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第一章　机械工程材料与金属学基本知识1

第一节　机械工程材料的分类1

一、金属材料1

二、高分子材料1

三、陶瓷材料2

四、复合材料2

五、新材料的发展趋势2

第二节　机械工程材料的性能2

一、机械工程材料的力学性能2

二、材料的物理和化学性能8

三、材料的工艺性能9

第三节　金属的结构与结晶9

一、金属的晶体结构9

二、金属的实际结构与晶体缺陷11

三、金属的结晶14

四、金属的同素异构转变16

五、金属铸锭17

第四节　合金的相结构与二元合金相图18

一、合金的相结构18

二、二元合金相图19

第五节　铁碳合金22

一、铁碳合金中的基本相与基本组织22

二、Fe-Fe3C相图23

三、碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响30

四、铁碳合金相图的应用31

第六节　金属的塑性变形和再结晶31

一、金属的塑性变形31

二、塑性变形对金属组织和性能的影响33

三、回复与再结晶35

四、金属的热加工37

第二章　钢的热处理39

第一节　概述39

一、热处理及其作用39

二、钢的临界温度39

第二节　钢在加热时的组织转变40

一、奥氏体的形成40

二、奥氏体的晶粒大小及其影响因素41

第三节　钢在冷却时的组织转变42

一、过冷奥氏体等温转变图42

二、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能44

三、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素46

四、过冷奥氏体的连续冷却转变47

第四节　钢的退火与正火48

一、退火48

二、正火50

三、退火与正火的选择50

第五节　钢的淬火51

一、淬火的基本概念及目的51

二、淬火加热温度的选择51

三、淬火冷却介质52

四、常用淬火方法52

五、钢的淬透性53

六、淬火缺陷55

第六节　钢的回火56

一、回火的基本概念及目的56

二、淬火钢在回火时的组织及性能的变化56

三、回火的分类及应用57

四、回火脆性58

第七节　钢的表面淬火58

一、感应加热表面淬火58

二、火焰加热表面淬火59

第八节　钢的化学热处理60

一、化学热处理的目的与基本过程60

二、渗碳60

三、渗氮61

四、碳氮共渗61

五、其他化学热处理方法61

第九节　热处理零件的技术要求62

一、热处理技术条件及其标注62

二、热处理工艺位置的安排62

第十节　热处理新技术63

一、可控气氛热处理63

二、真空热处理63

三、离子渗扩热处理65

四、形变热处理65

五、激光表面改性技术66

六、离子注入66

七、气相沉积技术67

八、计算机在热处理技术中的应用67

第三章　金属材料69

第一节　碳素钢69

一、碳素钢中常存杂质对其性能的影响69

二、碳素钢的分类69

三、碳素钢的牌号及主要用途70

第二节　合金钢73

一、合金元素在钢中的作用73

二、合金钢的分类及牌号75

三、合金结构钢76

四、合金工具钢83

五、特殊性能钢89

第三节　铸铁92

一、铸铁的分类92

二、铸铁的石墨化过程及影响因素93

三、灰铸铁94

四、可锻铸铁96

五、球墨铸铁97

六、蠕墨铸铁100

七、合金铸铁100

第四节　非铁金属及其合金101

一、铝及铝合金101

二、铜及铜合金105

三、钛及钛合金107

四、镁及镁合金108

五、轴承合金108

第五节　粉末冶金材料110

一、粉末冶金机器零件材料110

二、粉末冶金工具材料111

第四章 非金属材料与新型功能材料113

第一节　高分子材料113

一、高分子材料基础知识113

二、工程塑料113

三、工业橡胶114

第二节　陶瓷材料116

一、陶瓷的性能116

二、陶瓷的分类及应用116

第三节　复合材料117

一、复合材料的基本概念117

二、复合材料的命名117

三、复合材料的分类117

四、复合材料的性能118

五、复合材料的应用118

第四节　新型功能材料119

一、纳米材料119

二、功能梯度材料121

三、形状记忆合金121

四、阻尼合金122

五、非晶态合金123

六、超导材料124

第五章　铸造成形126

第一节　概述126

第二节　砂型铸造126

一、砂型铸造生产过程126

二、造型材料127

三、铸型的组成127

四、造型方法127

五、砂型铸造工艺方案的选择129

六、浇注系统130

七、冒口和冷铁131

八、铸件的浇注、落砂和清理132

第三节　特种铸造132

一、熔模铸造132

二、金属型铸造133

三、压力铸造134

四、离心铸造134

五、消失模铸造135

六、半固态金属铸造136

第四节　快速成形技术（RPT）及其应用137

一、激光立体光刻成形技术（SLA）137

二、分层叠纸制造成形工艺（LOM）137

三、激光粉末选区烧结成形技术（SLS）138

四、熔丝沉积成形工艺（FDM）138

五、直接制壳生产铸件的工艺（DSPC）139

第六章　锻压成形140

第一节　概述140

第二节　锻造加热和冷却140

一、锻造加热设备140

二、锻造温度范围141

三、锻件冷却141

四、锻后热处理141

第三节 自由锻142

一、自由锻设备142

二、自由锻基本工序142

第四节　模锻144

一、胎模锻144

二、锤上模锻145

第五节　板料冲压145

一、板料冲压的特点及应用145

二、冲压设备及冲模145

三、板料冲压的基本工序146

第六节　其他锻压加工方法147

一、精密模锻147

二、超塑性模锻147

三、高速锤锻造147

四、冷锻148

五、辊锻和楔横轧148

六、摆动碾压148

七、粉末锻造149

八、液态模锻149

第七章　焊接成形150

第一节　概述150

第二节　焊条电弧焊151

一、焊条电弧焊基础知识151

二、焊条电弧焊的设备151

三、电焊条152

四、焊条电弧焊操作技术153

五、焊条电弧焊焊接工艺154

第三节　气焊与气割155

一、气焊155

二、气割156

第四节　其他焊接工艺方法157

一、气体保护焊157

二、埋弧自动焊159

三、电阻焊160

四、电子束焊160

五、激光焊161

六、钎焊161

第八章　非金属材料成形163

第一节　概述163

第二节　工程塑料的成形163

一、注射成形163

二、挤出成形164

三、压制成形164

四、吹塑成形164

五、压延成形165

第三节　橡胶材料的成形165

一、压制成形165

二、传递成形165

三、注压成形166

第四节　陶瓷材料的成形166

一、可塑性成形166

二、注浆成形167

三、压制成形167

第五节　复合材料的成形167

一、树脂基复合材料成形方法168

二、金属基复合材料的成形方法169

三、陶瓷基复合材料的成形方法169

第九章　金属切削加工基础知识170

第一节　金属切削加工概述170

一、切削运动170

二、切削加工工件上形成的表面170

第二节　刀具几何形状171

一、车刀的组成171

二、确定车刀切削角度的辅助平面171

三、车刀的主要角度和作用172

第三节　刀具材料172

一、刀具切削部分材料的要求172

二、常用的刀具材料173

第四节　金属的切削过程175

一、切屑的形成175

二、切削力176

三、影响切削力的因素177

第五节　刀具的磨损与寿命178

一、刀具的磨损类型178

二、刀具磨损的原因179

三、刀具磨损过程179

四、刀具耐用度定义180

五、影响刀具耐用度的因素和合理的耐用度180

第六节　切削用量的合理选择180

一、切削用量三要素180

二、选择切削用量的基本原则181

三、切削用量的选择方法182

第七节　切削热和切削液182

一、切削热的产生和传导182

二、切削热对工件、刀具和切削过程的影响183

三、切削液183

第八节　工件材料的切削加工性185

第九节　常用量具185

一、游标卡尺186

二、千分尺186

三、游标高度尺187

四、百分表187

五、万能游标量角器188

六、块规188

七、塞规和卡规188

第十章　表面加工方法190

第一节　外圆表面加工190

一、车外圆190

二、磨外圆193

第二节　内圆表面加工195

一、钻孔195

二、铰孔197

三、镗孔197

四、拉孔198

五、磨孔199

六、孔的光整加工200

第三节　平面加工202

一、平面铣削203

二、平面刨削205

三、平面磨削206

四、刮研平面207

第四节　螺纹加工207

一、攻螺纹和套螺纹207

二、车螺纹208

三、铣螺纹208

四、滚压螺纹208

五、磨螺纹209

第五节　齿轮加工209

一、铣齿210

二、插齿和滚齿210

三、齿面精加工213

第十一章　数控加工技术216

第一节　数控机床的组成与分类216

一、数控机床的组成216

二、数控系统的分类218

第二节　数控编程基础220

一、基本工作过程220

二、数控机床坐标系与工件坐标系220

三、程序的结构与格式221

四、数控机床的基本功能指令222

第三节　数控加工工艺226

一、加工方法的确定226

二、加工工序的划分226

三、工件的安装与夹具的选择227

四、刀具的选择及加工路线的确定227

第四节　特种加工228

一、数控电火花加工229

二、电解加工234

三、激光加工237

四、超声加工238

第五节　现代制造技术240

一、概述240

二、CAD/CAM/CAPP241

三、工业机器人241

四、柔性制造系统242

五、计算机集成制造系统（CIMS）243

第十二章　机械零件的选材与加工工艺245

第一节　机械零件的选材方法245

一、机械零件选材的一般原则245

二、机械零件选材的基本步骤247

第二节　工艺规程的制定步骤与方法247

一、机械零件的图样及工艺分析247

二、机械零件的毛坯选择247

三、拟定工艺过程248

四、工序设计249

五、填写工艺文件250

第三节 典型机械零件的选材及工艺分析251

一、汽车、拖拉机的齿轮251

二、机床主轴253

三、机架和箱体类零件256

参考文献260