工程材料及加工工藝

前言

工程材料及加工工藝是高等院校機(jī)械類和近機(jī)械類學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料和新技術(shù)的不斷問世及應(yīng)用，對(duì)工程材料及加工工藝的教學(xué)提出了新的要求。本書是根據(jù)教育部最新頒布的《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》和《工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)系列課程改革》的精神編寫的，結(jié)合目前教改的基本指導(dǎo)思想和原則，以及實(shí)施素質(zhì)教育和加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新的精神，根據(jù)高等學(xué)校機(jī)械類教學(xué)的實(shí)際需要，化學(xué)工業(yè)出版社組織國內(nèi)部分高等院校編寫了本書，作為系列教材之一，供各高等院校使用。全書以材料的性能一結(jié)構(gòu)一組織一成分一工藝這一普遍規(guī)律為主線，將理論與工藝融為一體，較全面地介紹了工程材料的基本理論知識(shí)和加工工藝的基本原理、工藝方法和技術(shù)要點(diǎn)，適當(dāng)反映當(dāng)代科技在工程材料及成型加工領(lǐng)域的新成就。全書共分12章，第1～3章著重闡述材料學(xué)基礎(chǔ)，包括材料的性能、結(jié)構(gòu)、平衡組織和熱處理工藝等；第4章著重闡述金屬材料，包括工業(yè)用鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金；第5～7章分別闡述金屬材料的加工工藝，即鑄造、鍛壓、焊接；第8～10章著重闡述非金屬材料及其成型，包括高分子材料及加工工藝、陶瓷材料及加工工藝和復(fù)合材料及加工工藝；第11章介紹了新型工程材料，包括形狀記憶合金、非晶態(tài)合金、超塑性合金、納米材料等；第12章分別介紹了零部件的失效、材料及加工工藝的選用。參加編寫本書的編者都是多年從事本行業(yè)的教師、科研工作者等，他們分別是：青島科技大學(xué)的劉春廷、馬繼、李鎮(zhèn)江、汪傳生、劉俐華、趙海霞、張淼、馬伯江和林廣義。由劉春廷、馬繼和李鎮(zhèn)江擔(dān)任主編，由馬繼負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。在本書的編寫過程中，中國科學(xué)院金屬研究所的胡壯麒院士、管恒榮研究員和孫曉峰研究員提出了許多寶貴的意見，在此謹(jǐn)表示深切的謝意！同時(shí)本書在編寫過程中參考了已出版的多種教材（見參考文獻(xiàn)），并注意吸收各院校、研究所和企業(yè)的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)及科研成果，對(duì)此，謹(jǐn)向上述涉及的單位和個(gè)人表示衷心的感謝。由于編者水平有限，加之時(shí)間倉促，書中還存在不少不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者和師生批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書以材料的性能?結(jié)構(gòu)?組織?成分?工藝這一普遍規(guī)律為主線,將理論與工藝融為一體,較全面地介紹了工程材料的基本理論知識(shí)、常用工程材料及加工的工藝原理、工藝方法、自身規(guī)律等，歸納了選材和選擇加工工藝的方法，為理論與實(shí)踐相結(jié)合作一些嘗試，適當(dāng)反映當(dāng)代科技在工程材料及成形領(lǐng)域的新成就。     全書共分12章,具體內(nèi)容包括：材料學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（包括材料的性能、結(jié)構(gòu)、平衡組織和熱處理工藝等）、金屬材料及加工工藝、高分子材料及加工工藝、陶瓷材料及加工工藝、復(fù)合材料及加工工藝、新型工程材料和零部件的失效與材料及加工工藝的選用。為配合學(xué)習(xí)，各章末附有思考與練習(xí)，便于讀者深入研究。     本書力求語言簡潔，信息量大，科學(xué)性、實(shí)用性強(qiáng)，內(nèi)容新穎，引入新材料、新技術(shù)、新成果和新進(jìn)展，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，拓寬讀者專業(yè)知識(shí)面，便于讀者了解當(dāng)前國內(nèi)外先進(jìn)材料技術(shù)、加工工藝和方法的發(fā)展趨勢(shì)。     本書作為機(jī)械類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程工程材料及機(jī)制基礎(chǔ)的教學(xué)用書，主要面向機(jī)械類專本科學(xué)生，也可供近機(jī)類專業(yè)選用和有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

緒論 第1章　工程材料的性能 　1.1　強(qiáng)度 　1.2　硬度 　1.3　塑性 　1.4　沖擊韌性 　1.5　斷裂韌性 　1.6　其他性能 　　1.6.1　物理性能 　　1.6.2　化學(xué)性能 　　1.6.3　工藝性能 　思考與練習(xí) 第2章　金屬材料的結(jié)構(gòu)與凝固 　2.1　金屬的晶體結(jié)構(gòu) 　　2.1.1　典型的金屬晶體結(jié)構(gòu) 　　2.1.2　實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) 　2.2　合金的相結(jié)構(gòu) 　　2.2.1　合金的基本概念 　　2.2.2　合金的相結(jié)構(gòu) 　2.3　純金屬的結(jié)晶 　　2.3.1　結(jié)晶的基本概念 　　2.3.2　金屬的結(jié)晶過程 　2.4　合金的結(jié)晶 　　2.4.1　二元相圖的建立 　　2.4.2　二元?jiǎng)蚓鄨D 　　2.4.3　二元共晶相圖 　　2.4.4　二元包晶相圖 　　2.4.5　其他類型的二元相圖 　　2.4.6　根據(jù)相圖判斷合金的性能 　2.5　典型鐵碳（Fe-Fe3C）合金相圖 　　2.5.1　概述 　　2.5.2　Fe-Fe3C相圖分析 　　2.5.3　含碳量對(duì)Fe-Fe3C合金組織及性能的影響 　　2.5.4　鐵碳相圖的應(yīng)用 　思考與練習(xí) 第3章　鋼的熱處理 　3.1　概述 　3.2　鋼的熱處理原理 　　3.2.1　鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 　　3.2.2　鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 　　3.2.3　過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 　3.3　鋼的熱處理工藝 　　3.3.1　鋼的退火與正火 　　3.3.2　鋼的淬火 　　3.3.3　鋼的回火 　　3.3.4　鋼的表面淬火 　　3.3.5　鋼的化學(xué)熱處理 　　3.3.6　鋼的熱處理新技術(shù) 　思考與練習(xí) 第4章　金屬材料 　4.1　工業(yè)用鋼 　　4.1.1　鋼的分類與牌號(hào) 　　4.1.2　鋼中的雜質(zhì)及合金元素 　　4.1.3　結(jié)構(gòu)鋼 　　4.1.4　工具鋼 　　4.1.5　特殊性能鋼 　4.2　鑄鐵 　　4.2.1　概述 　　4.2.2　常用鑄鐵 　　4.2.3　合金鑄鐵 　4.3　有色金屬及其合金 　　4.3.1　鋁及鋁合金 　　4.3.2　鎂及鎂合金 　　4.3.3　銅及其合金 　　4.3.4　滑動(dòng)軸承合金 　　4.3.5　鈦及鈦合金 　思考與練習(xí) 第5章　鑄造 　5.1　鑄造工藝基本原理 　　5.1.1　液態(tài)合金的充型能力 　　5.1.2　鑄件的收縮 　5.2　砂型鑄造 　　5.2.1　砂型鑄造工藝過程 　　5.2.2　砂型鑄造造型方法 　　5.2.3　砂型鑄造工藝分析 　5.3　特種鑄造 　　5.3.1　熔模鑄造 　　5.3.2　金屬型鑄造 　　5.3.3　壓力鑄造 　　5.3.4　低壓鑄造 　　5.3.5　離心鑄造 　　5.3.6　鑄造方法的選擇 　5.4　鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 　5.5　常用合金鑄件的鑄造 　　5.5.1　鑄鐵件的鑄造 　　5.5.2　鑄鋼件的鑄造 　　5.5.3　有色金屬及其合金鑄件的鑄造 　5.6　鑄造技術(shù)的新發(fā)展 　思考與練習(xí) 第6章　鍛壓 第7章　焊接 第8章　高分子材料及加工工藝第9章　陶瓷材料及加工工藝第10章　復(fù)合材料及加工工藝 第11章　新型工程材料 第12章　機(jī)械零件的失效與材料及加工工藝的選用 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 金屬材料的結(jié)構(gòu)與凝固工程材料（包括金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料）的性能主要取決于其化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及加工工藝過程。在制造、使用、研究和發(fā)展固體材料時(shí)，材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是非常重要的研究對(duì)象。所謂結(jié)構(gòu)就是指物質(zhì)內(nèi)部原子在空問的分布及排列規(guī)律。本章將主要討論金屬材料的結(jié)構(gòu)，對(duì)于高分子材料和陶瓷材料的結(jié)構(gòu)將在第8章和第9章重點(diǎn)介紹。材料按照結(jié)合鍵、原子或分子的大小不同，可在空間組成不同的排列類型即不同的結(jié)構(gòu)。材料結(jié)構(gòu)不同，則性能不同；材料的種類和結(jié)合鍵都相同，但是原子排列的結(jié)構(gòu)不同時(shí)，其性能也有很大的差別。通常按原子在物質(zhì)內(nèi)部的排列規(guī)則性將固體材料分為晶體和非晶體。所謂晶體是指原子在其內(nèi)部沿三維空間呈周期性重復(fù)排列的一類物質(zhì)。幾乎所有金屬、大部分的陶瓷以及部分聚合物在其凝固后具有晶體結(jié)構(gòu)。晶體的主要特點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)有序；②物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性；③有固定的熔點(diǎn)；④在一定條件下有規(guī)則的幾何外形。所謂非晶體是指原子在其內(nèi)部沿三維空間呈紊亂、無序排列的一類物質(zhì)。典型的非晶體材料是玻璃。雖然非晶體在整體上是無序的，但在很小的范圍內(nèi)原子排列還是有一定規(guī)律的，所以原子的這種排列規(guī)律又稱“短程有序”，而晶體中原子排列規(guī)律性又稱為“長程有序”。非晶體的特點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)無序；②物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性；③沒有固定的熔點(diǎn)；④熱導(dǎo)率和熱膨脹性??；⑤在相同應(yīng)力作用下，非晶體的塑性形變大；⑥組成非晶體的化學(xué)成分變化范圍大。

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《工程材料及加工工藝》：高等學(xué)校教材。

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