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本書是依據機械製造、機電類專業對工程材料及熱加工工藝方面的知識需求，結合本科應用型人才培養的實際需要編寫的。全書共分為十二章，主要包括金屬材料的性能、純金屬與合金的基本知識、鐵碳合金相圖、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及粉末冶金材料、非金屬材料及複合材料、鑄造、鍛壓、焊接、機械零件的選材及毛坯的選擇等。每章後有本章小結和複習思考題，實驗中有課堂常用的五個實驗指導書，附錄中有熱處理工藝參數及國內外常用金屬材料牌號對照表等。
本書可作為機械製造類、機電一體化相關專業的本科生教材，也可作為高職高專相關機械製造、機電、經營管理類專業及企業有關技術人員、管理人員等的學習教材和參考書。
緒論1
一、材料科學的作用與地位1
二、工程材料與熱加工技術的發展2
三、本課程的性質、任務和學習方法2
第一章金屬材料的性能4
第一節金屬材料的力學性能4
一、強度4
二、塑性6
第二節硬度6
一、布氏硬度7
二、洛氏硬度8
三、維氏硬度8
第三節衝擊韌性與疲勞強度9
一、衝擊韌性9
二、疲勞強度10
第四節金屬材料的其他性能11
一、物理性能11
二、化學性能12
三、工藝性能13
本章小結13
複習思考題13
第二章純金屬與合金的基本知識15
第一節純金屬與合金的晶體結構15
一、純金屬的晶體結構15
二、純金屬的實際晶體結構16
三、合金的晶體結構18
第二節純金屬與合金的結晶20
一、純金屬的結晶過程21
二、合金的結晶與二元合金相圖23
三、合金性能與相圖間的關係29
本章小結30
複習思考題31
第三章鐵碳合金相圖33
第一節鐵碳合金的基本知識33
一、純鐵的同素異晶轉變33
二、鐵碳合金的基本相34
第二節鐵碳合金相圖34
一、鐵碳合金相圖分析35
二、鐵碳合金的分類37
第三節典型鐵碳合金的結晶過程及組織37
一、共析鋼的結晶過程及組織37
二、亞共析鋼的結晶過程及組織38
三、過共析鋼的結晶過程及組織39
四、共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織40
五、亞共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織41
六、過共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織41
第四節鐵碳合金成分與組織、性能的關係42
一、鐵碳合金成分與組織的關係42
二、鐵碳合金成分與性能的關係43
第五節碳素鋼44
一、雜質元素對碳鋼性能的影響44
二、碳鋼的分類45
三、碳鋼的牌號、性能及用途45
本章小結50
複習思考題50
第四章鋼的熱處理53
第一節鋼的熱處理原理53
一、鋼在加熱時的組織轉變54
二、鋼在冷卻時的組織轉變56
第二節鋼的普通熱處理64
一、鋼的退火和正火64
二、鋼的淬火66
三、鋼的回火69
第三節鋼的表面熱處理72
一、鋼的表面淬火72
二、鋼的化學熱處理74
第四節熱處理品質控制77
一、常見的熱處理缺陷及影響因素77
二、熱處理工件的結構工藝性78
第五節熱處理技術條件的標注及工序位置安排79
一、熱處理技術條件的標注79
二、熱處理工序位置的安排79
本章小結80
複習思考題81
第五章合金鋼86
第一節合金元素在鋼中的作用86
一、合金元素在鋼中的存在形式86
二、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響87
三、合金元素對鋼熱處理的影響88
第二節合金鋼的分類及牌號90
一、合金鋼的分類90
二、合金鋼牌號的表示方法91
第三節合金結構鋼92
一、低合金高強度結構鋼92
二、合金滲碳鋼92
三、合金調質鋼96
四、合金彈簧鋼96
五、滾動軸承鋼99
第四節合金工具鋼100
一、合金刃具鋼100
二、合金模具鋼105
三、合金量具鋼108
第五節特殊性能鋼108
一、不銹鋼109
二、耐熱鋼111
三、耐磨鋼113
本章小結114
複習思考題114
第六章鑄鐵117
第一節鑄鐵的石墨化117
一、鐵碳合金雙重相圖117
二、鑄鐵的石墨化118
三、影響鑄鐵石墨化的因素119
第二節常用的鑄鐵119
一、灰鑄鐵119
二、球墨鑄鐵122
三、可鍛鑄鐵125
四、蠕墨鑄鐵125
五、合金鑄鐵126
本章小結127
複習思考題128
第七章有色金屬及粉末冶金材料130
第一節鋁及鋁合金130
一、工業純鋁130
二、鋁合金的分類及熱處理131
三、變形鋁合金132
四、鑄造鋁合金133
第二節銅及銅合金135
一、工業純銅135
二、銅合金的分類135
三、黃銅136
四、青銅136
第三節滑動軸承合金138
一、軸承合金的性能要求138
二、軸承合金的組織特徵139
三、常用的軸承合金139
第四節粉末冶金材料140
一、粉末冶金法及其應用141
二、常用的粉末冶金材料141
本章小結144
複習思考題144
第八章非金屬材料及複合材料146
第一節高分子材料146
一、高分子材料的合成146
二、高分子材料的物理狀態147
三、常用高分子材料147
第二節陶瓷材料151
一、陶瓷材料的分類151
二、陶瓷材料的性能及應用152
第三節複合材料152
一、複合材料的分類153
二、複合材料的性能153
三、常用複合材料154
本章小結155
複習思考題155
第九章鑄造157
第一節合金的鑄造性能157
一、合金的流動性158
二、合金的收縮159
三、鑄造應力162
第二節砂型鑄造163
一、砂型鑄造的造型方法163
二、砂型鑄造工藝設計167
三、鑄造實例分析173
第三節鑄件的結構工藝性174
一、砂型鑄造工藝對鑄件結構的要求174
二、合金鑄造性能對鑄件結構的要求175
第四節特種鑄造177
一、熔模鑄造177
二、金屬型鑄造179
三、壓力鑄造180
四、低壓鑄造181
五、離心鑄造182
六、實型鑄造183
第五節鑄件的品質控制184
一、鑄件中常見的缺陷及產生原因184
二、鑄件的品質檢驗186
第六節常用鑄造方法比較189
本章小結190
複習思考題191
第十章鍛壓195
第一節金屬的塑性變形195
一、金屬塑性變形的實質195
二、冷塑性變形對金屬組織及性能的影響197
三、回復與再結晶198
四、金屬的熱加工199
第二節金屬的鍛壓性能200
一、金屬的本質200
二、變形條件200
第三節自由鍛202
一、自由鍛的特點202
二、自由鍛的基本工序202
三、自由鍛工藝規程的制訂204
四、自由鍛鍛件的結構工藝性209
第四節模鍛210
一、錘上模鍛210
二、胎模鍛214
三、壓力機上模鍛215
第五節鍛件的品質控制217
一、加熱過程中常見的缺陷217
二、自由鍛鍛件中常見的缺陷及產生原因218
三、模鍛件中常見的缺陷及產生原因220
第六節板料衝壓221
一、板料衝壓的基本工序221
二、沖模的分類及結構224
三、衝壓件的結構工藝性226
第七節其他壓力加工方法227
一、擠壓成型227
二、軋製成型228
三、拉拔229
本章小結229
複習思考題230
第十一章焊接235
第一節焊條電弧焊236
一、焊接電弧236
二、電弧焊的冶金過程237
三、焊條237
四、焊接接頭240
五、焊接應力與變形241
第二節其他熔焊方法244
一、埋弧焊244
二、氣體保護電弧焊246
三、氣焊248
四、電渣焊249
五、等離子弧焊250
第三節壓焊與釺焊251
一、壓焊251
二、釺焊253
第四節常用金屬材料的焊接253
一、金屬材料的焊接性253
二、碳鋼的焊接255
三、合金鋼的焊接255
四、鑄鐵的焊補257
五、有色金屬的焊接257
第五節焊接件的結構工藝性259
一、焊接結構材料的選擇260
二、焊接接頭形式的選擇260
三、焊縫的佈置261
第六節焊接的品質控制262
一、焊接缺陷概述262
二、常見焊接缺陷的產生原因和防止措施263
第七節焊接方法的選擇266
本章小結267
複習思考題267
第十二章機械零件的選材及毛坯的選擇271
第一節機械零件的失效271
一、零件的失效271
二、零件失效的形式及原因271
第二節機械零件的選材272
一、零件選材的一般原則273
二、選材的方法及步驟277
三、典型零件的選材278
第三節零件毛坯的選擇282
一、毛坯選擇的原則283
二、常用毛坯的特點及生產成本比較284
三、常用機械零件毛坯的選擇284
本章小結285
複習思考題285
實驗288
實驗一硬度實驗288
實驗二金相顯微鏡的使用及金相試樣的製備292
實驗三鐵碳合金平衡組織分析295
實驗四碳鋼的熱處理299
實驗五鑄鐵的顯微組織觀察302
附錄306
附錄一布氏硬度對照表306
附錄二黑色金屬硬度強度換算表315
附錄三國內外常用鋼鐵材料牌號對照表319
附錄四常用鋼臨界點及淬火加熱溫度323
附錄五常用鋼淬火後的回火溫度326
參考文獻327
