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第1章　金属材料的力学性能1

1.1　强度和塑性1

1.1.1　拉伸试验与拉伸曲线1

1.1.2　强度1

1.1.3　塑性2

1.2　硬度、冲击韧度与疲劳强度3

1.2.1　硬度3

1.2.2　冲击韧度6

1.2.3　疲劳强度7

1.3　金属材料的硬度试验8

1.3.1　实验目的8

1.3.2　实验原理概述8

1.3.3　实验设备及材料10

1.3.4　实验内容及步骤10

1.3.5　注意事项10

1.3.6　实验报告要求11

实验思考题11

思考题与习题11

第2章　金属与合金的晶体结构及结晶12

2.1　纯金属的晶体结构及结晶12

2.1.1　晶体的有关概念12

2.1.2　金属的晶体结构12

2.1.3　纯金属的结晶15

2.1.4　纯铁的同素异构转变17

2.2　合金的晶体结构及结晶18

2.2.1　合金的基本概念18

2.2.2　合金的相19

2.2.3　合金的凝固20

思考题与习题22

第3章　铁碳合金与碳素钢24

3.1　铁碳合金的基本相及组织24

3.1.1　铁素体（F）24

3.1.2　奥氏体（A）24

3.1.3　渗碳体（Fe3C）25

3.1.4　珠光体（P）25

3.1.5　莱氏体（Ld或L′d）25

3.2　铁碳合金相图26

3.2.1　简化的Fe-Fe3C相图26

3.2.2　Fe-Fe3C相图分析26

3.2.3　典型铁碳合金的结晶过程28

3.2.4　Fe-Fe3C相图的应用30

3.3　碳素钢（非合金钢）31

3.3.1　杂质元素对钢的影响31

3.3.2　钢的分类32

3.3.3　碳素钢（非合金钢）及牌号33

3.4　钢铁材料的现场鉴别方法39

3.4.1　火花鉴别39

3.4.2　色标鉴别41

3.4.3　断口鉴别41

3.4.4　音响鉴别41

3.5　铁碳合金平衡组织的认识41

3.5.1　实验目的41

3.5.2　实验原理41

3.5.3　实验设备及材料42

3.5.4　实验方法和步骤42

3.5.5　实验报告要求42

实验思考题43

思考题与习题43

第4章　钢的热处理44

4.1　钢在加热时的组织转变45

4.1.1　奥氏体的形成及其影响因素45

4.1.2　奥氏体晶粒的长大及其影响因素46

4.2　钢在冷却时的组织转变47

4.2.1　过冷奥氏体的等温转变48

4.2.2　过冷奥氏体的连续冷却转变51

4.3　钢的普通热处理54

4.3.1　钢的退火与正火54

4.3.2　钢的淬火与钢的淬透性56

4.3.3　钢的回火62

4.4　钢的表面热处理及其他热处理64

4.4.1　感应淬火64

4.4.2　火焰淬火65

4.4.3　钢的化学热处理65

4.4.4　其他热处理方法简介68

4.5　碳钢的普通热处理实验70

4.5.1　实验目的70

4.5.2　实验原理70

4.5.3　实验设备及试样71

4.5.4　实验内容71

4.5.5　实验报告要求72

思考题与习题72

第5章　合金钢74

5.1　概述74

5.1.1　合金钢的分类74

5.1.2　合金钢的牌号75

5.2　合金元素在钢中的作用76

5.2.1　合金元素与基本相（铁、碳）的作用76

5.2.2　合金元素对Fe-Fe3C相图的影响77

5.2.3　合金元素对钢热处理的影响78

5.3　合金结构钢79

5.3.1　常用机械结构用合金钢和工程结构用合金钢79

5.3.2　轴承钢87

5.4　合金工具钢90

5.4.1　量具、刃具钢90

5.4.2　合金模具钢91

5.4.3　高速工具钢简介94

5.5　合金钢显微组织的认识实验96

5.5.1　实验目的96

5.5.2　实验说明及原理97

5.5.3　实验内容及方法指导98

5.5.4　实验报告要求98

实验思考题98

思考题与习题99

第6章　铸铁100

6.1　常用普通铸铁100

6.1.1　概述100

6.1.2　常用普通铸铁的分类、性能及用途102

6.2　合金铸铁简介110

6.2.1　高强度合金铸铁110

6.2.2　耐热铸铁110

6.2.3　耐蚀铸铁111

6.2.4　耐磨铸铁112

6.3　铸铁显微组织认识112

6.3.1　实验目的112

6.3.2　实验概述112

6.3.3　实验设备、用品及试样113

6.3.4　实验方法及步骤113

6.3.5　实验报告113

思考题与习题113

第7章　有色金属与非金属材料115

7.1　常用的有色金属及其合金115

7.1.1　铝及铝合金115

7.1.2　铜及铜合金119

7.1.3　钛及钛合金122

7.2　滑动轴承及其合金123

7.2.1　滑动轴承合金的性能要求123

7.2.2　滑动轴承合金的分类及用途124

7.3　粉末冶金与硬质合金125

7.3.1　粉末冶金125

7.3.2　金属陶瓷硬质合金126

7.4　高分子材料127

7.4.1　概述127

7.4.2　高分子材料的性能128

7.4.3　常用的高分子材料129

7.5　有色金属与非金属材料显微组织认识131

7.5.1　实验目的131

7.5.2　实验概述131

7.5.3　实验设备、用品及试样131

7.5.4　实验方法及步骤131

7.5.5　实验报告132

思考题与习题132

第8章　铸造133

8.1　概述133

8.2　砂型铸造134

8.2.1　型砂和芯砂134

8.2.2　砂型铸造基本工艺过程和铸型的组成135

8.2.3　浇冒口系统136

8.2.4　造型（芯）方法137

8.2.5　合型和浇注141

8.2.6　落砂和清理143

8.3　合金的铸造性能143

8.3.1　合金的流动性143

8.3.2　合金的收缩性145

8.3.3　铸造应力147

8.3.4　常用合金的铸造性能148

8.4　铸造工艺设计及铸件结构工艺性150

8.4.1　浇注位置的选择150

8.4.2　分型面的选择151

8.4.3　铸造工艺参数的确定152

8.4.4　绘制铸造工艺图153

8.4.5　铸件质量对铸件结构的要求154

8.4.6　铸造工艺对铸件结构的要求156

8.5　特种铸造技术简介158

8.5.1　熔模铸造159

8.5.2　金属型铸造161

8.5.3　压力铸造162

8.5.4　低压铸造164

8.5.5　离心铸造164

8.5.6　实型铸造165

8.6　现代铸造方法简介167

8.6.1　其他特种铸造方法167

8.6.2　计算机在铸造方面的应用170

8.7　铸件的质量检验、缺陷分析171

8.7.1　铸件的质量检验171

8.7.2　铸件缺陷分析174

8.8　铸造合金热应力的测定实验175

8.8.1　实验目的175

8.8.2　实验概述175

8.8.3　实验试样和工具176

8.8.4　实验步骤177

8.8.5　实验记录177

8.8.6　思考题177

8.8.7　实验报告177

思考题与习题177

第9章　锻压成形179

9.1　锻压成形原理179

9.1.1　金属的塑性变形179

9.1.2　塑性变形对金属组织和性能的影响180

9.1.3　冷变形金属在加热和冷却时组织和性能的变化180

9.1.4　热变形对金属组织和性能的影响181

9.2　锻造工艺过程182

9.2.1　金属的锻造性能182

9.2.2　锻造加热183

9.2.3　锻件冷却184

9.3　自由锻184

9.3.1 自由锻的基本工序185

9.3.2　自由锻工艺规程的制订185

9.3.3　自由锻锻件的结构工艺性188

9.4　模型锻造和胎模锻造简介190

9.4.1　锤上模锻190

9.4.2　压力机上模锻194

9.4.3　胎模锻195

9.5　锻件质量与检测技术197

9.5.1　锻件质量要求197

9.5.2　锻件的常见缺陷197

9.5.3　锻件检测技术198

9.6　板料冲压199

9.6.1　冲压设备的结构原理199

9.6.2　板料冲压的基本工序200

9.6.3　冲模的结构和分类203

9.7　其他锻压方法简介204

9.7.1　精密模锻204

9.7.2　挤压模锻204

9.7.3　轧锻205

9.8　自由锻工艺过程设计206

9.8.1　实验目的206

9.8.2　设计原理206

9.8.3　实验内容及步骤206

9.8.4　实验报告内容及要求207

思考题与习题207

第10章　焊接209

10.1　概述209

10.1.1　焊接的分类209

10.1.2　焊接的主要用途209

10.1.3　焊接的特点209

10.1.4　焊接技术的发展方向210

10.2　熔焊冶金原理210

10.2.1　焊接电弧210

10.2.2　熔焊原理211

10.3　常用焊接方法212

10.3.1　手工电弧焊212

10.3.2　埋弧自动焊215

10.3.3　气体保护焊217

10.3.4　电渣焊218

10.3.5　电阻焊219

10.3.6　钎焊220

10.4　焊接应力与变形及其防止措施221

10.4.1　焊接应力与变形的产生221

10.4.2　焊接变形的基本形式222

10.4.3　预防焊接变形的工艺措施222

10.4.4　焊接变形的矫正223

10.5　常用金属材料的焊接224

10.5.1　金属材料的焊接性224

10.5.2　碳素结构钢和低合金高强度结构钢的焊接225

10.5.3　不锈钢的焊接225

10.6　焊接结构工艺性225

10.6.1　焊接结构材料的选择226

10.6.2　焊接方法的选择226

10.6.3　焊接接头设计226

10.7　焊接质量检验229

10.7.1　焊接检验过程229

10.7.2　焊接检验方法229

10.8　焊接新技术简介230

10.8.1　等离子弧焊接和切割230

10.8.2　真空电子束焊接231

10.8.3　激光焊接与切割232

10.8.4　扩散焊接232

10.8.5　摩擦焊233

10.9　焊接工艺实训233

10.9.1　手工电弧焊工艺233

10.9.2　气焊与气割工艺237

思考题与习题239

第11章　金属切削加工基础241

11.1　金属切削加工241

11.1.1　切削运动与切削要素241

11.1.2　金属切削刀具242

11.1.3　金属切削过程244

11.2　金属切削机床的基本知识246

11.2.1　机床的分类和编号246

11.2.2　机床的基本传动方法248

11.3　车削加工249

11.3.1　车床的组成249

11.3.2　工件在车床上的安装249

11.3.3　车床的加工范围及常用的车刀252

11.3.4　粗车与精车253

11.3.5　车削加工的工艺特点253

11.4　钻、镗削加工254

11.4.1　钻削加工254

11.4.2　镗削加工256

11.5　刨、插、拉削和铣削加工258

11.5.1　刨、插、拉削加工258

11.5.2　铣削加工261

11.6　磨削加工262

11.6.1　磨削概述262

11.6.2　砂轮264

11.6.3　磨削的特点265

11.7　常用量具的使用与维护266

11.7.1　游标卡尺266

11.7.2　千分尺267

11.7.3　百分表268

11.7.4　塞尺268

11.7.5　万能角度尺268

11.7.6　量具使用注意事项269

11.8　车床基本操作实习269

11.8.1　车床的开启、停车和变速269

11.8.2　刻度盘的使用270

11.8.3　试切270

11.8.4　粗车271

11.8.5　精车271

思考题与习题272

第12章　机械零件和工具的选材及加工工艺设计274

12.1　零件的失效形式和选材原则274

12.1.1　机械零件的失效形式274

12.1.2　选材的基本原则274

12.2　零件毛坯的选材及热处理的技术条件和工序位置276

12.2.1　零件毛坯的选择原则276

12.2.2　热处理的技术条件和工序位置279

12.3　零件加工工艺的基础知识281

12.3.1　生产过程和工艺过程281

12.3.2　生产纲领与生产类型282

12.3.3　机械加工工艺规程283

12.3.4　工件的定位285

12.4　典型零件材料和毛坯的选择及加工工艺分析289

12.4.1　轴类零件290

12.4.2　轮盘类零件290

12.4.3　箱座类零件293

12.5　典型表面的加工分析294

12.5.1　外圆表面的加工294

12.5.2　孔的加工295

12.5.3　平面加工方案的选择297

12.6　机械零件的结构工艺性298

12.6.1　零件结构工艺性的概念298

12.6.2　切削加工对零件结构工艺性的要求299

12.6.3　工件结构的切削加工工艺性实例分析299

12.7　轴类零件加工工艺设计304

思考题与习题307

参考文献309