金属材料与工艺

本选题以焊接技术应用专业为基础，主要讲授金属材料基础知识与热处理基本工艺，以及机械制造工艺基础相关理论知识与材料选用有关的机械制造基本能力的培养。主要内容包括金属的的性能、钢铁材料、钢的热处理、其他常用金属和当今前沿金属材料介绍、金属毛坯制造工艺、零件切削加工工艺等相关知识。

绪论 1 单元 金属材料与热处理 章 金属的结构与结晶 4 1.1 金属的晶体结构 4 1.1.1 晶体与非晶体 4 1.1.2 金属的晶格类型 4 1.1.3 单晶体与多晶体 5 1.1.4 晶体的缺陷 6 1.2 纯金属的结晶 7 1.2.1 纯金属的结晶过程 7 1.2.2 晶粒大小对金属材料的影响 8 1.2.3 同素异构转变 9 第2章  金属材料的性能 11 2.1 金属材料的物理性能 11 2.1.1 密度 11 2.1.2 熔点 12 2.1.3 热膨胀性 12 2.1.4 导热性 13 2.2 金属材料的力学性能 14 2.2.1 强度和塑性 14 2.2.2 硬度 17 2.2.3 冲击韧性和疲劳强度 19 2.3 金属材料的工艺性能 20 2.3.1 铸造性能 21 2.3.2 锻压性能 22 2.3.3 焊接性能 23 2.3.4 切削加工性能及热处理性能 23 第3章  铁碳合金 25 3.1 合金及其组织 26 3.1.1 合金的基本概念 26 3.1.2 合金的组织 26 3.2 铁碳合金的基本组织与性能 28 3.2.1 铁素体 28 3.2.2 奥氏体 28 3.2.3 渗碳体 29 3.2.4 珠光体 29 3.2.5 莱氏体 29 3.3 铁碳合金相图 30 3.3.1 铁碳合金相图的组成 31 3.3.2 Fe-Fe3C相图中特性点、线的含义 31 3.3.3 铁碳合金的分类 33 3.3.4 铁碳合金的成分、组织与性能的关系 33 3.3.5 Fe-Fe3C相图的应用 33 3.4 碳素钢 35 3.4.1 钢中常存元素及其对性能的影响 35 3.4.2 碳素钢的分类 35 3.4.3 碳素钢牌号及用途 36 第4章 钢的热处理 41 4.1 热处理的原理及分类 41 4.2 钢在加热及冷却时的组织转变 42 4.2.1 钢在加热时的组织转变 42 4.2.2 钢在冷却时的组织转变 43 4.3 热处理的基本方法 47 4.3.1 退火与正火 47 4.3.2 淬火与回火 49 4.4 钢的表面热处理 54 4.4.1 表面淬火 54 4.4.2 化学热处理 55 第5章 合金钢 61 5.1 合金钢的分类和牌号 61 5.1.1 合金钢的分类 61 5.1.2 合金钢的牌号 62 5.2 合金结构钢 63 5.2.1 低合金结构钢 63 5.2.2 合金渗碳钢 64 5.2.3 合金调质钢 65 5.2.4 合金弹簧钢 66 5.2.5 滚动轴承钢 66 5.3 合金工具钢 68 5.3.1 合金刃具钢 68 5.3.2 合金模具钢 70 5.3.3 合金量具钢 71 5.4 特殊性能钢 72 5.4.1 不锈钢 72 5.4.2 耐热钢 74 5.4.3 耐磨钢 74 第6章  铸铁 76 6.1 铸铁的特点与分类 76 6.1.1 铸铁的石墨化 76 6.1.2 铸铁的组织与性能的关系 77 6.1.3 铸铁的分类 78 6.2 常用铸铁简介 78 6.2.1 灰铸铁 78 6.2.2 可锻铸铁 80 6.2.3 球墨铸铁 81 6.2.4 蠕墨铸铁 83 6.2.5 合金铸铁 84 6.2.6 常用铸铁的热处理 84 第7章 有色金属与硬质合金 86 7.1 铜及铜合金 86 7.1.1 纯铜（Cu） 86 7.1.2 铜合金 87 7.2 铝及铝合金 91 7.2.1 铝及铝合金的性能特点 92 7.2.2 铝及铝合金的分类、代号、牌号和用途 92 7.3 钛及钛合金 95 7.3.1 纯钛（Ti） 96 7.3.2 钛合金 96 7.3.3 钛的三大功能 97 7.4 硬质合金 97 7.4.1 硬质合金的性能特点 98 7.4.2 常用的硬质合金 98 第二单元 金 属 工 艺 第8章 锻造与铸造 102 8.1  锻造 102 8.1.1 坯料的加热 102 8.1.2 自由锻 103 8.1.3 模锻 106 8.1.4 锻件的锻后冷却 107 8.1.5 自由锻工艺 108 8.1.6 自由锻的常见缺陷 109 8.2  铸造 110 8.2.1 铸造基础 110 8.2.2 砂型铸造 111 8.2.3 铸造工艺 116 8.2.4 特种铸造 118 第9章 车削 122 9.1  车床 122 9.1.1 卧式车床 122 9.1.2 车削运动 122 9.1.3 车削的加工范围及特点 125 9.1.4 切削用量 126 9.2  车床的工艺装备 127 9.2.1 车床夹具 127 9.2.2 车刀和刀具材料 129 9.3  车削工艺 131 9.3.1 分析图样 132 9.3.2 制定加工工艺 132 9.3.3 齿轮轴的车削加工 132 0章 钳加工 134 10.1  划线 134 10.1.1 常用划线工具 135 10.1.2 划线基准的选择 136 10.1.3 划线步骤及工艺 136 10.2  孔加工 138 10.2.1 钻床 138 10.2.2 钻孔 139 10.2.3 扩孔 139 10.2.4 锪孔 140 10.2.5 铰孔 140 10.3  螺纹加工 142 10.3.1 攻螺纹 142 10.3.2 套螺纹 144 10.4  平面与曲面加工 145 10.4.1 锯削与錾削 146 10.4.2 锉削 147 10.4.3 刮削 149 10.4.4 研磨 151 1章 铣削、刨削与镗削 154 11.1  铣削 154 11.1.1 铣床与铣刀 154 11.1.2 铣床的加工范围与特点 158 11.1.3 铣削方法 159 11.1.4 工件的装夹 160 11.1.5 典型零件的铣削 161 11.2  刨削与镗削 163 11.2.1 刨床与插床 164 11.2.2 镗削 166 11.2.3 刨削、插削与镗削的典型零件加工 168 2章 磨削 170 12.1  磨床 170 12.1.1 常用磨床 170 12.1.2 磨削的主要加工内容 173 12.1.3 磨削的工艺特点 173 12.2  砂轮 174 12.2.1 砂轮的组成 174 12.2.2 砂轮的标记 174 12.3  磨削工艺 178 12.3.1 在外圆磨床上磨外圆 178 13.3.2 在外圆磨床上磨内圆 180 12.3.3 在外圆磨床上磨外圆锥 181 12.3.4 在平面磨床上磨平面 181 12.3.5 齿轮轴的磨削工艺 182 附录Ⅰ 压痕直径与布氏硬度对照表 184 附录Ⅱ 黑色金属硬度及强度换算表 186 附录Ⅲ 常用钢的临界点 187