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第1章 金属材料的性能1

1.1 金属材料的力学性能1

1.1.1 强度指标及应用3

1.1.2 塑性指标及应用6

1.1.3 硬度7

1.1.4 冲击韧度11

1.1.5 疲劳强度13

1.2 金属材料的物理、化学性能15

1.2.1 物理性能15

1.2.2 化学性能16

1.3 金属材料的工艺性能17

1.3.1 铸造性能17

1.3.2 锻造性能17

1.3.3 焊接性能18

1.3.4 切削加工性能18

复习思考题18

第2章 金属的晶体结构与结晶20

2.1 金属的晶体结构20

2.1.1 晶体的概念20

2.1.2 晶体结构的基础知识21

2.1.3 金属晶格的类型22

2.1.4 金属晶体结构的缺陷22

2.2 金属材料的结晶24

2.2.1 纯金属的冷却曲线及过冷度24

2.2.2 纯金属的结晶过程25

2.2.3 晶粒大小对金属力学性能的影响26

2.3 金属的同素异构转变27

复习思考题28

第3章 合金的相组成与相图分析29

3.1 合金的组织29

3.1.1 固溶体30

3.1.2 金属化合物31

3.1.3 机械混合物31

3.2 合金的相图分析31

3.2.1 相图概述31

3.2.2 二元合金相图的建立32

3.3 匀晶相图34

3.3.1 相图特征及形成条件34

3.3.2 合金的结晶过程34

3.3.3 枝晶偏析的产生与消除35

3.4 共晶相图36

3.4.1 相图特征及形成条件36

3.4.2 典型合金的结晶过程36

3.4.3 相图与组织组成物39

3.5 共析相图40

复习思考题40

第4章 铁碳合金42

4.1 铁碳合金的基本组织42

4.1.1 铁素体42

4.1.2 奥氏体43

4.1.3 渗碳体44

4.1.4 珠光体45

4.1.5 莱氏体45

4.2 铁碳合金相图分析46

4.2.1 铁碳合金相图的组成46

4.2.2 铁碳合金状态图上的特性点46

4.2.3 铁碳合金状态图中的特性线48

4.2.4 铁碳合金状态图中的相区49

4.3 典型合金的结晶过程及其组织49

4.3.1 铁碳合金的分类49

4.3.2 典型铁碳合金的结晶过程50

4.4 碳对铁碳合金组织和性能的影响56

4.4.1 碳对铁碳合金组织的影响56

4.4.2 碳对铁碳合金性能的影响56

4.4.3 Fe-Fe3C相图生产意义57

4.4.4 Fe-Fe3C相图的局限性58

复习思考题59

第5章 钢的热处理61

5.1 钢在加热时的组织转变62

5.1.1 奥氏体的形成62

5.1.2 奥氏体晶粒的长大及控制63

5.2 钢在冷却时的组织转变64

5.2.1 过冷奥氏体的等温冷却转变64

5.2.2 过冷奥氏体的连续冷却转变67

5.2.3 马氏体转变69

5.3 钢的退火与正火70

5.3.1 钢的退火70

5.3.2 钢的正火72

5.3.3 退火与正火的选择73

5.4 钢的淬火73

5.4.1 淬火的目的73

5.4.2 淬火工艺73

5.4.3 淬火方法75

5.4.4 钢的淬透性76

5.4.5 常见的淬火缺陷77

5.5 钢的回火78

5.5.1 回火的目的78

5.5.2 淬火钢回火时组织和性能的变化78

5.5.3 回火种类及应用79

5.5.4 回火脆性80

5.6 钢的表面热处理81

5.6.1 钢的表面淬火81

5.6.2 钢的化学热处理82

5.7 热处理新技术及先进工艺简介84

5.7.1 形变热处理84

5.7.2 可控气氛热处理85

5.7.3 真空热处理85

5.7.4 激光热处理85

复习思考题86

第6章 金属表面处理技术简介87

6.1 金属表面的防腐处理87

6.1.1 金属的腐蚀87

6.1.2 金属腐蚀的防护方法88

6.2 金属表面强化处理91

6.2.1 金属表面的覆盖层强化法91

6.2.2 金属表面化学热处理强化法91

6.2.3 金属表面形变强化法92

6.2.4 金属表面相变强化法92

6.2.5 金属表面复合处理强化法92

6.3 金属表面装饰加工92

6.3.1 表面抛光93

6.3.2 表面着色93

6.3.3 光亮装饰镀93

6.3.4 美术装饰漆膜93

复习思考题93

第7章 工业用钢94

7.1 钢铁生产94

7.1.1 炼铁生产95

7.1.2 炼钢生产95

7.1.3 钢的浇注和钢材97

7.2 钢中常存杂质和合金元素的作用97

7.2.1 杂质元素对钢性能的影响97

7.2.2 合金元素在钢中的作用99

7.3 非合金钢100

7.3.1 非合金钢的分类100

7.3.2 非合金钢的牌号及用途101

7.4 低合金钢105

7.4.1 低合金钢的分类106

7.4.2 低合金高强度结构钢106

7.4.3 低合金耐候钢107

7.5 合金钢107

7.5.1 合金钢的分类107

7.5.2 合金钢的牌号108

7.5.3 常用工程结构用合金钢109

7.5.4 常用机械结构用合金钢109

7.5.5 合金工具钢114

7.5.6 不锈钢与耐热钢120

复习思考题121

第8章 工业铸铁123

8.1 铸铁概述123

8.1.1 铸铁的分类123

8.1.2 铸铁的石墨化124

81.3 影响石墨化的因素124

8.2 灰口铸铁125

8.2.1 灰口铸铁的组织和性能125

8.2.2 灰口铸铁的牌号及用途126

8.2.3 灰口铸铁的孕育处理126

8.2.4 灰口铸铁的热处理127

8.3 球墨铸铁127

8.3.1 球墨铸铁的组织和性能127

8.3.2 球墨铸铁的牌号及用途128

8.3.3 球墨铸铁的热处理128

8.4 蠕墨铸铁128

8.4.1 蠕墨铸铁的组织和性能129

8.4.2 蠕墨铸铁的牌号及用途129

8.5 可锻铸铁129

8.5.1 可锻铸铁的组织和性能130

8.5.2 可锻铸铁的牌号及用途130

8.6 合金铸铁131

8.6.1 耐磨铸铁131

8.6.2 耐蚀铸铁132

8.6.3 耐热铸铁132

复习思考题132

第9章 非铁金属及其合金133

9.1 纯铝及其合金133

9.1.1 业纯铝133

9.1.2 铝合金134

9.2 纯铜及铜合金139

9.2.1 工业纯铜139

9.2.2 铜合金139

9.3 纯钛及钛合金143

9.3.1 工业纯钛144

9.3.2 钛合金144

9.4 轴承合金145

9.4.1 轴承合金的性能要求和组织146

9.4.2 常用轴承合金146

复习思考题149

第10章 粉末冶金150

10.1 粉末冶金的工艺与特点150

10.1.1 粉末冶金工艺过程150

10.1.2 粉末冶金的特点151

10.2 硬质合金151

10.2.1 硬质合金的性能151

10.2.2 硬质合金的种类、编号和应用152

10.2.3 钢结硬质合金153

10.3 其他粉末冶金材料153

10.3.1 含油轴承153

10.3.2 粉末冶金零件154

复习思考题154

第11章 非金属材料155

11.1 高分子合成材料155

11.1.1 高分子材料的成分和结构155

11.1.2 高分子材料的性能特点159

11.1.3 常用工程塑料及成型加工162

11.1.4 常用橡胶材料170

11.1.5 常用胶黏剂173

11.2 陶瓷材料176

11.2.1 陶瓷的分类176

11.2.2 陶瓷的性能176

11.2.3 常用工业陶瓷177

11.3 复合材料178

11.3.1 复合材料的性能178

11.3.2 常用复合材料179

复习思考题180

第12章 特殊性能材料181

12.1 热性能材料182

12.1.1 热膨胀材料182

12.1.2 形状恢复材料184

12.1.3 感温材料185

12.2 电性能材料186

12.2.1 半导体材料186

12.2.2 超导材料187

12.2.3 电接点（触头）材料190

12.3 磁性能材料191

12.3.1 软磁材料191

12.3.2 硬磁材料192

12.3.3 磁致伸缩材料193

12.4 光性能材料193

12.4.1 固体激光材料194

12.4.2 光导纤维194

12.5 其他特殊性能材料195

12.5.1 敏感材料195

12.5.2 储氢材料197

12.5.3 隐形材料198

12.5.4 声特殊性能材料199

复习思考题199

第13章 铸造加工201

13.1 合金的铸造性能202

13.1.1 流动性202

13.1.2 收缩性203

13.2 砂型铸造204

13.2.1 造型205

13.2.2 浇注系统209

13.2.3 熔炼210

13.2.4 合型、浇注、落砂、清理210

13.3 铸造应力、变形和裂纹210

13.3.1 铸造应力210

13.3.2 变形211

13.3.3 裂纹211

13.4 铸件的结构设计简介212

13.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求212

13.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求213

13.5 铸造工艺图的制定213

13.5.1 浇注位置的确定213

13.5.2 分型面的选择214

13.5.3 工艺参数的选择215

13.6 特种铸造216

13.6.1 金属型铸造216

13.6.2 压力铸造216

13.6.3 离心铸造217

13.6.4 熔模铸造218

复习思考题219

第14章 金属压力加工220

14.1 金属的塑性变形221

14.1.1 金属的塑性变形的实质221

14.1.2 冷变形强化222

14.1.3 金属的回复与再结晶223

14.2 锻造工艺224

14.2.1 锻造流线与锻造比224

14.2.2 金属的锻造性能225

14.2.3 金属的加热227

14.2.4 锻造成形工艺方法228

14.3 自由锻工艺过程设计简介232

14.3.1 绘制锻件图233

14.3.2 坯料质量和尺寸的计算233

14.3.3 确定锻造变形工序234

14.3.4 选择锻造设备234

14.3.5 确定锻造温度范围和锻后处理规范234

14.4 锻件的结构工艺性234

14.4.1 自由锻件的设计要求235

14.4.2 模锻件的设计要求236

14.5 板料冲压236

14.5.1 冲压的基本工序236

14.5.2 冲压件的结构工艺性239

14.6 其他压力加工方法简介239

14.6.1 精密模锻239

14.6.2 高速锤锻造240

14.6.3 轧制240

14.6.4 挤压242

14.6.5 拉拔242

复习思考题242

第15章 金属焊接加工244

15.1 焊条电弧焊245

15.1.1 焊接电弧245

15.1.2 手工电弧焊设备246

15.1.3 焊条247

15.1.4 焊条电弧焊工艺248

15.1.5 焊接接头的组织和性能250

15.2 气焊与气割251

15.2.1 气焊251

15.2.2 气割253

15.3 其他焊接方法254

15.3.1 埋弧自动焊254

15.3.2 气体保护电弧焊255

15.3.3 等离子弧焊257

15.3.4 电阻焊（接触焊）257

15.3.5 电渣焊258

15.3.6 钎焊259

15.4 常用金属材料的焊接259

15.4.1 金属材料的焊接性259

15.4.2 钢的焊接性260

15.4.3 非合金钢及合金钢的焊接260

15.4.4 铸铁的焊补261

15.4.5 有色金属及其合金的焊接261

15.5 焊接应力与变形262

15.5.1 焊接应力与变形产生的原因262

15.5.2 减小焊接应力和变形的措施263

15.5.3 预防和矫正焊接变形的措施263

15.6 焊件的结构工艺性264

15.6.1 焊件材料的选择264

15.6.2 焊缝布置264

15.6.3 焊接接头形式的选择266

15.6.4 焊接接头坡口形式的选择266

15.6.5 焊接方法的选择266

复习思考题266

第16章 金属切削加工268

16.1 金属切削刀具268

16.1.1 刀具材料268

16.1.2 刀具几何形状270

16.2 金属材料的可切削性273

16.2.1 金属材料的物理机械性能对可切削性的影响273

16.2.2 改善金属材料可切削性的途径274

16.3 车削加工275

16.3.1 CA6140型卧式车床的主要部件275

16.3.2 车刀的种类276

16.3.3 车削加工276

16.3.4 车削加工工艺特点及应用281

16.4 铣削加工282

16.4.1 铣削运动282

16.4.2 常用铣削刀具282

16.4.3 铣削方式及应用284

16.5 镗削加工286

16.6 钻削加工287

16.6.1 钻床概述287

16.6.2 钻削加工特点287

16.7 刨削加工288

16.7.1 刨床概述288

16.7.2 刨削加工特点289

16.8 磨削加工289

16.8.1 磨削方法290

16.8.2 磨削加工特点293

复习思考题294

第17章 数控加工和现代制造技术简介295

17.1 数控机床295

17.1.1 数控机床的分类295

17.1.2 数控机床的加工特点298

17.1.3 数控编程概述299

17.2 数控车削加工300

17.3 数控铣床加工302

17.3.1 数控铣削加工的应用302

17.3.2 数控铣床加工工艺分析305

17.4 加工中心306

17.5 电火花线切割加工309

17.5.1 电火花加工概述309

17.5.2 电火花加工310

17.5.3 电火花线切割312

17.6 超精密加工313

17.6.1 超精密切削加工313

17.6.2 超精密磨削加工314

17.6.3 超精密研磨314

17.6.4 超精密特种加工314

17.7 纳米加工技术316

17.7.1 纳米级机械加工技术316

17.7.2 能量束加工技术316

17.7.3 光刻电模铸造技术318

17.7.4 扫描隧道显微镜技术319

17.8 超高速切削加工技术319

17.9 柔性制造系统320

17.9.1 柔性制造系统的组成320

17.9.2 柔性制造系统的分类321

17.9.3 柔性制造技术的发展321

17.10 虚拟制造技术322

17.10.1 虚拟制造的概念322

17.10.2 虚拟制造的基本原理322

17.10.3 虚拟制造系统研究的关键技术323

17.11 计算机辅助设计与制造技术324

17.11.1 计算机辅助设计和计算机辅助制造的基本概念324

17.11.2 CAD/CAM的发展历史325

17.11.3 CAD/CAM研究的关键技术326

复习思考题328

第18章 机械工程材料选用329

18.1 机械零件选材方法329

18.1.1 根据材料的使用性能选材329

18.1.2 根据材料的工艺性能选材332

18.1.3 根据材料的经济性能选材334

18.2 工程材料在汽车上的应用334

18.2.1 金属材料在汽车典型零（构）件上的应用334

18.2.2 其他工程材料在汽车典型零（构）件上的应用337

18.3 工程材料在机床上的应用338

18.3.1 金属材料在机床典型零（构）件上的应用338

18.3.2 其他工程材料在机床典型零（构）件上的应用342

18.4 工程材料在仪器仪表上的应用342

18.4.1 金属材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用343

18.4.2 工程塑料及其复合材料在仪器仪表典型零（构）件上的应用344

18.5 工程材料在石油化工设备上的应用345

18.5.1 金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用345

18.5.2 非金属材料在石油化工设备典型零（构）件上的应用346

18.6 工程材料在航空航天器上的应用347

18.6.1 工程材料在机翼、机体和防热层上的应用348

18.6.2 工程材料在航空发动机和火箭发动机典型零（构）件上的应用349

复习思考题350

附录1 碳钢硬度与抗拉强度换算表（GB/T1172—1999）352

附录2 压痕直径与布氏硬度对照表353

参考文献355