第1章 材料的力学性能 1

1.1 强度 1

1.1.1 静强度 2

1.1.2 疲劳强度 3

1.2 塑性 4

1.3 冲击韧性 5

1.4 硬度 6

1.4.1 布氏硬度 6

1.4.2 洛氏硬度 6

1.4.3 维氏硬度 7

思考题 8

第2章 金属材料基础知识 9

2.1 金属的晶体结构与结晶 9

2.1.1 金属的晶体结构 9

2.1.2 金属的结晶 11

2.2 合金的相结构和结晶 13

2.2.1 合金的基本相结构 14

2.2.2 合金的组织 15

2.2.3 合金的结晶 15

2.3 金属的强化 16

2.3.1 金属的塑性变形 16

2.3.2 金属强化的途径 18

思考题 20

第3章 铁碳合金 21

3.1 铁碳合金的基本相 21

3.1.1 纯铁的同素异晶转变 21

3.1.2 铁碳合金的三种基本相 21

3.2 铁碳合金相图 23

3.2.1 Fe-Fe3C相图概述 23

3.2.2 典型铁碳合金的结晶与组织转变分析 26

3.2.3 碳钢的性能及相图的应用 29

思考题 30

第4章 钢的热处理 32

4.1 钢热处理时的组织转变 33

4.1.1 钢在加热时的组织转变 33

4.1.2 奥氏体冷却时的组织转变 33

4.2 钢的预备热处理——退火与正火 38

4.2.1 钢的退火 38

4.2.2 钢的正火 39

4.2.3 退火与正火的选用 39

4.3 钢的最终热处理（1）——淬火与回火 40

4.3.1 钢的淬火 40

4.3.2 淬火钢的回火 42

4.3.3 钢的淬硬性与淬透性 44

4.4 钢的最终热处理（2）——表面热处理 45

4.4.1 表面淬火 45

4.4.2 化学热处理 46

4.5 热处理技术条件与工序位置 48

4.5.1 热处理技术条件 48

4.5.2 热处理工序位置安排 49

思考题 51

第5章 工业用钢 53

5.1 合金元素在钢中的作用 53

5.1.1 固溶强化铁素体 53

5.1.2 形成合金碳化物 54

5.1.3 细化奥氏体晶粒 54

5.1.4 稳定奥氏体 55

5.1.5 阻碍马氏体分解 55

5.2 钢的分类和牌号表示方法 57

5.2.1 钢的分类 57

5.2.2 常用钢的牌号表示法 58

5.3 结构钢 59

5.3.1 渗碳钢 59

5.3.2 调质钢 59

5.3.3 弹簧钢 61

5.3.4 滚动轴承钢 62

5.3.5 其他常用结构钢 63

5.4 工具钢 65

5.4.1 刃具钢 65

5.4.2 模具钢 70

5.5 特殊钢 73

5.5.1 不锈钢 73

5.5.2 耐磨钢 74

5.5.3 耐热钢 75

思考题 75

第6章 铸铁 77

6.1 铸铁的分类及碳的石墨化 77

6.1.1 铸铁的分类 77

6.1.2 碳的石墨化 78

6.2 灰铸铁 79

6.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能 79

6.2.2 灰铸铁的热处理 80

6.2.3 灰铸铁的牌号与应用 81

6.3 球墨铸铁 81

6.3.1 球墨铸铁的成分、组织与性能 81

6.3.2 球墨铸铁的热处理 82

6.3.3 球墨铸铁的牌号和应用 83

6.4 其他铸铁 83

6.4.1 可锻铸铁 83

6.4.2 蠕墨铸铁 84

6.4.3 合金铸铁 84

思考题 85

第7章 有色金属材料 86

7.1 铝及铝合金 86

7.1.1 工业纯铝 86

7.1.2 铝合金 86

7.2 铜及铜合金 90

7.2.1 工业纯铜 90

7.2.2 铜合金 91

7.3 轴承合金 94

7.3.1 轴承合金的性能和组织特点 94

7.3.2 常用轴承合金 95

思考题 97

第8章 非金属材料与复合材料 98

8.1 高分子材料 98

8.1.1 高分子材料基础知识 98

8.1.2 常用高分子材料 100

8.2 陶瓷 103

8.2.1 陶瓷的组成与特性 103

8.2.2 陶瓷的分类与常用工业陶瓷 104

8.3 复合材料 105

8.3.1 复合材料的组成与特性 105

8.3.2 复合材料的分类与常用复合材料 106

思考题 106

第9章 新材料 108

9.1 纳米材料 108

9.1.1 纳米材料结构单元 108

9.1.2 纳米材料的性能 109

9.1.3 纳米技术及纳米材料的应用 110

9.2 智能材料 112

9.2.1 智能材料的构成 113

9.2.2 智能材料的特征 113

9.2.3 智能材料的分类 114

9.2.4 几种新型的智能材料 114

9.3 其他新材料 117

9.3.1 超导材料 117

9.3.2 生态环境材料 118

第10章 铸造 119

10.1 合金的铸造性能与常用铸造合金 119

10.1.1 合金的铸造性能 119

10.1.2 常用的铸造合金 121

10.2 砂型铸造 121

10.2.1 砂型铸造过程简介 121

10.2.2 砂型铸件常见缺陷 125

10.2.3 铸件图 125

10.3 特种铸造及铸造方法的选择 126

10.3.1 特种铸造 126

10.3.2 常用铸造方法的比较和选择 129

思考题 130

第11章 锻压 131

11.1 锻造概述 131

11.1.1 锻造的作用 131

11.1.2 金属的锻造性能与锻造温度范围 132

11.1.3 常用金属材料的锻造性能和锻造特点 133

11.2 自由锻 134

11.2.1 自由锻的设备与基本工序 134

11.2.2 锻件图的绘制和坯料计算 136

11.3 模锻 138

11.3.1 锤上模锻 138

11.3.2 胎模锻 140

11.4 板料冲压 142

11.4.1 冲压设备 142

11.4.2 冲压基本工序 142

11.4.3 冲模分类和构造 143

思考题 145

第12章 焊接 146

12.1 手工电弧焊 146

12.1.1 手弧焊的工艺过程与冶金特点 146

12.1.2 焊条 147

12.1.3 手弧焊件的焊接质量 148

12.2 其他常用焊接方法与焊接方法的选择 150

12.2.1 其他常用焊接方法 150

12.2.2 常用焊接方法的选择 153

12.3 金属的焊接性能与焊件结构工艺性 154

12.3.1 金属的焊接性能 154

12.3.2 焊件结构工艺性 155

思考题 156

第13章 机械零件毛坯的选择 157

13.1 毛坯选择的原则 157

13.2 毛坯选择的依据 158

13.2.1 零件毛坯的种类 158

13.2.2 常用零件毛坯的选择 159

13.3 螺旋起重器主要零件的毛坯选择案例 161

思考题 162

第14章 材料及热处理的应用 163

14.1 零件的失效 163

14.1.1 断裂 164

14.1.2 磨损 166

14.1.3 其他失效 168

14.2 选材的原则和步骤 170

14.2.1 选材的原则 170

14.2.2 选材的步骤 172

14.3 机械零件的选材 175

14.3.1 机械零件的选材方法 175

14.3.2 传动零件的选材 177

14.3.3 轴、弹簧和机架的选材 182

思考题 185

附录A 黑色金属硬度及强度的换算表 186

附录B 常用钢的热处理规范 189

附录C 热处理技术条件常用符号 191

附录D 常用钢的临界淬透直径 192

附录E 接触疲劳强度与表面硬度、材料、热处理的关系 193

参考文献 194

《工程材料与成形技术》以工程材料和成形技术为核心，主要内容包括：材料的力学性能、金属材料的组织结构、常用金属材料及热处理、常用非金属材料和新材料、金属材料的常用成形方法及应用、毛坯选择的主要依据以及机械零件材料选择的原则与方法。全书共14章，每章均有思考题供学习时参考。

《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。

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。