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第1章 工程材料与机械制造过程1

1.1　材料及其成形工艺的简要发展过程1

1.2　工程材料的分类及发展趋势2

1.3　机械制造过程及材料成形技术发展趋势5

1.3.1　机械制造工艺流程5

1.3.2　材料成形工艺的技术进展6

1.4　课程总体目标和任务7

思考题与习题7

第2章　工程材料的性能9

2.1　材料的力学性能9

2.1.1　强度和塑性9

2.1.2　硬度11

2.1.3　冲击韧度13

2.1.4　疲劳极限14

2.2　材料的物理性能15

2.3　材料的化学性能16

2.3.1　金属腐蚀的基本过程17

2.3.2　防止金属腐蚀的途径17

2.4　材料的工艺性能17

2.5　材料的经济性能17

思考题与习题18

第3章　材料的结构与凝固19

3.1　材料的结合方式19

3.1.1　结合键19

3.1.2　晶体与非晶体20

3.2　金属材料的结构特点20

3.2.1　晶体结构的基本概念20

3.2.2　三种典型的金属晶体结构21

3.2.3　实际金属的晶体结构22

3.2.4　合金的晶体结构23

3.3　非金属材料的结构特点25

3.3.1 陶瓷材料的结构特点25

3.3.2　高分子材料的结构特点25

3.4　材料的凝固与结晶27

3.4.1　金属的结晶特点28

3.4.2　非晶态凝固的特点29

3.5　铁碳合金相图29

3.5.1　铁碳合金的基本组元与基本相29

3.5.2　Fe-Fe3C相图分析31

3.5.3　典型合金的结晶过程及组织32

3.5.4　含碳量与铁碳合金组织及性能的关系35

3.5.5　铁碳合金相图的应用36

思考题与习题37

第4章　材料的强化与处理39

4.1　金属材料的热处理39

4.1.1　钢在加热时的转变39

4.1.2　钢在冷却时的转变40

4.1.3　钢的普通热处理43

4.1.4　钢的表面热处理47

4.1.5　热处理新技术简介48

4.1.6　热处理工艺的应用48

4.2　聚合物材料的改性强化52

4.3　工程材料的表面处理方法53

4.3.1　气相沉积53

4.3.2　化学转化膜技术55

4.3.3　电镀和化学镀55

4.3.4　涂料和涂装工艺56

思考题与习题56

第5章　金属材料58

5.1　概述58

5.1.1　金属材料的分类58

5.1.2　合金元素在钢中的作用60

5.2　非合金钢62

5.2.1　碳素结构钢62

5.2.2　优质碳素结构钢63

5.2.3　碳素工具钢64

5.2.4　易切削结构钢65

5.2.5　工程用铸造碳钢65

5.3　合金钢66

5.3.1　低合金钢67

5.3.2　机械结构用合金钢68

5.3.3　合金工具钢和高速工具钢71

5.3.4　特殊性能钢74

5.4　铸铁77

5.4.1　铸铁的石墨化77

5.4.2　常用铸铁77

5.4.3　特殊性能铸铁83

5.5　非铁金属材料84

5.5.1　铝及其合金84

5.5.2　铜及其合金87

5.5.3　滑动轴承合金90

5.5.4　粉末冶金材料91

思考题与习题92

第6章　非金属材料与新型材料94

6.1　高分子材料94

6.1.1　高聚物的人工合成95

6.1.2　有机高分子材料的组成及性能特点95

6.1.3　工程塑料96

6.1.4　合成橡胶100

6.1.5　胶粘剂101

6.2　陶瓷材料105

6.2.1　陶瓷的分类105

6.2.2　陶瓷材料的性能特点105

6.2.3　常用工程结构陶瓷的种类、性能和用途106

6.3　复合材料107

6.3.1　复合材料的种类107

6.3.2　复合材料的性能特点108

6.3.3　复合材料的应用108

6.4　其它新型材料109

6.4.1　高温材料109

6.4.2　形状记忆材料110

6.4.3　非晶态材料110

6.4.4　超导材料111

6.4.5　纳米材料112

思考题与习题112

第7章　铸造成形工艺114

7.1　铸造工艺基础114

7.1.1　概述114

7.1.2　合金的铸造性能114

7.2　砂型铸造116

7.2.1　型砂与芯砂116

7.2.2　手工砂型造型117

7.2.3　机器造型121

7.2.4　型芯制造122

7.2.5　合型124

7.2.6　浇注125

7.2.7　落砂和清理125

7.3　铸造工艺126

7.3.1 浇注位置与分型面的选择126

7.3.2 工艺参数的选择127

7.3.3　浇注系统128

7.3.4　冒口130

7.3.5　铸造工艺图130

7.4　铸件的结构工艺性131

7.4.1　铸件质量对铸件结构的要求132

7.4.2　铸造工艺对零件结构的要求133

7.4.3　不同铸造合金对铸件结构的要求134

7.5　铸件质量与成本分析135

7.5.1　铸件的主要缺陷及其产生原因135

7.5.2　铸件成本分析137

7.6　特种铸造与铸造新技术简介139

7.6.1　熔模铸造139

7.6.2　金属型铸造139

7.6.3　压力铸造140

7.6.4　低压铸造140

7.6.5　离心铸造140

7.6.6　铸造过程计算机数值模拟技术141

7.6.7　快速成形技术141

思考题与习题142

第8章　锻压成形工艺145

8.1　锻压工艺基础145

8.1.1　锻压的基本生产方式145

8.1.2　金属的锻造性能147

8.1.3　坯料的加热和锻件的冷却149

8.2 自由锻150

8.2.1 自由锻设备150

8.2.2　自由锻的基本工序151

8.2.3　自由锻工艺规程的制定153

8.2.4　自由锻锻件结构工艺性156

8.3　模锻157

8.3.1　锤上模锻157

8.3.2　胎模锻159

8.3.3　压力机上的模锻159

8.4　板料冲压160

8.4.1　冲压设备160

8.4.2　冲压模具160

8.4.3　板料冲压的基本工序161

8.5　锻压件质量与成本分析162

8.5.1　锻件质量分析162

8.5.2　锻件成本分析164

8.6　锻压新技术简介164

8.6.1　高速高能成形164

8.6.2　液态成形166

8.6.3　超塑性成形166

思考题与习题167

第9章　焊接及胶接成形工艺168

9.1　焊接工艺基础168

9.1.1　概述168

9.1.2　焊接接头的组织和性能169

9.2　常用焊接方法171

9.2.1　焊条电弧焊171

9.2.2　气焊与气割175

9.2.3　埋弧自动焊179

9.2.4　气体保护焊180

9.2.5　电渣焊181

9.2.6　电阻焊182

9.2.7　钎焊183

9.3 常用金属材料的焊接183

9.3.1　金属焊接性183

9.3.2　钢铁材料的焊接184

9.3.3　非铁金属材料的焊接184

9.4　焊接结构工艺性185

9.4.1　焊接结构材料的选择185

9.4.2　焊缝布置185

9.5　焊接质量与成本分析186

9.5.1　焊接质量分析186

9.5.2　焊接质量检验过程188

9.5.3　焊接生产成本分析190

9.6　胶接成形191

9.6.1　胶接的特点与应用191

9.6.2　胶接工艺192

9.7　焊接与胶接新技术简介193

9.7.1　等离子弧焊接和切割193

9.7.2　真空电子束焊接194

9.7.3　激光焊接与切割194

9.7.4　胶接新技术195

思考题与习题196

第10章　钳工成形工艺199

10.1 划线200

10.1.1　划线工具200

10.1.2　划线基准201

10.1.3　划线操作注意事项202

10.2　锯切202

10.2.1　锯条202

10.2.2　锯切方法202

10.3　锉削203

10.3.1　锉刀203

10.3.2　锉削方法203

10.3.3　锉削操作注意事项204

10.4　钻孔205

10.4.1　钻床205

10.4.2　钻头205

10.4.3　钻孔方法206

10.4.4　钻孔操作注意事项206

10.5　攻螺纹与套螺纹206

10.5.1　攻螺纹206

10.5.2　套螺纹207

10.6　刮削207

10.6.1　刮刀及其用法208

10.6.2　刮削质量检验208

10.6.3　平面刮削步骤208

10.7　装配工艺208

10.7.1　典型零件的装配209

10.7.2　拆装工艺方法210

思考题与习题211

第11章　机械加工成形工艺212

11.1　切削加工基本知识212

11.1.1　切削加工运动212

11.1.2　金属切削刀具213

11.1.3　切削液215

11.1.4　工件材料的切削加工性215

11.1.5　零件的加工质量216

11.2　车削加工216

11.2.1　车床216

11.2.2　车刀217

11.2.3　工件的安装方法及附件218

11.2.4　基本车削工艺220

11.2.5　典型零件加工221

11.2.6　机械加工安全技术223

11.3 铣削、刨削与磨削加工223

11.3.1　铣削加工223

11.3.2　刨削加工225

11.3.3　磨削加工227

11.4　数控加工与特种加工228

11.4.1　数控加工228

11.4.2　特种加工229

思考题与习题230

第12章　非金属材料成形工艺232

12.1 塑料成形232

12.1.1　挤出成形232

12.1.2　注射成形233

12.1.3　压制成形233

12.1.4　浇铸成形233

12.1.5　吹塑成形234

12.1.6　回转成形234

12.2　橡胶成形235

12.3 陶瓷成形235

12.3.1　压制成形236

12.3.2　注浆成形236

12.3.3　注射成形237

12.4　复合材料成形237

12.4.1　手糊成形237

12.4.2　层压成形237

12.4.3　喷射成形238

12.4.4　缠绕成形238

思考题与习题238

第13章　材料与成形工艺选择及产品质量控制240

13.1　机械零件的失效形式240

13.1.1　零件失效原因240

13.1.2　零件失效形式241

13.2　材料及成形工艺选择原则243

13.2.1　使用性原则243

13.2.2　工艺性原则243

13.2.3　经济性原则244

13.3　材料及成形工艺选择的方法246

13.3.1　材料及其成形工艺选择的步骤246

13.3.2　材料及成形工艺选择方法及依据247

13.4　典型零件的选材实例分析250

13.4.1　轴类零件的选材250

13.4.2　齿轮类零件的选材252

13.4.3　手用丝锥的选材254

13.4.4　机架、箱体类零件254

13.5　材料的质量检验255

13.5.1　成分分析255

13.5.2　组织分析256

13.5.3　无损探伤257

思考题与习题258

附录　综合性实验指导260

主要参考文献262