机械工程材料与热加工工艺

本书对原教学内容进行了必要的精简和调整，着重介绍各类工程材料的组织结构、热加工工艺及性能特点和应用范围，去掉过深的理论和繁冗的工艺细节，保留必要的原理和工艺技术，以使读者掌握必要的材料及热加工知识和有关的基本理论。本书包括金属材料的力学性能、金属及合金的结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、工业用钢、有色金属及其合金、非金属材料及新型材料、铸造、金属压力加工、焊接共10章。

前言
绪论
第一章金属材料的力学性能
第一节刚度、强度、塑性
一、刚度
二、强度
三、塑性
第二节冲击韧性
第三节疲劳强度
第四节硬度
一、布氏硬度
二、洛氏硬度
三、维氏硬度
第二章金属及合金的结构与结晶
第一节金属的结构与结晶
一、金属键与金属的特性
二、金属的晶体结构
三、金属的实际晶体结构与晶体缺陷
四、金属的结晶
第二节合金的结构与相图
一、合金的概念
二、固态合金中的相结构
三、二元合金相图
第三章铁碳合金相图
第一节铁碳合金的组元及
基本相
一、纯铁及其同素异构转变
二、铁碳合金中的基本相
第二节Fe-Fe3C相图
一、Fe-Fe3C相图分析
二、典型铁碳合金的结晶过程
第三节含碳量对碳钢组织与性能
的影响
一、含碳量对碳钢组织的影响
二、含碳量对碳钢性能的影响
第四章钢的热处理
第一节钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
二、奥氏体晶粒的长大及影响因素
第二节钢在冷却时的转变
一、过冷奥氏体的等温转变
二、过冷奥氏体连续冷却转变
第三节钢的退火与正火
一、退火
二、正火
三、退火与正火的选用
第四节钢的淬火与回火
一、淬火
二、回火
第五节钢的淬透性与淬硬性
一、钢的淬透性
二、钢的淬硬性
第六节钢的表面热处理
一、钢的表面淬火
二、钢的化学热处理
第七节其他热处理工艺简介
一、形变热处理
二、真空热处理
三、离子轰击热处理
四、可控气氛热处理
五、激光热处理
第五章工业用钢
第一节概述
一、钢中的常存杂质
二、合金元素在钢中的作用
三、钢的分类和编号原则
第二节结构钢
一、碳素结构钢
二、优质碳素结构钢
三、低合金高强度结构钢
四、合金结构钢
五、易切削结构钢
六、合金弹簧钢
七、滚动轴承钢
八、铸钢
第三节工具钢
一、碳素工具钢
二、合金工具钢
三、高速工具钢(简称高速钢)
四、硬质合金
第四节特殊性能钢
一、不锈钢
二、耐热钢
三、耐磨钢
第六章有色金属及其合金
第一节铝及其合金
一、工业纯铝
二、铝合金
第二节铜及其合金
一、工业纯铜
二、铜合金
第三节滑动轴承合金
一、轴承合金的性能与组织
二、常用轴承合金
第七章非金属材料及新型材料
第一节高分子材料的基本知识
一、基本概念
二、高分子化合物的合成
三、高分子材料的分类与命名
第二节高分子材料
一、工程塑料
二、橡胶
第三节工业陶瓷
一、工业陶瓷的性能
二、常用工业陶瓷
第四节复合材料
一、复合材料的分类
二、复合材料的性能
三、常用复合材料及其应用
第五节纳米材料
一、纳米科学与技术
二、纳米材料的定义
三、纳米材料的结构与性能
四、纳米材料的制备
五、纳米材料的应用
第六节超导材料
一、超导材料的分类及特点
二、超导材料的应用
第七节贮氢合金
一、金属贮氢原理
二、贮氢合金的分类
三、贮氢合金的应用
第八节形状记忆材料
第九节非晶态合金
一、力学性能
二、软磁特性
三、耐蚀性能
四、高的电阻率
五、超导电性
第八章铸造
第一节合金的铸造性能
一、合金的流动性
二、影响合金流动性的因素
三、合金的凝固
四、合金的收缩
五、铸造内应力、变形和裂纹
第二节常用铸造合金
一、灰口铸铁
二、铸钢
三、有色金属的铸造
第三节砂型铸造
一、手工造型的特点和应用
二、机器造型及其工艺特点
三、制芯
第四节铸件工艺的制订原则及结构
工艺性
一、铸件浇注位置和分型面的选择
二、铸造工艺图举例
三、铸件结构工艺性
第五节特种铸造
一、熔模铸造
二、金属型铸造
三、压力铸造
四、低压铸造
五、离心铸造
六、各种铸造方法的比较
第九章金属压力加工
第一节金属塑性成形
一、金属塑性变形
二、金属的冷变形
三、金属的热变形
四、金属的可锻性
第二节锻造
一、自由锻
二、模锻
第三节板料冲压
一、冲压基本工序
二、冲模简介
三、冲压件的结构工艺性
第四节其他特种压力加工简介
一、精密模锻
二、零件的轧制
三、零件的挤压
第十章焊接
第一节金属熔焊
一、熔焊的冶金特点
二、焊接接头金属组织与性能的变化
三、焊接应力与变形
第二节电弧焊
一、焊条电弧焊
二、埋弧焊
三、气体保护焊
第三节其他焊接方法
一、等离子弧焊接
二、电渣焊
三、压焊
四、钎焊
第四节常用金属材料的焊接
一、金属材料的焊接性
二、常用钢材的焊接
三、铸铁的焊接
四、有色金属及其合金的焊接
第五节焊接结构设计
一、焊件的选材原则
二、焊件的结构工艺性
附录
附录A金属材料室温拉伸试验方法新旧标
准性能名称与符号对照表
附录B常用钢的临界点
参考文献

前言“机械工程材料及热加工工艺”课程是高等院校机械类、近机类专业的一门不可缺少的专业技术基础课。本书从专业特点出发，重点阐述了工程材料的基础理论，材料的成分、组织、结构、热加工工艺与性能之间的关系等。该课程的目的是使学生通过学习，在掌握工程材料的基础理论及热加工工艺基本知识的基础上，根据机械零件的使用条件和性能要求，具备对零件进行合理选材并制订合理的加工工艺方法、正确的加工工艺路线的能力。 本书主要内容包括：金属材料的力学性能，材料科学基础知识，热处理原理及各种热处理工艺方法，热处理在机械零件生产过程中的作用，工程材料的分类及编号，各种工程材料的成分、组织、性能特点及用途，材料热加工成形方法（包括铸造成形、压力加工成形和焊接成形）等。 本书在编写过程中力求理论与实际、原理与工艺密切结合，内容上力求少而精。对有关章节的顺序进行适当调整，如结合铸造工艺特点，介绍铸铁材料的分类、性能及生产工艺方法，使学生对铸铁材料的性质、生产及应用加深认识；结合压力加工工艺介绍金属材料的塑性变形及再结晶理论，使学生加深对形变强化原理及其在生产中应用的理解。本书采用最新国家标准，可作为高等院校机械类、近机类专业学生及有关工程技术人员的学习参考书。 本书在第1版的基础上做了必要的修订，包括： 1）力学性能指标符号按照GB/T 2281—2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》、GB/T 229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》、GB/T 4337—2008《金属材料疲劳试验旋转弯曲方法》、GB/T 2311—2009《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》进行了修订。 2）各种钢和铸铁的牌号、化学成分、力学性能等按照GB/T 700—2006《碳素结构钢》、GB/T 1591—2008《低合金高强度结构钢》、GB/T 8731—2008《易切削结构钢》、GB/T 1222—2007《弹簧钢》、GB/T 18254—2002《高碳铬轴承钢》、GB/T 11352—2009《一般工程用铸造碳钢》、GB/T 1298—2008《碳素工具钢》、GB/T 24594—2009《优质合金模具钢》、GB/T 9943—2008《高速工具钢》、GB/T 183761—2008《切削工具用硬质合金牌号》、GB/T 1220—2007《不锈钢棒》、GB/T 1221—2007《耐热钢棒》、GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》、GB/T 9439—2010《灰铸铁件》、GB/T 9440—2010《可锻铸铁件》、GB/T 1348—2009《球墨铸铁件》等新标准进行了修订。 3）各种有色金属及合金的牌号、化学成分及力学性能等按照GB/T 16474—2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》、GB/T 1173—2013《铸造铝合金》、GB/T 5231—2012《加工铜及铜合金牌号及化学成分》、GB/T 1176—2013《铸造铜及铜合金》等新标准进行了修订。 4）焊条的型号按照GB/T 5117—2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》、GB/T 5118—2012《热强钢焊条》等新标准进行了修订。 5）重新编写了第一章的内容，其余章节也进行了不同程度的改写。 6）考虑到读者对材料新牌号尚不熟悉，因此保留了部分材料的旧牌号，在相关表格中用括号表明。例如不锈钢牌号20Cr13（2Cr13）、铝合金牌号5A05（LF5），其中20Cr13、5A05为新牌号，2Cr13、LF5为旧牌号。 全书共分10章，编者分工如下：绪论、第二章、第三章、第四章第一节至第四节、第七章由时惠英编写；第一章、第四章第五节至第七节、第五章、第六章、第八章由王志虎编写；第九章、第十章由梁戈编写。全书由梁戈统稿，赵康审阅。 在本书编写过程中得到了西安理工大学罗启文、葛利玲高工以及西安科技大学张菊梅副教授的大力支持，他们提出了许多宝贵意见和建议，葛利玲老师提供了书中的金相照片，在此一并表示感谢。 在本书编写过程中，机械工业出版社给予了热情的帮助和指导；全书参考了国内有关教材及文献，并引用了有关的资料和插图，在此特向有关作者和单位致以诚挚的感谢。 由于编者水平有限，本书难免存在一些疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。 编者