“工程材料及成型工藝”是高等院校機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)一門重要的技術(shù)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(wèn)世及應(yīng)用,對(duì)工程材料及成型工藝的教學(xué)工作也提出了新的要求。本書(shū)是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(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,編寫(xiě)而成的。作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)“十一五”規(guī)劃系列教材之一,供各高等院校使用。
本書(shū)以材料的性能-結(jié)構(gòu)-組織-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)和成型工藝的基本原理、工藝方法和技術(shù)要點(diǎn),適當(dāng)?shù)胤从沉水?dāng)代科技在工程材料及成型領(lǐng)域的新成就。全書(shū)共八章,第1章著重闡述材料學(xué)基礎(chǔ),包括材料的性能、結(jié)構(gòu)、組織、熱處理工藝等;第2章著重闡述金屬材料,包括工業(yè)用鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金;第3-5章分別闡述金屬材料的成型工藝,即鑄造、鍛壓、焊接;第6章著重闡述非金屬材料及成型,包括高分子材料及成型、陶瓷材料及成型和復(fù)合材料及成型;第7章主要介紹新型材料,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8章介紹了機(jī)械零件的失效與材料及成型工藝的選用。
本書(shū)由長(zhǎng)期從事工程材料及成型工藝教學(xué)的教師及科研工作者編寫(xiě)而成。全書(shū)由青島科技大學(xué)的劉春廷、汪傳生和馬繼擔(dān)任主編,劉春廷負(fù)責(zé)統(tǒng)稿,青島科技大學(xué)趙程教授負(fù)責(zé)主審。參與編寫(xiě)工作的成員還有:趙海霞、李鎮(zhèn)江、馬泊江、張淼和叢海燕。
在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中,中國(guó)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(jiàn),在此謹(jǐn)表示深切的謝意!
由于編者水平有限,加之時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免存在不足之處,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
緒論1
第1章 材料學(xué)基礎(chǔ)4
1.1 工程材料的性能4
1.1.1 材料的使用性能4
1.1.2 材料的工藝性能14
1.2 工程材料的結(jié)構(gòu)15
1.2.1 材料的結(jié)合方式15
1.2.2 金屬材料的結(jié)構(gòu)18
1.2.3 高分子材料的結(jié)構(gòu)27
1.2.4 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)30
1.3 金屬材料的結(jié)晶31
1.3.1 純金屬的結(jié)晶31
1.3.2 二元相圖33
1.3.3 鐵碳相圖42
1.4 鋼的熱處理55
1.4.1 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變55
1.4.2 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變59
1.4.3 鋼的常規(guī)熱處理72
1.4.4 鋼的表面熱處理90
1.4.5 鋼的熱處理新技術(shù)99
思考題與習(xí)題103
第2章 金屬材料105
2.1 工業(yè)用鋼105
2.1.1 鋼的分類與牌號(hào)105
2.1.2 鋼中的合金元素與雜質(zhì)107
2.1.3 結(jié)構(gòu)鋼111
2.1.4 工具鋼120
2.1.5 特殊性能鋼128
2.2 鑄鐵135
2.2.1 概述135
2.2.2 常用鑄鐵138
2.2.3 合金鑄鐵148
2.3 有色金屬及其合金150
2.3.1 鋁及鋁合金150
2.3.2 銅及其合金153
2.3.3 軸承合金154
2.3.4 鎂及鎂合金156
2.3.5 鈦及鈦合金157
思考題與習(xí)題158
第3章 鑄造159
3.1 鑄造工藝基礎(chǔ)159
3.1.1 液態(tài)合金的充型159
3.1.2 鑄件的收縮161
3.2 砂型鑄造165
3.2.1 砂型鑄造工藝165
3.2.2 砂型鑄造方法170
3.3 特種鑄造174
3.3.1 熔模鑄造174
3.3.2 金屬型鑄造176
3.3.3 壓力鑄造177
3.3.4 低壓鑄造178
3.3.5 離心鑄造178
3.3.6 鑄造方法的選擇178
3.4 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性179
3.5 常用合金鑄件的鑄造184
3.5.1 鑄鐵件的鑄造184
3.5.2 鑄鋼件的鑄造188
3.5.3 有色金屬及其合金鑄件的鑄造189
3.6 鑄造技術(shù)的發(fā)展191
思考題與習(xí)題192
第4章 鍛壓193
4.1 金屬的塑性變形194
4.1.1 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)194
4.1.2 塑性變形對(duì)金屬組織及性能的影響196
4.1.3 金屬的鍛造性能198
4.2 鍛造200
4.2.1 自由鍛200
4.2.2 模鍛203
4.3 板料沖壓205
4.3.1 板料沖壓基本工序
4.3.2 沖壓模具208
4.4 擠壓、軋制、拉拔210
4.4.1 擠壓210
4.4.2 軋制211
4.4.3 拉拔213
4.5 特種塑性加工方法214
4.5.1 超塑性成型214
4.5.2 高能率成型217
4.5.3 液態(tài)模鍛218
4.5.4 粉末鍛造219
4.6 塑性加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性220
4.6.1 自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性220
4.6.2 沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性221
4.7 塑性加工技術(shù)新進(jìn)展223
思考題與習(xí)題225
第5章 焊接226
5.1 焊接基礎(chǔ)知識(shí)226
5.2 常用焊接工藝方法232
5.2.1 手工電弧焊232
5.2.2 其他焊接方法238
5.3 焊接件結(jié)構(gòu)工藝性244
5.4 常用金屬材料的焊接245
5.4.1 金屬材料的焊接性245
5.4.2 結(jié)構(gòu)鋼的焊接246
5.4.3 鑄鐵件的焊接248
5.4.4 有色金屬及合金的焊接248
5.5 焊接質(zhì)量檢測(cè)249
5.5.1 焊接缺陷249
5.5.2 常用檢驗(yàn)方法250
5.6 焊接技術(shù)新進(jìn)展252
思考題與習(xí)題255
第6章 非金屬材料及成型256
6.1 高分子材料及成型256
6.1.1 工業(yè)橡膠及成型259
6.1.2 工程塑料及成型262
6.1.3 合成纖維及成型266
6.2 陶瓷材料及成型268
6.2.1 陶瓷材料的組成268
6.2.2 陶瓷材料的分類270
6.2.3 陶瓷材料的成型270
6.3 復(fù)合材料及成型273
6.3.1 復(fù)合材料的分類274
6.3.2 復(fù)合材料的成型275
思考題與習(xí)題282
第7章 新型材料283
7.1 形狀記憶合金283
7.1.1 形狀記憶效應(yīng)283
7.1.2 形狀記憶效應(yīng)的機(jī)理283
7.1.3 形狀記憶合金的應(yīng)用284
7.2 非晶態(tài)合金285
7.2.1 非晶態(tài)合金的制備286
7.2.2 非晶態(tài)合金的特性286
7.2.3 非晶態(tài)合金的應(yīng)用287
7.3 超塑性合金288
7.3.1 超塑性現(xiàn)象288
7.3.2 超塑性合金289
7.3.3 超塑性合金的應(yīng)用290
7.4 納米材料291
7.4.1 納米材料的特性291
7.4.2 納米材料的分類292
7.4.3 納米材料的制備293
7.4.4 納米新材料293
7.4.5 納米復(fù)合材料294
7.4.6 功能納米復(fù)合材料294
7.5 納米材料的應(yīng)用295
第8章 機(jī)械零件的失效與材料及成型工藝的選用297
8.1 機(jī)械零件的失效297
8.1.1 失效概念297
8.1.2 失效形式297
8.1.3 失效原因300
8.1.4 失效分析300
8.2 機(jī)械零件材料及成型工藝的選用304
8.2.1 機(jī)械零件材料及成型工藝選用的基本原則304
8.2.2 典型零件的材料及成型工藝選擇309
思考題與習(xí)題316
參考文獻(xiàn)317