緒論1

一、材料科學的作用與地位1

二、工程材料與熱加工技術的發展2

三、本課程的性質、任務和學習方法2

章金屬材料的性能4

節金屬材料的力學性能4

一、強度4

二、塑性6

第二節硬度6

一、布氏硬度7

二、洛氏硬度8

三、維氏硬度8

第三節衝擊韌性與疲勞強度9

一、衝擊韌性9

二、疲勞強度10

第四節金屬材料的其他性能11

一、物理性能11

二、化學性能12

三、工藝性能13

本章小結13

復習思考題13

第二章純金屬與合金的基本知識15

節純金屬與合金的晶體結構15

一、純金屬的晶體結構15

二、純金屬的實際晶體結構16

三、合金的晶體結構18

第二節純金屬與合金的結晶20

一、純金屬的結晶過程21

二、合金的結合金相圖23

三、合金性能與相圖間的關繫29

本章小結30

復習思考題31

第三章鐵碳合金相圖33

節鐵碳合金的基本知識33

一、純鐵的同素異晶轉變33

二、鐵碳合金的基本相34

第二節鐵碳合金相圖34

一、鐵碳合金相圖分析35

二、鐵碳合金的分類37

第三節典型鐵碳合金的結晶過程及組織37

一、共析鋼的結晶過程及組織37

二、亞共析鋼的結晶過程及組織38

三、過共析鋼的結晶過程及組織39

四、共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織40

五、亞共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織41

六、過共晶白口鑄鐵的結晶過程及組織41

第四節鐵碳合金成分與組織、性能的關繫42

一、鐵碳合金成分與組織的關繫42

二、鐵碳合金成分與性能的關繫43

第五節碳素鋼44

一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50

復習思考題50

第四章鋼的熱處理53

節鋼的熱處理原理53

一、鋼在加熱時的組織轉變54

二、鋼在冷卻時的組織轉變56

第二節鋼的普通熱處理64

一、鋼的退火和正火64

二、鋼的淬火66

三、鋼的回火69

第三節鋼的表面熱處理72

一、鋼的表面淬火72

二、鋼的化學熱處理74

第四節熱處理質量控制77

一、常見的熱處理缺陷及影響因素77

二、熱處理工件的結構工藝性78

第五節熱處理技術條件的標注及工序位置安排79

一、熱處理技術條件的標注79

二、熱處理工序位置的安排79

本章小結80

復習思考題81

第五章合金鋼86

素在鋼中的作用86

一素在鋼中的存在形式86

二素對Fe-Fe3C相圖的影響87

三素對鋼熱處理的影響88

第二節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

第三節合金結構鋼92

一、低合金高強度結構鋼92

二、合金滲碳鋼92

三、合金調質鋼96

四、合金彈簧鋼96

五、滾動軸承鋼99

第四節合金工具鋼100

一、合金刃具鋼100

二、合金模具鋼105

三、合金量具鋼108

第五節特殊性能鋼108

一、不鏽鋼109

二、耐熱鋼111

三、耐磨鋼113

本章小結114

復習思考題114

第六章鑄鐵117

節鑄鐵的石墨化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127

復習思考題128

第七章有色金屬及粉末冶金材料130

節鋁及鋁合金130

一、工業純鋁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

第二節銅及銅合金135

一、工業純銅135

二、銅合金的分類135

三、黃銅136

四、青銅136

第三節滑動軸承合金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

第四節粉末冶金材料140

一、粉末冶金法及其應用141

二、常用的粉末冶金材料141

本章小結144

復習思考題144

第八章非金屬材料及復合材料146

節高分子材料146

一、高分子材料的合成146

二、高分子材料的物理狀態147

三、常用高分子材料147

第二節陶瓷材料151

一、陶瓷材料的分類151

二、陶瓷材料的性能及應用152

第三節復合材料152

一、復合材料的分類153

二、復合材料的性能153

三、常用復合材料154

本章小結155

復習思考題155

第九章鑄造157

節合金的鑄造性能157

一、合金的流動性158

二、合金的收縮159

三、鑄造應力162

第二節砂型鑄造163

一、砂型鑄造的造型方法163

二、砂型鑄造工藝設計167

三、鑄造實例分析173

第三節鑄件的結構工藝性174

一、砂型鑄造工藝對鑄件結構的要求174

二、合金鑄造性能對鑄件結構的要求175

第四節特種鑄造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、實型鑄造183

第五節鑄件的質量控制184

一、鑄件中常見的缺陷及產生原因184

二、鑄件的質量檢驗186

第六節常用鑄造方法比較189

本章小結190

復習思考題191

第十章鍛壓195

節金屬的塑性變形195

一、金屬塑性變形的實質195

二、冷塑性變形對金屬組織及性能的影響197

三、回復與再結晶198

四、金屬的熱加工199

第二節金屬的鍛壓性能200

一、金屬的本質200

二、變形條件200

第三節自由鍛202

一、自由鍛的特點202

二、自由鍛的基本工序202

三、自由鍛工藝規程的制訂204

四、自由鍛鍛件的結構工藝性209

第四節模鍛210

一、錘上模鍛210

二、胎模鍛214

三、壓力機上模鍛215

第五節鍛件的質量控制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生原因218

三、模鍛件中常見的缺陷及產生原因220

第六節板料衝壓221

一、板料衝壓的基本工序221

二、衝模的分類及結構224

三、衝壓件的結構工藝性226

第七節其他壓力加工方法227

一、擠壓成型227

二、軋制成型228

三、拉撥229

本章小結229

復習思考題230

第十一章焊接235

節焊條電弧焊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、焊接應力與變形241

第二節其他熔焊方法244

一、埋弧焊244

二、氣體保護電弧焊246

三、氣焊248

四、電渣焊249

五、等離子弧焊250

第三節壓焊與钎焊251

一、壓焊251

二、钎焊253

第四節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257

五、有色金屬的焊接257

第五節焊接件的結構工藝性259

一、焊接結構材料的選擇260

二、焊接接頭形式的選擇260

三、焊縫的布置261

第六節焊接的質量控制262

一、焊接缺陷概述262

二、常見焊接缺陷的產生原因和防止措施263

第七節焊接方法的選擇266

本章小結267

復習思考題267

第十二章機械零件的選材及毛坯的選擇271

節機械零件的失效271

一、零件的失效271

二、零件失效的形式及原因271

第二節機械零件的選材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、常用毛坯的特點及生產成本比較284

三、常用機械零件毛坯的選擇284

本章小結285

復習思考題285

實驗288

實驗一硬度實驗288

實驗二金相顯微鏡的使用及金相試樣的制備292

實驗三鐵碳合金平衡組織分析295

實驗四碳鋼的熱處理299

實驗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度換算表315

附錄三國內外常用鋼鐵材料牌號對照表319

附錄四常用鋼臨界點及淬火加熱溫度323

附錄五常用鋼淬火後的回火溫度326

參考文獻327

本書依據培養本科應用型人纔的實際需要，針對機械制造及機電類等專業對工程材料與熱加工方面的知識需求，配合當前專業對課程知識深度及學時的教學要求而編寫。

本書將工程材料與熱加工工藝方面的內容與實際應用的知識有機地融合在一起，適當淡化了理論性較強的內容，合並了相近的知識點，力求做到深入淺出、通俗易懂，文字精練、突出重點、理論聯繫實際，內容層次清晰、實用性強。通過本課程的學習使學生能夠將本課程知識與後續專業課程有機地聯繫起來，達到更加有效學習的目的。

全書以工程材料及其熱加工為主線，內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、非金屬材料及復合材料、鑄造、鍛壓、焊接、機械零件的選材及毛坯的選擇等十二章，在每章後有本章小結及復習思考題，教師可以根據具體情況選擇布置，使學生能夠鞏固所學知識，培養分析問題、解決實際問題的能力。在實驗中課堂常用的五個實驗指導書，在附錄中有布氏硬度對照表、黑色金屬硬度及強度換算表、熱處理工藝參數、國內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準全部是國家標準。在術語中個別地方保留了習慣用法，以和生產實際保持一致。

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~四節，文秀海編寫章及第十一章第五~七節及復習思考題，楊通勝編寫實驗及附錄。

本書由杜偉、鄧想任主編，崔國明、程芳、公永建任副主編，全書由杜偉統稿，河南工學院王學讓教授審閱。

在本書的編審過程中參考了一些兄弟院校編寫的相關教材和資料，得到了單位領導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盡了努力，但由於學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