前言

绪论

第1篇材料篇

第1章工程材料的性能

1 1静载时材料的力学性能

1 1 1强度与塑性

1 1 2弹性与刚度

1 1 3硬度

1 2动载时材料的力学性能

1 2 1冲击韧性

1 2 2疲劳强度

1 3工程材料的物理、化学及工艺性能

1 3 1物理性能

1 3 2化学性能

1 3 3工艺性能

思考题

第2章金属与合金的晶体结构和二元合金

相图

2 1金属的晶体结构

2 1 1晶体的概念

2 1 2实际晶体结构

2 2金属的结晶与同素异构转变

2 2 1纯金属的结晶

2 2 2晶粒大小及控制

2 2 3金属的同素异构转变

2 3合金及合金的相结构

2 3 1合金

2 3 2合金的相结构

2 4二元合金相图

2 4 1匀晶相图

2 4 2共晶相图

2 4 3包晶相图

2 4 4共析相图

2 5铁碳合金的基本组织与性能和铁碳合金

相图

2 5 1铁碳合金的基本组织与性能

2 5 2铁碳合金相图

思考题

第3章钢的热处理

3 1钢的热处理概述

3 1 1钢在加热时的组织转变

3 1 2钢在冷却时的组织转变

3 2整体热处理方法

3 2 1退火

3 2 2正火

3 2 3淬火

3 2 4回火

3 3钢的淬透性

3 3 1淬透性的概念

3 3 2淬透性对热处理后力学性能的

影响

3 3 3影响淬透性及淬硬深度的因素

3 3 4淬透性的测定与表示方法

3 4钢的表面淬火和化学热处理

3 4 1钢的表面淬火

3 4 2化学热处理

3 5其他热处理工艺简介

3 5 1真空热处理

3 5 2可控气氛热处理

3 5 3形变热处理

3 5 4超细化热处理

3 5 5高能束表面改性热处理

3 6热处理工件的结构工艺性

3 6 1热处理工艺对零件结构的要求

3 6 2和结构工艺性有关的其他要求

思考题

第4章工业用钢与铸铁

〖〗工程材料及其成形基础目录4 1概述

4 1 1钢的分类与牌号

4 1 2杂质对钢质量的影响

4 1 3合金元素在钢中的作用

4 2工程结构用钢

4 2 1工程结构用钢概述

4 2 2碳素结构钢(非合金结构钢)

4 2 3低合金高强度结构钢

4 3机械结构用钢

4 3 1优质的、特殊质量的非合金结构

钢（优质碳素结构钢）

4 3 2特殊质量的机械结构用合金钢

4 3 3易切削钢

4 3 4铸钢

4 4滚动轴承钢

4 5工具钢

4 5 1工具钢概述

4 5 2刃具钢

4 5 3高速工具钢

4 5 4模具钢

4 6不锈钢、耐热钢和低温钢

4 6 1不锈钢

4 6 2耐热钢

4 6 3低温钢

4 7特殊物理性能钢

4 8铸铁

4 8 1概述

4 8 2铸铁石墨化

4 8 3铸铁分类

4 8 4常用铸铁的牌号、性能与应用

思考题

第5章非铁合金及粉末冶金

5 1铝及铝合金

5 1 1纯铝

5 1 2铝合金及其强化处理

5 1 3铝合金分类及其应用

5 2铜及铜合金

5 2 1纯铜

5 2 2铜合金

5 3其他非铁合金简介

5 3 1钛及钛合金

5 3 2镁及镁合金

5 3 3锌及锌合金

5 4铸造轴承合金与粉末冶金

5 4 1铸造轴承合金

5 4 2粉末冶金

思考题

第6章非金属材料

6 1聚合物材料

6 1 1聚合物的分类

6 1 2塑料

6 1 3橡胶

6 1 4纤维

6 1 5涂料

6 1 6粘合剂

6 1 7功能聚合物材料简介

6 2陶瓷

6 2 1淘瓷材料的性能特点

6 2 2常用工程结构陶瓷

6 3复合材料

6 3 1复合材料的性能特点

6 3 2树脂基复合材料

6 3 3金属基复合材料

6 3 4其他类型的复合材料

思考题

第7章工程材料的合理选用

7 1机械零件合理选材的基本原则和

步骤

7 1 1使用性原则

7 1 2工艺性原则

7 1 3经济性原则

7 1 4可持续发展原则

7 1 5选材的基本步骤

7 2机械零件的失效分析

7 2 1零件失效及失效形式

7 2 2失效分析

7 3常用零件选材的方法和注意事项

7 3 1以防止过量变形为主的选材

7 3 2以抗磨损性能为主的选材

7 3 3以抗疲劳性能为主的选材

7 3 4以综合力学性能为主的选材

7 3 5选材时的注意事项

7 4典型零件（轴）的选材及热处理

7 4 1轴概述

7 4 2轴的主要性能要求和分类

7 4 3轴类零件（机床主轴）的选材与

工艺路线实例

思考题

第2篇成形篇

第8章铸造成形

8 1概述

8 2铸造方法及其应用

8 2 1造型材料和模样

8 2 2铸造工艺图、模样和芯盒

8 2 3浇注系统和冒口

8 2 4手工造型和制芯

8 2 5综合工艺分析举例

8 2 6机器造型与制芯

8 3合金的熔炼与浇注

8 3 1合金的熔炼

8 3 2铸型浇注

8 4铸件清理和常见缺陷分析

8 4 1铸件的落砂和清理

8 4 2铸件常见缺陷分析与挽救措施

8 5特种铸造

8 5 1熔模铸造

8 5 2压力铸造

8 5 3金属型铸造

8 5 4离心铸造

8 5 5陶瓷型铸造

8 5 6挤压铸造

8 5 7磁性铸造

8 5 8石墨型铸造

8 5 9其他特种铸造方法

8 6铸件的工艺设计

8 6 1合金铸造性能

8 6 2铸造工艺设计

8 7铸件的结构工艺性

8 7 1合金铸造性能对铸件结构设计的

要求

8 7 2铸造工艺对铸件结构设计的

要求

8 7 3铸造方法对铸件结构设计的

要求

8 8铸造成形技术的新发展

思考题

第9章塑性成形

9 1概述

9 2金属塑性成形理论基础

9 2 1金属的塑性变形基础

9 2 2金属的可锻性

9 3锻造

9 3 1自由锻

9 3 2模锻

9 4锻造工艺规程的制订

9 4 1自由锻工艺规程的制订

9 4 2模锻工艺规程的制订

9 5锻件的结构工艺性

9 5 1自由锻件的结构工艺性

9 5 2模锻件的结构工艺性

9 6冲压

9 6 1冲压设备

9 6 2冲模

9 6 3冲压基本工序

9 6 4冲压件工艺规程的制订

9 7冲压件的结构工艺性

9 7 1冲压件的形状

9 7 2冲压件的尺寸

9 7 3冲压件的精度和表面质量

9 8其他塑性成形方法

9 8 1挤压

9 8 2轧制

9 8 3拉拔

9 8 4精密模锻

9 8 5粉末锻造

9 8 6液态模锻

9 8 7超塑性成形

9 8 8高速高能成形

9 8 9计算机在塑性成形中的应用

思考题

第10章连接成形

10 1概述

10 1 1焊接方法及其分类

10 1 2粘接（胶接）

10 1 3铆接

10 2电弧焊接基础知识

10 2 1电弧焊的基本知识

10 2 2焊接接头的组织与性能

10 2 3焊接结构力学

10 2 4焊接缺陷及分析

10 2 5焊接材料

10 3常用焊接方法

10 3 1埋弧焊

10 3 2氩弧焊

10 3 3二氧化碳气体保护焊

10 3 4电阻焊

10 3 5摩擦焊

10 3 6扩散焊

10 3 7钎焊

10 3 8等离子弧焊与切割

10 3 9电子束焊

10 3 10焊接新技术及其发展

10 4常用材料焊接

10 4 1金属材料的焊接性

10 4 2常用金属材料的焊接

10 4 3异种材料的连接

10 5焊接件结构设计

10 5 1焊接结构件的材料选用

10 5 2焊接工艺方法的选用

10 5 3焊缝结构的合理设计

10 5 4焊接接头及坡口形式

10 6粘接

10 6 1概述

10 6 2粘结剂

10 6 3粘接接头的设计

10 6 4粘接工艺

10 6 5粘接的应用举例

10 7铆接

10 7 1概述

10 7 2铆钉

10 7 3铆接工具

10 7 4铆接工艺

思考题

第11章其他工程材料的成形

11 1塑料制品的成形

11 1 1概述

11 1 2塑料的一次成形

11 1 3塑料的二次成形

11 1 4塑料的二次加工

11 2橡胶制品的成形

11 2 1橡胶制品的生产过程

11 2 2橡胶的成形方法

11 3无机非金属材料成形基础

11 3 1粉体的制备技术

11 3 2特种陶瓷成形工艺

11 3 3特种陶瓷烧结

11 4复合材料的成形

11 4 1树脂基复合材料的成形

11 4 2金属基复合材料的成形

11 4 3陶瓷基复合材料的成形

思考题

第12章快速成形技术

12 1概述

12 1 1快速成形技术原理

12 1 2快速成形技术的实现

12 1 3快速成形方法分类

12 1 4快速成形的特点

12 1 5快速成形的应用

12 1 6快速成形的发展趋势

12 2熔融沉积快速成形

12 2 1工艺原理

12 2 2工艺特点

12 2 3成形设备

12 2 4成形材料

12 2 5影响因素分析

12 2 6应用实例——叶轮原型制作

12 3其他快速成形工艺简介

12 3 1光敏树脂液相固化成形

（SLA）

12 3 2分层实体制造（LOM）

12 3 3选择性激光烧结（SLS）

12 3 4三维打印（3DP）

12 4逆向工程技术概述

12 4 1逆向工程的定义

12 4 2逆向工程的工作流程

12 4 3逆向工程系统的组成

12 4 4逆向工程与产品创新

12 4 5逆向工程的应用

思考题

第13章零件结构成形工艺分析

13 1零件毛坯成形方法的选择

13 1 1零件毛坯成形方法的选择

原则

13 1 2常用材料成形方法的比较

13 2典型零件毛坯成形方法的选择

13 2 1轴杆类零件

13 2 2盘套类零件

13 2 3支架箱体类零件

13 3零件成形方法选择的技术经济

分析

13 3 1零件成形的技术经济分析

概述

13 3 2铸件的生产成本分析

13 3 3锻件的生产成本分析

13 3 4焊接件的生产成本分析

思考题

参考文献 2100433B

《高等学校教材:工程材料及其成形基础》是按照高等学校教改要求，以教育部最新颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》规定的基本教学内容和要求为依据，对现有的相关教材进行必要的分析，汲取了国内外同类教材的优点，并结合相关院校的教改成果及作者多年的教学经验编写而成。

《高等学校教材:工程材料及其成形基础》精选内容、强调应用、注重能力培养，以选材一改性一成形为主线，将金属与非金属材料结合在一起，既突出共性，又兼顾个性；从理论上简明扼要地论述了材料成分、结构、组织与性能的关系，并着重叙述了材料改性的原理、方法、性能、用途和各种成形技术的原理、方法、工艺和结构要求。

第1章 工程材料与机械制造过程

1.1 材料及其成形工艺的简要发展过程

1.2 工程材料的分类及发展趋势

1.3 机械制造过程及材料成形技术发展趋势

1.3.1 机械制造工艺流程

1.3.2 材料成形工艺的技术进展

1.4 课程总体目标和任务

思考题与习题

第2章 工程材料的性能

2.1 材料的力学性能

2.1.1 强度和塑性

2.1.2 硬度

2.1.3 冲击韧度

2.1.4 疲劳极限

2.2 材料的物理性能

2.3 材料的化学性能

2.3.1 金属腐蚀的基本过程

2.3.2 防止金属腐蚀的途径

2.4 材料的工艺性能

2.5 材料的经济性能

思考题与习题

第3章 材料的结构与凝固

3.1 材料的结合方式

3.1.1 结合键

3.1.2 晶体与非晶体

3.2 金属材料的结构特点

3.2.1 晶体结构的基本概念

3.2.2 三种典型的金属晶体结构

3.2.3 实际金属的晶体结构

3.2.4 合金的晶体结构

3.3 非金属材料的结构特点

3.3.1 陶瓷材料的结构特点

3.3.2 高分子材料的结构特点

3.4 材料的凝固与结晶

3.4.1 金属的结晶特点

3.4.2 非晶态凝固的特点

3.5 铁碳合金相图

3.5.1 铁碳合金的基本组元与基本相

3.5.2 Fe-Fe3C相图分析

3.5.3 典型合金的结晶过程及组织

3.5.4 含碳量与铁碳合金组织及性能的关系

3.5.5 铁碳合金相图的应用

思考题与习题

第4章 材料的强化与处理

4.1 金属材料的热处理

4.1.1 钢在加热时的转变

4.1.2 钢在冷却时的转变

4.1.3 钢的普通热处理

4.1.4 钢的表面热处理

4.1.5 热处理新技术简介

4.1.6 热处理工艺的应用

4.2 聚合物材料的改性强化

4.3 工程材料的表面处理方法

4.3.1 气相沉积

4.3.2 化学转化膜技术

4.3.3 电镀和化学镀

4.3.4 涂料和涂装工艺

思考题与习题

第5章 金属材料

5.1 概述

5.1.1 金属材料的分类

5.1.2 合金元素在钢中的作用

5.2 非合金钢

5.2.1 碳素结构钢

5.2.2 优质碳素结构钢

5.2.3 碳素工具钢

5.2.4 易切削结构钢

5.2.5 碳素铸钢

5.3 合金钢

5.3.1 低合金钢

5.3.2 机械结构用合金钢

5.3.3 合金工具钢和高速工具钢

5.3.4 特殊性能钢

5.4 铸铁

5.4.1 铸铁的石墨化

5.4.2 常用铸铁

5.4.3 特殊性能铸铁

5.5 非铁金属材料

5.5.1 铝及其合金

5.5.2 铜及其合金

5.5.3 滑动轴承合金

5.5.4 粉末冶金材料

思考题与习题

第6章 非金属材料与新型材料

6.1 高分子材料

6.1.1 高聚物的人工合成

6.1.2 有机高分子材料的组成及性能特点

6.1.3 工程塑料

6.1.4 合成橡胶

6.1.5 胶粘剂

6.2 陶瓷材料

6.2.1 陶瓷的分类

6.2.2 陶瓷材料的性能特点

6.2.3 常用工程结构陶瓷的种类、性能和用途

6.3 复合材料

6.3.1 复合材料的种类

6.3.2 复合材料的性能特点

6.3.3 复合材料的应用

6.4 其它新型材料

6.4.1 高温材料

6.4.2 形状记忆材料

6.4.3 非晶态材料

6.4.4 超导材料

6.4.5 纳米材料

思考题与习题

第7章 铸造成形工艺

7.1 铸造工艺基础

7.1.1 概述

7.1.2 合金的铸造性能

7.2 砂型铸造

7.2.1 型砂与芯砂

7.2.2 手工砂型造型

7.2.3 机器造型

7.2.4 型芯制造

7.2.5 合型

7.2.6 浇注

7.2.7 落砂和清理

7.3 铸造工艺

7.3.1 浇注位置与分型面的选择

7.3.2 工艺参数的选择

7.3.3 浇注系统

7.3.4 冒口

7.3.5 铸造工艺图

7.4 铸件的结构工艺性

7.4.1 铸件质量对铸件结构的要求

7.4.2 铸造工艺对零件结构的要求

7.4.3 不同铸造合金对铸件结构的要求

7.5 铸件质量与成本分析

7.5.1 铸件的主要缺陷及其产生原因

7.5.2 铸件成本分析

7.6 特种铸造与铸造新技术简介

7.6.1 熔模铸造

7.6.2 金属型铸造

7.6.3 压力铸造

7.6.4 低压铸造

7.6.5 离心铸造

7.6.6 铸造过程计算机数值模拟技术

7.6.7 快速成形技术

7.6.8 铸造清洁生产

思考题与习题

第8章 锻压成形工艺

8.1 锻压工艺基础

8.1.1 锻压的基本生产方式

8.1.2 金属的锻造性能

8.1.3 坯料的加热和锻件的冷却

8.2 自由锻

8.2.1 自由锻设备

8.2.2 自由锻的基本工序

8.2.3 自由锻工艺规程的制订

8.2.4 自由锻锻件结构工艺性

8.3 模锻

8.3.1 锤上模锻

8.3.2 胎模锻

8.3.3 压力机上的模锻

8.4 板料冲压

8.4.1 冲压设备

8.4.2 冲压模具

8.4.3 板料冲压的基本工序

8.5 锻压件质量与成本分析

8.5.1 锻件质量分析

8.5.2 锻件成本分析

8.6 锻压新技术简介

8.6.1 葛速高能成形

8.6.2 液态成形

8.6.3 超塑性成形

思考题与习题

第9章 焊接及胶接成形工艺

9.1 焊接工艺基础

9.1.1 概述

9.1.2 焊接接头的组织和性能

9.2 常用焊接方法

9.2.1 焊条电弧焊

9.2.2 气焊与气割

9.2.3 埋弧自动焊

9.2.4 气体保护焊

9.2.5 电渣焊

9.2.6 电阻焊

9.2.7 钎焊

9.3 常用金属材料的焊接

9.3.1 金属焊接性

9.3.2 钢铁材料的焊接

9.3.3 非铁金属材料的焊接

9.4 焊接结构工艺性

9.4.1 焊接结构材料的选择

9.4.2 焊缝布置

9.5 焊接质量与成本分析

9.5.1 焊接质量分析

9.5.2 焊接质量检验过程

9.5.3 焊接生产成本分析

9.6 胶接成形

9.6.1 胶接的特点与应用

9.6.2 胶接工艺

9.7 焊接与胶接新技术简介

9.7.1 等离子弧焊接和切割

9.7.2 真空电子束焊接

9.7.3 激光焊接与切割

9.7.4 焊接自动化技术

9.7.5 胶接新技术

思考题与习题

第10章 钳工成形工艺

10.1 划线

10.1.1 划线工具

10.1.2 划线基准

10.1.3 划线操作注意事项

10.2 锯切

10.2.1 锯条

10.2.2 锯切方法

10.3 锉削

10.3.1 锉刀

10.3.2 锉削方法

10.3.3 锉削操作注意事项

10.4 钻孔

10.4.1 钻床

10.4.2 钻头

10.4.3 钻孔方法

10.4.4 钻孔操作注意事项

10.5 攻螺纹与套螺纹

10.5.1 攻螺纹

10.5.2 套螺纹

10.6 刮削

10.6.1 刮刀及其用法

10.6.2 刮削质量检验

10.6.3 平面刮削

10.7 装配工艺

10.7.1 典型零件的装配

10.7.2 拆装工艺方法

思考题与习题

第11章 机械加工成形工艺

11.1 切削加工基本知识

11.1.1 切削加工运动

11.1.2 金属切削刀具

11.1.3 切削液

11.1.4 工件材料的切削加工性

11.1.5 零件的加工质量

11.2 车削加工

11.2.1 车床

11.2.2 车刀

11.2.3 工件的安装方法及附件

11.2.4 基本车削工艺

11.2.5 典型零件加工

11.2.6 机械加工安全技术

11.3 铣削、刨削与磨削加工

11.3.1 铣削加工

11.3.2 刨削加工

11.3.3 磨削加工

11.4 数控加工与特种加工

11.4.1 数控加工

11.4.2 特种加工

思考题与习题

第12章 非金属材料成形工艺

12.1 塑料成形

12.1.1 挤出成形

12.1.2 注射成形

12.1.3 压制成形

12.1.4 浇铸成形

12.1.5 吹塑成形

12.1.6 回转成形

12.2 橡胶成形

12.3 陶瓷成形

12.3.1 压制成形

12.3.2 注浆成形

12.3.3 注射成形

12.4 复合材料成形

12.4.1 手糊成形

12.4.2 层压成形

12.4.3 喷射成形

12.4.4 缠绕成形

思考题与习题

第13章 材料与成形工艺选择及产品质量控制

13.1 机械零件的失效形式

13.1.1 零件失效原因

13.1.2 零件失效形式

13.2 材料及成形工艺选择原则

13.2.1 使用性原则

13.2.2 工艺性原则

13.2.3 经济性原则

13.3 材料及成形工艺选择的方法

13.3.1 材料及其成形工艺选择的步骤

13.3.2 材料及成形工艺选择方法及依据

13.4 典型零件的选材实例分析

13.4.1 轴类零件的选材

13.4.2 齿轮类零件的选材

13.4.3 手用丝锥的选材

13.4.4 机架、箱体类零件的选材

13.5 材料的质量检验

13.5.1 成分分析

13.5.2 组织分析

13.5.3 无损探伤

思考题与习题

附录综合性实验指导

参考文献

本作业集是依据最新出版的《工程材料与成形工艺基础》(徐晓峰主编，机械工业出版社出版)的教学内容编写的配套教材，是在总结多年来教学改革成果和实践经验的基础上编写而成的。本作业集分为6大部分：第1部分，工程材料；第2部分，金属的液态成形；第3部分，金属的塑性成形；第4部分，材料的焊接成形；第5、6部分，切削加工成形。另附有各部分自测题及答案。本作业集可供高等工科院校机械类、机电类及近机类各专业本、专科学生使用。

《工程材料与成形技术基础》工程材料部分的主要任务是阐述各种常用工程材料的化学成分、金属热处理原理与工艺、组织结构、使用性能及实际应用等方面的基础理论和基本知识，为机械零件及工程结构等的设计、制造和正确使用提供有关合理选材、用材的必要理论指导和实际帮助。材料成形工艺基础部分的主要任务是讲述金属机件成形工艺，主要包括：金属材料铸造、压力加工和焊接生产过程的基本原理、材料的热加工工艺性能、各种热加工工艺的特点和适用范围、机械零件的结构工艺性等知识；此外，为了适应经济与社会发展，拓宽学生的知识面，教材中有意识地增加了部分先进的材料成形工艺简介方面知识，具有一定的时代特色。

本书可作为高等工科院校机械类及机电类专业本科生使用教材，也可供有关工程技术人员参考。