工程材料

前言

黨的十七大提出，要把“提高自主創(chuàng)新能力、建設創(chuàng)新型國家”作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心和提高綜合國力的關(guān)鍵。這是時代對我們提出的迫切要求。改革開放以來，我國的經(jīng)濟建設取得了舉世矚目的成就，科學技術(shù)發(fā)展步入了一個重要躍升期。然而，與世界先進國家相比，我國科技缺乏原創(chuàng)性和可持續(xù)的動力，缺乏跨學科、跨領(lǐng)域重大繼承創(chuàng)新的能力，缺乏引領(lǐng)世界科技發(fā)展的影響力。同時，我國科技人員的知識結(jié)構(gòu)、業(yè)務能力、綜合素質(zhì)顯得不足。多年以來形成的學校教育與社會教育的隔閡、智力教育與能力教育的隔閡、自然科學與社會科學的隔閡，造成了幾代人科技創(chuàng)新能力的缺陷。時代呼喚各種類型的創(chuàng)新人才，知識的創(chuàng)新、傳播和應用將成為社會發(fā)展的決定因素。擔負著培養(yǎng)創(chuàng)新人才重任的高等學校，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才呢？我以為有兩點非常重要：創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實踐。湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會近年來完成了省級教學改革項目“工程材料及機械制造基礎(chǔ)系列課程教學內(nèi)容和課程體系改革的研究與實踐”的項目，獲得湖北省教學成果二等獎，并在全省十幾所大學中推廣應用，取得了良好的教學效果，由此帶動了一批新的教學研究課題的開展。這是在創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實踐方面的有益嘗試。要進行創(chuàng)新教育，應當站在巨人的肩膀上，而這位巨人就是各門科學的重點基礎(chǔ)課。只有打下了牢固的基礎(chǔ)，才能自如地實現(xiàn)向新領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，才能具有可靠的應變能力和堅實的后勁。沒有良好的理論基礎(chǔ)和知識結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新與創(chuàng)造就將成為無源之水、無本之木。然而，傳統(tǒng)教育重傳習、重因襲，缺乏對學生探究問題的鼓勵，這極大地制約了學生智力的培養(yǎng)和獨創(chuàng)性的發(fā)揮。因此，亟須在基本教育理念方面進行變革，在我們教學活動的實施中加強創(chuàng)新意識，在我們教材的編寫中注入大量創(chuàng)新元素。在有效提升學生的創(chuàng)新品質(zhì)方面，學校和教師有著不可替代的影響力和感召力。因此，重新理清“工程材料及機械制造基礎(chǔ)系列課程”教學改革和教材編寫的發(fā)展思路，探索該教學課程體系的內(nèi)容與教學方法，是一項迫在眉睫而又意義深遠的工作。科學的目的在于認識，而技術(shù)與工程的目的則在于實踐，創(chuàng)造性思維基于實踐，始于問題。正如楊叔子院士所說：“創(chuàng)新之根在實踐。”對培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才而言，加強實踐性教學環(huán)節(jié)具有重要的基礎(chǔ)性作用和現(xiàn)實意義。工科教學的特征是實用性強，專業(yè)性強，方法性強，必須讓學生從書本和課堂中適度解放出來，通過接觸實踐，接觸實際問題，來增強學生對課堂書本知識的理解和掌握，以減少傳習教學色彩，使學生獲取寬廣的工程感性知識。近年來“工程材料及機械制造基礎(chǔ)系列課程”教學改革實踐表明，按照教學體系的總體方案和學生認知水平的發(fā)展，創(chuàng)新實踐教育的內(nèi)容似可劃分為三個層次。第一層次，針對低年級學生的知識背景，著重讓學生建立起工程系統(tǒng)概念，初步學會選用材料和選擇制作工藝，了解制作對象的結(jié)構(gòu)工藝性及常用的技術(shù)裝備。第二層次，著手訓練學生的動手能力與創(chuàng)新意識。首先通過基礎(chǔ)科學原理的實驗訓練，養(yǎng)成科學、規(guī)范的研究習慣與方法；其次通過技術(shù)基礎(chǔ)課程實驗訓練,了解工程技術(shù)創(chuàng)新的方法和過程；最后，也是最重要的一點，通過驗證基礎(chǔ)科學原理和技術(shù)科學原理的動手過程，切身體驗科學發(fā)現(xiàn)與工程創(chuàng)新的方法與歷程。第三層次，通過專業(yè)課程實驗、課程設計、生產(chǎn)實習和畢業(yè)論文研究等綜合實踐環(huán)節(jié),著重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，讓學生體會如何在工程上應用與發(fā)揮自身知識和能力，進行學以致用的過渡。湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會在組織實施“工程材料及機械制造工藝基礎(chǔ)系列課程”教學改革實踐基礎(chǔ)上，提出了“以工業(yè)系統(tǒng)認知為基礎(chǔ)，以工藝實驗分析能力為根本，以工藝設計為主線，加強工程實踐，注重工藝創(chuàng)新”的教學新思路，打破了原有四門課程(金工實習、工程材料、材料成形工藝基礎(chǔ)和機械制造基礎(chǔ))相對隔離的現(xiàn)狀，改善了課程結(jié)構(gòu)體系，努力實現(xiàn)整體優(yōu)化，體現(xiàn)基于問題的學習、基于項目的學習、基于案例的學習以及探究式學習的創(chuàng)新教育思想，并在此基礎(chǔ)上建立起新型的工業(yè)培訓中心教學基地，大大推動了本系列課程的發(fā)展。呈獻給大家的“普通高等學校工程材料及機械制造基礎(chǔ)創(chuàng)新人才培養(yǎng)系列教材”，是湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會獲得省優(yōu)秀教學成果二等獎后，與華中科技大學出版社經(jīng)過進一步探索和實踐取得的新成果，擬由《工程系統(tǒng)認識實踐》（理工科通識）、《工程材料》、《材料成形工藝基礎(chǔ)》、《機械制造基礎(chǔ)》、《工程材料及其成形工藝》、《材料成形及機械制造工藝基礎(chǔ)》、《機械制造工藝基礎(chǔ)》、《制造工藝綜合實驗》、《基于項目的工程實踐》（機械及近機械類）、《工程實踐教程》（非機械類）、《工程實踐報告》等組成。它通過構(gòu)建新的課程體系，改革教學內(nèi)容、教學方法與教學手段，以期達到整體優(yōu)化，促進學生的知識、能力和素質(zhì)的均衡發(fā)展，特別是培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)、創(chuàng)新思維能力和獨立獲取知識的能力。殷切希望該系列教材能夠得到廣大讀者和全國同仁的關(guān)心、支持和幫助。相信經(jīng)過湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會的統(tǒng)一規(guī)劃和各高校師生的團結(jié)協(xié)作，汲取國內(nèi)同行課程改革的成功經(jīng)驗，遵循“解放思想、實事求是”的原則，進一步轉(zhuǎn)變教育觀念，在教學改革上更上一層樓。面對科學技術(shù)的飛速發(fā)展，面對全球信息化浪潮的挑戰(zhàn)，我們必須貫徹落實科學發(fā)展觀，堅持與時俱進的精神品質(zhì)，講求競爭，倡導無私無畏的開拓精神，為全面提高全民族的創(chuàng)新能力，建設創(chuàng)新型國家培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才。謹此為序。教育部高等學校機械學科教學指導委員會委員材料成型與控制工程專業(yè)課程教學指導分委員會副主任湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會理事長華中科技大學常務副校長，教授2010年8月于喻家山

內(nèi)容概要

　　《普通高等學校工程材料及機械制造基礎(chǔ)創(chuàng)新人才培養(yǎng)系列教材：工程材料》根據(jù)教育部高教司頒布的高等學校工科本科《工程材料及機械制造基礎(chǔ)教學基本要求》而編寫，內(nèi)容力求簡明扼要，強化實際應用。本書以金屬材料為重點，著重介紹了金屬材料及熱處理的基礎(chǔ)知識、一些常用的非金屬材料和新型材料及其新工藝、新進展，以及機械零件選材與失效分析方面的知識和方法。本書共分十一章，主要內(nèi)容有：材料的性能；金屬的結(jié)構(gòu)與塑性變形；金屬的結(jié)晶與二元合金相圖；鐵碳合金；金屬熱處理及表面處理技術(shù)；合金鋼；鑄鐵；非鐵金屬及其合金；非金屬材料及其應用；現(xiàn)代新型材料及其應用；機械零件的選材與失效分析?！　　镀胀ǜ叩葘W校工程材料及機械制造基礎(chǔ)創(chuàng)新人才培養(yǎng)系列教材：工程材料》可作為高等院校機類、近機類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員學習參考。

作者簡介

徐自立，武漢紡織大學教授，博導。

書籍目錄

緒論第1章 材料的性能 1.1 靜態(tài)力學性能  1.1.1 強度、剛度和塑性  1.1.2 硬度 1.2 動態(tài)力學性能 1.3 其他性能 思考與練習第2章 金屬的結(jié)構(gòu)與塑性變形 2.1 純金屬的晶體結(jié)構(gòu)  2.1.1 晶體結(jié)構(gòu)的基本概念  2.1.2 常見金屬的晶格類型  2.1.3 單晶體的各向異性與多晶體的各向同性  2.1.4 實際金屬的結(jié)構(gòu) 2.2 合金的晶體結(jié)構(gòu)  2.2.1 合金概述  2.2.2 固溶體  2.2.3 金屬間化合物 2.3 金屬的冷變形行為  2.3.1 單晶體金屬的塑性變形  2.3.2 實際金屬的塑性變形 2.4 冷變形金屬對金屬組織和性能的影響  2.4.1 塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響  2.4.2 塑性變形對金屬性能的影響 2.5 冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化  2.5.1 回復  2.5.2 再結(jié)晶  2.5.3 晶粒長大 2.6 金屬的熱變形加工 思考與練習第3章 金屬的結(jié)晶與二元合金相圖 3.1 金屬的結(jié)晶及其控制  3.1.1 結(jié)晶概述  3.1.2 金屬的結(jié)晶過程  3.1.3 晶粒的大小及控制  3.1.4 鑄錠的凝固組織  3.1.5 晶體的同素異構(gòu)現(xiàn)象 3.2 二元合金相圖的建立及其意義 3.3 二元合金相圖的基本類型及杠桿定律  3.3.1 勻晶相圖  3.3.2 共晶相圖  3.3.3 包晶相圖  3.3.4 其他相圖  3.3.5 合金的性能與相圖的關(guān)系 思考與練習第4章 鐵碳合金 4.1 鐵碳合金相圖及其分析和應用  4.1.1 鐵碳合金中的基本相  4.1.2 Fe—Fe。C相圖分析  4.1.3 典型合金結(jié)晶過程分析  4.1.4 碳對鐵碳合金組織和性能的影響  4.1.5 Fe—Fe。C相圖的應用和局限性 4.2 碳鋼  4.2.1 鋼中的元素  4.2.2 碳鋼的牌號、性能和用途  4.2.3 鑄鋼 思考與練習第5章 金屬熱處理 5.1 鋼受熱時的轉(zhuǎn)變 5.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變  5.2.1 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線  5.2.2 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線 5.3 鋼的退火與正火  5.3.1 退火和正火的目的  5.3.2 退火工藝及其應用  5.3.3 正火工藝及其應用 5.4 鋼的淬火  5.4.1 淬火的目的  5.4.2 淬火的一般工藝  5.4.3 常用的淬火方法 5.5 鋼的回火  5.5.1 回火目的  5.5.2 淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變和產(chǎn)物  5.5.3 淬火鋼回火時的性能變化  5.5.4 回火的種類及應用  5.5.5 自身回火淬火法 5.6 鋼的淬透性 5.7 鋼的表面淬火  5.7.1 感應加熱表面淬火  5.7.2 火焰加熱表面淬火  5.7.3 激光加熱表面淬火 5.8 鋼的化學熱處理  5.8.1 滲碳  5.8.2 滲氮  5.8.3 碳氮共滲  5.8.4 其他化學熱處理方法 5.9 熱處理注意事項 思考與練習第6章 合金鋼 6.1 合金鋼中的元素  6.1.1 合金元素在鋼中的存在形式和對基本相的影響  6.1.2 合金元素對鐵碳舍金相圖的影響  6.1.3 合金元素對鋼熱處理組織轉(zhuǎn)變的影響  6.1.4 合金元素對鋼力學性能的影響  6.1.5 合金元素對鋼工藝性能的影響 6.2 合金結(jié)構(gòu)鋼及其應用  6.2.1 合金滲碳鋼  6.2.2 合金調(diào)質(zhì)鋼  6.2.3 合金彈簧鋼  6.2.4 。滾動軸承鋼  6.2.5 其他常用合金結(jié)構(gòu)鋼 6.3 合金工具鋼及其應用  6.3.1 低合金刃具鋼  6.3.2 高速鋼  6.3.3 合金冷作模具鋼  6.3.4 合金熱作模具鋼  6.3.5 合金量具鋼 6.4 特殊性能鋼及其應用  6.4.1 不銹鋼  6.4.2 耐熱鋼及耐熱合金  6.4.3 耐磨鋼 思考與練習第7章 鑄鐵 7.1 鑄鐵的石墨化和分類  7.1.1 鑄鐵的石墨化  7.1.2 鑄鐵的分類 7.2 灰鑄鐵  7.2.1 影響灰鑄鐵組織和性能的因素  7.2.2 灰鑄鐵的熱處理 7.3 球墨鑄鐵  7.3.1 球墨鑄鐵的化學成分和球化處理  7.3.2 球墨鑄鐵的牌號、組織和性能  7.3.3 球墨鑄鐵的熱處理 7.4 其他鑄鐵  7.4.1 可鍛鑄鐵  7.4.2 蠕墨鑄鐵  7.4.3 特殊性能鑄鐵 思考與練習第8章 非鐵金屬及合金 8.1 鋁及鋁合金  8.1.1 純鋁及其應用  8.1.2 鋁合金及其應用 8.2 銅及銅合金  8.2.1 工業(yè)純銅及其應用  8.2.2 銅合金及其應用 8.3 滑動軸承合金  8.3.1 滑動軸承的工作條件及對性能、組織的要求  8.3.2 各類滑動軸承合金應用簡介 8.4 鈦及鈦合金  8.4.1 純鈦及其應用  8.4.2 鈦合金及其應用 8.5 粉末冶金材料及其應用  8.5.1 粉末冶金工藝  8.5.2 粉末冶金技術(shù)的應用  8.5.3 粉末冶金材料——硬質(zhì)合金及其應用 思考與練習第9章 非金屬材料及其應用 9.1 高分子材料  9.1.1 高分子化合物的組成和分類  9.1.2 高分子材料的命名及分類  9.1.3 工程塑料  9.1.4 合成橡膠與合成纖維  9.1.5 合成膠黏劑和涂料 9.2 工業(yè)陶瓷  9.2.1 陶瓷材料的分類  9.2.2 常用工程陶瓷及其應用 思考與練習第10章 現(xiàn)代新型材料及其應用 10.1 復合材料 10.2 其他新型材料  10.2.1 形狀記憶合金  10.2.2 非晶態(tài)合金  1O.2.3 納米材料  10.2.4 阻尼合金  10.2.5 超導材料  10.2.6 梯度功能材料 思考與練習第11章 機械零件的選材與失效分析 11.1 機械零件的失效分析 11.2 機械零件選材的基本原則及分析  11.2.1 選材的基本原則  11.2.2 機械零件強度與材料力學性能的關(guān)系 11.3 常用機械零件的選材及加工路線  11.3.1 軸類零件  11.3.2 齒輪類零件  11.3.3 彈簧類零件  11.3.4 箱體支承類零件  11.3.5 儀表殼體類零件  11.3.6 常用機械的主要零件的選材 思考與練習附錄A 鋼鐵金屬硬度與強度的換算表附錄B 淬火鋼回火溫度與硬度的關(guān)系附錄C 常用塑料、復合材料縮寫代號附錄D 機械工程材料實驗參考文獻

章節(jié)摘錄

結(jié)晶是一個自發(fā)過程，但必須具備一定條件，即需要一個驅(qū)動力。自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過程，總是由一種較高能量狀態(tài)趨向于能量較低的狀態(tài)，就象水總是自動地流向低處，降低自己的勢能一樣。結(jié)晶過程的情況也是如此，圖3-2所示的是液態(tài)物質(zhì)和固態(tài)物質(zhì)的能量狀態(tài)與溫度的關(guān)系曲線，圖中自由能E是物質(zhì)中能夠自動向外界釋放出其中多余或者能夠?qū)ν庾鞴Φ倪@一部分能量。從圖中可看出，液態(tài)自由能變化曲線比固態(tài)陡，液固曲線相交點的對應溫度為T0，此時液態(tài)和固態(tài)的能量狀態(tài)相等，處于動態(tài)平衡，可長期共存，T0稱為理論結(jié)晶溫度或熔點。顯然，在T0溫度以上，物質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)為液態(tài)，而在T0溫度以下，物質(zhì)穩(wěn)定狀態(tài)為固態(tài)。因此，液態(tài)物質(zhì)要結(jié)晶，就必須冷卻到T0溫度以下，即必須冷卻到低于T0以下的某一個溫度Tn才能結(jié)晶，這種現(xiàn)象稱為過冷。理論結(jié)晶溫度T0與實際結(jié)晶溫度Tn之差稱為過冷度（degree of undercooling），即△T=T0–Tn 。過冷度愈大，液態(tài)和固態(tài)之間能量狀態(tài)差就愈大，促使液體結(jié)晶的驅(qū)動力就愈大。只有當驅(qū)動力達到一定程度時液態(tài)金屬才能開始結(jié)晶?？梢姡Y(jié)晶的必要而且充分的條件是液態(tài)金屬具有一定的過冷度。

編輯推薦

《工程材料》是由湖北省金屬工藝學教學專業(yè)委員會組織編寫，華中科技大學常務副校長、教育部高等學校機械學科材料成型與控制工程專業(yè)課程教學指導分委員會副主任林萍華擔任編委會主任。注重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的意識和能力，通過實際制作產(chǎn)品或作品，強化學生的工程實踐效果；充分發(fā)揮學生的潛力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)綜合素質(zhì)。省內(nèi)眾多高等院校參加編寫和使用。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    工程材料 PDF格式下載

---