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第1章 工程材料与机械制造过程1

1.1 材料及其成形工艺的历史发展1

1.2 工程材料的分类及发展趋势2

1.3 机械制造工艺的分类及技术发展趋势5

1.3.1 机械制造工艺流程5

1.3.2 机械制造工艺分类6

1.3.3 机械制造工艺的技术进展8

1.3.4 机械制造技术系统10

1.4 工程材料的生产过程概述10

1.4.1 钢铁材料的生产过程10

1.4.2 有机高分子材料的生产过程14

习题与思考题16

第2章 工程材料的性能17

2.1 材料的力学性能17

2.1.1 强度和塑性17

2.1.2 硬度19

2.1.3 冲击韧度22

2.1.4 疲劳极限23

2.1.5 断裂韧度24

2.2 材料的物理性能25

2.2.1 密度25

2.2.2 熔点25

2.2.3 热膨胀性26

2.2.4 磁性26

2.2.5 导热性26

2.2.6 导电性27

2.3 材料的化学性能27

2.3.1 金属腐蚀的基本过程27

2.3.2 防止金属腐蚀的途径28

2.4 材料的工艺性能29

2.4.1 铸造性能29

2.4.2 锻造性能29

2.4.3 焊接性能29

2.4.4 切削加工性能29

2.5 材料的经济性30

习题与思考题30

第3章 材料的结构与凝固31

3.1 材料的结合方式31

3.1.1 结合键31

3.1.2 晶体和非晶体32

3.2 金属材料的晶体结构33

3.2.1 晶体结构的基本概念33

3.2.2 三种典型的金属晶体结构34

3.2.3 实际金属的晶体结构35

3.2.4 合金的晶体结构37

3.3 非金属材料的结构特点38

3.3.1 陶瓷材料的结构特点38

3.3.2 高分子材料的结构特点39

3.4 材料的凝固43

3.4.1 金属的结晶特点43

3.4.2 非晶态凝固的特点46

3.5 二元合金相图46

3.5.1 二元相图的建立与分析46

3.5.2 铁碳合金相图48

习题与思考题58

第4章 材料的强化和处理59

4.1 钢铁材料的热处理59

4.1.1 钢在加热时的转变59

4.1.2 钢在冷却时的转变62

4.1.3 钢的普通热处理68

4.1.4 钢的表面热处理74

4.1.5 热处理新技术简介76

4.1.6 热处理工艺的应用78

4.2 高聚物的改性强化82

4.3 工程材料的表面处理83

4.3.1 气相沉积84

4.3.2 化学转化膜技术86

4.3.3 电镀和化学镀88

4.3.4 涂料和涂装工艺90

习题与思考题91

第5章 金属材料93

5.1 概述93

5.1.1 金属材料的分类93

5.1.2 杂质元素和合金元素在钢中的作用95

5.2 非合金钢99

5.2.1 碳素结构钢99

5.2.2 优质碳素结构钢102

5.2.3 碳素工具钢102

5.2.4 易切削结构钢103

5.2.5 工程用铸造碳钢103

5.3 合金钢104

5.3.1 低合金钢105

5.3.2 机械结构用合金钢107

5.3.3 合金工具钢和高速工具钢112

5.3.4 特殊性能钢117

5.4 铸铁122

5.4.1 铸铁的石墨化122

5.4.2 常用铸铁124

5.4.3 特殊性能铸铁130

5.5 非铁金属材料132

5.5.1 铝及其合金132

5.5.2 铜及其合金137

5.5.3 滑动轴承合金141

5.5.4 汾末冶金材料143

习题与思考题144

第6章 非金属材料146

6.1 高分子材料146

6.1.1 高聚物的人工全成146

6.1.2 有机高分子材料的组成及性能特点146

6.1.3 工程塑料147

6.1.4 合成橡胶151

6.1.5 胶粘剂152

6.2 陶瓷材料155

6.2.1 陶瓷的分类156

6.2.2 陶瓷材料的性能特点156

6.2.3 常和工程陶瓷的种类、性能和用途156

习题与思考题158

第7章 新型材料与材料的质量控制159

7.1 金属及非金属新型材料159

7.1.1 高温材料159

7.1.2 形状记忆材料161

7.1.3 非晶态材料162

7.1.4 超导材料163

7.2 复合材料164

7.2.1 复合强化原理164

7.2.2 复合材料的种类165

7.2.3 复合材料的性能特点165

7.2.4 复合材料的应用166

7.3 材料的质量控制166

7.3.1 成分分析166

7.3.2 组织分析169

7.3.3 无损探伤171

习题与思考题172

第8章 铸造成形工艺173

8.1 铸造工艺基础173

8.1.1 概述173

8.1.2 合金的铸造性能174

8.2 砂型铸造177

8.2.1 型砂和芯砂177

8.2.2 手工砂型造型179

8.2.3 机器造型183

8.2.4 型芯制造185

8.2.5 合型186

8.2.6 浇注187

8.2.7 落砂和清理188

8.3 铸造工艺188

8.3.1 浇注位置与分型面的选择188

8.3.2 工艺参数的选择191

8.3.3 浇注系统193

8.3.4 冒口195

8.3.5 铸造工艺图196

8.4 铸件的结构工艺性197

8.4.1 铸件质量对铸件结构的要求197

8.4.2 铸造工艺对铸件结构的要求199

8.4.3 不同铸造合金对铸件结构的要求201

8.5 铸件质量与成本分析202

8.5.1 铸件的主要缺陷入其产生原因202

8.5.2 铸件成本分析204

8.6 特种铸造和铸造新技术简介205

8.6.1 熔模铸造205

8.6.2 金属型铸造207

8.6.3 压力铸造208

8.6.4 低压铸造209

8.6.5 离心铸造210

8.6.6 铸造过程的计算机数值模拟技术211

习题与思考题211

第9章 锻压成形工艺215

9.1 锻压工艺基础215

9.1.1 锻压的基本生产方式215

9.1.2 金属的锻造性能216

9.1.3 坯料的加热和锻件的冷却220

9.2 自由锻222

9.2.1 自由锻设备222

9.2.2 自由锻的基本工序223

9.2.3 自由锻工艺规程的制订225

9.2.4 自由锻锻件结构工艺性228

9.3 模锻229

9.3.1 锤上模锻229

9.3.2 胎模锻234

9.3.3 压力机上的模锻235

9.4 板料冲压237

9.4.1 冲压设备237

9.4.2 冲压模具238

9.4.3 板料冲压的基本工序238

9.4.4 板料冲压件的结构工艺性240

9.5 锻件质量与成本分析241

9.5.1 锻件质量分析241

9.5.2 锻件成本分析242

9.6 锻压新工艺简介243

9.6.1 高速高能成型243

9.6.2 精密模锻244

9.6.3 液态成型245

9.6.4 超塑性成型245

习题与思考题246

第10章 焊接和胶接成形工艺248

10.1 焊接工艺基础248

10.1.1 概述248

10.1.2 熔焊冶金原理249

10.2 常用焊接方法252

10.2.1 焊条电弧焊252

10.2.2 气焊和气割256

10.2.3 埋弧自动焊260

10.2.4 气体保护焊262

10.2.5 电渣焊264

10.2.6 电阻焊264

10.2.7 钎焊266

10.3 常用金属材料的焊接267

10.3.1 金属材料的焊接性267

10.3.2 非合金结构和低合金高强度结构钢的焊接268

10.3.3 不锈钢的焊接269

10.3.4 铸铁的焊补270

10.3.5 非铁金属材料的焊接270

10.4 焊接结构工艺性271

10.4.1 焊接结构材料的选择271

10.4.2 焊缝布置272

10.4.3 焊接接头设计274

10.5 焊接质量与成本分析276

10.5.1 焊接质量分析276

10.5.2 焊接质量检验过程280

10.5.3 焊接生产成本分析282

10.6 胶接成形283

10.6.1 胶接的特点与应用283

10.6.2 胶接技术284

10.7 焊接和胶接新技术简介285

10.7.1 等离子弧焊接和切割286

10.7.2 真空电子束焊接286

10.7.3 激光焊接和切割287

10.7.4 扩散焊接288

10.7.5 磨擦焊289

10.7.6 胶接新技术289

习题与思考题291

第11章 钳工和机械加工成形工艺293

11.1 钳工293

11.1.1 划线294

11.1.2 锯切297

11.1.3 锉削298

11.1.4 钻孔299

11.1.5 攻螺纹和套螺纹301

11.1.6 装配工艺302

11.2 机械加工成形工艺基础304

11.2.1 切削加工基本知识304

11.2.2 车削加工309

11.2.3 铣削、刨削和磨削加工316

11.2.4 数控机床加工和特种加工简介320

习题与思考题322

第12章 非金属材料成形工艺323

12.1 工程塑料的成型323

12.1.1 挤了成型323

12.1.2 注射成型324

12.1.3 模压成型325

12.1.4 浇铸成型326

12.1.5 吹塑成型327

12.1.6 回转成型327

12.2 橡胶成型328

12.2.1 压延成型328

12.2.2 压出成型328

12.3 陶瓷成型329

12.3.1 干压成型329

12.3.2 注浆成型330

12.3.3 热压成型330

12.3.4 注射成型330

12.4 复合材料成型330

12.4.1 树脂基复合材料成型330

12.4.2 金属基复合材料成型333

12.4.3 陶瓷基复合材料成型333

习题与思考题334

第13章 材料与成形工艺选择335

13.1 机械零件的失效形式335

13.1.1 零件失效原因335

13.1.2 零件失效形式336

13.2 材料及成形工艺选择原则337

13.2.1 使用性原则337

13.2.2 工艺性原则338

13.2.3 经济性原则339

13.3 材料及成形工艺选择的方法341

13.3.1 材料及其成形工艺选择的步骤341

13.3.2 材料及成形工艺选择的具体方法和依据342

13.4 典型零件的选材实例分析347

13.4.1 机床主轴的选材347

13.4.2 齿轮类零件的选材348

13.4.3 手用丝锥的选材351

13.4.4 冷作模具的选材352

13.4.5 机架和箱体类零件的选材353

习题与思考题354

附录 综合性实验指导356

主要参考文献358