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第一篇 工程材料9

第1章 工程材料的主要性能9

1.1 材料的力学性能9

1.1.1 强度与塑性9

1.1.2 弹性、刚性与粘弹性13

1.1.3 硬度13

1.1.4 韧性15

1.1.5 疲劳强度16

1.1.6 蠕变强度和持久强度17

1.2 工程材料的物理、化学及工艺性能17

1.2.1 物理性能17

1.2.2 化学性能17

1.2.3 工艺性能18

复习思考题18

第2章 金属材料的组织结构19

2.1 金属材料的晶体结构与结晶19

2.1.1 金属的晶体结构19

2.1.2 纯金属的结晶23

2.1.3 金属的同素异构转变25

2.1.4 合金的晶体结构26

2.2 铁碳合金相图28

2.2.1 二元合金相图种类28

2.2.2 铁碳合金相图32

复习思考题40

第3章 钢的热处理及表面处理41

3.1 钢在加热时的组织转变41

3.1.1 奥氏体的形成过程42

3.1.2 奥氏体晶粒大小及其控制43

3.2 钢在冷却时的组织转变44

3.2.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程45

3.2.2 过冷奥氏体的等温转变曲线49

3.2.3 过冷奥氏体的连续冷却转变52

3.3 钢的退火与正火53

3.3.1 退火53

3.3.2 正火54

3.4 钢的淬火54

3.4.1 淬火温度和冷却介质55

3.4.2 淬火方法56

3.4.3 钢的淬透性57

3.5 钢的回火59

3.5.1 回火时组织和性能的转变59

3.5.2 回火的分类及应用60

3.6 钢的表面热处理61

3.6.1 表面淬火61

3.6.2 化学热处理62

3.7 钢的表面强化技术66

3.7.1 表面熔融强化67

3.7.2 气相沉积表面强化68

3.7.3 化学溶液沉积表面强化70

3.8 热处理和表面处理技术新进展72

3.8.1 形变热处理72

3.8.2 超细化热处理73

3.8.3 真空热处理73

3.8.4 激光表面处理73

3.8.5 电子束表面处理74

3.8.6 离子注入和离子渗碳74

3.8.7 计算机在热处理中的应用75

复习思考题75

第4章 常用金属材料77

4.1 工业用钢概述77

4.1.1 工业用钢的分类与牌号77

4.1.2 杂质对钢质量的影响77

4.1.3 合金元素在钢中的作用79

4.2 结构钢82

4.2.1 工程结构用钢82

4.2.2 机械结构用钢83

4.3 工具钢86

4.3.1 碳素工具钢86

4.3.2 合金工具钢86

4.3.3 合金模具钢88

4.3.4 合金量具钢89

4.4 特殊性能钢89

4.4.1 不锈钢90

4.4.2 耐热钢91

4.4.3 耐磨钢91

4.5 铸铁91

4.5.1 铸铁的石墨化92

4.5.2 灰口铸铁的牌号、性能及应用93

4.6 非铁金属99

4.6.1 铝及铝合金99

4.6.2 铜及铜合金101

4.6.3 钛及钛合金103

4.6.4 镁及镁合金105

4.6.5 轴承合金106

4.7 粉末冶金材料107

4.7.1 粉末冶金材料及其特点107

4.7.2 常用粉末冶金材料107

4.8 新型金属材料108

4.8.1 纳米材料108

4.8.2 形状记忆合金109

4.8.3 非晶态材料110

4.8.4 功能梯度材料110

4.8.5 金属间化合物110

4.8.6 减振合金111

4.8.7 磁性材料111

复习思考题112

第5章 非金属材料和复合材料113

5.1 高分子材料概述113

5.1.1 高分子化合物的含义113

5.1.2 高分子化合物的合成方法113

5.1.3 高聚物的结构114

5.1.4 高聚物的性能115

5.1.5 高分子化合物的分类和命名117

5.2 工程塑料及其应用118

5.2.1 塑料的组成118

5.2.2 热塑性工程塑料及其应用119

5.2.3 热固性工程塑料及其应用121

5.3 工业橡胶及其应用121

5.3.1 工业橡胶的组成121

5.3.2 常用工业橡胶122

5.4 陶瓷材料及其应用123

5.4.1 陶瓷材料的组织结构123

5.4.2 陶瓷材料的性能124

5.4.3 工业陶瓷及其应用125

5.5 复合材料及其应用126

5.5.1 复合材料及其特点127

5.5.2 复合材料的构成127

5.5.3 金属基复合材料129

5.5.4 聚合物基复合材料131

5.5.5 陶瓷基复合材料132

复习思考题133

第二篇 工程材料的成形技术137

第6章 金属液态成形技术137

6.1 金属液态成形原理137

6.1.1 液态合金的凝固特点137

6.1.2 液态合金的充型138

6.1.3 液态合金的收缩140

6.1.4 铸件中的缩孔和缩松141

6.1.5 铸造应力、铸件的变形与裂纹143

6.1.6 铸件中的气孔与防止措施145

6.1.7 常用铸造合金的铸造性能146

6.2 金属液态成形的方法147

6.2.1 砂型铸造147

6.2.2 特种铸造152

6.3 金属液态成形件的工艺设计158

6.3.1 浇注位置与分型面的选择158

6.3.2 工艺参数的选择161

6.3.3 工艺设计举例162

6.4 金属液态成形件的结构设计163

6.4.1 铸造性能对铸件结构设计的要求163

6.4.2 铸造成形工艺对铸件结构的要求165

6.4.3 铸造成形方法对铸件结构的要求167

6.5 金属液态成形技术的新发展168

6.5.1 造型新技术168

6.5.2 液态成形新技术169

6.5.3 计算机在铸造中的应用171

复习思考题171

第7章 金属塑性成形技术174

7.1 金属塑性成形原理174

7.1.1 塑性变形的机理174

7.1.2 金属冷塑性变形后的组织与性能175

7.1.3 金属热变形后的组织与性能176

7.1.4 材料塑性成形性能及影响因素177

7.2 金属塑性成形方法179

7.2.1 自由锻造179

7.2.2 模型锻造180

7.2.3 胎模锻185

7.2.4 薄板冲压成形工艺185

7.2.5 拉拔、挤压与轧制工艺简介191

7.3 金属塑性成形件的工艺设计194

7.3.1 自由锻造工艺规程的制订194

7.3.2 模型锻造工艺规程的制订196

7.3.3 板料冲压成形工艺规程的制订200

7.4 金属塑性成形件的结构设计201

7.4.1 自由锻件的结构设计201

7.4.2 模锻件的结构设计202

7.4.3 冲压件的结构设计203

7.5 塑性成形技术的新发展204

7.5.1 精密模锻205

7.5.2 超塑性成形／扩散连接技术205

7.5.3 半固态模锻206

7.5.4 粉末锻造207

7.5.5 高能率成形207

7.5.6 计算机在塑性成形中的应用208

复习思考题209

第8章 材料连接成形技术212

8.1 焊接成形原理212

8.1.1 焊接热源212

8.1.2 焊接冶金特点212

8.1.3 焊接材料213

8.1.4 焊接接头的组织和性能214

8.1.5 焊接应力与变形215

8.2 连接成形方法218

8.2.1 熔化焊218

8.2.2 压力焊221

8.2.3 钎焊223

8.2.4 铆接224

8.2.5 胶接225

8.3 常用材料的连接227

8.3.1 金属材料的焊接227

8.3.2 塑料的连接230

8.3.3 异种材料的连接232

8.4 焊接件的工艺设计233

8.4.1 焊接工艺分析233

8.4.2 焊接工艺评定233

8.5 焊接件的结构设计234

8.5.1 焊接结构件材料的选择234

8.5.2 焊接工艺方法的选择235

8.5.3 焊接接头及其表示235

8.5.4 焊缝结构的合理设计237

8.6 焊接技术的新发展241

8.6.1 激光焊接241

8.6.2 电子束焊242

8.6.3 扩散焊接242

8.6.4 超声波焊242

8.6.5 等离子弧焊接与切割242

8.6.6 摩擦焊的发展243

8.6.7 微连接技术244

8.6.8 焊接过程自动化技术245

复习思考题245

第9章 非金属材料成形247

9.1 高分子材料的成形247

9.1.1 塑料的成形247

9.1.2 橡胶制品的成形256

9.2 陶瓷制品的成形258

9.2.1 陶瓷成形基础258

9.2.2 陶瓷成形方法259

9.3 复合材料的成形262

9.3.1 树脂基复合材料的成形262

9.3.2 金属基复合材料的成形264

9.3.3 陶瓷基复合材料的成形264

9.4 非金属材料成形技术的新发展266

9.4.1 高分子材料成形技术的新发展266

9.4.2 陶瓷成形技术的新发展267

9.4.3 复合材料制造技术的新发展268

9.5 塑料模具设计基础269

9.5.1 注射成形模具设计基础269

9.5.2 挤出成形模具设计基础274

复习思考题276

第10章 快速成形技术277

10.1 快速成形技术的原理及特征277

10.1.1 快速成形原理277

10.1.2 快速成形的工艺过程278

10.1.3 快速成形技术的特征279

10.2 几种典型快速成形工艺279

10.2.1 立体光固化成形279

10.2.2 选择性激光烧结280

10.2.3 分层实体制造281

10.2.4 熔融沉积成形281

10.2.5 三维印刷281

10.3 快速成形技术在工程中的应用283

复习思考题284

第11章 工程材料及成形方法的选择285

11.1 工程材料的选择285

11.1.1 工程材料选择的基本原则285

11.1.2 选材的方法步骤291

11.1.3 典型零件材料选择举例292

11.2 成形方法的选择297

11.2.1 成形方法选择的原则297

11.2.2 常用成形方法及其特点299

11.2.3 典型零件成形方法选择实例303

复习思考题308

附录1309

附录2310

附录3311

参考文献312