.3.2 课程内容6

习题7

参考文献7

2 液态金属及其加工8

2.1 液态金属的结构和性质8

2.1.1 金属从固态熔化为液态时的变化9

2.1.2 液态金属的结构12

2.1.3 液态金属的性质16

2.2 液态金属结晶凝固的热力学和动力学24

2.2.1 金属液—固转变的热力学条件24

2.2.2 均质形核27

2.2.3 异质形核29

2.2.4 晶体长大32

2.3 液态金属的冶金处理36

2.3.1 影响形核的冶金处理37

2.3.2 影响晶粒长大的冶金处理43

习题47

参考文献47

3 材料加工中的流动与传热49

3.1 液态金属的流动性和充型能力49

3.1.1 液态金属的流动性与充型能力的基本概念50

3.1.2 液态金属的停止流动机理50

3.1.3 液态金属充型能力的计算51

3.2 液态金属凝固过程中的流动53

3.2.1 凝固过程中液体流动的分类53

3.2.2 凝固过程中液相区的液体流动55

3.2.3 液态金属在枝晶间的流动57

3.3 材料的流变行为58

3.3.1 材料的简单流变性能58

3.3.2 材料的复杂流变性能60

3.3.3 合金的流变性能64

3.3.4 材料的半固态加工65

3.4 材料加工中的热量传输67

3.4.1 凝固传热67

3.4.2 焊接过程的传热特点75

习题79

参考文献79

4 金属的凝固加工80

4.1 概述80

4.1.1 凝固理论及应用简介80

4.1.2 凝固过程的类型81

4.2 凝固过程中的传质82

4.2.1 溶质分配方程82

4.2.2 凝固传质过程的有关物理量83

4.2.3 稳定传质过程的一般性质85

4.3 单相合金的凝固86

4.3.1 平衡凝固87

4.3.2 近平衡凝固89

4.4 界面稳定性与晶体形态97

4.4.1 合金凝固过程中的成分过冷97

4.4.2 成分过冷对单相合金结晶形态的影响101

4.5 多相合金的凝固106

4.5.1 共晶合金的凝固106

4.5.2 偏晶合金的凝固114

4.5.3 包晶合金的凝固115

4.6 凝固组织与控制118

4.6.1 普通铸件的凝固组织与控制118

4.6.2 定向凝固条件下的组织与控制125

4.6.3 焊缝的凝固组织与控制130

习题136

参考文献137

5 材料加工力学基础138

5.1 应力状态分析138

5.1.1 基本概念138

5.1.2 直角坐标系中坐标面上的应力139

5.1.3 任意斜面上的应力141

5.1.4 主应力及应力张量不变量142

5.1.5 主剪应力和最大剪应力145

5.1.6 应力球张量和应力偏张量147

5.1.7 八面体应力和等效应力149

5.1.8 应力莫尔（Mohr）圆151

5.1.9 应力平衡微分方程152

5.2 应变状态分析154

5.2.1 应变的概念154

5.2.2 应变与位移的关系（小变形几何方程）157

5.2.3 应变张量分析158

5.2.4 应变协调方程161

5.3 屈服准则162

5.3.1 Tresca屈服准则163

5.3.2 Mises屈服条件163

5.3.3 屈服准则的几何表示165

5.4 塑性变形时的应力应变关系（本构方程）167

5.4.1 物体变形时应力应变关系的特点167

5.4.2 弹性应力应变关系168

5.4.3 塑性变形的增量理论169

5.5 主应力法及其应用171

5.5.1 主应力法的概念171

5.5.2 长矩形板镦粗时的变形力和单位流动压力171

习题173

参考文献175

6 材料加工过程中的化学冶金176

6.1 概述176

6.1.1 材料加工过程中的化学冶金问题176

6.1.2 材料加工过程中的化学冶金特点177

6.2 气体与液态金属的反应180

6.2.1 气体的来源180

6.2.2 氮对金属的作用183

6.2.3 氢对金属的作用186

6.2.4 氧对金属的作用193

6.3 熔渣与液态金属的化学冶金反应198

6.3.1 熔渣198

6.3.2 活性熔渣对金属的氧化206

6.3.3 脱氧处理208

6.3.4 渗合金反应214

6.3.5 金属中硫和磷的作用及其控制216

6.4 金属固态热加工中的冶金反应221

6.4.1 金属表面氧化222

6.4.2 表面脱碳与增碳224

6.5 热加工过程中的保护措施227

6.5.1 控制气氛227

6.5.2 真空229

习题231

参考文献232

7 加工引起的内应力和冶金质量问题233

7.1 内应力形成的原因及其影响233

7.1.1 内应力形成的原因233

7.1.2 内应力的影响235

7.1.3 内应力的防止和消除235

7.2 主要冶金缺陷236

7.2.1 偏析236

7.2.2 非金属夹杂物240

7.2.3 缩孔与缩松242

7.2.4 气孔244

7.2.5 氢白点248

7.2.6 热裂纹251

7.2.7 冷裂纹259

7.2.8 应力腐蚀裂纹267

7.3 加工引起的金属脆化272

7.3.1 过热脆化272

7.3.2 组织脆化272

7.3.3 杂质引起的脆化274

习题275

参考文献276