工程材料及成形技术

　　《工程材料及成形技术》是金属材料、机械制造等专业本科教材，内容包括工程材料的性能、工程材料的结构、金属材料的凝固、金属的塑性变形与回复再结晶、钢的热处理、常用工程材料、铸造、锻压、焊接、非金属材料成形和零部件的失效及选材。

　　李洪波，佳木斯大学冶金工程教研室主任、副教授，从事金属材料工程专业本科教学工作和科研工作，主攻学科方向为耐磨材料和新材料方向。

1材料的性能/1
1.1材料的使用性能1
1.1.1材料的力学性能1
1.1.2材料的物理和化学性能5
1.2材料的工艺性能6
思考题与习题7

2材料的结构/8
2.1晶体学基础8
2.1.1晶体与非晶体8
2.1.2空间点阵9
2.1.3晶面指数与晶向指数13
2.2金属材料的晶体结构17
2.2.1纯金属的晶体结构17
2.2.2合金的晶体结构23
2.2.3实际金属的晶体结构29
2.3陶瓷材料的结构34
2.4高分子材料的结构37
2.5扩散39
2.5.1扩散定律39
2.5.2扩散的微观机制40
2.5.3影响扩散的因素41
思考题与习题43

3金属材料的凝固/44
3.1纯金属的结晶44
3.1.1纯金属的结晶现象44
3.1.2金属结晶的热力学条件45
3.1.3纯金属的结晶过程46
3.2合金的结晶52
3.2.1相平衡与相律52
3.2.2相图的建立与杠杆定律54
3.2.3一元相图57
3.2.4二元相图58
3.3铁碳合金相图76
3.3.1铁碳合金相图中的组元、相、组织76
3.3.2铁碳合金相图分析78
3.3.3典型铁碳合金的平衡结晶过程分析80
3.3.4铁碳合金成分和组织与性能之间的关系89
3.4凝固组织及其控制91
3.4.1金属和合金结晶后的晶粒大小91
3.4.2凝固组织及控制93
思考题与习题95

4金属的塑性变形与回复再结晶/98
4.1纯金属的塑性变形98
4.1.1单晶体的塑性变形98
4.1.2多晶体的塑性变形101
4.2合金的塑性变形102
4.3金属及合金的强化机制102
4.4塑性变形对金属组织和性能的影响103
4.4.1塑性变形对金属组织的影响103
4.4.2塑性变形对金属性能的影响105
4.5回复与再结晶105
4.5.1回复与再结晶过程106
4.5.2再结晶退火后的晶粒度108
4.6金属的热加工109
4.6.1动态回复与动态再结晶109
4.6.2热加工对金属组织和性能的影响109
思考题与习题110

5钢的热处理/112
5.1热处理概述112
5.1.1热处理的发展阶段112
5.1.2热处理的作用和基本类型112
5.1.3钢的临界温度113
5.2钢在加热时的转变114
5.2.1奥氏体形成过程和影响形成速度的因素114
5.2.2奥氏体晶粒的长大及影响因素118
5.2.3细化奥氏体晶粒的措施121
5.3钢在冷却时的转变122
5.3.1过冷奥氏体的等温转变曲线122
5.3.2钢的过冷奥氏体转变126
5.3.3过冷奥氏体的连续冷却转变138
5.4钢的退火与正火140
5.4.1钢的退火141
5.4.2钢的正火144
5.4.3退火和正火的选用144
5.5钢的淬火与回火145
5.5.1钢的淬火145
5.5.2钢的回火149
5.6钢的表面热处理151
5.6.1钢的表面淬火151
5.6.2钢的化学热处理151
思考题与习题156

6常用工程材料/157
6.1工业用钢157
6.1.1钢的分类与编号157
6.1.2钢中合金元素的作用159
6.1.3结构钢161
6.1.4工具钢172
6.1.5模具钢174
6.1.6特殊性能钢177
6.2铸铁184
6.2.1铸铁的分类184
6.2.2铸铁的石墨化185
6.2.3铸铁的特点186
6.2.4灰铸铁187
6.2.5可锻铸铁189
6.2.6球墨铸铁191
6.2.7蠕墨铸铁193
6.2.8合金铸铁195
6.3有色金属及其合金196
6.3.1铝及铝合金196
6.3.2铜及铜合金205
6.3.3钛及钛合金208
6.3.4轴承合金210
6.4陶瓷材料214
6.4.1陶瓷材料概况214
6.4.2常用工程陶瓷材料215
6.5常用高分子材料216
6.5.1工程塑料217
6.5.2合成橡胶220
思考题与习题222

7铸造成形/224
7.1铸造工艺基础224
7.1.1液态合金的充型224
7.1.2铸件的凝固与收缩225
7.1.3铸件变形和裂纹228
7.2砂型铸造230
7.2.1造型方法的选择231
7.2.2浇注位置和分型面的选择231
7.2.3主要工艺参数的选择232
7.2.4铸件结构设计234
7.3特种铸造236
7.3.1熔模铸造236
7.3.2金属型铸造238
7.3.3压力铸造239
7.3.4离心铸造240
7.3.5常用铸造方法的对比241
7.4铸造机械与设备241
思考题与习题242

8锻压成形/244
8.1锻造245
8.1.1自由锻246
8.1.2模锻249
8.2板料冲压253
8.2.1板料冲压基本工序及材料253
8.2.2冲压设备256
8.3特种压力加工方法256
8.3.1特种锻造256
8.3.2挤压成形259
8.3.3超塑性成形260
8.3.4高速高能成形261
思考题与习题261

9焊接成形/263
9.1概述263
9.1.1焊接过程的物理本质263
9.1.2焊接方法的分类264
9.2常用焊接方法264
9.2.1电弧焊264
9.2.2电阻焊268
9.2.3钎焊271
9.2.4高能束焊273
9.3常用金属材料的焊接275
9.3.1金属焊接性275
9.3.2合金结构钢的焊接276
9.3.3其它材料的焊接281
思考题与习题284

10非金属材料的成形/285
10.1陶瓷材料成形技术285
10.1.1陶瓷材料成形基础285
10.1.2陶瓷材料成形方法286
10.2高分子材料成形技术288
10.2.1塑料成形工艺288
10.2.2橡胶成形工艺291
10.3复合材料成形技术294
思考题与习题296

11零部件的失效及选材/297
11.1零部件的失效297
11.1.1失效的概念、形式和原因297
11.1.2失效分析300
11.2零部件的选材304
11.2.1零部件选材的基本原则304
11.2.2轴类零件的选材307
11.2.3齿轮类零件的选材309
11.2.4箱体支承类零件的选材312
思考题与习题313

参考文献/314