本書是依據(jù)機(jī)械制造、機(jī)電類專業(yè)對工程材料及熱加工工藝方面的知識需求，結(jié)合本科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)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、非金屬材料及復(fù)合材料、鑄造、鍛壓、焊接、機(jī)械零件的選材及毛坯的選擇等。每章后有本章小結(jié)和復(fù)習(xí)思考題，實(shí)驗(yàn)中有課堂常用的五個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，附錄中有熱處理工藝參數(shù)及國內(nèi)外常用金屬材料牌號對照表等。
本書可作為機(jī)械制造類、機(jī)電一體化相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為高職高專相關(guān)機(jī)械制造、機(jī)電、經(jīng)營管理類專業(yè)及企業(yè)有關(guān)技術(shù)人員、管理人員等的學(xué)習(xí)教材和參考書。
《工程材料與熱加工》將工程材料與熱加工工藝方面的內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的知識有機(jī)地融合在一起，淡化了理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，合并了相近的知識點(diǎn)，具有深入淺出、通俗易懂，文字精練、突出重點(diǎn)、層次清晰、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
本書依據(jù)培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才的實(shí)際需要，針對機(jī)械制造及機(jī)電類等專業(yè)對工程材料與熱加工方面的知識需求，配合當(dāng)前專業(yè)對課程知識深度及學(xué)時(shí)的教學(xué)要求而編寫。
本書將工程材料與熱加工工藝方面的內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的知識有機(jī)地融合在一起，適當(dāng)?shù)死碚撔暂^強(qiáng)的內(nèi)容，合并了相近的知識點(diǎn)，力求做到深入淺出、通俗易懂，文字精練、突出重點(diǎn)、理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容層次清晰、實(shí)用性強(qiáng)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠?qū)⒈菊n程知識與后續(xù)專業(yè)課程有機(jī)地聯(lián)系起來，達(dá)到更加有效學(xué)習(xí)的目的。
全書以工程材料及其熱加工為主線，內(nèi)容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、非金屬材料及復(fù)合材料、鑄造、鍛壓、焊接、機(jī)械零件的選材及毛坯的選擇等十二章，在每章后有本章小結(jié)及復(fù)習(xí)思考題，教師可以根據(jù)具體情況選擇布置，使學(xué)生能夠鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)分析問題、解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗(yàn)中課堂常用的五個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在附錄中有布氏硬度對照表、黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算表、熱處理工藝參數(shù)、國內(nèi)外常用金屬材料對照表等方面的資料。
本書中引用的國家標(biāo)準(zhǔn)全部是國家最新標(biāo)準(zhǔn)。在術(shù)語中個(gè)別地方保留了習(xí)慣用法，以和生產(chǎn)實(shí)際保持一致。
參加本書編寫的有杜偉、鄧想、崔國明、程芳、公永建、劉軼、文秀海、楊通勝老師，其中杜偉編寫前言、緒論、第四章、第五章、第六章，鄧想編寫第二章、第三章、崔國明編寫第九章，公永建編寫第十章，劉軼編寫第七章、第八章、第十二章，程芳編寫第十一章第一~四節(jié)，文秀海編寫第一章及第十一章第五~七節(jié)及復(fù)習(xí)思考題，楊通勝編寫實(shí)驗(yàn)及附錄。
本書由杜偉、鄧想任主編，崔國明、程芳、公永建任副主編，全書由杜偉統(tǒng)稿，河南工學(xué)院王學(xué)讓教授審閱。
在本書的編審過程中參考了一些兄弟院校編寫的相關(guān)教材和資料，得到了單位領(lǐng)導(dǎo)及同仁的支持和熱情幫助，在此表示衷心的謝意。
雖然我們在編寫過程中已經(jīng)盡了最大努力，但由于學(xué)識水平及資料來源有限，書中難免存在不妥之處，敬請讀者將建議及意見反饋至電子郵箱：duw101@163.com。
編者
2016年10月
杜偉，河南工學(xué)院材料工程系，教研室主任，副教授，1983~2004 航空部國營一一六廠工作；2004至今在河南機(jī)電高等�？茖W(xué)校、河南工學(xué)院工作。教學(xué)經(jīng)歷叢2004年至今。授課情況：金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料及熱處理、工程材料及熱成形基礎(chǔ)、模具材料與壽命、熱處理工藝學(xué)等。
緒論1
一、材料科學(xué)的作用與地位1
二、工程材料與熱加工技術(shù)的發(fā)展2
三、本課程的性質(zhì)、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法2
第一章金屬材料的性能4
第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能4
一、強(qiáng)度4
二、塑性6
第二節(jié)硬度6
一、布氏硬度7
二、洛氏硬度8
三、維氏硬度8
第三節(jié)沖擊韌性與疲勞強(qiáng)度9
一、沖擊韌性9
二、疲勞強(qiáng)度10
第四節(jié)金屬材料的其他性能11
一、物理性能11
二、化學(xué)性能12
三、工藝性能13
本章小結(jié)13
復(fù)習(xí)思考題13
第二章純金屬與合金的基本知識15
第一節(jié)純金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)15
一、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)15
二、純金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)16
三、合金的晶體結(jié)構(gòu)18
第二節(jié)純金屬與合金的結(jié)晶20
一、純金屬的結(jié)晶過程21
二、合金的結(jié)晶與二元合金相圖23
三、合金性能與相圖間的關(guān)系29
本章小結(jié)30
復(fù)習(xí)思考題31
第三章鐵碳合金相圖33
第一節(jié)鐵碳合金的基本知識33
一、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變33
二、鐵碳合金的基本相34
第二節(jié)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(jié)典型鐵碳合金的結(jié)晶過程及組織37
一、共析鋼的結(jié)晶過程及組織37
二、亞共析鋼的結(jié)晶過程及組織38
三、過共析鋼的結(jié)晶過程及組織39
四、共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織40
五、亞共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織41
六、過共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過程及組織41
第四節(jié)鐵碳合金成分與組織、性能的關(guān)系42
一、鐵碳合金成分與組織的關(guān)系42
二、鐵碳合金成分與性能的關(guān)系43
第五節(jié)碳素鋼44
一、雜質(zhì)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(jié)50
復(fù)習(xí)思考題50
第四章鋼的熱處理53
第一節(jié)鋼的熱處理原理53
一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變54
二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變56
第二節(jié)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(jié)鋼的表面熱處理72
一、鋼的表面淬火72
二、鋼的化學(xué)熱處理74
第四節(jié)熱處理質(zhì)量控制77
一、常見的熱處理缺陷及影響因素77
二、熱處理工件的結(jié)構(gòu)工藝性78
第五節(jié)熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注及工序位置安排79
一、熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注79
二、熱處理工序位置的安排79
本章小結(jié)80
復(fù)習(xí)思考題81
第五章合金鋼86
第一節(jié)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(jié)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(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼92
一、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼92
二、合金滲碳鋼92
三、合金調(diào)質(zhì)鋼96
四、合金彈簧鋼96
五、滾動軸承鋼99
第四節(jié)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(jié)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(jié)114
復(fù)習(xí)思考題114
第六章鑄鐵117
第一節(jié)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(jié)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(jié)127
復(fù)習(xí)思考題128
第七章有色金屬及粉末冶金材料130
第一節(jié)鋁及鋁合金130
一、工業(yè)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(jié)銅及銅合金135
一、工業(yè)純銅135
二、銅合金的分類135
三、黃銅136
四、青銅136
第三節(jié)滑動軸承合金138
一、軸承合金的性能要求138
二、軸承合金的組織特征139
三、常用的軸承合金139
第四節(jié)粉末冶金材料140
一、粉末冶金法及其應(yīng)用141
二、常用的粉末冶金材料141
本章小結(jié)144
復(fù)習(xí)思考題144
第八章非金屬材料及復(fù)合材料146
第一節(jié)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(tài)147
三、常用高分子材料147
第二節(jié)陶瓷材料151
一、陶瓷材料的分類151
二、陶瓷材料的性能及應(yīng)用152
第三節(jié)復(fù)合材料152
一、復(fù)合材料的分類153
二、復(fù)合材料的性能153
三、常用復(fù)合材料154
本章小結(jié)155
復(fù)習(xí)思考題155
第九章鑄造157
第一節(jié)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(yīng)力162
第二節(jié)砂型鑄造163
一、砂型鑄造的造型方法163
二、砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)167
三、鑄造實(shí)例分析173
第三節(jié)鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性174
一、砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求174
二、合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)的要求175
第四節(jié)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(shí)型鑄造183
第五節(jié)鑄件的質(zhì)量控制184
一、鑄件中常見的缺陷及產(chǎn)生原因184
二、鑄件的質(zhì)量檢驗(yàn)186
第六節(jié)常用鑄造方法比較189
本章小結(jié)190
復(fù)習(xí)思考題191
第十章鍛壓195
第一節(jié)金屬的塑性變形195
一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)195
二、冷塑性變形對金屬組織及性能的影響197
三、回復(fù)與再結(jié)晶198
四、金屬的熱加工199
第二節(jié)金屬的鍛壓性能200
一、金屬的本質(zhì)200
二、變形條件200
第三節(jié)自由鍛202
一、自由鍛的特點(diǎn)202
二、自由鍛的基本工序202
三、自由鍛工藝規(guī)程的制訂204
四、自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性209
第四節(jié)模鍛210
一、錘上模鍛210
二、胎模鍛214
三、壓力機(jī)上模鍛215
第五節(jié)鍛件的質(zhì)量控制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(chǎn)生原因218
三、模鍛件中常見的缺陷及產(chǎn)生原因220
第六節(jié)板料沖壓221
一、板料沖壓的基本工序221
二、沖模的分類及結(jié)構(gòu)224
三、沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性226
第七節(jié)其他壓力加工方法227
一、擠壓成型227
二、軋制成型228
三、拉拔229
本章小結(jié)229
復(fù)習(xí)思考題230
第十一章焊接235
第一節(jié)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(yīng)力與變形241
第二節(jié)其他熔焊方法244
一、埋弧焊244
二、氣體保護(hù)電弧焊246
三、氣焊248
四、電渣焊249
五、等離子弧焊250
第三節(jié)壓焊與釬焊251
一、壓焊251
二、釬焊253
第四節(jié)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(bǔ)257
五、有色金屬的焊接257
第五節(jié)焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性259
一、焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇260
二、焊接接頭形式的選擇260
三、焊縫的布置261
第六節(jié)焊接的質(zhì)量控制262
一、焊接缺陷概述262
二、常見焊接缺陷的產(chǎn)生原因和防止措施263
第七節(jié)焊接方法的選擇266
本章小結(jié)267
復(fù)習(xí)思考題267
第十二章機(jī)械零件的選材及毛坯的選擇271
第一節(jié)機(jī)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(jié)機(jī)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(jié)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(diǎn)及生產(chǎn)成本比較284
三、常用機(jī)械零件毛坯的選擇284
本章小結(jié)285
復(fù)習(xí)思考題285
實(shí)驗(yàn)288
實(shí)驗(yàn)一硬度實(shí)驗(yàn)288
實(shí)驗(yàn)二金相顯微鏡的使用及金相試樣的制備292
實(shí)驗(yàn)三鐵碳合金平衡組織分析295
實(shí)驗(yàn)四碳鋼的熱處理299
實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度換算表315
附錄三國內(nèi)外常用鋼鐵材料牌號對照表319
附錄四常用鋼臨界點(diǎn)及淬火加熱溫度323
附錄五常用鋼淬火后的回火溫度326
參考文獻(xiàn)327
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