工程材料與機械制造基礎

內(nèi)容概要

　　《工程材料與機械制造基礎（第二版）》共分為三篇。第一篇工程材料，主要介紹金屬材料的主要性能、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、鐵碳合金、鋼的熱處理、常用金屬材料的內(nèi)容，其中著重講述了鋼鐵材料和熱處理的內(nèi)容。第二篇熱成形工藝基礎，主要介紹鑄造成形、鍛壓成形、焊接成形等內(nèi)容，系統(tǒng)闡述各種熱加工工藝方法、特點、規(guī)律、應用與結(jié)構(gòu)工藝性等內(nèi)容。第三篇冷成形工藝基礎，主要介紹金屬切削的基礎知識、常用加工方法綜述、典型表面加工分析等內(nèi)容，綜合介紹了各種機加工方法、特點、應用等內(nèi)容。　　本書可以滿足教學計劃60～90課時的教學需要?？勺鳛楦叩葘W校機電類應用型本科教學用書，也可作為高職高專、夜大等學生的教材，并可供工程技術人員參考。

書籍目錄

第一篇工程材料 1緒論3 1.1材料概述3 1.2工程材料分類4 1.3工程材料發(fā)展趨勢5 2金屬材料的主要性能7 2.1靜載下金屬材料的力學性能7 2.1.1彈性和塑性7 2.1.2剛度8 2.1.3強度8 2.1.4硬度9 2.2動載和高溫下金屬材料的力學性能10 2.2.1沖擊韌性10 2.2.2疲勞強度10 2.2.3蠕變11 2.3金屬材料的物理、化學和工藝性能11 2.3.1物理性能11 2.3.2化學性能11 2.3.3工藝性能11 復習題12 3金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶13 3.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)13 3.1.1晶體概念13 3.1.2常見的金屬晶格14 3.1.3晶體結(jié)構(gòu)的致密度14 3.2實際金屬的結(jié)構(gòu)15 3.2.1多晶體結(jié)構(gòu)15 3.2.2晶格缺陷16 3.3金屬的結(jié)晶16 3.3.1金屬的結(jié)晶過程16 3.3.2金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變17 3.3.3金屬鑄錠的組織特點18 復習題19 4鐵碳合金20 4.1合金的相結(jié)構(gòu)20 4.1.1固溶體20 4.1.2金屬化合物21 4.2二元合金狀態(tài)圖的建立22 4.2.1二元相圖的建立22 4.2.2杠桿定律22 4.2.3共晶相圖23 4.2.4共析相圖24 4.3鐵碳合金的結(jié)構(gòu)和相圖24 4.3.1鐵碳合金的基本組織25 4.3.2鐵碳合金相圖25 4.3.3典型成分合金平衡結(jié)晶過程分析27 4.3.4鐵碳合金的應用30 復習題32 5鋼的熱處理33 5.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變33 5.1.1奧氏體的形成33 5.1.2奧氏體的形成速度35 5.1.3奧氏體晶粒大小及其影響因素35 5.2鋼在非平衡冷卻時的轉(zhuǎn)變36 5.2.1過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線37 5.2.2過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能37 5.2.3過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線40 5.3鋼的常用熱處理工藝41 5.3.1鋼的退火和正火41 5.3.2鋼的淬火43 5.3.3鋼的回火47 5.4鋼的表面熱處理工藝49 5.4.1鋼的表面淬火49 5.4.2鋼的化學熱處理50 5.5其他熱處理工藝簡介53 5.5.1形變熱處理53 5.5.2低溫形變熱處理53 5.5.3高溫形變熱處理53 5.5.4真空熱處理53 5.6熱處理工藝舉例54 復習題54 6常用金屬材料56 6.1工業(yè)用鋼56 6.1.1碳素鋼56 6.1.2合金鋼58 6.2鑄鐵66 6.2.1概述66 6.2.2鑄鐵的石墨化66 6.2.3常用鑄鐵67 6.3有色金屬及其合金71 6.3.1鋁及其合金71 6.3.2銅及其合金73 復習題75 第二篇熱成形工藝基礎 7鑄造成形79 7.1砂型鑄造79 7.1.1砂型鑄型的組成80 7.1.2型砂和芯砂80 7.1.3造型和造芯的方法81 7.1.4澆注系統(tǒng)和冒口86 7.2鑄件成形工藝基礎88 7.2.1液態(tài)合金的充型能力88 7.2.2鑄件的收縮90 7.2.3鑄造應力、鑄件變形和裂紋93 7.2.4合金的偏析和吸氣97 7.3鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性97 7.3.1鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求97 7.3.2合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求101 7.4鑄造工藝分析與設計104 7.4.1澆注位置與分型面的確定104 7.4.2主要工藝參數(shù)的確定107 7.4.3鑄造工藝圖及鑄件圖111 7.5特種鑄造112 7.5.1金屬型鑄造112 7.5.2熔模鑄造112 7.5.3壓力鑄造113 7.5.4低壓鑄造114 7.5.5離心鑄造115 7.5.6實型鑄造115 7.5.7連續(xù)鑄造116 7.5.8常用鑄造方法比較116 7.6鑄造成形新工藝簡介117 7.6.1懸浮鑄造117 7.6.2半固態(tài)金屬鑄造118 7.6.3近終形狀鑄造119 7.6.4計算機數(shù)值模擬技術119 復習題119 8鍛壓成形122 8.1金屬的塑性變形122 8.1.1金屬塑性變形的實質(zhì)122 8.1.2金屬的冷變形強化、回復和再結(jié)晶123 8.1.3鍛造比和流線組織125 8.1.4金屬的鍛造性126 8.2自由鍛造127 8.2.1自由鍛造工藝規(guī)程的制訂128 8.2.2自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性130 8.3模鍛131 8.3.1錘上模鍛131 8.3.2模鍛工藝規(guī)程的制訂132 8.3.3模鍛零件結(jié)構(gòu)工藝性134 8.3.4胎模鍛造135 8.4板料沖壓136 8.4.1分離工序136 8.4.2變形工序137 8.4.3沖壓件的工藝性139 8.5鍛壓成形其他工藝140 8.5.1軋制成形140 8.5.2擠壓成形141 8.5.3拉拔成形143 8.6鍛壓成形新工藝簡介144 8.6.1精密模鍛144 8.6.2精密沖裁144 8.6.3液態(tài)模鍛145 8.6.4超塑成形146 復習題147 9焊接成形149 9.1熔焊150 9.1.1電弧焊150 9.1.2其他熔焊方法157 9.2壓力焊和釬焊159 9.2.1壓力焊159 9.2.2釬焊161 9.3常用金屬材料的焊接性能162 9.3.1金屬材料的焊接性162 9.3.2碳鋼及合金鋼的焊接164 9.3.3鑄鐵的補焊165 9.3.4有色金屬及其合金的焊接166 9.4焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性167 9.4.1焊接應力與變形167 9.4.2焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇170 9.4.3焊接方法的選擇171 9.4.4焊接件結(jié)構(gòu)設計的工藝性172 9.5焊接成形新工藝簡介176 9.5.1新型焊接電源176 9.5.2新焊接方法176 9.5.3焊接專家系統(tǒng)與機器人焊接177 復習題178 第三篇冷成形工藝 10金屬切削的基礎知識183 10.1概述183 10.2金屬切削過程184 10.2.1切屑的種類184 10.2.2積屑瘤185 10.2.3切屑收縮和冷變形強化185 10.2.4切削力和切削熱186 10.3刀具材料和刀具構(gòu)造187 10.3.1刀具材料187 10.3.2刀具的構(gòu)造188 10.4切削加工的經(jīng)濟性189 10.4.1刀具壽命和切削速度189 10.4.2進給量和背吃刀量190 10.4.3材料的切削加工性190 復習題192 11常用加工方法綜述193 11.1車削加工193 11.1.1車削的工藝特點193 11.1.2車削的應用194 11.2孔的鉆、鏜加工195 11.2.1鉆削的工藝特點195 11.2.2鉆削的應用196 11.2.3擴孔和鉸孔196 11.2.4鏜孔197 11.3平面的銑刨加工198 11.3.1銑刨加工的工藝特點198 11.3.2銑刨加工的應用199 11.4拉削加工199 11.5磨削加工200 11.5.1磨削的工藝特點200 11.5.2磨削的應用201 11.6光整加工204 11.6.1珩磨204 11.6.2研磨205 11.6.3超精加工205 11.6.4拋光205 復習題206 12典型表面加工分析207 12.1外圓面加工207 12.1.1外圓面的結(jié)構(gòu)特點和技術要求207 12.1.2外圓面加工方案分析208 12.2孔加工209 12.2.1孔的類型和技術要求209 12.2.2孔加工方案分析209 12.3平面加工210 12.3.1平面的類型和技術要求210 12.3.2平面加工方案分析211 12.4螺紋加工212 12.4.1螺紋的類型212 12.4.2螺紋的常用加工方法212 12.5齒輪加工213 12.5.1齒輪的技術要求213 12.5.2齒輪的常用加工方法214 12.6零件的結(jié)構(gòu)工藝性217 復習題224 參考文獻226

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   5.4.1.2火焰加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火法是用乙炔一氧火焰（最高溫度3200℃）或煤氣一氧火焰（最高溫度2000℃），對工件表面進行快速加熱，并隨即噴水冷卻的方法。淬硬層深度一般為2～6mm。適用于中碳鋼、中碳合金鋼及鑄鐵的單件小批量生產(chǎn)以及大型零件（如大型軸類、模數(shù)齒輪等）的表面淬火。 火焰加熱表面淬火的優(yōu)點是設備簡單，成本低，靈活性大。缺點是加熱溫度不易控制，工件表面易過熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 5.4.1.3激光加熱表面淬火 激光加熱表面淬火是以高能量激光束掃描工件表面，使工件表面快速加熱到鋼的臨界點以上，利用工件自身大量吸熱使表層迅速冷卻而淬火，實現(xiàn)表面相變硬化。 激光加熱表面淬火加熱速度極快（105～106℃／s），激光加熱表面淬火后，工件表層獲得極細小的板條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織，其硬化層深度一般為0.3～1mm，表層硬度比普通淬火后低溫回火提高20％，硬化層硬度值一致，耐磨性提高了50％，工件使用壽命可提高幾倍甚至十幾倍。 激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調(diào)質(zhì)組織，淬火后零件變形極小，表面質(zhì)量很高，特別適用于拐角、溝槽、盲孔底部及深孔內(nèi)壁的表面熱處理，而這些部位是其他表面淬火方法極難做到的。 5.4.2鋼的化學熱處理 化學熱處理是將工件置于一定溫度的含有活性原子的特定介質(zhì)中，使介質(zhì)中一種或幾種元素（如C、N、B、Cr等）滲入工件表面，以改變表層的化學成分和組織，達到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點是既改變工件表面層的組織，又改變化學成分，從而使零件表層強化或具有某種特殊的物理、化學性能。 根據(jù)滲入元素的不同，化學熱處理有滲碳、滲氮和碳氮共滲等。無論哪一種化學熱處理都是由以下三個基本過程來完成的。 (1)分解  介質(zhì)在一定溫度下分解出滲入元素的活性原子。 （2）吸收 活性原子首先吸附在零件的表面，然后被零件表面溶解吸收?；钚栽踊蜻M入鐵的晶格形成固溶體，或與鋼中的某種元素形成化合物。 （3）擴散 已被工件表面吸收的原子，在一定溫度下，由表面向內(nèi)部進行擴散，形成一定厚度的滲層。 5.4.2.1  鋼的滲碳 鋼的滲碳是向鋼的表層滲入活性炭原子，增加零件表層含碳量并得到一定滲碳層深度的化學熱處理工藝。通過隨后的淬火和低溫回火，可提高零件表面硬度和耐磨性，增加零件的疲勞抗力，而心部仍保持足夠的強度和韌性。

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