工程材料與成形工藝基礎(chǔ)

前言

　　您可能學(xué)習(xí)或工作在機械制造、維修及其自動化的工作崗位，您使用的各種工具——簡單到手工工具，復(fù)雜到加工中心，都是由各種材料制作的；您利用工具從事的加工對象——零件（如軸和齒輪）、成品（如汽車和飛機），也都是由各種材料并通過一系列成形方法制作的。工程材料的應(yīng)用與各種成形工藝技術(shù)是制造之母。作為迄今為止世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)工程，奧運會主會場“鳥巢”外部鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量為4.2萬噸，全部為國產(chǎn)鋼——Q460高強鋼板制造，并采用焊接方法成形。您在日常生活和工作中會接觸到鋼鐵、鋁合金和鋼合金，也會接觸到塑料、橡膠等非金屬材料，此外還有很多神奇的新型材料，助推“神舟”六號飛船升空的運載火箭中的發(fā)動機整體渦輪轉(zhuǎn)子，用的就是高溫合金材料。材料為什么具有很多不同的性能？如何選擇和用好材料？本書就會給您答案。您可能也接觸過一些這樣的名詞：機械加工、鑄造、鍛壓和焊接，這些都是材料成形技術(shù)術(shù)語，無論多么復(fù)雜的機械都是由一種或幾種成形工藝加工出來的?，F(xiàn)在這些廣泛應(yīng)用的技術(shù)正在煥發(fā)新的活力，數(shù)控加工已廣泛采用，鑄造過程計算機數(shù)值模擬、高速高能鍛壓成形、等離子及激光焊接等新工藝、新技術(shù)都在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用?！　∧赡軐W(xué)習(xí)或工作在材料成形和控制工程崗位，您可能學(xué)習(xí)或工作在汽車制造與維修崗位，您可能學(xué)習(xí)或工作在模具設(shè)計與制造、機電一體化、熱能工程、工業(yè)設(shè)計等不同的崗位，本書都將使您獲益。　　本書的每一章之初都設(shè)有“問一問，想一想”欄目，希望引起您的興趣和思考。“學(xué)習(xí)目標(biāo)”提出了本章學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容、重點和應(yīng)掌握的基本技能。　　本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是在高等教育出版社2004年出版的王紀(jì)安主編的《工程材料與材料成形工藝》（第二版）的基礎(chǔ)上修訂而成的。本書第一版曾獲全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎。本次修訂緊密結(jié)合高等職業(yè)教育高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)，做了部分修改和補充。

內(nèi)容概要

　　是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是在王紀(jì)安主編的《工程材料與材料成形工藝》(第二版)的基礎(chǔ)上修訂而成的。《工程材料與成形工藝基礎(chǔ)(修訂版)》結(jié)合高等職業(yè)教育教學(xué)改革的實踐經(jīng)驗，適應(yīng)21世紀(jì)培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性、技能型人才的要求，以機械制造生產(chǎn)第一線需要的知識、技能培養(yǎng)為目標(biāo)，將原金工理論教學(xué)、金工實驗實訓(xùn)進行整合，三位一體，精簡提煉，注重實用，形成強化應(yīng)用和技能培養(yǎng)的具有新時期高等職業(yè)教育特點的教材體系?！豆こ滩牧吓c成形工藝基礎(chǔ)(修訂版)》面向新世紀(jì)制造業(yè)的發(fā)展需要，重視綜合性、應(yīng)用性與實踐性，重視新材、新工藝、新技術(shù)的引入并安排了成形工藝基礎(chǔ)實訓(xùn)(金工實習(xí))和基本實驗等內(nèi)容?！豆こ滩牧吓c成形工藝基礎(chǔ)(修訂版)》全面貫徹最新國家標(biāo)準(zhǔn)。　　《工程材料與成形工藝基礎(chǔ)(修訂版)》可作為高等職業(yè)學(xué)校、高等?？茖W(xué)校、成人院校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械類專業(yè)的教材，并可同時應(yīng)用于課堂教學(xué)、實訓(xùn)與實驗等教學(xué)環(huán)節(jié)，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員、企業(yè)管理人員參考或作為培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第1章 工程材料與機械制造過程1.1 材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程1.2 工程材料的分類及發(fā)展趨勢1.3 機械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢1.3.1 機械制造工藝流程1.3.2 材料成形工藝的技術(shù)進展1.4 課程總體目標(biāo)和任務(wù)思考題與習(xí)題第2章 工程材料的性能2.1 材料的力學(xué)性能2.1.1 強度和塑性2.1.2 硬度2.1.3 沖擊韌度2.1.4 疲勞極限2.2 材料的物理性能2.3 材料的化學(xué)性能2.3.1 金屬腐蝕的基本過程2.3.2 防止金屬腐蝕的途徑2.4 材料的工藝性能2.5 材料的經(jīng)濟性能思考題與習(xí)題第3章 材料的結(jié)構(gòu)與凝固3.1 材料的結(jié)合方式3.1.1 結(jié)合鍵3.1.2 晶體與非晶體3.2 金屬材料的結(jié)構(gòu)特點3.2.1 晶體結(jié)構(gòu)的基本概念3.2.2 三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)3.2.3 實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)3.2.4 合金的晶體結(jié)構(gòu)3.3 非金屬材料的結(jié)構(gòu)特點3.3.1 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)特點3.3.2 高分子材料的結(jié)構(gòu)特點3.4 材料的凝固與結(jié)晶3.4.1 金屬的結(jié)晶特點3.4.2 非晶態(tài)凝固的特點3.5 鐵碳合金相圖3.5.1 鐵碳合金的基本組元與基本相3.5.2 Fe-Fe3C相圖分析3.5.3 典型合金的結(jié)晶過程及組織3.5.4 含碳量與鐵碳合金組織及性能的關(guān)系3.5.5 鐵碳合金相圖的應(yīng)用思考題與習(xí)題第4章 材料的強化與處理4.1 金屬材料的熱處理4.1.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變4.1.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變4.1.3 鋼的普通熱處理4.1.4 鋼的表面熱處理4.1.5 熱處理新技術(shù)簡介4.1.6 熱處理工藝的應(yīng)用4.2 聚合物材料的改性強化4.3 工程材料的表面處理方法4.3.1 氣相沉積4.3.2 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)4.3.3 電鍍和化學(xué)鍍4.3.4 涂料和涂裝工藝思考題與習(xí)題第5章 金屬材料5.1 概述5.1.1 金屬材料的分類5.1.2 合金元素在鋼中的作用5.2 非合金鋼5.2.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼5.2.2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼5.2.3 碳素工具鋼5.2.4 易切削結(jié)構(gòu)鋼5.2.5 碳素鑄鋼5.3 合金鋼5.3.1 低合金鋼5.3.2 機械結(jié)構(gòu)用合金鋼5.3.3 合金工具鋼和高速工具鋼5.3.4 特殊性能鋼5.4 鑄鐵5.4.1 鑄鐵的石墨化5.4.2 常用鑄鐵5.4.3 特殊性能鑄鐵5.5 非鐵金屬材料5.5.1 鋁及其合金5.5.2 銅及其合金5.5.3 滑動軸承合金5.5.4 粉末冶金材料思考題與習(xí)題第6章 非金屬材料與新型材料6.1 高分子材料6.1.1 高聚物的人工合成6.1.2 有機高分子材料的組成及性能特點6.1.3 工程塑料6.1.4 合成橡膠6.1.5 膠粘劑6.2 陶瓷材料6.2.1 陶瓷的分類6.2.2 陶瓷材料的性能特點6.2.3 常用工程結(jié)構(gòu)陶瓷的種類、性能和用途6.3 復(fù)合材料6.3.1 復(fù)合材料的種類6.3.2 復(fù)合材料的性能特點6.3.3 復(fù)合材料的應(yīng)用6.4 其它新型材料6.4.1 高溫材料6.4.2 形狀記憶材料6.4.3 非晶態(tài)材料6.4.4 超導(dǎo)材料6.4.5 納米材料思考題與習(xí)題第7章 鑄造成形工藝7.1 鑄造工藝基礎(chǔ)7.1.1 概述7.1.2 合金的鑄造性能7.2 砂型鑄造7.2.1 型砂與芯砂7.2.2 手工砂型造型7.2.3 機器造型7.2.4 型芯制造7.2.5 合型7.2.6 澆注7.2.7 落砂和清理7.3 鑄造工藝7.3.1 澆注位置與分型面的選擇7.3.2 工藝參數(shù)的選擇7.3.3 澆注系統(tǒng)7.3.4 冒口7.3.5 鑄造工藝圖7.4 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性7.4.1 鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求7.4.2 鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求7.4.3 不同鑄造合金對鑄件結(jié)構(gòu)的要求7.5 鑄件質(zhì)量與成本分析7.5.1 鑄件的主要缺陷及其產(chǎn)生原因7.5.2 鑄件成本分析7.6 特種鑄造與鑄造新技術(shù)簡介7.6.1 熔模鑄造7.6.2 金屬型鑄造7.6.3 壓力鑄造7.6.4 低壓鑄造7.6.5 離心鑄造7.6.6 鑄造過程計算機數(shù)值模擬技術(shù)7.6.7 快速成形技術(shù)7.6.8 鑄造清潔生產(chǎn)思考題與習(xí)題第8章 鍛壓成形工藝8.1 鍛壓工藝基礎(chǔ)8.1.1 鍛壓的基本生產(chǎn)方式8.1.2 金屬的鍛造性能8.1.3 坯料的加熱和鍛件的冷卻8.2 自由鍛8.2.1 自由鍛設(shè)備8.2.2 自由鍛的基本工序8.2.3 自由鍛工藝規(guī)程的制訂8.2.4 自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性8.3 模鍛8.3.1 錘上模鍛8.3.2 胎模鍛8.3.3 壓力機上的模鍛8.4 板料沖壓8.4.1 沖壓設(shè)備8.4.2 沖壓模具8.4.3 板料沖壓的基本工序8.5 鍛壓件質(zhì)量與成本分析8.5.1 鍛件質(zhì)量分析8.5.2 鍛件成本分析8.6 鍛壓新技術(shù)簡介8.6.1 葛速高能成形8.6.2 液態(tài)成形8.6.3 超塑性成形思考題與習(xí)題第9章 焊接及膠接成形工藝9.1 焊接工藝基礎(chǔ)9.1.1 概述9.1.2 焊接接頭的組織和性能9.2 常用焊接方法9.2.1 焊條電弧焊9.2.2 氣焊與氣割9.2.3 埋弧自動焊9.2.4 氣體保護焊9.2.5 電渣焊9.2.6 電阻焊9.2.7 釬焊9.3 常用金屬材料的焊接9.3.1 金屬焊接性9.3.2 鋼鐵材料的焊接9.3.3 非鐵金屬材料的焊接9.4 焊接結(jié)構(gòu)工藝性9.4.1 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇9.4.2 焊縫布置9.5 焊接質(zhì)量與成本分析9.5.1 焊接質(zhì)量分析9.5.2 焊接質(zhì)量檢驗過程9.5.3 焊接生產(chǎn)成本分析9.6 膠接成形9.6.1 膠接的特點與應(yīng)用9.6.2 膠接工藝9.7 焊接與膠接新技術(shù)簡介9.7.1 等離子弧焊接和切割9.7.2 真空電子束焊接9.7.3 激光焊接與切割9.7.4 焊接自動化技術(shù)9.7.5 膠接新技術(shù)思考題與習(xí)題第10章 鉗工成形工藝10.1 劃線10.1.1 劃線工具10.1.2 劃線基準(zhǔn)10.1.3 劃線操作注意事項10.2 鋸切10.2.1 鋸條10.2.2 鋸切方法10.3 銼削10.3.1 銼刀10.3.2 銼削方法10.3.3 銼削操作注意事項10.4 鉆孔10.4.1 鉆床10.4.2 鉆頭10.4.3 鉆孔方法10.4.4 鉆孔操作注意事項10.5 攻螺紋與套螺紋10.5.1 攻螺紋10.5.2 套螺紋10.6 刮削10.6.1 刮刀及其用法10.6.2 刮削質(zhì)量檢驗10.6.3 平面刮削10.7 裝配工藝10.7.1 典型零件的裝配10.7.2 拆裝工藝方法思考題與習(xí)題第11章 機械加工成形工藝11.1 切削加工基本知識11.1.1 切削加工運動11.1.2 金屬切削刀具11.1.3 切削液11.1.4 工件材料的切削加工性11.1.5 零件的加工質(zhì)量11.2 車削加工11.2.1 車床11.2.2 車刀11.2.3 工件的安裝方法及附件11.2.4 基本車削工藝11.2.5 典型零件加工11.2.6 機械加工安全技術(shù)11.3 銑削、刨削與磨削加工11.3.1 銑削加工11.3.2 刨削加工11.3.3 磨削加工11.4 數(shù)控加工與特種加工11.4.1 數(shù)控加工11.4.2 特種加工思考題與習(xí)題第12章 非金屬材料成形工藝12.1 塑料成形12.1.1 擠出成形12.1.2 注射成形12.1.3 壓制成形12.1.4 澆鑄成形12.1.5 吹塑成形12.1.6 回轉(zhuǎn)成形12.2 橡膠成形12.3 陶瓷成形12.3.1 壓制成形12.3.2 注漿成形12.3.3 注射成形12.4 復(fù)合材料成形12.4.1 手糊成形12.4.2 層壓成形12.4.3 噴射成形12.4.4 纏繞成形思考題與習(xí)題第13章 材料與成形工藝選擇及產(chǎn)品質(zhì)量控制13.1 機械零件的失效形式13.1.1 零件失效原因13.1.2 零件失效形式13.2 材料及成形工藝選擇原則13.2.1 使用性原則13.2.2 工藝性原則13.2.3 經(jīng)濟性原則13.3 材料及成形工藝選擇的方法13.3.1 材料及其成形工藝選擇的步驟13.3.2 材料及成形工藝選擇方法及依據(jù)13.4 典型零件的選材實例分析13.4.1 軸類零件的選材13.4.2 齒輪類零件的選材13.4.3 手用絲錐的選材13.4.4 機架、箱體類零件的選材13.5 材料的質(zhì)量檢驗13.5.1 成分分析13.5.2 組織分析13.5.3 無損探傷思考題與習(xí)題附錄綜合性實驗指導(dǎo)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　4.3 工程材料的表面處理方法　　工程材料的表面處理是利用各種表面涂鍍層及表面改性技術(shù)，賦予基體材料本身所不具備的特殊力學(xué)、物理和化學(xué)性能，從而滿足工程上對材料及其制品提出的以下要求：　　（1）提高材料在腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性或抗高溫氧化性能；　　（2）提高工件耐磨、減摩、潤滑及抗疲勞性能；　?。?）防止金屬材料及其制品在生產(chǎn)、儲運和使用過程中發(fā)生銹蝕；　　（4）根據(jù)需要賦予材料及其制品表面各種特殊的功能，如絕緣、導(dǎo)電、反光、光的選擇吸收、電磁性-、可焊接性、可膠接性等及制造特殊新型表面材料及復(fù)層金屬板材；　?。?）賦予金屬或非金屬制品表面光澤、色彩、圖紋等優(yōu)美外觀；　?。?）修復(fù)磨損或腐蝕損壞的工件，挽救加工超差的產(chǎn)品?！　〕Ｒ姳砻嫣幚矸椒ǚ譃橐韵氯齻€大類：　　1.表面強化處理　　表面強化處理是材料表面處理的重要領(lǐng)域。它是通過材料表層的相變、改變表層的化學(xué)成分、改變表層的應(yīng)力狀態(tài)以及提高表層的冶金質(zhì)量等途徑來改變性能，從而達(dá)到強化表面的目的。常用的表面強化方法有：　?。?）表面覆蓋層強化法在材料表面獲得特殊性能的覆蓋層（如氣相沉積層、鍍覆層、熱噴涂層等），以達(dá)到提高強度、耐磨、耐蝕、耐疲勞等目的的工藝方法。　?。?）表面形變強化法表面通過噴丸、滾壓、擠壓等產(chǎn)生形變強化層，從而獲得較高的疲勞強度的工藝方法。噴丸（又稱噴砂），它是利用高壓空氣流、高壓水或離心力將磨料（砂粒、鐵丸等）以很高的速度噴向工件表面，依靠沖擊力除去銹跡、高溫氧化皮、舊漆、污垢等，同時可使工件表面變形強化，提高疲勞強度和產(chǎn)生符合要求的表面粗糙度。滾壓或擠壓是靠碾壓力使工件表面形成一定量的變形層，以達(dá)到表面強化和提高表面質(zhì)量等目的。

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