工程材料及其成形技術(shù)

前言

工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)是各高校機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)本科生及?？粕M(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域的入門課程，工程材料及其成形技術(shù)又是工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)的重要部分，它既是引導(dǎo)學(xué)生使他們掌握基本原理的理論課程，也是培養(yǎng)學(xué)生具有自學(xué)能力、獨(dú)立分析能力的綜合訓(xùn)練課程。本書以教育部最新頒布的《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》為指導(dǎo)，結(jié)合目前教改的基本指導(dǎo)思想和原則以及實施素質(zhì)教育和加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新的精神，以培養(yǎng)學(xué)生具有合理選擇工程材料及成形方法、制定相應(yīng)加工工藝的能力為主要目的，打破原來工程材料與熱加工工藝各成體系、相互交叉重復(fù)的局面，建立了工程材料與成形技術(shù)統(tǒng)一的新體系。本書按照由淺人深、循序漸進(jìn)、便于教學(xué)的思路，首先從工程材料宏觀性能的介紹開始，使學(xué)生對工程材料有一個初步的感性認(rèn)識；隨之深入到材料的微觀組織結(jié)構(gòu)和材料熱處理過程中的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生了解到材料的本質(zhì)并掌握必要的材料基礎(chǔ)理論知識、材料組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的機(jī)理和材料的微觀組織結(jié)構(gòu)對材料宏觀性能的影響；在此基礎(chǔ)上，通過對金屬材料和非金屬材料及其成形技術(shù)的基本原理、成形方法和加工工藝等的講解，使學(xué)生建立現(xiàn)代機(jī)械制造過程中工程材料及其成形工藝的完整概念；最后，通過對機(jī)械零件的失效分析、合理選材及加工工藝選擇的闡述，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時，系統(tǒng)地總結(jié)全書知識。本書每章最后都附有思考題，便于學(xué)生鞏固所學(xué)過的知識和培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。。  本書由青島科技大學(xué)的趙海霞和劉春廷擔(dān)任主編，由青島大學(xué)的王東和劉梅擔(dān)任副主編，由趙海霞負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，參加編寫工作的還有青島科技大學(xué)的許基清和楊化林。本書由青島科技大學(xué)孟慶東教授負(fù)責(zé)主審，在此表示衷心的感謝。限于編者水平，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書以教育部最新要求為指導(dǎo)，根據(jù)教改最新精神，結(jié)合參編老師多年教學(xué)經(jīng)驗編寫而成。本書共分九章，分別介紹了工程材料的力學(xué)性能、金屬材料的基礎(chǔ)知識、鋼的熱處理、金屬材料、鑄造成形技術(shù)、鍛壓成形技術(shù)、焊接成形技術(shù)、非金屬材料及其成形技術(shù)、  金屬零件的失效、選材及加工工藝的選擇等內(nèi)容。    本書以培養(yǎng)學(xué)生具有合理選擇工程材料及成形方法、制定相應(yīng)加工工藝的能力為主要目的，可作為材料及相關(guān)專業(yè)本科及專科院校的教學(xué)用書，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員、工藝人員參考閱讀。

書籍目錄

緒論第1章  工程材料的力學(xué)性能  1.1  材料的強(qiáng)度與塑性    1.1.1  靜載時的強(qiáng)度    1.1.2  動載時的強(qiáng)度——疲勞強(qiáng)度    1.1.3  高溫強(qiáng)度——蠕變極限和持久強(qiáng)度    1.1.4  塑性  1.2  材料的硬度    1.2.1  布氏硬度（Brinell hardness）    1.2.2  洛氏硬度（Rockwell hardness）    1.2.3  維氏硬度（Vickers hardness）  1.3  材料的沖擊韌性    1.3.1  擺錘式一次沖擊試驗    1.3.2  小能量多次沖擊試驗  1.4  材料的斷裂韌性（cracking toughness）  思考題第2章  金屬材料的基礎(chǔ)知識  2.1  金屬的晶體結(jié)構(gòu)    2.1.1  晶體與非晶體    2.1.2  金屬的晶體結(jié)構(gòu)    2.1.3  金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變    2.1.  實際金屬的晶體結(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  金屬結(jié)晶的基本概念    2.3.2  金屬的冷卻曲線和過冷現(xiàn)象    2.3.3  純金屬的結(jié)晶過程    2.3.4  金屬晶粒的大小與控制    2.3.5  金屬的鑄錠組織  2.4  合金的結(jié)晶    2.4.1  二元合金相圖的基本知識    2.4.2  二元相圖的基本類型    2.4.3  相圖與合金性能的關(guān)系  2.5  鐵-碳合金相圖    2.5.1  鐵碳合金的基本相和組織    2.5.2  鐵-碳合金相圖分析    2.5.3  鐵碳合金的成分、組織和性能的變化規(guī)律    2.5.4  鐵-碳合金相圖的應(yīng)用  思考題第3章  鋼的熱處理  3.1  鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變    3.1.1  奧氏體的形成    3.1.2  奧氏體晶粒的長大及其控制  3.2  鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變    3.2.1  過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變    3.2.2  過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能    3.2.3  影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素    3.2.4  過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變  3.3  鋼的退火與正火    3.3.1  退火與正火的定義、目的和分類    3.3.2  退火和正火操作及其應(yīng)用  3.4  鋼的淬火    3.4.1  鋼的淬火工藝    3.4.2  常用淬火方法    3.4.3  鋼的淬透性（hardenability）    3.4.4  鋼的淬硬性  3.5  鋼的回火    3.5.1  淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變    3.5.2  回火種類及應(yīng)用    3.5.3  回火脆性  3.6  鋼的表面淬火和化學(xué)熱處理    3.6.1  鋼的表面淬火    3.6.2  鋼的化學(xué)熱處理  3.7  鋼的熱處理新技術(shù)    3.7.1  可控氣氛熱處理和真空熱處理    3.7.2  形變熱處理（ausforming）  3.8  表面熱處理新技術(shù)    3.8.1  熱噴涂技術(shù)    3.8.2  氣相沉積技術(shù)    3.8.3  三束表面改性技術(shù)  思考題第4章  常用金屬材料  4.1  工業(yè)用鋼    4.1.1  碳鋼中的常存雜質(zhì)及對性能的影響    4.1.2  合金元素在鋼中的作用    4.1.3  鋼的分類和牌號    4.1.4  結(jié)構(gòu)鋼    4.1.5  工具鋼    4.1.6  特殊性能鋼  4.2  鑄鐵    4.2.1  鑄鐵的石墨化過程    4.2.2  鑄鐵的分類及牌號    4.2.3  常用鑄鐵    4.2.4  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  銅及銅合金    4.3.3  鈦（titanium）及鈦合金  思考題第5章  鑄造成形技術(shù)  5.1  鑄造成形基本原理    5.1.1  流動性及充型能力    5.1.2  鑄件的凝固方式    5.1.3  鑄造合金的收縮    5.1.4  鑄造應(yīng)力及鑄件的變形和裂紋    5.1.5  鑄件常見缺陷  5.2  鑄造成形方法    5.2.1  砂型鑄造工藝    5.2.2  特種鑄造    5.2.3  鑄造方法的選擇  5.3  鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計  思考題第6章  鍛壓成形技術(shù)  6.1  塑性成形的基本原理    6.1.1  金屬塑性變形的實質(zhì)    6.1.2  塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)及性能的影響    6.1.3  金屬的鍛造性能  6.2  鍛造成形技術(shù)    6.2.1  自由鍛    6.2.2  模鍛  6.3  沖壓成形技術(shù)    6.3.1  板料沖壓基本工序    6.3.2  沖壓模具  6.4  鍛壓成形零件的結(jié)構(gòu)工藝性    6.4.1  自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性    6.4.2  沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性  6.5  其他塑性成形技術(shù)    6.5.1  擠壓成形    6.5.2  軋制成形    6.5.3  拉拔成形  6.6  鍛壓成形技術(shù)新進(jìn)展  思考題第7章  焊接成形技術(shù)  7.1  熔化焊成形基本原理    7.1.1  焊接熱過程基礎(chǔ)    7.1.2  焊接化學(xué)冶金    7.1.3  焊接接頭的金屬組織和性能    7.1.4  焊接應(yīng)力和變形  7.2  常用焊接成形方法    7.2.1  手工電弧焊    7.2.2  其他焊接方法  7.3  常用金屬材料的焊接    7.3.1  金屬材料的焊接性    7.3.2  常用金屬材料的焊接  7.4  焊接工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計  7.5  焊接缺陷與焊接質(zhì)量檢驗  思考題第8章  非金屬材料及其成形技術(shù)  8.1  高分子材料及其成形技術(shù)    8.1.1  高分子材料的基本概念    8.1.2  工程塑料及其成形技術(shù)    8.1.3  橡膠材料及其成形技術(shù)  8.2  陶瓷材料及其成形技術(shù)    8.2.1  陶瓷的分類與性能    8.2.2  常用工業(yè)陶瓷    8.2.3  陶瓷材料的成形技術(shù)  8.3  復(fù)合材料及其成形技術(shù)  思考題第9章  金屬零件的失效、選材及加工工藝的選擇  9.1  零件的失效分析    9.1.1  零件失效的概念和形式    9.1.2  機(jī)械零件失效的原因    9.1.3  失效分析的一般過程  9.2  選材的一般原則    9.2.1  選用材料的一般原則    9.2.2  選材的方法與步驟  9.3  典型零件的選材與工藝    9.3.1  齒輪類與軸類零件的選材分析    9.3.2  典型零件的選材實例  思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：制作各種有用器件的物質(zhì)，是人類生產(chǎn)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是日常生活中不可或缺的一個組成部分。自從地球上有了人類至今，材料的利用和發(fā)展就成了人類文明發(fā)展史的里程碑。從石器時代開始，在經(jīng)歷了青銅器時代和鐵器時代之后，人類進(jìn)入了農(nóng)業(yè)社會。18世紀(jì)鋼鐵時代的來臨，造就了工業(yè)社會的文明。尤其是近百年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和社會需求的不斷提高，新材料更是層出不窮，出現(xiàn)了“高分子材料時代”、“半導(dǎo)體材料時代”、“先進(jìn)陶瓷材料時代”、“復(fù)合材料時代”、“人工合成材料時代”和即將進(jìn)入的“納米材料時代”。目前，能源、信息、生物工程和新材料已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代文明的四大支柱，而在這四者之中，新材料又是最重要的基礎(chǔ)。歷史證明，每一次重大新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)往往都依賴于新材料的發(fā)展，而材料的種類、數(shù)量和質(zhì)量已是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)水平以及社會文明的重要標(biāo)志之一。早在公元前2000年左右的青銅器時代，我國就開始了對工程材料的冶煉和加工制造。如在夏代，我國就掌握了青銅冶煉術(shù)，到距今3000多年前的殷商、西周時期，技術(shù)達(dá)到當(dāng)時世界高峰，用青銅制造的生產(chǎn)工具、生活用具、兵器和馬飾，得到普遍應(yīng)用。河南安陽武官村發(fā)掘出來的重達(dá)875kg的祭器司母戊大方鼎，不僅體積龐大，而且花紋精巧，造型美觀。湖北江陵楚墓中發(fā)現(xiàn)的埋藏2000多年的越王勾踐的寶劍仍閃閃發(fā)光，說明人們已掌握了鍛造和熱處理技術(shù)。春秋時期，我國開始大量使用鐵器，白口鑄鐵、灰鑄鐵和可鍛鑄鐵相繼出現(xiàn)。公元1368年，明代科學(xué)家宋應(yīng)星編著了聞名世界的《天工開物》，詳細(xì)記載了冶鐵、鑄造、鍛鐵、淬火等各種金屬加工制造方法，是最早涉及工程材料及成形技術(shù)的著作之一，這說明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高的成就。但是，從18世紀(jì)以后，長期的封建統(tǒng)治和閉關(guān)’自守，嚴(yán)重地束縛了我國生產(chǎn)力的發(fā)展，而此時歐洲發(fā)生的工業(yè)革命極大地促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，這時材料的成形加工也從簡單的手工操作逐漸過渡到機(jī)械化生產(chǎn)。新中國成立后，尤其是改革開放以來，我國的科學(xué)技術(shù)和各生產(chǎn)領(lǐng)域都取得了舉世矚目的成就，工程材料及其成形技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。工程材料及其成形技術(shù)主要研究機(jī)械制造過程中的工程材料的應(yīng)用以及零件毛坯的熱加工成形工藝。2.工程材料的分類工程材料主要是指用于機(jī)械、車輛、船舶、建筑、化工、能源、儀器儀表、航空航天等工程領(lǐng)域的材料，其種類繁多，有許多不同的分類方法。若按材料的化學(xué)成分、結(jié)合鍵的特點進(jìn)行分類，可以分為金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料四大類。

編輯推薦

《工程材料及其成形技術(shù)》為高等學(xué)?！笆晃濉币?guī)劃教材之一。

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