金屬材料與工藝

緒論 1

第一單元 金屬材料與熱處理

第1章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 4

1.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 4

1.1.1 晶體與非晶體 4

1.1.2 金屬的晶格類型 4

1.1.3 單晶體與多晶體 5

1.1.4 晶體的缺陷 6

1.2 純金屬的結(jié)晶 7

1.2.1 純金屬的結(jié)晶過程 7

1.2.2 晶粒大小對金屬材料的影響 8

1.2.3 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 9

第2章　金屬材料的性能 11

2.1 金屬材料的物理性能 11

2.1.1 密度 11

2.1.2 熔點 12

2.1.3 熱膨脹性 12

2.1.4 導(dǎo)熱性 13

2.2 金屬材料的力學(xué)性能 14

2.2.1 強(qiáng)度和塑性 14

2.2.2 硬度 17

2.2.3 沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度 19

2.3 金屬材料的工藝性能 20

2.3.1 鑄造性能 21

2.3.2 鍛壓性能 22

2.3.3 焊接性能 23

2.3.4 切削加工性能及熱處理性能 23

第3章　鐵碳合金 25

3.1 合金及其組織 26

3.1.1 合金的基本概念 26

3.1.2 合金的組織 26

3.2 鐵碳合金的基本組織與性能 28

3.2.1 鐵素體 28

3.2.2 奧氏體 28

3.2.3 滲碳體 29

3.2.4 珠光體 29

3.2.5 萊氏體 29

3.3 鐵碳合金相圖 30

3.3.1 鐵碳合金相圖的組成 31

3.3.2 Fe-Fe3C相圖中特性點、線的含義 31

3.3.3 鐵碳合金的分類 33

3.3.4 鐵碳合金的成分、組織與性能的關(guān)系 33

3.3.5 Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用 33

3.4 碳素鋼 35

3.4.1 鋼中常存元素及其對性能的影響 35

3.4.2 碳素鋼的分類 35

3.4.3 碳素鋼牌號及用途 36

第4章 鋼的熱處理 41

4.1 熱處理的原理及分類 41

4.2 鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 42

4.2.1 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 42

4.2.2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 43

4.3 熱處理的基本方法 47

4.3.1 退火與正火 47

4.3.2 淬火與回火 49

4.4 鋼的表面熱處理 54

4.4.1 表面淬火 54

4.4.2 化學(xué)熱處理 55

第5章 合金鋼 61

5.1 合金鋼的分類和牌號 61

5.1.1 合金鋼的分類 61

5.1.2 合金鋼的牌號 62

5.2 合金結(jié)構(gòu)鋼 63

5.2.1 低合金結(jié)構(gòu)鋼 63

5.2.2 合金滲碳鋼 64

5.2.3 合金調(diào)質(zhì)鋼 65

5.2.4 合金彈簧鋼 66

5.2.5 滾動軸承鋼 66

5.3 合金工具鋼 68

5.3.1 合金刃具鋼 68

5.3.2 合金模具鋼 70

5.3.3 合金量具鋼 71

5.4 特殊性能鋼 72

5.4.1 不銹鋼 72

5.4.2 耐熱鋼 74

5.4.3 耐磨鋼 74

第6章　鑄鐵 76

6.1 鑄鐵的特點與分類 76

6.1.1 鑄鐵的石墨化 76

6.1.2 鑄鐵的組織與性能的關(guān)系 77

6.1.3 鑄鐵的分類 78

6.2 常用鑄鐵簡介 78

6.2.1 灰鑄鐵 78

6.2.2 可鍛鑄鐵 80

6.2.3 球墨鑄鐵 81

6.2.4 蠕墨鑄鐵 83

6.2.5 合金鑄鐵 84

6.2.6 常用鑄鐵的熱處理 84

第7章 有色金屬與硬質(zhì)合金 86

7.1 銅及銅合金 86

7.1.1 純銅（Cu） 86

7.1.2 銅合金 87

7.2 鋁及鋁合金 91

7.2.1 鋁及鋁合金的性能特點 92

7.2.2 鋁及鋁合金的分類、代號、牌號和用途 92

7.3 鈦及鈦合金 95

7.3.1 純鈦（Ti） 96

7.3.2 鈦合金 96

7.3.3 鈦的三大功能 97

7.4 硬質(zhì)合金 97

7.4.1 硬質(zhì)合金的性能特點 98

7.4.2 常用的硬質(zhì)合金 98

第二單元 金 屬 工 藝

第8章 鍛造與鑄造 102

8.1　鍛造 102

8.1.1 坯料的加熱 102

8.1.2 自由鍛 103

8.1.3 模鍛 106

8.1.4 鍛件的鍛后冷卻 107

8.1.5 自由鍛工藝 108

8.1.6 自由鍛的常見缺陷 109

8.2　鑄造 110

8.2.1 鑄造基礎(chǔ) 110

8.2.2 砂型鑄造 111

8.2.3 鑄造工藝 116

8.2.4 特種鑄造 118

第9章 車削 122

9.1　車床 122

9.1.1 臥式車床 122

9.1.2 車削運(yùn)動 122

9.1.3 車削的加工范圍及特點 125

9.1.4 切削用量 126

9.2　車床的工藝裝備 127

9.2.1 車床夾具 127

9.2.2 車刀和刀具材料 129

9.3　車削工藝 131

9.3.1 分析圖樣 132

9.3.2 制定加工工藝 132

9.3.3 齒輪軸的車削加工 132

第10章 鉗加工 134

10.1　劃線 134

10.1.1 常用劃線工具 135

10.1.2 劃線基準(zhǔn)的選擇 136

10.1.3 劃線步驟及工藝 136

10.2　孔加工 138

10.2.1 鉆床 138

10.2.2 鉆孔 139

10.2.3 擴(kuò)孔 139

10.2.4 锪孔 140

10.2.5 鉸孔 140

10.3　螺紋加工 142

10.3.1 攻螺紋 142

10.3.2 套螺紋 144

10.4　平面與曲面加工 145

10.4.1 鋸削與鏨削 146

10.4.2 銼削 147

10.4.3 刮削 149

10.4.4 研磨 151

第11章 銑削、刨削與鏜削 154

11.1　銑削 154

11.1.1 銑床與銑刀 154

11.1.2 銑床的加工范圍與特點 158

11.1.3 銑削方法 159

11.1.4 工件的裝夾 160

11.1.5 典型零件的銑削 161

11.2　刨削與鏜削 163

11.2.1 刨床與插床 164

11.2.2 鏜削 166

11.2.3 刨削、插削與鏜削的典型零件加工 168

第12章 磨削 170

12.1　磨床 170

12.1.1 常用磨床 170

12.1.2 磨削的主要加工內(nèi)容 173

12.1.3 磨削的工藝特點 173

12.2　砂輪 174

12.2.1 砂輪的組成 174

12.2.2 砂輪的標(biāo)記 174

12.3　磨削工藝 178

12.3.1 在外圓磨床上磨外圓 178

13.3.2 在外圓磨床上磨內(nèi)圓 180

12.3.3 在外圓磨床上磨外圓錐 181

12.3.4 在平面磨床上磨平面 181

12.3.5 齒輪軸的磨削工藝 182

附錄Ⅰ 壓痕直徑與布氏硬度對照表 184

附錄Ⅱ 黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算表 186

附錄Ⅲ 常用鋼的臨界點 187

本選題以焊接技術(shù)應(yīng)用專業(yè)為基礎(chǔ)，主要講授金屬材料基礎(chǔ)知識與熱處理基本工藝，以及機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)相關(guān)理論知識與材料選用有關(guān)的機(jī)械制造基本能力的培養(yǎng)。主要內(nèi)容包括金屬的的性能、鋼鐵材料、鋼的熱處理、其他常用金屬和當(dāng)今前沿金屬材料介紹、金屬毛坯制造工藝、零件切削加工工藝等相關(guān)知識。

前言

第一章 產(chǎn)品設(shè)計材料與工藝概論

第一節(jié) 材料與產(chǎn)品設(shè)計

第二節(jié) 設(shè)計材料的分類

第三節(jié) 設(shè)計材料的屬性特征

第四節(jié) 設(shè)計材料的美學(xué)基礎(chǔ)

思考題

第二章 金屬材料與工藝

第一節(jié) 金屬材料的分類及特性

第二節(jié) 金屬材料的工藝技術(shù)

第三節(jié) 設(shè)計中常用的金屬材料

第四節(jié) 金屬材料在設(shè)計中的應(yīng)用

第三章 高分子材料與工藝

第四章 木才與工藝

第五章 無機(jī)非金屬材料

第六章 復(fù)合材料及工藝技術(shù)

第七章 設(shè)計材料的選擇與發(fā)展

參考文獻(xiàn)

第一章 產(chǎn)品設(shè)計材料與工藝概論

學(xué)習(xí)目的：明確材料與設(shè)計的關(guān)系，了解材料設(shè)計體系，掌握設(shè)計材料的基本屬性和表面質(zhì)感特征，把握材料工藝與產(chǎn)品、人、環(huán)境之間的有機(jī)聯(lián)系，積極評價各種材料在設(shè)計中的美學(xué)價值。

第一節(jié)材料與產(chǎn)品設(shè)計

一、材料的發(fā)展

材料是人類用米制造產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類?；詈蜕a(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它先于人類存在，人類社會一開始就與材料結(jié)下不解之緣。翻開人類進(jìn)化史，我們不難發(fā)現(xiàn)，材料的開發(fā)、使用和完善貫穿其始終，與人類的?；詈蜕鐣l(fā)展密不可分，對人類的生存和發(fā)展和發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。事實上，人類文明進(jìn)化的時代就足以材料的使用來劃分的。人類從石器時代、陶器時代、銅器時代、鐵器時代步入當(dāng)代的人工合成材料時代，材料早已成為人類賴以生存和生活中不可缺少的重要部分。材料的進(jìn)步和發(fā)展直接影響到人類生活的改善和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，它是人類文明和時代進(jìn)步的標(biāo)志，是社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。

人類發(fā)展的歷史證明：材料是人類文明進(jìn)步的里程碑?？v觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用，都會把人類在自然巾的生存能力提高到一個新的水平，給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變化，把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進(jìn)一步。

二、產(chǎn)品設(shè)計中的材料工藝因素

從原始時代起，人類在使用材料時就注意到各種材料的基本特性，并經(jīng)過無數(shù)次的失敗和成功，積累和豐富了對材料的認(rèn)識和加工技術(shù)，盡量針對不同的材料予以不同的形態(tài)設(shè)計?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使現(xiàn)代新型材料不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，對工業(yè)造型設(shè)計有著極大的推動作用。每一種新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都會產(chǎn)生不同的成形加工方法和工藝制作方法，從而導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的巨大變化，給產(chǎn)品造型設(shè)計帶來新的飛躍，形成新的設(shè)計風(fēng)格，同時也對產(chǎn)品造型設(shè)計提出更高的要求。產(chǎn)品造型設(shè)計的過程實質(zhì)上是對材料的理解和認(rèn)識的過程，是“造物”與“創(chuàng)新”的過程，是應(yīng)用的過程。2100433B