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金屬工藝學
謝樂林主編書籍
《金屬工藝學》是2013年電子科技大學出版社出版的圖書，作者是謝樂林。
為了適應職業教育的培養目標和教育特點，遵循“以必須、夠用”為度和“強化應用、培養技能”的原則，突出中職教育特色，編寫該書。
本書分為3 大篇共16 章另加附錄，內容主要包括：材料的力學性能、金屬材料的基礎知識、鐵碳合金、鋼的熱處理及表面強化技術、合金鋼、鑄鐵、其他金屬材料及金屬的防護、非金屬材料、材料及熱處理的應用、鑄造、鍛壓、焊接、機械零件毛坯的選擇、金屬切削基礎知識、金屬切削加工方法、機械零件製造工藝基礎等。全書通俗易懂、實用性強，便於組織教學。
本書適用於機械、機電類等應用技術類專業的學生使用，也可作為相關行業人員培訓用書。
緒論 1
第1 篇 工程材料基礎
第1 章 金屬的力學性能. 3
1.1 強度和塑性 3
1.1.1 拉伸試驗. 3
1.1.2 強度. 4
1.1.3 塑性. 5
1.2 衝擊韌性和疲勞抗力 5
1.2.1 衝擊韌性. 6
1.2.2 疲勞抗力. 6
1.3 硬度 7
1.3.1 布氏硬度. 8
1.3.2 洛氏硬度. 8
1.3.3 維氏硬度. 9
1.3.4 硬度與其他力學性能及耐磨性的關係. 9
【思考題】. 9
第2 章 金屬材料的基礎知識... 11
2.1 金屬與合金的組織結構.. 11
2.1.1 金屬的晶體結構和組織... 11
2.1.2 合金的相結構和組織... 13
2.2 金屬與合金的結晶.. 15
2.2.1 金屬的結晶... 15
2.2.2 合金的結晶... 17
【思考題】... 17
第3 章 鐵碳合金... 18
3.1 鐵碳合金狀態圖.. 18
3.1.1 鐵的同素異晶轉變... 18
3.1.2 鐵碳合金的基本相... 18
3.1.3 Fe-Fe3C 狀態圖 20
3.1.4 狀態圖在熱加工中的應用... 25
3.2 碳鋼.. 25
3.2.1 鋼材生產簡介... 25
3.2.2 碳鋼成分對其性能的影響... 26
3.2.3 碳鋼的分類、牌號和用途... 27
【思考題】... 30
第4 章 鋼的熱處理及表面強化技術... 31
4.1 鋼熱處理時的組織轉變.. 31
4.1.1 鋼加熱時奧氏體的形成... 31
4.1.2 奧氏體冷卻時的組織轉變... 32
4.2 鋼的預備熱處理——退火與正火.. 37
4.2.1 鋼的退火... 37
4.2.2 鋼的正火... 38
4.2.3 預備熱處理在零件製造中的應用... 38
4.3 鋼的最終熱處理(一)——淬火與回火.. 39
4.3.1 鋼的淬火... 39
4.3.2 淬火鋼的回火... 41
4.3.3 鋼的淬硬性與淬透性... 43
4.4 鋼的最終熱處理(二)——表面熱處理.. 44
4.4.1 鋼的表面淬火... 45
4.4.2 鋼的滲碳... 46
4.4.3 鋼的滲氮... 47
4.5 鋼的表面強化技術.. 48
4.5.1 電鍍硬鉻和化學鍍鎳磷... 48
4.5.2 氣相沉積TiN 和TiC 49
4.5.3 熔鹽浸鍍合金碳化物... 50
4.5.4 其他表面強化技術... 50
【思考題】... 51
第5 章 合金鋼... 53
5.1 合金元素在鋼中的作用.. 53
5.1.1 合金元素對鋼基本相的作用... 53
5.1.2 合金元素對Fe-Fe3C 狀態圖的作用... 54
5.1.3 合金元素對鋼熱處理的作用... 55
5.2 合金鋼的分類和牌號表示方法.. 57
5.2.1 合金鋼的分類. 57
5.2.2 合金鋼的牌號表示方法... 58
5.3 合金結構鋼.. 58
5.3.1 合金滲碳鋼... 59
5.3.2 合金調質鋼... 60
5.3.3 合金彈簧鋼... 61
5.3.4 滾動軸承鋼... 62
5.3.5 其他常用合金結構鋼... 63
5.4 合金工具鋼與高速工具鋼.. 64
5.4.1 合金工具鋼... 64
5.4.2 高速工具鋼... 67
5.5 不鏽鋼.. 68
5.5.1 不鏽鋼的耐蝕原理... 68
5.5.2 常用不鏽鋼... 69
【思考題】... 70
第6 章 鑄鐵... 72
6.1 概述.. 72
6.1.1 鑄鐵的分類... 72
6.1.2 鑄鐵中碳的石墨化... 72
6.2 灰鑄鐵.. 74
6.2.1 灰鑄鐵的組織與性能... 74
6.2.2 灰鑄鐵的牌號和應用... 75
6.2.3 灰鑄鐵的熱處理... 75
6.3 球墨鑄鐵.. 76
6.3.1 球墨鑄鐵的組織與性能... 76
6.3.2 球墨鑄鐵的牌號和應用... 77
6.3.3 球墨鑄鐵的熱處理... 77
6.4 其他鑄鐵.. 78
6.4.1 可鍛鑄鐵... 78
6.4.2 蠕墨鑄鐵... 78
6.4.3 合金鑄鐵... 79
【思考題】... 79
第7 章 其他金屬材料及金屬的防護... 80
7.1 鋁及鋁合金.. 80
7.1.1 工業純鋁... 80
7.1.2 鋁合金... 80
7.1.3 鑄造鋁合金... 82
7.2 銅及銅合金.. 83
7.2.1 工業純銅... 83
7.2.2 銅合金... 83
7.3 滑動軸承合金.. 87
7.3.1 錫基軸承合金... 87
7.3.2 鉛基軸承合金... 88
7.3.3 鋁基軸承合金和銅基軸承合金... 89
7.4 粉末冶金材料.................................................................................................. 89
7.4.1 硬質合金............................................................................................... 89
7.4.2 其他粉末冶金材料............................................................................... 91
7.5 金屬的防護...................................................................................................... 91
7.5.1 金屬覆蓋............................................................................................... 91
7.5.2 非金屬覆蓋........................................................................................... 92
7.5.3 化學及電化學處理............................................................................... 92
【思考題】....................................................................................................................... 93
第8 章 非金屬材料....................................................................................................... 94
8.1 高分子材料的基礎知識.................................................................................. 94
8.1.1 高分子化合物的概念........................................................................... 94
8.1.2 分子鏈的結構與特性........................................................................... 94
8.1.3 高分子材料的力學狀態....................................................................... 95
8.1.4 高分子材料的分類............................................................................... 96
8.2 塑料.................................................................................................................. 96
8.2.1 塑料的組成與特性............................................................................... 96
8.2.2 塑料的分類和常用塑料....................................................................... 96
8.2.3 塑料的成型與二次加工....................................................................... 98
8.3 其他常用非金屬材料.................................................................................... 100
8.3.1 橡膠..................................................................................................... 100
8.3.2 合成膠粘劑......................................................................................... 100
8.3.3 陶瓷..................................................................................................... 102
8.3.4 複合材料............................................................................................. 103
【思考題】..................................................................................................................... 104
第9 章 材料及熱處理的應用..................................................................................... 105
9.1 材料的選用.................................................................................................... 105
9.1.1 機械零件的失效................................................................................. 105
9.1.2 選材的原則......................................................................................... 106
9.1.3 選材的步驟與方法............................................................................. 107
9.1.4 選材示例............................................................................................. 108
9.2 熱處理技術條件的標註及熱處理工序位置安排........................................ 111
9.2.1 熱處理技術條件的標註..................................................................... 111
9.2.2 熱處理工序位置的安排..................................................................... 112
【思考題】..................................................................................................................... 113
第2 篇 金屬熱加工基礎
第10 章 鑄造............................................................................................................... 116
10.1 合金的鑄造性能與常用鑄造合金.............................................................. 116
10.1.1 合金的鑄造性能............................................................................... 116
10.1.2 常用的鑄造合金............................................................................... 118
10.2 砂型鑄造...................................................................................................... 118
10.2.1 砂型鑄造過程簡介........................................................................... 119
10.2.2 常見鑄件缺陷................................................................................... 122
10.3 鑄件圖及鑄件結構工藝性.......................................................................... 123
10.3.1 鑄件圖............................................................................................... 123
10.3.2 鑄件結構工藝性............................................................................... 124
10.4 特種鑄造及鑄造方法的選擇...................................................................... 127
10.4.1 特種鑄造........................................................................................... 127
10.4.2 常用鑄造方法的比較和選擇........................................................... 130
【思考題】..................................................................................................................... 133
第11 章 鍛壓............................................................................................................... 134
11.1 鍛造概述...................................................................................................... 134
11.1.1 鍛造的作用....................................................................................... 134
11.1.2 金屬的鍛造性能與鍛造溫度範圍................................................... 135
11.1.3 常用金屬材料的鍛造性能............................................................... 136
11.2 自由鍛.......................................................................................................... 136
11.2.1 自由鍛的設備與基本工序............................................................... 136
11.2.2 鍛件圖的繪製和坯料計算............................................................... 138
11.3 模鍛.............................................................................................................. 141
11.3.1 錘上模鍛........................................................................................... 142
11.3.2 胎模鍛............................................................................................... 145
11.4 板料衝壓...................................................................................................... 146
11.4.1 衝壓設備........................................................................................... 146
11.4.2 衝壓基本工序................................................................................... 147
11.4.3 沖模的分類和構造........................................................................... 148
【思考題】..................................................................................................................... 150
第12 章 焊接............................................................................................................... 151
12.1 手工電弧焊.................................................................................................. 151
12.1.1 手弧焊的工藝過程與冶金特點....................................................... 151
12.1.2 焊條................................................................................................... 152
12.1.3 手弧焊件的焊接質量....................................................................... 153
12.2 其他常用焊接方法與焊接方法的選擇...................................................... 155
12.2.1 其他常用焊接方法........................................................................... 155
12.2.2 常用焊接方法的選擇....................................................................... 158
12.3 金屬的焊接性能與焊件的結構工藝性...................................................... 159
12.3.1 金屬的焊接性能............................................................................... 159
12.3.2 焊件的結構工藝性........................................................................... 161
【思考題】..................................................................................................................... 162
第13 章 機械零件毛坯的選擇................................................................................... 163
13.1 毛坯選擇的原則.......................................................................................... 163
13.2 機械零件毛坯的種類與選擇...................................................................... 163
13.2.1 機械零件毛坯的種類與生產方法................................................... 163
13.2.2 零件毛坯選擇的主要依據............................................................... 165
13.2.3 常用零件毛坯的選擇....................................................................... 165
13.3 毛坯選擇示例.............................................................................................. 167
13.3.1 螺旋起重器結構與工作原理........................................................... 167
13.3.2 螺旋起重器主要零件的毛坯選擇................................................... 168
【思考題】..................................................................................................................... 169
第3 篇 金屬切削加工基礎
第14 章 金屬切削基礎知識....................................................................................... 171
14.1 金屬切削工藝系統...................................................................................... 171
14.1.1 金屬切削機床................................................................................... 171
14.1.2 金屬切削刀具................................................................................... 174
14.1.3 工件................................................................................................... 179
14.1.4 機床夾具........................................................................................... 181
14.1.5 六點定位原理................................................................................... 182
14.2 切削運動與切削用量.................................................................................. 183
14.2.1 切削運動........................................................................................... 183
14.2.2 切削用量和切削層參數................................................................... 184
14.3 金屬切削過程的基本規律.......................................................................... 186
14.3.1 切削區的金屬變形........................................................................... 186
14.3.2 切削力............................................................................................... 188
14.3.3 切削熱與切削溫度........................................................................... 189
14.3.4 刀具的磨損及其耐用度................................................................... 190
【思考題】..................................................................................................................... 191
第15 章 金屬切削加工方法....................................................................................... 193
15.1 車床與車削加工.......................................................................................... 193
15.1.1 車床的類型與組成........................................................................... 193
15.1.2 車床的傳動系統............................................................................... 195
15.1.3 車床附件及工件裝夾....................................................................... 197
15.1.4 常用車刀的種類與結構................................................................... 198
15.1.5 車削加工範圍及常用車削方法....................................................... 199
15.2 銑床與銑削加工.......................................................................................... 203
15.2.1 銑床的類型與組成........................................................................... 203
15.2.2 銑床的傳動系統............................................................................... 205
15.2.3 銑床附件及工件裝夾....................................................................... 206
15.2.4 銑刀的類型與常用銑刀................................................................... 208
15.2.5 銑削加工特點及銑削用量............................................................... 210
15.2.6 常用銑削加工方法........................................................................... 211
15.3 其他常用機床及其加工.............................................................................. 217
15.3.1 鑽床及其加工................................................................................... 217
15.3.2 刨床及其加工................................................................................... 219
15.3.3 磨床及其加工................................................................................... 221
15.4 數控機床加工與快速成形技術.................................................................. 223
15.4.1 數控機床加工簡介........................................................................... 223
15.4.2 快速成形技術簡介........................................................................... 224
15.5 精密加工與特種加工.................................................................................. 226
15.5.1 精密加工簡介................................................................................... 226
15.5.2 特種加工簡介................................................................................... 227
【思考題】..................................................................................................................... 229
第16 章 機械零件製造工藝基礎............................................................................... 230
16.1 概述.............................................................................................................. 230
16.1.1 生產過程與工藝過程....................................................................... 230
16.1.2 機械加工工藝過程的組成............................................................... 230
16.1.3 生產綱領與生產類型....................................................................... 231
16.2 零件的機械加工工藝規程.......................................................................... 233
16.2.1 工藝規程的內容與作用................................................................... 233
16.2.2 工藝文件........................................................................................... 234
16.3 零件加工工藝路線的擬定.......................................................................... 236
16.3.1 表面加工方法的選擇....................................................................... 236
16.3.2 加工階段的劃分............................................................................... 237
16.3.3 加工順序的安排............................................................................... 238
16.4 數控加工工藝簡介...................................................................................... 240
16.4.1 數控加工工藝的概念....................................................................... 240
16.4.2 數控加工工藝的特點....................................................................... 240
16.4.3 數控加工工藝的設計....................................................................... 241
【思考題】..................................................................................................................... 242
附 錄......................................................................................................................... 243
附錄1 金屬工藝學實驗...................................................................................... 243
附錄2 黑色金屬硬度及強度的換算表.............................................................. 258
附錄3 黑色金屬硬度及強度的換算表.............................................................. 260
附錄4 熱處理技術條件用的符號...................................................................... 262
參考文獻......................................................................................................................... 263
