《工程材料與成形工藝基礎(chǔ)》

緒論1

第一篇金屬材料及熱加工成形基礎(chǔ)

*第一章金屬材料的主要性能4

第一節(jié)金屬材料的力學性能4

一、強度4

二、塑性7

三、硬度7

*四、沖擊韌度8

第二節(jié)材料的工藝性能9

思考題與習題10

第二章金屬材料的結(jié)構(gòu)11

第一節(jié)固體材料的結(jié)構(gòu)11

一、晶態(tài)結(jié)構(gòu)11

二、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)11

第二節(jié)金屬晶體結(jié)構(gòu)11

一、常見金屬晶體的結(jié)構(gòu)11

二、實際金屬的結(jié)構(gòu)12

第三節(jié)純金屬的結(jié)晶12

一、純金屬的結(jié)晶過程13

二、細化晶粒的方法14

三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變14

第四節(jié)合金的晶體結(jié)構(gòu)14

一、固溶體15

二、金屬化合物15

三、機械混合物15

第五節(jié)勻晶相圖15

一、相圖的建立15

二、相圖分析16

三、合金的平衡結(jié)晶過程16

*四、杠桿定律16

五、枝晶偏析17

*第六節(jié)共晶相圖18

第七節(jié)合金的結(jié)晶18

一、合金的結(jié)晶過程18

二、合金結(jié)晶的冷卻曲線19

思考題與習題19

第三章鐵碳合金20

第一節(jié)鐵碳合金的基本組織20

第二節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖21

一、鐵碳合金狀態(tài)圖中點和線的意義21

二、鐵碳合金結(jié)晶過程分析22

三、鐵碳合金成分、組織與性能之間的

關(guān)系24

四、鐵碳合金狀態(tài)圖的主要用途25

思考題與習題25

第四章鋼的熱處理工藝基礎(chǔ)27

第一節(jié)概述27

*第二節(jié)鋼在加熱、冷卻時組織轉(zhuǎn)變28

一、鋼的熱處理基本原理28

二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變29

第三節(jié)鋼的普通熱處理32

一、鋼的退火與正火32

二、鋼的淬火與回火33

第四節(jié)鋼的表面熱處理34

一、鋼的表面淬火34

二、化學熱處理35

*第五節(jié)熱處理新工藝簡介37

一、可控氣氛熱處理37

二、形變熱處理37

三、真空熱處理37

四、高能束熱處理37

思考題與習題37

第五章工業(yè)用鋼和鑄鐵39

第一節(jié)鋼的冶煉和加工簡介39

一、鋼的制取39

二、鋼的型材加工39

第二節(jié)碳鋼40

一、碳鋼中的常見雜質(zhì)元素及其作用40

二、碳鋼的分類、牌號和用途41

第三節(jié)合金鋼44

一、合金元素的作用及合金鋼分類和編號

方法44

二、合金結(jié)構(gòu)鋼45

三、合金工具鋼45

四、特殊性能鋼47

第四節(jié)鑄鐵47

思考題與習題49

第六章有色金屬51

第一節(jié)鋁及鋁合金51

一、工業(yè)純鋁51

二、鋁合金51

第二節(jié)銅及銅合金54

一、工業(yè)純銅54

二、銅合金54

三、白銅55

第三節(jié)滑動軸承合金55

第四節(jié)粉末冶金材料57

一、粉末冶金的特點57

二、常用粉末冶金材料57

思考題與習題59

第七章鑄造60

第一節(jié)砂型鑄造工藝60

一、砂型鑄造的工藝過程及特點60

二、造型材料60

三、型(芯)砂的組成及配制過程61

四、模樣及芯盒的制造62

五、造型工藝62

六、造芯工藝65

七、澆注系統(tǒng)與冒口65

八、鑄型、型芯的烘干及合箱65

第二節(jié)鑄造工藝圖65

一、澆注位置的確定66

二、分型面的選擇66

三、工藝參數(shù)的確定66

第三節(jié)合金的熔煉與澆注67

一、合金的鑄造性能67

二、鑄鐵的熔煉與澆注68

*三、鑄鋼的熔煉與澆注簡介70

*四、有色鑄造合金的熔煉與澆注簡介71

五、鑄件的落砂、清理及常見缺陷72

第四節(jié)特種鑄造74

一、熔模鑄造74

二、金屬型鑄造76

三、壓力鑄造76

四、離心鑄造78

第五節(jié)幾種鑄造方法特點與經(jīng)濟性的

比較79

思考題與習題80

第八章焊接與切割81

第一節(jié)手工電弧焊81

一、焊接電弧81

二、弧焊機82

三、電焊條83

四、手弧焊工具83

五、焊接工藝84

第二節(jié)氣焊85

一、氣焊的實質(zhì)、特點及應(yīng)用85

二、氣焊工藝86

第三節(jié)其他常用焊接方法87

一、埋弧焊87

二、氣體保護電弧焊87

三、電渣焊88

四、等離子弧焊88

五、電子束焊89

六、電阻焊89

七、激光焊90

八、釬焊90

第四節(jié)常用金屬材料的焊接90

一、金屬材料的焊接性90

二、鋼的焊接91

三、鑄鐵的焊補92

四、有色金屬及其合金的焊接92

五、焊接變形及焊接質(zhì)量檢驗93

第五節(jié)金屬的切割95

思考題與習題96

第九章金屬壓力加工98

第一節(jié)金屬壓力加工的基本原理98

一、金屬塑性變形的實質(zhì)98

二、金屬塑性變形對金屬組織和性能的

影響99

*第二節(jié)金屬鍛造時的加熱與冷卻101

一、鍛造溫度范圍101

二、鍛件的冷卻102

第三節(jié)鍛造103

一、自由鍛103

二、模型鍛造107

三、胎模鍛110

四、模鍛方法的選擇111

第四節(jié)板料沖壓112

一、板料沖壓的特點112

二、沖壓設(shè)備112

三、板料沖壓的基本工序114

四、板料沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性115

五、典型零件沖壓工藝示例115

第五節(jié)其他常用壓力加工方法簡介116

一、軋制116

二、擠壓117

三、拉拔117

第六節(jié)鍛壓新工藝簡介118

一、精密模鍛119

二、高速錘鍛造119

三、精密沖裁119

四、旋壓119

五、高能成形120

六、超塑性成形120

思考題與習題121第二篇金屬切削加工基礎(chǔ)

*第十章鉗工122

第一節(jié)劃線123

一、劃線的作用123

二、劃線的種類123

三、劃線工具及其用法123

四、劃線步驟和注意事項125

第二節(jié)鋸削126

一、手鋸127

二、鋸削操作127

三、鋸條損壞的原因128

第三節(jié)銼削128

一、銼刀128

二、銼刀的操作129

第四節(jié)鉆孔130

一、鉆孔的作用130

二、鉆床130

三、鉆頭及附件131

四、鉆孔用夾具132

五、鉆孔方法132

六、鉆孔的安全操作133

七、鉆孔的廢品分析133

第五節(jié)擴孔、鉸孔、锪孔133

一、擴孔133

二、鉸孔134

三、锪孔135

第六節(jié)攻螺紋和套螺紋135

一、攻螺紋135

二、套螺紋137

思考題與習題138

第十一章金屬機械加工基礎(chǔ)140

第一節(jié)金屬機械加工的基礎(chǔ)知識140

第二節(jié)金屬切削刀具141

一、刀具材料141

二、車刀的種類和結(jié)構(gòu)142

三、車刀的組成和幾何角度143

*四、金屬切削過程144

思考題與習題147

第十二章車削加工與鏜削加工149

第一節(jié)車削加工149

一、車削加工的工藝特點149

二、車床149

三、車削基本工藝150

第二節(jié)鏜削155

思考題與習題156

第十三章銑、刨、插、拉削加工157

第一節(jié)銑削157

一、概述157

二、銑削加工的工藝特點158

三、銑床158

四、銑刀159

五、銑削加工方法160

第二節(jié)刨削與插削加工161

一、刨削161

二、插削164

第三節(jié)拉削加工164

一、拉削加工的工藝特點164

二、拉床和拉刀165

思考題與習題166

第十四章磨削及光整加工167

第一節(jié)磨削加工167

一、磨床和砂輪167

二、磨削加工方法170

第二節(jié)光整加工172

一、研磨172

二、珩磨173

三、超級光磨173

四、拋光174

思考題與習題174

*第十五章零件材料和毛坯的選擇及

零件切削加工工藝的

制訂176

第一節(jié)零件材料的選擇176

一、選材的基本原則176

二、幾種材料的合理使用176

三、典型零件和常用工具的選材實例177

第二節(jié)零件毛坯分析與選擇179

一、毛坯的類型179

二、毛坯的選擇179

第三節(jié)零件切削加工工藝基本知識179

一、生產(chǎn)過程、工藝過程和工藝規(guī)程179

二、生產(chǎn)類型及其工藝特征180

第四節(jié)零件的結(jié)構(gòu)工藝性181

思考題與習題182

第十六章現(xiàn)代制造技術(shù)簡介183

第一節(jié)特種加工簡介183

一、電火花加工技術(shù)183

二、電化學加工技術(shù)185

三、激光加工186

*四、超聲波加工188

第二節(jié)數(shù)控加工簡介189

一、數(shù)控加工技術(shù)概述189

二、數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的區(qū)別190

三、數(shù)控機床加工的特點190

四、數(shù)控機床的基本組成191

五、數(shù)控機床的分類192

六、數(shù)控機床的工作過程192

思考題與習題192第三篇非金屬材料和復(fù)合材料與成形工藝基礎(chǔ)

第十七章有機非金屬材料194

第一節(jié)工程塑料及成型方法194

一、工程塑料的組成194

二、塑料的分類195

三、常用工程塑料的性能和用途195

四、塑料制品的成型方法197

第二節(jié)橡膠及橡膠制品的成型199

一、橡膠的組成和分類199

二、橡膠的特點和應(yīng)用200

三、工業(yè)橡膠件的成型201

*第三節(jié)膠黏劑與膠接技術(shù)202

一、膠黏劑的組成202

二、膠黏劑的分類原則及表示方法202

三、膠黏劑的選用203

四、膠接的特點與應(yīng)用203

五、膠接技術(shù)205

六、膠接工藝206

思考題與習題206

第十八章工程陶瓷材料207

第一節(jié)陶瓷的分類和性能207

一、陶瓷的分類207

二、陶瓷材料的性能特點207

第二節(jié)陶瓷材料的制作工藝及組織

結(jié)構(gòu)207

*一、陶瓷成型制作工藝207

二、組織結(jié)構(gòu)209

第三節(jié)常用工程結(jié)構(gòu)陶瓷的種類、性能

和用途209

思考題與習題210

第十九章復(fù)合材料211

第一節(jié)復(fù)合材料的組成和分類211

一、復(fù)合材料的組成211

二、復(fù)合材料的分類211

第二節(jié)常用復(fù)合材料的性能特點和

應(yīng)用211

一、復(fù)合材料的性能特點211

二、常用復(fù)合材料的應(yīng)用212

*第三節(jié)復(fù)合材料的成型213

思考題與習題214參考文獻215

本書是根據(jù)國家教育部制定的高等工科教育基礎(chǔ)課程教學基本要求，以及新世紀科技發(fā)展對人才能力培養(yǎng)的要求及學科系統(tǒng)化和整體化發(fā)展的趨勢，根據(jù)作者多年的教學實踐和教學內(nèi)容、教學體系改革探索的成果編寫而成。

本書是高職高專機械類、近機類專業(yè)的通用教材，也可作為職工大學、業(yè)余大學、函授大學的師生、高等教育自學考試和中等專業(yè)學校有關(guān)專業(yè)的教學用書，并可供有關(guān)科技和管理人員參考。

第1章 工程材料與機械制造過程

1.1 材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程

1.2 工程材料的分類及發(fā)展趨勢

1.3 機械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢

1.3.1 機械制造工藝流程

1.3.2 材料成形工藝的技術(shù)進展

1.4 課程總體目標和任務(wù)

思考題與習題

第2章 工程材料的性能

2.1 材料的力學性能

2.1.1 強度和塑性

2.1.2 硬度

2.1.3 沖擊韌度

2.1.4 疲勞極限

2.2 材料的物理性能

2.3 材料的化學性能

2.3.1 金屬腐蝕的基本過程

2.3.2 防止金屬腐蝕的途徑

2.4 材料的工藝性能

2.5 材料的經(jīng)濟性能

思考題與習題

第3章 材料的結(jié)構(gòu)與凝固

3.1 材料的結(jié)合方式

3.1.1 結(jié)合鍵

3.1.2 晶體與非晶體

3.2 金屬材料的結(jié)構(gòu)特點

3.2.1 晶體結(jié)構(gòu)的基本概念

3.2.2 三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

3.2.3 實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)

3.2.4 合金的晶體結(jié)構(gòu)

3.3 非金屬材料的結(jié)構(gòu)特點

3.3.1 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)特點

3.3.2 高分子材料的結(jié)構(gòu)特點

3.4 材料的凝固與結(jié)晶

3.4.1 金屬的結(jié)晶特點

3.4.2 非晶態(tài)凝固的特點

3.5 鐵碳合金相圖

3.5.1 鐵碳合金的基本組元與基本相

3.5.2 Fe-Fe3C相圖分析

3.5.3 典型合金的結(jié)晶過程及組織

3.5.4 含碳量與鐵碳合金組織及性能的關(guān)系

3.5.5 鐵碳合金相圖的應(yīng)用

思考題與習題

第4章 材料的強化與處理

4.1 金屬材料的熱處理

4.1.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

4.1.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變

4.1.3 鋼的普通熱處理

4.1.4 鋼的表面熱處理

4.1.5 熱處理新技術(shù)簡介

4.1.6 熱處理工藝的應(yīng)用

4.2 聚合物材料的改性強化

4.3 工程材料的表面處理方法

4.3.1 氣相沉積

4.3.2 化學轉(zhuǎn)化膜技術(shù)

4.3.3 電鍍和化學鍍

4.3.4 涂料和涂裝工藝

思考題與習題

第5章 金屬材料

5.1 概述

5.1.1 金屬材料的分類

5.1.2 合金元素在鋼中的作用

5.2 非合金鋼

5.2.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼

5.2.2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

5.2.3 碳素工具鋼

5.2.4 易切削結(jié)構(gòu)鋼

5.2.5 碳素鑄鋼

5.3 合金鋼

5.3.1 低合金鋼

5.3.2 機械結(jié)構(gòu)用合金鋼

5.3.3 合金工具鋼和高速工具鋼

5.3.4 特殊性能鋼

5.4 鑄鐵

5.4.1 鑄鐵的石墨化

5.4.2 常用鑄鐵

5.4.3 特殊性能鑄鐵

5.5 非鐵金屬材料

5.5.1 鋁及其合金

5.5.2 銅及其合金

5.5.3 滑動軸承合金

5.5.4 粉末冶金材料

思考題與習題

第6章 非金屬材料與新型材料

6.1 高分子材料

6.1.1 高聚物的人工合成

6.1.2 有機高分子材料的組成及性能特點

6.1.3 工程塑料

6.1.4 合成橡膠

6.1.5 膠粘劑

6.2 陶瓷材料

6.2.1 陶瓷的分類

6.2.2 陶瓷材料的性能特點

6.2.3 常用工程結(jié)構(gòu)陶瓷的種類、性能和用途

6.3 復(fù)合材料

6.3.1 復(fù)合材料的種類

6.3.2 復(fù)合材料的性能特點

6.3.3 復(fù)合材料的應(yīng)用

6.4 其它新型材料

6.4.1 高溫材料

6.4.2 形狀記憶材料

6.4.3 非晶態(tài)材料

6.4.4 超導材料

6.4.5 納米材料

思考題與習題

第7章 鑄造成形工藝

7.1 鑄造工藝基礎(chǔ)

7.1.1 概述

7.1.2 合金的鑄造性能

7.2 砂型鑄造

7.2.1 型砂與芯砂

7.2.2 手工砂型造型

7.2.3 機器造型

7.2.4 型芯制造

7.2.5 合型

7.2.6 澆注

7.2.7 落砂和清理

7.3 鑄造工藝

7.3.1 澆注位置與分型面的選擇

7.3.2 工藝參數(shù)的選擇

7.3.3 澆注系統(tǒng)

7.3.4 冒口

7.3.5 鑄造工藝圖

7.4 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性

7.4.1 鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

7.4.2 鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求

7.4.3 不同鑄造合金對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

7.5 鑄件質(zhì)量與成本分析

7.5.1 鑄件的主要缺陷及其產(chǎn)生原因

7.5.2 鑄件成本分析

7.6 特種鑄造與鑄造新技術(shù)簡介

7.6.1 熔模鑄造

7.6.2 金屬型鑄造

7.6.3 壓力鑄造

7.6.4 低壓鑄造

7.6.5 離心鑄造

7.6.6 鑄造過程計算機數(shù)值模擬技術(shù)

7.6.7 快速成形技術(shù)

7.6.8 鑄造清潔生產(chǎn)

思考題與習題

第8章 鍛壓成形工藝

8.1 鍛壓工藝基礎(chǔ)

8.1.1 鍛壓的基本生產(chǎn)方式

8.1.2 金屬的鍛造性能

8.1.3 坯料的加熱和鍛件的冷卻

8.2 自由鍛

8.2.1 自由鍛設(shè)備

8.2.2 自由鍛的基本工序

8.2.3 自由鍛工藝規(guī)程的制訂

8.2.4 自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性

8.3 模鍛

8.3.1 錘上模鍛

8.3.2 胎模鍛

8.3.3 壓力機上的模鍛

8.4 板料沖壓

8.4.1 沖壓設(shè)備

8.4.2 沖壓模具

8.4.3 板料沖壓的基本工序

8.5 鍛壓件質(zhì)量與成本分析

8.5.1 鍛件質(zhì)量分析

8.5.2 鍛件成本分析

8.6 鍛壓新技術(shù)簡介

8.6.1 葛速高能成形

8.6.2 液態(tài)成形

8.6.3 超塑性成形

思考題與習題

第9章 焊接及膠接成形工藝

9.1 焊接工藝基礎(chǔ)

9.1.1 概述

9.1.2 焊接接頭的組織和性能

9.2 常用焊接方法

9.2.1 焊條電弧焊

9.2.2 氣焊與氣割

9.2.3 埋弧自動焊

9.2.4 氣體保護焊

9.2.5 電渣焊

9.2.6 電阻焊

9.2.7 釬焊

9.3 常用金屬材料的焊接

9.3.1 金屬焊接性

9.3.2 鋼鐵材料的焊接

9.3.3 非鐵金屬材料的焊接

9.4 焊接結(jié)構(gòu)工藝性

9.4.1 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇

9.4.2 焊縫布置

9.5 焊接質(zhì)量與成本分析

9.5.1 焊接質(zhì)量分析

9.5.2 焊接質(zhì)量檢驗過程

9.5.3 焊接生產(chǎn)成本分析

9.6 膠接成形

9.6.1 膠接的特點與應(yīng)用

9.6.2 膠接工藝

9.7 焊接與膠接新技術(shù)簡介

9.7.1 等離子弧焊接和切割

9.7.2 真空電子束焊接

9.7.3 激光焊接與切割

9.7.4 焊接自動化技術(shù)

9.7.5 膠接新技術(shù)

思考題與習題

第10章 鉗工成形工藝

10.1 劃線

10.1.1 劃線工具

10.1.2 劃線基準

10.1.3 劃線操作注意事項

10.2 鋸切

10.2.1 鋸條

10.2.2 鋸切方法

10.3 銼削

10.3.1 銼刀

10.3.2 銼削方法

10.3.3 銼削操作注意事項

10.4 鉆孔

10.4.1 鉆床

10.4.2 鉆頭

10.4.3 鉆孔方法

10.4.4 鉆孔操作注意事項

10.5 攻螺紋與套螺紋

10.5.1 攻螺紋

10.5.2 套螺紋

10.6 刮削

10.6.1 刮刀及其用法

10.6.2 刮削質(zhì)量檢驗

10.6.3 平面刮削

10.7 裝配工藝

10.7.1 典型零件的裝配

10.7.2 拆裝工藝方法

思考題與習題

第11章 機械加工成形工藝

11.1 切削加工基本知識

11.1.1 切削加工運動

11.1.2 金屬切削刀具

11.1.3 切削液

11.1.4 工件材料的切削加工性

11.1.5 零件的加工質(zhì)量

11.2 車削加工

11.2.1 車床

11.2.2 車刀

11.2.3 工件的安裝方法及附件

11.2.4 基本車削工藝

11.2.5 典型零件加工

11.2.6 機械加工安全技術(shù)

11.3 銑削、刨削與磨削加工

11.3.1 銑削加工

11.3.2 刨削加工

11.3.3 磨削加工

11.4 數(shù)控加工與特種加工

11.4.1 數(shù)控加工

11.4.2 特種加工

思考題與習題

第12章 非金屬材料成形工藝

12.1 塑料成形

12.1.1 擠出成形

12.1.2 注射成形

12.1.3 壓制成形

12.1.4 澆鑄成形

12.1.5 吹塑成形

12.1.6 回轉(zhuǎn)成形

12.2 橡膠成形

12.3 陶瓷成形

12.3.1 壓制成形

12.3.2 注漿成形

12.3.3 注射成形

12.4 復(fù)合材料成形

12.4.1 手糊成形

12.4.2 層壓成形

12.4.3 噴射成形

12.4.4 纏繞成形

思考題與習題

第13章 材料與成形工藝選擇及產(chǎn)品質(zhì)量控制

13.1 機械零件的失效形式

13.1.1 零件失效原因

13.1.2 零件失效形式

13.2 材料及成形工藝選擇原則

13.2.1 使用性原則

13.2.2 工藝性原則

13.2.3 經(jīng)濟性原則

13.3 材料及成形工藝選擇的方法

13.3.1 材料及其成形工藝選擇的步驟

13.3.2 材料及成形工藝選擇方法及依據(jù)

13.4 典型零件的選材實例分析

13.4.1 軸類零件的選材

13.4.2 齒輪類零件的選材

13.4.3 手用絲錐的選材

13.4.4 機架、箱體類零件的選材

13.5 材料的質(zhì)量檢驗

13.5.1 成分分析

13.5.2 組織分析

13.5.3 無損探傷

思考題與習題

附錄綜合性實驗指導

參考文獻

本書是“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材。

本書是在普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《工程材料與成形工藝基礎(chǔ)》（第3版）的基礎(chǔ)上，結(jié)合當前高等職業(yè)教育課程改革的要求修訂而成的。

本作業(yè)集是依據(jù)最新出版的《工程材料與成形工藝基礎(chǔ)》(徐曉峰主編，機械工業(yè)出版社出版)的教學內(nèi)容編寫的配套教材，是在總結(jié)多年來教學改革成果和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成的。本作業(yè)集分為6大部分：第1部分，工程材料；第2部分，金屬的液態(tài)成形；第3部分，金屬的塑性成形；第4部分，材料的焊接成形；第5、6部分，切削加工成形。另附有各部分自測題及答案。本作業(yè)集可供高等工科院校機械類、機電類及近機類各專業(yè)本、?？茖W生使用。