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绪论1

第1章 工程材料及力学性能6

1.1 工程材料的分类6

1.2 工程材料的主要力学性能8

1.2.1 单向静拉伸载荷下材料的力学性能8

1.2.2 硬度11

1.2.3 材料在冲击载荷下的力学性能14

1.2.4 材料在疲劳载荷下的力学性能15

1.2.5 材料的高温力学性能17

1.2.6 断裂韧性20

本章小结21

思考题与习题22

第2章 材料的微观结构24

2.1 原子键合机制24

2.2 金属晶体结构26

2.2.1 晶体结构与空间点阵26

2.2.2 常见金属的晶格类型27

2.2.3 实际金属的晶体结构30

2.2.4 晶体缺陷30

2.3 合金的相结构33

2.3.1 合金中的一些基本概念33

2.3.2 合金中的基本相33

本章小结35

思考题与习题35

第3章 金属的结晶、变形与再结晶37

3.1 金属的结晶及铸件晶粒大小控制37

3.1.1 冷却曲线及结晶一般过程37

3.1.2 同素异构转变39

3.2 塑性变形与再结晶39

3.2.1 塑性变形方式及机制40

3.2.2 塑性变形对金属组织与性能的影响44

3.2.3 变形金属加热时的组织与性能46

3.3 金属的热加工47

3.3.1 热加工与冷加工的区别47

3.3.2 热加工时组织和性能的变化47

本章小结48

思考题与习题48

第4章 二元合金相图51

4.1 二元合金相图的建立51

4.2 二元合金相图的基本类型52

4.3 相图与合金性能之间的关系57

4.4 铁碳合金相图59

本章小结68

思考题与习题69

第5章 金属热处理71

5.1 钢的热处理原理71

5.1.1 钢在加热时的组织转变71

5.1.2 钢在冷却时的组织转变73

5.2 钢的热处理工艺77

5.2.1 退火与正火77

5.2.2 淬火与回火78

5.3 表面热处理84

5.3.1 表面淬火84

5.3.2 化学热处理85

本章小结88

思考题与习题89

第6章 常用工程金属材料91

6.1 铁碳合金91

6.1.1 碳钢91

6.1.2 铸铁94

6.2 合金钢103

6.2.1 概述103

6.2.2 合金元素在钢中的主要作用105

6.2.3 合金结构钢108

6.2.4 合金工具钢117

6.2.5 特殊性能钢123

本章小结134

思考题与习题134

第7章 有色金属及其合金136

7.1 铝及铝合金136

7.1.1 纯铝的性能特点及应用136

7.1.2 铝合金的分类及其合金元素的作用137

7.1.3 铝合金的热处理139

7.1.4 变形铝合金140

7.1.5 铸造铝合金142

7.2 镁及镁合金145

7.2.1 纯镁的性质145

7.2.2 镁的强化机制及其合金元素的作用145

7.2.3 镁合金的分类146

7.2.4 镁合金的性能特点及应用148

7.3 钛及钛合金149

7.3.1 纯钛的特性150

7.3.2 钛合金的合金化及其分类150

7.3.3 钛及钛合金的热处理152

7.4 铜及铜合金152

7.4.1 纯铜153

7.4.2 黄铜153

7.4.3 青铜156

7.4.4 铍铜158

本章小结158

思考题与习题159

第8章 常用非金属材料及复合材料160

8.1 高分子材料160

8.1.1 高分子化合物的基本概念160

8.1.2 高分子材料的结构160

8.1.3 高分子材料的性能特点164

8.1.4 常用高分子材料简介165

8.1.5 高分子材料的成形加工168

8.2 陶瓷材料170

8.2.1 陶瓷的概念及分类170

8.2.2 陶瓷材料的物质结构和显微结构171

8.2.3 陶瓷材料的性能特点172

8.2.4 陶瓷的制备工艺172

8.3 复合材料173

8.3.1 复合材料的定义与分类173

8.3.2 复合材料的性能特点175

8.3.3 复合材料的成形工艺176

8.3.4 常见复合材料及其应用180

本章小结182

思考题与习题183

第9章 铸造184

9.1 铸造工艺理论基础184

9.1.1 铸造成形概述184

9.1.2 铸造工艺基础184

9.2 砂型铸造194

9.2.1 造型与造芯方法195

9.2.2 铸造工艺设计199

9.2.3 铸造成形工艺设计示例204

9.3 特种铸造206

9.3.1 熔模铸造206

9.3.2 金属型铸造207

9.3.3 压力铸造209

9.3.4 低压铸造210

9.3.5 离心铸造211

9.3.6 陶瓷型铸造212

9.3.7 消失模铸造213

9.3.8 磁型铸造214

9.4 铸件结构工艺性215

9.4.1 合金铸造性能对铸件结构工艺性的影响215

9.4.2 铸造工艺对铸件结构工艺性的影响220

9.4.3 机械加工对铸件结构工艺性的影响221

9.4.4 铸造合金及热处理对结构工艺性的影响222

9.5 液态成形新技术223

9.5.1 悬浮铸造223

9.5.2 半固态金属铸造223

9.5.3 近终形状铸造224

9.5.4 计算机数值模拟技术225

本章小结226

思考题与习题226

第10章 压力加工228

10.1 压力加工的理论基础229

10.1.1 纤维组织与锻造比229

10.1.2 金属的可锻性230

10.1.3 金属塑性变形的基本定律232

10.2 自由锻233

10.2.1 自由锻的基本工序233

10.2.2 自由锻工艺规程的制定238

10.3 模锻241

10.3.1 锤上模锻242

10.3.2 压力机上模锻248

10.3.3 胎模锻251

10.4 板料冲压252

10.4.1 分离工序252

10.4.2 变形工序255

10.4.3 冲模的分类和构造259

10.5 锻件及冲压件的结构工艺性261

10.5.1 锻件结构工艺性261

10.5.2 冲压件结构工艺性264

10.6 塑性成形新技术266

10.6.1 超塑性成形266

10.6.2 精密模锻268

10.6.3 粉末热锻269

10.6.4 板料激光成形技术270

10.6.5 金属板料数控渐进成形技术272

本章小结274

思考题与习题275

第11章 焊接276

11.1 焊接成形理论基础276

11.1.1 焊接的本质及焊接方法分类276

11.1.2 焊接电弧278

11.1.3 焊接冶金279

11.1.4 焊接接头的组织与性能281

11.1.5 焊接应力与焊接变形282

11.1.6 焊接缺陷及接头质量检验288

11.2 常用金属焊接方法289

11.2.1 熔化焊289

11.2.2 压力焊与钎焊301

11.3 常用金属材料的焊接304

11.3.1 金属焊接性304

11.3.2 碳素钢的焊接305

11.3.3 低合金钢的焊接306

11.3.4 不锈钢的焊接306

11.3.5 铸铁的补焊307

11.3.6 有色金属的焊接308

11.4 焊接结构工艺性309

11.5 焊接成形新技术314

11.5.1 计算机辅助焊接技术315

11.5.2 焊接机器人316

11.5.3 搅拌摩擦焊316

11.5.4 激光-电弧复合热源焊接317

11.5.5 数字化焊接电源318

本章小结319

思考题与习题319

第12章 工程材料及毛坯成形方法选择321

12.1 工程材料的选择321

12.1.1 机械零件的失效分析321

12.1.2 材料的选择原则及应用实例324

12.2 毛坯成形方法选择330

12.2.1 毛坯成形方法选择原则330

12.2.2 毛坯的分类333

12.2.3 毛坯成形选择应用实例335

本章小结337

思考题与习题338

参考文献339