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绪论1

第1章　工程材料7

1.1　概述7

1.1.1　金属材料的发展7

1.1.2　非金属材料及复合材料的发展7

1.1.3　新材料的发展趋势8

1.2　固体材料的性能8

1.3　金属的结构13

1.3.1　金属的晶体结构13

1.3.2　实际金属的晶体结构17

1.4.1　纯金属的冷却曲线和过冷现象18

1.4　金属的结晶18

1.4.2　金属的同素异构性20

1.4.3　金属铸锭的组织21

1.5　二元合金21

1.5.1　二元合金的相结构21

1.5.2　二元合金相图23

1.5.3　相图与性能的关系29

1.6　铁碳合金30

1.6.1　铁碳合金的基本相和基本组织30

1.6.2　铁碳合金相图30

1.7　碳钢36

1.7.1　碳钢的分类36

1.8.2　铸铁的石墨化过程37

1.8.1　铸铁的分类及特性37

1.8　铸铁37

1.7.2　碳钢的牌号37

1.8.3　铸铁的牌号与性能39

1.9　钢的热处理40

1.9.1　钢在加热时的组织转变40

1.9.2　钢在非平衡冷却时的转变44

1.9.3　钢的常用热处理工艺50

1.9.4　钢的形变热处理57

1.9.5　钢的表面淬火58

1.9.6　钢的化学热处理60

1.10　钢中的合金元素61

1.10.1　合金元素在钢中的分布61

1.10.2　合金元素在钢中的作用62

1.11　合金钢65

1.11.1　合金结构钢65

1.11.2　合金工具钢68

1.11.3　特殊性能钢70

1.12　非铁金属材料71

1.12.1　铝及铝合金72

1.12.2　铜及铜合金73

1.12.3　镁合金74

1.12.4　钛合金75

1.12.5　轴承合金75

思考题与习题76

第2章　铸造成形79

2.1　概述79

2.2.1　金属的充型80

2.2　铸件形成理论基础80

2.2.2　铸件的温度场81

2.2.3　金属的凝固82

2.2.4　合金的收缩、应力及变形83

2.3　砂型铸造工艺分析87

2.3.1　浇注位置和分型面的确定87

2.3.2　主要工艺参数的确定89

2.3.3　铸造工艺图的制定90

2.4　铸件的结构设计92

2.5　砂型铸造方法94

2.5.1　气动微震压实造型94

2.5.2　高压造型95

2.5.3　真空密封造型96

2.5.4　气流冲击造型97

2.5.5　消失模造型98

2.5.6　冷冻造型100

2.6　特种铸造100

2.6.1　金属型铸造100

2.6.2　离心铸造101

2.6.3　压力铸造103

2.6.4　低压铸造106

2.6.5　熔模铸造108

2.6.6　壳型铸造109

2.6.7　陶瓷型铸造111

2.6.8　磁性铸造111

2.6.9　石墨型铸造111

2.6.11　差压铸造112

2.6.10　真空吸铸112

2.6.12　半固态金属铸造113

2.6.13　现代整体精铸及快速凝固成形技术114

2.6.14　铸造成形过程数值模拟115

2.6.15　铸造工程中的并行工程116

2.6.16　常用铸造方法的比较116

2.7　铸造技术的发展趋势117

思考题与习题118

第3章　锻压成形121

3.1　概述121

3.1.1　金属的塑性变形121

3.1.2　金属及合金的锻造性124

3.2.1 自由锻126

3.2　锻造126

3.2.2　模锻131

3.2.3　胎模锻139

3.3　板料冲压140

3.3.1 板料冲压的基本工序、特点及应用范围140

3.3.2　冲模种类146

3.4　锻压新技术149

3.4.1　精密模锻150

3.4.2　精密冲裁150

3.4.3　回转成形151

3.4.4　多向模锻153

3.4.5　超塑性成形153

3.4.6　高能率高成形155

3.4.7　粉末冶金及粉末锻造156

3.4.9　半固态金属塑性成形158

3.4.8　液态模锻158

3.4.10　粉末冶金温压成形技术159

3.4.11　数字化塑性成形技术160

思考题与习题162

第4章　焊接成形164

4.1　概述164

4.1.1　焊接基础知识164

4.1.2　熔化焊化学冶金167

4.1.3　熔池结晶和接头组织168

4.1.4　焊接结构力学169

4.2　常用焊接工艺方法175

4.2.1　手工电弧焊175

4.2.2　气体保护焊177

4.2.3　埋弧自动焊179

4.2.4　电渣焊180

4.2.5　电阻焊180

4.2.6　超声波焊183

4.2.7　摩擦焊183

4.2.8　钎焊183

4.3　其他材料的焊接184

4.3.1　陶瓷的焊接184

4.3.2　塑料的焊接184

4.4　切割185

4.4.1　气体火焰切割185

4.4.2　等离子弧切割186

4.4.3　碳弧气刨186

4.5.1　焊接材料187

4.4.4　激光切割187

4.5　焊接材料和金属材料的焊接187

4.5.2　金属焊接性及其试验方法189

4.5.3　典型金属材料的焊接190

4.6　焊接工艺设计191

4.7　焊接检验192

4.8　胶接194

4.8.1　胶接工艺195

4.8.2　胶接应用举例197

4.9　焊接新技术及其发展198

思考题与习题200

5.1　概述202

5.1.1　非金属材料的发展202

第5章　非金属材料及成形202

5.1.2　非金属材料的分类203

5.1.3　非金属材料的选择及应用203

5.2　工程塑料及其成形204

5.2.1 工程塑料的组成和性能204

5.2.2　工程塑料的分类和应用206

5.2.3　工程塑料的成形208

5.3　工业橡胶及其成形213

5.3.1　工业橡胶的组成及性能213

5.3.2　工业橡胶的分类及应用215

5.3.3　工业橡胶件的成形216

5.4　工业陶瓷及其成形219

5.4.1 陶瓷的组织结构及性能220

5.4.2　陶瓷的分类及应用221

5.4.3　陶瓷的成形223

5.5.1 复合材料的定义、分类和性能226

5.5　复合材料及其成形226

5.5.2　复合材料的应用228

5.5.3　复合材料的成形233

5.5.4　复合材料的二次加工235

5.6　纳米材料236

5.6.1　纳米材料的定义和特性236

5.6.2　纳米陶瓷238

5.6.3　纳米复合材料239

思考题与习题240

第6章　快速成形242

6.1　概述242

6.2.2　快速成形方式分类243

6.2.3　快速成形的工艺流程243

6.2　快速成形技术原理及工艺243

6.2.1　快速成形技术原理243

6.2.4　快速成形的优点245

6.3　快速成形的主要工艺方法246

6.3.1　立体光固化SLA246

6.3.2　分层实体制造LOM246

6.3.3　选择性激光烧结SLS247

6.3.4　熔化沉积成形FDM248

6.3.5　三维打印3D-P248

6.3.6　形状沉积制造SDM248

6.4　快速成形技术的应用249

6.4.1　原型制造249

6.4.2　快速制模RT250

6.5　快速成形材料253

6.6　快速成形与相关学科之间的关系253

6.7　采用逆向工程构造三维模型253

6.7.1　逆向工程系统254

6.7.2　逆向工程应用与意义255

6.7.3　逆向工程测量系统255

6.7.4　逆向工程后处理259

6.7.5　快速原型数据后处理实例261

思考题与习题264

第7章　零件的毛坯选择265

7.1　毛坯选择的原则265

7.2　常用毛坯成形方法的比较267

7.3.1　轴杆类零件269

7.3　常用零件的成形方法269

7.3.2　盘套类零件270

7.3.3　机架、箱体类零件271

7.4　毛坯成形方法选择实例271

7.4.1 V带轮零件的成形方法选择271

7.4.2　单级齿轮减速器组件的成形方法选择273

7.5 毛坯成形方法选择的经济性分析275

7.5.1 毛坯材料的经济性选材原则275

7.5.2　铸件的生产成本分析277

7.5.3　锻件的生产成本分析281

7.5.4　焊接件的生产成本分析282

7.5.5　各种成形方案经济性综合比较287

思考题与习题290

参考文献294