工程材料与机械制造基础

工程材料与机械制造基础

图书基本信息
出版时间:2012-10
出版社:陶亦亦、 汪浩 化学工业出版社 (2012-10出版)
作者:陶亦亦,汪浩 编
页数:226
书名:工程材料与机械制造基础
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工程材料与机械制造基础

内容概要
  《工程材料与机械制造基础(第二版)》共分为三篇。第一篇工程材料,主要介绍金属材料的主要性能、金属的晶体结构与结晶、铁碳合金、钢的热处理、常用金属材料的内容,其中着重讲述了钢铁材料和热处理的内容。第二篇热成形工艺基础,主要介绍铸造成形、锻压成形、焊接成形等内容,系统阐述各种热加工工艺方法、特点、规律、应用与结构工艺性等内容。第三篇冷成形工艺基础,主要介绍金属切削的基础知识、常用加工方法综述、典型表面加工分析等内容,综合介绍了各种机加工方法、特点、应用等内容。  本书可以满足教学计划60~90课时的教学需要。可作为高等学校机电类应用型本科教学用书,也可作为高职高专、夜大等学生的教材,并可供工程技术人员参考。
书籍目录
第一篇工程材料
1绪论3
1.1材料概述3
1.2工程材料分类4
1.3工程材料发展趋势5
2金属材料的主要性能7
2.1静载下金属材料的力学性能7
2.1.1弹性和塑性7
2.1.2刚度8
2.1.3强度8
2.1.4硬度9
2.2动载和高温下金属材料的力学性能10
2.2.1冲击韧性10
2.2.2疲劳强度10
2.2.3蠕变11
2.3金属材料的物理、化学和工艺性能11
2.3.1物理性能11
2.3.2化学性能11
2.3.3工艺性能11
复习题12
3金属的晶体结构与结晶13
3.1金属的晶体结构13
3.1.1晶体概念13
3.1.2常见的金属晶格14
3.1.3晶体结构的致密度14
3.2实际金属的结构15
3.2.1多晶体结构15
3.2.2晶格缺陷16
3.3金属的结晶16
3.3.1金属的结晶过程16
3.3.2金属的同素异构转变17
3.3.3金属铸锭的组织特点18
复习题19
4铁碳合金20
4.1合金的相结构20
4.1.1固溶体20
4.1.2金属化合物21
4.2二元合金状态图的建立22
4.2.1二元相图的建立22
4.2.2杠杆定律22
4.2.3共晶相图23
4.2.4共析相图24
4.3铁碳合金的结构和相图24
4.3.1铁碳合金的基本组织25
4.3.2铁碳合金相图25
4.3.3典型成分合金平衡结晶过程分析27
4.3.4铁碳合金的应用30
复习题32
5钢的热处理33
5.1钢在加热时的组织转变33
5.1.1奥氏体的形成33
5.1.2奥氏体的形成速度35
5.1.3奥氏体晶粒大小及其影响因素35
5.2钢在非平衡冷却时的转变36
5.2.1过冷奥氏体等温转变曲线37
5.2.2过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能37
5.2.3过冷奥氏体连续冷却转变曲线40
5.3钢的常用热处理工艺41
5.3.1钢的退火和正火41
5.3.2钢的淬火43
5.3.3钢的回火47
5.4钢的表面热处理工艺49
5.4.1钢的表面淬火49
5.4.2钢的化学热处理50
5.5其他热处理工艺简介53
5.5.1形变热处理53
5.5.2低温形变热处理53
5.5.3高温形变热处理53
5.5.4真空热处理53
5.6热处理工艺举例54
复习题54
6常用金属材料56
6.1工业用钢56
6.1.1碳素钢56
6.1.2合金钢58
6.2铸铁66
6.2.1概述66
6.2.2铸铁的石墨化66
6.2.3常用铸铁67
6.3有色金属及其合金71
6.3.1铝及其合金71
6.3.2铜及其合金73
复习题75
第二篇热成形工艺基础
7铸造成形79
7.1砂型铸造79
7.1.1砂型铸型的组成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浇注系统和冒口86
7.2铸件成形工艺基础88
7.2.1液态合金的充型能力88
7.2.2铸件的收缩90
7.2.3铸造应力、铸件变形和裂纹93
7.2.4合金的偏析和吸气97
7.3铸件结构的铸造工艺性97
7.3.1铸造工艺对铸件结构的要求97
7.3.2合金铸造性能对铸件结构的要求101
7.4铸造工艺分析与设计104
7.4.1浇注位置与分型面的确定104
7.4.2主要工艺参数的确定107
7.4.3铸造工艺图及铸件图111
7.5特种铸造112
7.5.1金属型铸造112
7.5.2熔模铸造112
7.5.3压力铸造113
7.5.4低压铸造114
7.5.5离心铸造115
7.5.6实型铸造115
7.5.7连续铸造116
7.5.8常用铸造方法比较116
7.6铸造成形新工艺简介117
7.6.1悬浮铸造117
7.6.2半固态金属铸造118
7.6.3近终形状铸造119
7.6.4计算机数值模拟技术119
复习题119
8锻压成形122
8.1金属的塑性变形122
8.1.1金属塑性变形的实质122
8.1.2金属的冷变形强化、回复和再结晶123
8.1.3锻造比和流线组织125
8.1.4金属的锻造性126
8.2自由锻造127
8.2.1自由锻造工艺规程的制订128
8.2.2自由锻件结构工艺性130
8.3模锻131
8.3.1锤上模锻131
8.3.2模锻工艺规程的制订132
8.3.3模锻零件结构工艺性134
8.3.4胎模锻造135
8.4板料冲压136
8.4.1分离工序136
8.4.2变形工序137
8.4.3冲压件的工艺性139
8.5锻压成形其他工艺140
8.5.1轧制成形140
8.5.2挤压成形141
8.5.3拉拔成形143
8.6锻压成形新工艺简介144
8.6.1精密模锻144
8.6.2精密冲裁144
8.6.3液态模锻145
8.6.4超塑成形146
复习题147
9焊接成形149
9.1熔焊150
9.1.1电弧焊150
9.1.2其他熔焊方法157
9.2压力焊和钎焊159
9.2.1压力焊159
9.2.2钎焊161
9.3常用金属材料的焊接性能162
9.3.1金属材料的焊接性162
9.3.2碳钢及合金钢的焊接164
9.3.3铸铁的补焊165
9.3.4有色金属及其合金的焊接166
9.4焊接件的结构工艺性167
9.4.1焊接应力与变形167
9.4.2焊接结构材料的选择170
9.4.3焊接方法的选择171
9.4.4焊接件结构设计的工艺性172
9.5焊接成形新工艺简介176
9.5.1新型焊接电源176
9.5.2新焊接方法176
9.5.3焊接专家系统与机器人焊接177
复习题178
第三篇冷成形工艺
10金属切削的基础知识183
10.1概述183
10.2金属切削过程184
10.2.1切屑的种类184
10.2.2积屑瘤185
10.2.3切屑收缩和冷变形强化185
10.2.4切削力和切削热186
10.3刀具材料和刀具构造187
10.3.1刀具材料187
10.3.2刀具的构造188
10.4切削加工的经济性189
10.4.1刀具寿命和切削速度189
10.4.2进给量和背吃刀量190
10.4.3材料的切削加工性190
复习题192
11常用加工方法综述193
11.1车削加工193
11.1.1车削的工艺特点193
11.1.2车削的应用194
11.2孔的钻、镗加工195
11.2.1钻削的工艺特点195
11.2.2钻削的应用196
11.2.3扩孔和铰孔196
11.2.4镗孔197
11.3平面的铣刨加工198
11.3.1铣刨加工的工艺特点198
11.3.2铣刨加工的应用199
11.4拉削加工199
11.5磨削加工200
11.5.1磨削的工艺特点200
11.5.2磨削的应用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抛光205
复习题206
12典型表面加工分析207
12.1外圆面加工207
12.1.1外圆面的结构特点和技术要求207
12.1.2外圆面加工方案分析208
12.2孔加工209
12.2.1孔的类型和技术要求209
12.2.2孔加工方案分析209
12.3平面加工210
12.3.1平面的类型和技术要求210
12.3.2平面加工方案分析211
12.4螺纹加工212
12.4.1螺纹的类型212
12.4.2螺纹的常用加工方法212
12.5齿轮加工213
12.5.1齿轮的技术要求213
12.5.2齿轮的常用加工方法214
12.6零件的结构工艺性217
复习题224
参考文献226

章节摘录
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5.4.1.2火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火法是用乙炔一氧火焰(最高温度3200℃)或煤气一氧火焰(最高温度2000℃),对工件表面进行快速加热,并随即喷水冷却的方法。
淬硬层深度一般为2~6mm。
适用于中碳钢、中碳合金钢及铸铁的单件小批量生产以及大型零件(如大型轴类、模数齿轮等)的表面淬火。
火焰加热表面淬火的优点是设备简单,成本低,灵活性大。
缺点是加热温度不易控制,工件表面易过热,淬火质量不够稳定。
5.4.1.3激光加热表面淬火
激光加热表面淬火是以高能量激光束扫描工件表面,使工件表面快速加热到钢的临界点以上,利用工件自身大量吸热使表层迅速冷却而淬火,实现表面相变硬化。
激光加热表面淬火加热速度极快(105~106℃/s),激光加热表面淬火后,工件表层获得极细小的板条马氏体和针状马氏体的混合组织,其硬化层深度一般为0.3~1mm,表层硬度比普通淬火后低温回火提高20%,硬化层硬度值一致,耐磨性提高了50%,工件使用寿命可提高几倍甚至十几倍。
激光加热表面淬火最佳的原始组织是调质组织,淬火后零件变形极小,表面质量很高,特别适用于拐角、沟槽、盲孔底部及深孔内壁的表面热处理,而这些部位是其他表面淬火方法极难做到的。
5.4.2钢的化学热处理
化学热处理是将工件置于一定温度的含有活性原子的特定介质中,使介质中一种或几种元素(如C、N、B、Cr等)渗入工件表面,以改变表层的化学成分和组织,达到工件使用性能要求的热处理工艺。
其特点是既改变工件表面层的组织,又改变化学成分,从而使零件表层强化或具有某种特殊的物理、化学性能。
根据渗入元素的不同,化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
无论哪一种化学热处理都是由以下三个基本过程来完成的。
(1)分解
介质在一定温度下分解出渗入元素的活性原子。
(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。
活性原子或进入铁的晶格形成固溶体,或与钢中的某种元素形成化合物。
(3)扩散
已被工件表面吸收的原子,在一定温度下,由表面向内部进行扩散,形成一定厚度的渗层。
5.4.2.1
钢的渗碳
钢的渗碳是向钢的表层渗入活性炭原子,增加零件表层含碳量并得到一定渗碳层深度的化学热处理工艺。
通过随后的淬火和低温回火,可提高零件表面硬度和耐磨性,增加零件的疲劳抗力,而心部仍保持足够的强度和韧性。
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