材料冶金學與成型工藝目錄

第1章概述

1.1焊接的途徑和方法

1.2焊接過程的物理本質(zhì)

1.3焊接能源、熱輸入及溫度場

1.4焊接冶金學涉及的內(nèi)容

復習思考題

第2章焊接化學冶金

2.1焊接化學冶金的特點

2.1.1焊接區(qū)金屬的保護

2.1.2焊接化學冶金的反應區(qū)

2.1.3焊接區(qū)氣體與金屬的作用

2.1.4焊接化學冶金系統(tǒng)的不平衡性

2.2焊接熔渣

2.2.1焊接熔渣的作用、分類及特性

2.2.2熔渣的結(jié)構(gòu)理論及性質(zhì)

2.2.3焊接熔渣對金屬的氧化

2.2.4焊縫金屬的脫氧

2.3焊縫金屬的合金化與雜質(zhì)控制

2.3.1焊縫金屬的合金化

2.3.2合金過渡系數(shù)及影響因素

2.3.3合金元素對焊接性的影響

2.3.4氮、氫、氧對焊接質(zhì)量的影響及控制

2.3.5焊縫中硫、磷的危害及控制

復習思考題

第3章焊材冶金

3.1焊接材料的作用

3.1.1不同焊接方法所用的焊接材料

3.1.2焊條、焊絲和焊劑的作用

3.2電焊條及配方設計

3.2.1電焊條的分類及組成

3.2.2焊條和藥皮的冶金性能

3.2.3焊條的工藝性能

3.2.4焊條的藥皮設計及原材料

3.2.5鈦鈣型藥皮焊條的設計

3.2.6低氫型藥皮焊條的設計

3.3焊絲及保護氣體

3.3.1焊絲的分類及特點

3.3.2實芯焊絲及工藝特性

3.3.3藥芯焊絲及工藝特性

3.3.4焊接用保護氣體及選用

3.4焊劑及焊絲—焊劑組合

3.4.1焊劑的分類及特點

3.4.2熔煉焊劑

3.4.3燒結(jié)焊劑

3.4.4焊劑與焊絲的組合

復習思考題

第4章熔池結(jié)晶及焊縫組織

4.1熔池凝固結(jié)晶

4.1.1焊接熔池凝固的特點

4.1.2熔池金屬的受力和流動狀態(tài)

4.1.3焊接熔池結(jié)晶的規(guī)律

4.1.4熔池凝固的組織形態(tài)及影響因素

4.2焊縫成分偏析與氣孔

4.2.1焊縫中的成分偏析

4.2.2焊縫中的氣孔及產(chǎn)生原因

4.2.3氣孔的影響因素及防止措施

4.3焊縫固態(tài)相變

4.3.1低碳鋼焊縫的顯微組織

4.3.2低合金鋼焊縫的組織演變

4.3.3焊縫CCT圖及其應用

4.3.4焊縫組織性能的改善措施

復習思考題

第5章焊接熔合區(qū)

5.1熔合區(qū)特征及結(jié)晶形態(tài)

5.1.1焊接熔合區(qū)的特征

5.1.2焊接熔合區(qū)的形成

5.1.3焊接熔合區(qū)的結(jié)晶形態(tài)

5.2熔合區(qū)的化學不均勻性

5.2.1熔合區(qū)液—固界面的成分分布

5.2.2熔化邊界的液化現(xiàn)象

5.2.3熔合區(qū)凝固過渡層（馬氏體脆性層）

5.2.4熔合區(qū)碳遷移擴散層（增碳層和脫碳層）

5.3熔合比、稀釋和稀釋率

5.3.1熔合比

5.3.2稀釋和稀釋率

5.3.3異相焊縫金屬的成分估算

5.4液—固結(jié)晶模式及熔合邊界組織

5.4.1奧氏體鋼液—固結(jié)晶模式

5.4.2Ⅱ型邊界及特性

5.4.3低合金鋼熔合區(qū)附近的組織

復習思考題

第6章焊接熱影響區(qū)組織性能

6.1焊接熱循環(huán)及參數(shù)計算

6.1.1焊接熱循環(huán)及特征參數(shù)

6.1.2焊接熱循環(huán)特征參數(shù)的計算

6.1.3多層焊的熱循環(huán)

6.2焊接加熱和冷卻過程的組織轉(zhuǎn)變

6.2.1焊接加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變

6.2.2焊接冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變

6.2.3影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的因素

6.3焊接熱影響區(qū)劃分及組織性能

6.3.1焊接熱影響區(qū)的劃分

6.3.2低合金鋼熱影響區(qū)的組織特征

6.3.3熱影響區(qū)組織分析的特點

6.3.4熱影響區(qū)性能變化

6.4熱影響CCT圖及焊接熱模擬

6.4.1熱影響區(qū)CCT圖的表達形式

6.4.2熱影響區(qū)CCT圖的應用

6.4.3焊接熱模擬技術(shù)

復習思考題

第7章焊接冶金缺欠

7.1焊接缺欠與缺陷

7.1.1焊接缺欠與焊接質(zhì)量標準

7.1.2焊接缺欠對接頭質(zhì)量的影響

7.1.3焊接缺欠的分類

7.2焊接外觀缺欠與內(nèi)部缺陷

7.2.1常見的焊接外觀缺欠

7.2.2焊縫咬邊、未熔合及未焊透

7.2.3孔穴和固體夾雜

7.2.4焊接裂紋的危害及分類

7.3焊接缺欠的評級與處理

7.3.1焊接缺欠的評級

7.3.2焊接缺欠的原因及控制

7.3.3超標缺欠的返修

復習思考題

第8章焊接裂紋與斷裂

8.1焊接熱裂紋

8.1.1焊接熱裂紋的分類及特征

8.1.2焊接熱裂紋的影響因素

8.1.3焊接熱裂紋敏感性的判定

8.1.4焊接熱裂紋的防止對策

8.2焊接冷裂紋

8.2.1焊接冷裂紋的特點及分類

8.2.2焊接冷裂紋的形態(tài)特征

8.2.3焊接冷裂紋的影響因素

8.2.4焊接冷裂紋起源與擴展

8.2.5焊接冷裂紋的防止對策

8.3再熱裂紋

8.3.1再熱裂紋的特征

8.3.2再熱裂紋的判定

8.3.3再熱裂紋的形成機理

8.3.4防止再熱裂紋的措施

8.4層狀撕裂和應力腐蝕裂紋（SCC）

8.4.1層狀撕裂的特征

8.4.2層狀撕裂的影響因素和防止措施

8.4.3應力腐蝕裂紋的特征

8.4.4影響SCC的因素和防止措施

8.5焊接結(jié)構(gòu)的斷裂

8.5.1焊接結(jié)構(gòu)斷裂事故

8.5.2焊接結(jié)構(gòu)的應力集中

8.5.3脆性斷裂與延性斷裂

8.5.4焊接斷口特征

復習思考題

參考文獻

李亞江，山東大學材料學院，教授、博導，作者博士研究生畢業(yè)于山東大學材料加工專業(yè)（焊接方向），獲博士學位。曾在工廠作為焊接技術(shù)人員工作7年，有從事基層技術(shù)工作的經(jīng)驗；研究生畢業(yè)后留校任教，從事新材料特種焊接技術(shù)的教學和科研工作。主持完成*、?。ú浚┘壙蒲姓n題十多項，與企業(yè)合作課題20多項；獲教育部自然科學一等獎1項、省科技進步獎5項，獲國家發(fā)明專利16項，發(fā)表論文280多篇，主要著作有《特殊及難焊材料的焊接》、《焊接修復技術(shù)》等。研究生畢業(yè)后留校（山東大學）任教，主講本科生專業(yè)課《焊接冶金學-材料焊接性》，也主講過下述選修課：《特種焊接技術(shù)》、《焊接材料選用》、《焊接質(zhì)量控制與檢驗》等；主講研究生課：《材料連接技術(shù)》、《界面擴散理論》。已指導博士研究生14人，碩士研究生20多人。

本書從冶金學角度闡明焊接冶金原理的基本理論、概念并保持連貫性。主要內(nèi)容包括：焊接化學冶金、焊材冶金、熔池結(jié)晶及焊縫組織、焊接熔合區(qū)、焊接熱影響區(qū)組織性能、焊接冶金缺欠、焊接裂紋與斷裂等。在闡述焊接化學冶金、焊接材料、焊接缺欠等基本規(guī)律的基礎上，以焊接接頭的三個組成部分——焊縫、熔合區(qū)和熱影響為主線展開深入論述。

本書可作為高等院校本科材料成型與控制工程、高職高專焊接專業(yè)的教材，也可供與焊接技術(shù)相關的工程技術(shù)人員參考。

目錄

0 緒論

0.1 材料與成型工藝發(fā)展史

0.2 本課程的主要內(nèi)容

0.3 學習本課程的目的和基本要求

1 工程材料的分類及力學性能

1.1 工程材料的分類

1.2 工程材料的力學性能

1.2.1 強度

1.2.2 塑性

1.2.3 硬度

1.2.4 沖擊韌性

1.2.5 疲勞強度

1.2.6 斷裂韌度

復習思考題

2 金屬學基礎

2.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)

2.1.1 晶體與非晶體

2.1.2 典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)

2.1.3 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

2.1.4 實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)

2.2 金屬的結(jié)晶

2.2.1 金屬結(jié)晶的基本規(guī)律

2.2.2 金屬結(jié)晶后晶粒的大小及控制

2.3 金屬的塑性變形與再結(jié)晶

2.3.1 金屬塑性變形的實質(zhì)

2.3.2 金屬的冷變形與加工硬化

2.3.3 回復與再結(jié)晶

2.4 合金結(jié)構(gòu)與合金相圖

2.4.1 固溶體

2.4.2 金屬化合物

2.4.3 機械混合物

2.4.4 合金相圖

2.4.5 相圖與合金性能的關系

復習思考題

3 鐵碳合金

3.1 鐵碳合金狀態(tài)圖

3.1.1 鐵碳合金的基本組織

3.1.2 Fe-Fe3C狀態(tài)圖分析

3.1.3 典型合金的結(jié)晶過程分析

3.2 鐵碳合金狀態(tài)圖的應用

3.2.1 鐵碳合金的成分—組織—性能關系

3.2.2 Fe-Fe3C狀態(tài)圖的應用

復習思考題

4 鋼的熱處理

4.1 鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

4.1.1 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

4.1.2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

4.2 鋼的退火與正火

4.2.1 退火

4.2.2 正火

4.2.3 退火與正火的選擇

4.3 鋼的淬火

4.3.1 淬火的目的

4.3.2 淬火工藝

4.3.3 鋼的淬透性

4.4 鋼的回火

4.4.1 回火的主要目的

4.4.2 回火后鋼的組織與性能變化

4.4.3 回火工藝及應用

4.5 鋼的表面熱處理

4.5.1 鋼的表面淬火

4.5.2 鋼的化學熱處理

4.5.3 熱處理新技術(shù)簡介

復習思考題

5 鋼和鑄鐵

5.1 碳鋼

5.1.1 含碳量對鋼組織和力學性能的影響

5.1.2 鋼中常存雜質(zhì)元素對力學性能的影響

5.1.3 碳鋼的分類

5.1.4 碳鋼的牌號、性能和用途

5.2 合金鋼

5.2.1 合金鋼中的合金元素及其作用

5.2.2 合金鋼的分類和牌號

5.2.3 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

5.2.4 合金結(jié)構(gòu)鋼

5.2.5 合金工具鋼

5.2.6 特殊性能鋼

5.3 鑄鐵和鑄鋼

5.3.1 概述

5.3.2 鑄鐵的牌號與性能

5.3.3 鑄鋼

復習思考題

6 非鐵金屬材料與粉末冶金材料

6.1 鋁及鋁合金

6.1.1 純鋁

6.1.2 鋁合金

6.2 銅及銅合金

6.2.1 純銅

6.2.2 銅合金

6.3 鎂及鎂合金

6.3.1 純鎂

6.3.2 鎂合金

6.4 鈦及鈦合金

6.4.1 純鈦

6.4.2 鈦合金

6.5 滑動軸承合金

6.5.1 概述

6.5.2 常用的滑動軸承合金

6.6 粉末冶金材料

6.6.1 粉末冶金特點及應用

6.6.2 粉末冶金的主要工序

6.6.3 硬質(zhì)合金

復習思考題

7 非金屬材料及其成型

7.1 高分子材料及其成型

7.1.1 高分子材料基本知識

7.1.2 塑料

7.1.3 橡膠

7.1.4 纖維

7.1.5 高分子材料的成型工藝

7.2 陶瓷材料及其成型

7.2.1 陶瓷的特性

7.2.2 常用陶瓷及應用

7.2.3 陶瓷材料的制備與成型

7.3 復合材料及其成型

7.3.1 復合材料的定義、分類及性能

7.3.2 常用復合材料

7.3.3 復合材料的成型工藝

7.3.4 未來材料的發(fā)展方向

復習思考題

8 鑄造成型

8.1 砂型鑄造

8.1.1 造型材料

8.1.2 造型方法

8.2 合金的鑄造性能

8.2.1 合金的流動性

8.2.2 合金的收縮

8.3 鑄造工藝設計

8.3.1 澆注位置的確定

8.3.2 分型面的確定

8.3.3 鑄造工藝參數(shù)的確定

8.3.4 典型鑄件的鑄造工藝方案分析

8.4 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

8.4.1 鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

8.4.2 合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

8.5 特種鑄造

8.5.1 金屬型鑄造

8.5.2 壓力鑄造

8.5.3 離心鑄造

8.5.4 熔模鑄造

8.5.5 其他特種鑄造方法

復習思考題

9 塑性成型

9.1 金屬的塑性成型性能

9.1.1 金屬塑性變形后的組織與性能

9.1.2 金屬鍛造性能

9.1.3 金屬塑性變形基本規(guī)律

9.2 自由鍛造

9.2.1 基本工序及設備

9.2.2 自由鍛工藝規(guī)程制定

9.2.3 自由鍛結(jié)構(gòu)工藝性

9.3 模型鍛造

9.3.1 錘上模鍛

9.3.2 胎模鍛造

9.3.3 模鍛工藝規(guī)程的制定

9.3.4 模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性

9.4 板料沖壓

9.4.1 沖壓工藝

9.4.2 沖模分類與結(jié)構(gòu)

9.4.3 板料沖壓結(jié)構(gòu)工藝性

9.5 軋制、擠壓與拉拔

9.5.1 軋制

9.5.2 擠壓

9.5.3 拉拔

9.6 塑性成型新技術(shù)

9.6.1 超塑性成型技術(shù)

9.6.2 液態(tài)模鍛

9.6.3 擺動碾壓

9.6.4 計算機在塑性成型技術(shù)中的應用

復習思考題

10 焊接成型

10.1 焊接成型的工藝基礎

10.1.1 焊接冶金基礎

10.1.2 焊接接頭的組織與性能

10.1.3 焊接應力與變形

10.2 常用焊接方法

10.2.1 手工電弧焊

10.2.2 埋弧自動焊

10.2.3 二氧化碳氣體保護焊

10.2.4 氬弧焊

10.2.5 電渣焊

10.2.6 電阻焊

10.2.7 釬焊

10.3 常用金屬材料的焊接

10.3.1 金屬材料的焊接性

10.3.2 鋼的焊接

10.3.3 鑄鐵的焊補

10.3.4 非鐵金屬及其合金的焊接

10.4 焊接結(jié)構(gòu)設計

10.4.1 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇

10.4.2 焊接方法的選擇

10.4.3 焊接接頭工藝設計

10.4.4 典型焊接實例分析

復習思考題

11 材料及毛坯的選擇

11.1 機械零件的失效及其防止

11.1.1 零件失效的主要形式

11.1.2 失效分析的步驟、方法

11.1.3 零件失效的原因

11.1.4 機械零件早期失效的防止

11.2 零件材料及毛坯的選擇

11.2.1 機械零件材料選擇的一般原則

11.2.2 毛坯的種類及選擇

11.2.3 典型零件選材及工藝路線

11.3 毛坯質(zhì)量檢驗

11.3.1 毛坯的質(zhì)量檢驗方法

11.3.2 毛坯加工中常見缺陷

復習思考題

參考文獻

材料與冶金學院是東北大學具有舉足輕重地位的一個學院。學院的專業(yè)設置體現(xiàn)了傳統(tǒng)優(yōu)勢學科與新型前沿學科的交叉與融合，在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中起到了重要的支撐作用，在國內(nèi)相關行業(yè)（尤其是基礎材料工業(yè)）的社會影響重大。因此，本科畢業(yè)生和畢業(yè)研究生的社會需求十分旺盛，呈現(xiàn)出供不應求的喜人態(tài)勢。

學院按照創(chuàng)辦一流大學的總體要求，在改革與強化本科生教育的基礎上，大力發(fā)展研究生教育，學院各類研究生總數(shù)與本科生總數(shù)的比例達到了1:1。學院現(xiàn)有在籍本科生1892人、研究生1932人（其中碩士研究生949人、博士研究生632人、工程碩士生351人）。

（1）8個研究所：鋼鐵冶金、有色金屬冶金、材料、冶金物理化學、熱能與環(huán)境工程、材料成形及控制工程、工程熱物理、冶金資源與環(huán)境工程研究所

（2）3個博士后流動站：冶金工程、材料科學與工程、動力工程及工程熱物理

（3）3個一級博士學位授權(quán)學科：冶金工程、材料科學與工程、動力工程及工程熱物理

（4）11個二級學科：鋼鐵冶金、有色金屬冶金、材料學、冶金物理化學、熱能工程、材料加工工程、工程熱物理、環(huán)境科學、化學工藝、化學工程、制冷與低溫工程等11個二級學科

（5）4個國家重點學科：鋼鐵冶金、有色金屬冶金、材料學、材料加工工程

（6）2個省級重點學科：冶金物理化學、熱能工程、為遼寧省重點學科

（7）13個博士學位授予權(quán)學科：鋼鐵冶金、有色金屬冶金、材料學、冶金物理化學、材料加工工程、熱能工程、工程熱物理、制冷與低溫工程，以及化工冶金、特殊冶金、冶金工程科技史，無機材料工程、材料電磁工程與科學等內(nèi)設博士點

（8）3個碩士授予權(quán)學科：環(huán)境科學、化學工程、化學工藝

（9）8個本科生專業(yè)：冶金工程、材料科學與工程、材料成型與控制工程、熱能與動力工程、環(huán)境科學與工程、新能源科學與工程、資源循環(huán)科學與工程、功能材料

“985工程”二期重點建設項目—“現(xiàn)代冶金與材料過程工程科技創(chuàng)新平臺”被教育部認定為我校唯一的國家級Ⅰ類平臺建設項目。材料與冶金學院、軋制與連軋自動化國家重點實驗室、材料電磁過程研究教育部重點實驗室是這個建設項目的依托單位。