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绪论1

模块一 金属材料的力学性能3

1.1强度和塑性3

1.1.1拉伸试验与拉伸曲线3

1.1.2强度指标5

1.1.3塑性指标6

1.2硬度6

1.2.1布氏硬度7

1.2.2洛氏硬度8

1.2.3维氏硬度9

1.3冲击韧性10

1.4疲劳强度10

习题11

模块二 金属的晶体结构与结晶12

2.1金属的晶体结构12

2.1.1晶体与非晶体12

2.1.2晶体结构的基本概念13

2.1.3金属晶格的类型14

2.1.4实际晶体结构16

2.2纯金属的结晶18

2.2.1冷却曲线及过冷18

2.2.2结晶过程19

2.2.3晶粒大小与细化晶粒的方法20

2.3合金的晶体结构与结晶21

2.3.1基本概念21

2.3.2固态合金的相结构22

2.4二元合金相图24

2.4.1二元合金相图建立过程24

2.4.2二元合金相图基本类型25

习题29

模块三 铁碳合金30

3.1理论阐释30

3.1.1同素异晶转变31

3.1.2铁碳合金的相32

3.2铁碳合金相图34

3.2.1特性点35

3.2.2特性线35

3.2.3相区36

3.2.4铁碳合金分类36

3.2.5铁碳合金结晶过程37

3.3铁碳合金成分、组织和性能的变化规律44

3.4铁碳合金相图的应用45

3.4.1铁碳合金相图在选材上的应用45

3.4.2铁碳合金相图在铸造上的应用45

3.4.3铁碳合金相图在锻压上的应用46

3.4.4铁碳合金相图在焊接上的应用46

3.4.5铁碳合金相图在热处理上的应用46

3.4.6铁碳合金相图在切削加工上的应用46

3.4.7铁碳合金相图应用时需注意的问题46

习题47

模块四 钢的热处理48

4.1概述48

4.1.1热处理定义48

4.1.2热处理的工艺过程49

4.1.3热处理的分类49

4.1.4钢在加热和冷却时的临界点50

4.2钢在加热时的组织转变50

4.2.1共析钢的奥氏体化过程50

4.2.2奥氏体晶粒大小及其影响因素51

4.3钢在冷却时的组织转变52

4.3.1基本概念52

4.3.2过冷奥氏体等温转变曲线52

4.3.3过冷奥氏体连续冷却转变曲线56

4.4普通热处理57

4.4.1钢的退火和正火57

4.4.2钢的淬火和回火59

4.5表面热处理64

4.5.1表面热处理的目的及分类64

4.5.2表面淬火64

4.5.3钢的化学热处理66

4.6常用热处理设备67

4.6.1加热设备67

4.6.2冷却设备69

4.7热处理工艺过程中常见缺陷及预防70

4.7.1过热与过烧70

4.7.2氧化与脱碳70

4.7.3变形与开裂72

习题72

模块五 常用钢铁材料74

5.1钢中常存元素与合金元素74

5.1.1钢中常存元素对钢性能的影响74

5.1.2合金元素在钢中存在的形式75

5.1.3合金元素在钢中的作用75

5.2钢的分类编号78

5.2.1钢的分类78

5.2.2碳素钢的编号79

5.2.3合金钢的编号80

5.3结构钢80

5.3.1碳素结构钢80

5.3.2低合金结构钢81

5.4机械结构用合金钢82

5.4.1合金渗碳钢82

5.4.2合金调质钢84

5.4.3合金弹簧钢85

5.4.4滚动轴承钢86

5.4.5易切削钢88

5.4.6超高强度钢89

5.5工具钢90

5.5.1刃具钢90

5.5.2量具钢93

5.5.3模具钢94

5.6特殊性能钢96

5.6.1不锈钢96

5.6.2耐热钢97

5.6.3耐磨钢98

5.7铸铁99

5.7.1铁碳合金双重相图99

5.7.2铸铁的石墨化过程100

5.7.3铸铁的分类100

5.7.4工业常用铸铁101

习题106

模块六 有色金属及其合金107

6.1铝及铝合金108

6.1.1工业纯铝108

6.1.2铝合金109

6.1.3形变铝合金111

6.1.4铸造铝合金111

6.2铜及铜合金112

6.2.1纯铜113

6.2.2铜的合金化和铜合金的分类及编号113

6.2.3黄铜116

6.2.4青铜117

6.2.5白铜119

6.3钛及其合金119

6.3.1纯钛119

6.3.2钛合金120

6.3.3钛及钛合金的热处理120

6.4镁及其合金121

6.4.1纯镁121

6.4.2镁合金121

6.4.3工业常用镁合金122

6.4.4镁合金的热处理122

6.5轴承合金123

6.5.1滑动轴承合金的分类及牌号123

6.5.2常用滑动轴承合金124

习题126

模块七 非金属材料127

7.1高分子材料127

7.1.1高分子材料的分类128

7.1.2塑料128

7.1.3橡胶131

7.1.4纤维134

7.1.5涂料134

7.1.6胶黏剂135

7.2陶瓷材料135

7.2.1陶瓷材料的性能135

7.2.2陶瓷材料的分类136

7.2.3传统陶瓷136

7.2.4特种陶瓷136

7.3复合材料138

7.3.1复合材料的基本类型与组成138

7.3.2复合材料的性能特点138

7.3.3纤维增强材料139

7.3.4玻璃纤维增强塑料140

习题140

模块八 铸造141

8.1铸造工艺基础142

8.1.1液态合金充型理论142

8.1.2铸件的收缩144

8.1.3铸造内应力、变形和裂纹146

8.1.4铸件中的气孔147

8.1.5铸件的常见缺陷148

8.2普通型砂铸造149

8.2.1砂型铸造的工艺过程149

8.2.2造型方法选择150

8.2.3浇注位置与分型面的选择157

8.2.4工艺参数的选择159

8.3特种铸造162

8.3.1熔模铸造162

8.3.2金属型铸造165

8.3.3压力铸造166

8.3.4低压铸造168

8.3.5离心铸造169

8.4各种铸造方法的比较170

8.5铸件结构设计171

8.5.1砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求171

8.5.2合金铸造性能对铸件结构设计的要求173

习题176

模块九 塑性成形加工技术177

9.1金属的塑性变形基础178

9.1.1金属塑性变形的实质178

9.1.2塑性变形后金属的组织和性能179

9.1.3金属的冷变形和热变形180

9.1.4金属的锻造性能与锻造比181

9.2自由锻183

9.2.1自由锻的基本工序183

9.2.2自由锻工艺规程的制定184

9.2.3高合金钢锻造特点185

9.3模型锻造186

9.3.1锤上模锻187

9.3.2胎模锻194

9.3.3摩擦压力机上模锻196

9.3.4曲柄压力机上模锻197

9.3.5平锻机上模锻199

9.4板料冲压201

9.4.1分离工序201

9.4.2变形工序203

9.4.3冲模的分类和构造206

9.4.4板料冲压件结构工艺性208

9.5特种成形工艺210

9.5.1精密模锻211

9.5.2零件的轧制211

9.5.3零件的挤压214

9.5.4超塑性成形215

9.5.5摆动碾压217

习题218

模块十焊接221

10.1焊接概述221

10.1.1金属连接的方式221

10.1.2焊接的定义222

10.1.3焊接分类222

10.1.4焊接的特点222

10.1.5焊接技术发展史222

10.1.6焊接技术的新发展223

10.2焊接安全与防护223

10.2.1焊接安全生产的重要性223

10.2.2预防触电223

10.2.3预防火灾和爆炸224

10.2.4焊接过程中的有害因素225

10.2.5焊接劳动保护226

10.3手工焊条电弧焊227

10.3.1焊条电弧焊原理227

10.3.2焊条电弧焊特点228

10.3.3常用电焊条的特点228

10.3.4坡口形式与焊接位置229

10.3.5焊接工艺230

10.4埋弧焊233

10.4.1埋弧焊简介233

10.4.2埋弧焊的焊接材料235

10.4.3焊接电弧自动调节原理235

10.4.4埋弧焊焊接工艺237

10.4.5埋弧焊缺陷及防止措施238

10.5气体保护焊239

10.5.1气体保护焊简介239

10.5.2 CO2气体保护焊240

10.5.3钨极氢弧焊242

10.6其他焊接方法245

10.6.1钎焊245

10.6.2电阻焊245

10.6.3等离子弧焊246

10.6.4电子束焊246

10.6.5激光焊246

10.7焊接缺陷与焊缝质量检验246

10.7.1焊接缺陷247

10.7.2焊接检验概述249

10.7.3焊接检验250

习题253

模块十一 典型零件的选材及工艺分析254

11.1机械零件的失效形式254

11.1.1机械零件的失效形式分析254

11.1.2机械零件的失效原因分析256

11.2选用材料的一般原则257

11.2.1使用性能原则257

11.2.2工艺性能原则258

11.2.3经济性原则259

11.2.4选择材料的一般方法259

11.3典型零件选材及应用260

11.3.1机床零件的用材分析260

11.3.2汽车零件的用材分析261

11.3.3热能装置的用材分析261

11.3.4典型零件的选材实例262

习题265

参考文献266