金屬工藝學

《金屬工藝學》是高等工科院校機械類各專業必修技術基礎課的教材，它主要研究工程材料的性能及其對加工工藝的影響；各種成形工藝方法本身的規律及其在機械製造中的應用和相互聯繫；金屬機件的加工工藝過程和結構工藝性。

本書共分5篇。第1篇金屬材料的基本知識，主要介紹金屬材料的主要性能、金屬的晶體結構與結晶、鐵碳合金、鋼的熱處理、常用金屬材料及其選用等5個部分的內容。第2、3、4篇熱成形工藝基礎，主要介紹鑄造成形、塑性成形、焊接成形三部分內容，系統闡述了各種熱加工工藝方法及其特點、規律、應用與結構工藝性等內容。第5篇切削加工，主要介紹金屬切削的基礎知識、常用加工方法、典型表面加工分析等內容。

本書適合普通高等院校機械、材料類專業本科生及相關專業大專院校學生使用，也可供有關工程技術人員參考。

0緒論

0.1本課程的性質和內容

0.2本課程的目的、任務和特點

0.2.1本課程的目的

0.2.2本課程的主要任務

0.2.3本課程的主要特點

0.3機械製造技術的發展簡史

第1篇金屬材料的基本知識

第1章金屬材料的主要性能

1.1金屬材料的力學性能

1.1.1強度與塑性

1.1.2剛度

1.1.3強度

1.1.4硬度

1.1.5衝擊韌性

1.1.6疲勞強度

1.2金屬材料的物理、化學及工藝性能

1.2.1金屬的物理性能

1.2.2金屬的化學性能

1.2.3金屬的工藝性能

複習思考題

第2章金屬的晶體結構與結晶

2.1金屬材料的晶體結構

2.1.1純金屬的晶體結構

2.1.2實際金屬的晶體結構

2.2純金屬的結晶

2.2.1純金屬的冷卻曲線

2.2.2純金屬的結晶過程

2.2.3純鐵的同素異構轉變

2.2.4金屬結晶后晶粒的大小及其控制

2.3合金的晶體結構與合金的結晶過程

2.3.1基本概念

2.3.2合金的晶體結構

2.3.3合金的結晶過程

複習思考題

第3章鐵碳合金

3.1鐵碳合金的基本相和組織

3.2鐵碳合金相圖

3.2.1FeFe3C相圖分析

3.2.2相圖中的鐵碳合金分類

3.2.3典型鐵碳合金的平衡結晶過程

3.2.4含碳量對鐵碳合金組織和力學性能的影響

3.2.5FeFe3C相圖的應用

複習思考題

第4章鋼的熱處理

4.1概述

4.2退火和正火

4.2.1退火

4.2.2正火

4.3淬火和回火

4.3.1淬火

4.3.2回火

4.4表面淬火和化學熱處理

4.4.1表面淬火

4.4.2化學熱處理

複習思考題

第5章常用金屬材料及其選用

5.1工業用鋼

5.1.1鋼中常存雜質元素對鋼的性能的影響

5.1.2鋼的分類

5.1.3鋼的牌號和用途

5.2有色金屬及其合金

5.2.1鋁及其合金

5.2.2銅及其合金

複習思考題

第2篇鑄造成形

第1章鑄造成形工藝基礎

1.1液態合金的充型能力

1.1.1合金的流動性

1.1.2澆注條件

1.1.3鑄型填充條件

1.2鑄件的凝固與收縮

1.2.1鑄件的凝固方式

1.2.2鑄造合金的收縮

1.2.3鑄件中的縮孔與縮松

1.3鑄造內應力、變形和裂紋

1.3.1鑄造內應力

1.3.2鑄件的變形與防止

1.3.3鑄件的裂紋與防止

複習思考題

第2章常用合金鑄件的生產

2.1鑄鐵件生產

2.1.1鑄鐵件生產概述

2.1.2灰鑄鐵件生產

2.1.3可鍛鑄鐵的生產

2.1.4球墨鑄鐵的生產

2.1.5蠕墨鑄鐵的生產

2.2鑄鋼件生產

2.2.1鑄鋼的類別和性能

2.2.2鑄鋼的生產特點

2.3銅、鋁合金鑄件生產

2.3.1鑄造銅合金

2.3.2鑄造鋁合金

2.3.3銅、鋁合金鑄件的生產特點

複習思考題

第3章砂型鑄造

3.1砂型鑄造工藝的基本知識

3.1.1砂型鑄造工藝過程

3.1.2型砂和芯砂

3.1.3砂型的組成

3.2造型方法的選擇

3.2.1手工造型

3.2.2機器造型

3.3澆注位置和分型面的選擇

3.3.1澆注位置的選擇原則

3.3.2分型面的選擇原則

3.4工藝參數的選擇

3.5鑄造工藝圖

3.6鑄件的結構設計

3.6.1鑄造工藝對鑄件結構的要求

3.6.2合金鑄造性能對鑄件結構的要求

複習思考題

第4章特種鑄造

4.1金屬型鑄造

4.2熔模鑄造

4.3壓力鑄造

4.4低壓鑄造

4.5離心鑄造

4.6實型鑄造

4.7各種鑄造方法的選擇

複習思考題

第5章鑄造成形新工藝簡介

5.1懸浮鑄造

5.2半固態金屬鑄造

5.3近終形狀鑄造

5.4計算機數值模擬技術

第3篇塑性成形

第1章金屬塑性成形工藝基礎

1.1金屬塑性變形

1.1.1金屬的變形

1.1.2金屬塑性變形的實質

1.2塑性變形對金屬組織和性能的影響

1.2.1金屬的加工硬化

1.2.2回復與再結晶

1.2.3冷變形與熱變形(冷加工與熱加工)

1.2.4纖維組織變化

1.3金屬的可鍛性

1.3.1金屬的本質(內在因素)

1.3.2加工條件(外在因素)

複習思考題

第2章自由鍛造

2.1自由鍛造的特點及設備

2.2自由鍛的基本工序

2.2.1鐓粗

2.2.2拔長

2.2.3沖孔

2.2.4切割

2.2.5彎曲

2.2.6錯移

2.2.7扭轉

2.3自由鍛造工藝規程的制定

2.3.1鍛件圖的繪製

2.3.2坯料質量和尺寸的計算

2.3.3選擇鍛造工序

2.3.4選擇鍛造設備

2.3.5確定鍛造溫度範圍

2.3.6填寫工藝卡

2.4自由鍛件結構的工藝性

複習思考題

第3章模鍛

3.1錘上模鍛

3.1.1鍛模結構

3.1.2錘上模鍛工藝規程的制定

3.1.3模鍛件結構的工藝性

3.2胎模鍛

3.2.1胎模的種類

3.2.2胎模鍛的工藝舉例

3.3壓力機上模鍛

3.4常用鍛造方法比較

複習思考題

第4章衝壓

4.1概述

4.2分離工序

4.2.1沖裁變形和分離過程

4.2.2沖裁件的斷面質量及其影響因素

4.2.3凸、凹模的間隙

4.2.4凸、凹模刃口尺寸的確定

4.2.5沖裁力的計算

4.2.6沖裁件的排樣

4.2.7修整

4.2.8切斷

4.3變形工序

4.3.1彎曲

4.3.2拉深

4.3.3翻邊

4.3.4旋壓

4.3.5縮口

4.3.6起伏

4.3.7脹形（橡膠成形）

4.4衝壓件結構設計要求

複習思考題

第5章其他塑性成形工藝方法

5.1軋制

5.2擠壓

5.3拉拔

複習思考題

第6章塑性成形新工藝簡介

6.1精密模鍛

6.2精密沖裁

6.3超塑性成形

6.4高速高能成形

6.5數控衝壓

複習思考題

第4篇焊接成形

第1章電弧焊

1.1焊接的基本理論

1.1.1焊接電弧

1.1.2焊接接頭的組織與性能

1.1.3焊接應力與變形

1.2焊條電弧焊

1.2.1焊條電弧焊的焊接過程

1.2.2焊條電弧焊的特點

1.2.3電焊條

1.2.4焊接工藝參數

1.3埋弧焊

1.3.1埋弧焊的焊接過程及原理

1.3.2埋弧自動焊的特點和應用範圍

1.3.3埋弧自動焊的焊接工藝

1.4氣體保護焊

1.4.1氬弧焊

1.4.2CO2氣體保護焊

1.5等離子弧焊

1.5.1等離子弧的產生機制

1.5.2等離子弧焊的特點

1.5.3等離子弧焊的應用

複習思考題

第2章其他常用焊接方法

2.1電阻焊

2.1.1點焊

2.1.2縫焊

2.1.3對焊

2.2摩擦焊

2.3釺焊

2.4電渣焊

2.5真空電子束焊接

2.6激光焊接

2.7超聲波焊接

2.8爆炸焊接

複習思考題

第3章常用金屬材料的焊接

3.1金屬材料的焊接性

3.1.1金屬焊接性的概念

3.1.2金屬焊接性的評定

3.2碳鋼的焊接

3.2.1低碳鋼的焊接

3.2.2中碳鋼的焊接

3.2.3高碳鋼的焊接

3.3合金結構鋼的焊接

3.3.1低合金結構鋼的焊接

3.3.2不鏽鋼的焊接

3.4鑄鐵的補焊

3.5鋁、銅及其合金的焊接

3.5.1鋁及鋁合金的焊接

3.5.2銅及銅合金的焊接

複習思考題

第4章焊接結構工藝性

4.1焊接結構件材料的選擇

4.2焊接方法的選擇

4.3焊接接頭及坡口形式設計

4.4焊縫的布置

4.5焊接結構工藝設計

複習思考題

第5章焊接過程自動化

5.1計算機輔助焊接技術

5.2焊接機器人

5.3焊接柔性生產系統

複習思考題

第5篇切削加工

第1章金屬切削加工的基礎知識

1.1切削運動和切削要素

1.1.1零件表面的形成和切削運動

1.1.2切削要素

1.2刀具材料及結構

1.2.1刀具材料

1.2.2刀具角度

1.2.3刀具的結構

1.3金屬切削過程

1.3.1切屑的形成及其種類

1.3.2積屑瘤

1.3.3切削力和切削功率

1.3.4切削熱的產生與傳導

1.3.5刀具磨損和刀具耐用度

1.3.6切削液的選用

1.3.7工件材料的切削加工性

複習思考題

第2章金屬切削機床的基本知識

2.1機床的類型和基本構造

2.1.1切削機床的類型

2.1.2切削機床的基本構造

2.2機床的傳動

2.2.1機床的機械傳動

2.2.2機床的液壓傳動

複習思考題

第3章常用加工方法綜述

3.1車床及其加工

3.1.1車床的種類和用途

3.1.2車床的組成

3.1.3車削的應用及其工藝特點

3.2銑床及其加工

3.2.1銑床的種類和用途

3.2.2銑床的組成

3.2.3銑削的應用及其工藝特點

3.3磨床及其加工

3.3.1磨床的種類和用途

3.3.2磨床的組成

3.3.3砂輪

3.3.4磨削的應用及其工藝特點

3.4鑽床、鏜床及其加工

3.4.1鑽床及其加工

3.4.2鏜床及其加工

3.5刨床、插床、拉床及其加工

3.5.1刨床及其加工

3.5.2插床及其加工

3.5.3拉床及其加工

複習思考題

第4章精密加工和特種加工

4.1精密加工

4.1.1研磨

4.1.2珩磨

4.1.3超級光磨

4.1.4拋光

4.2特種加工

4.2.1電火花加工

4.2.2電解加工

4.2.3超聲波加工

4.2.4高能束加工

複習思考題

第5章典型表面加工分析

5.1外圓表面的加工

5.1.1外圓表面的結構特點和技術要求

5.1.2外圓表面的加工方案

5.2內圓表面的加工

5.2.1內圓表面的技術要求

5.2.2內圓表面的加工方案

5.3平面的加工

5.3.1平面的技術要求

5.3.2平面的加工方案

5.4成形表面的加工

5.4.1成形面的技術要求

5.4.2成形面加工方法的分析

5.5螺紋表面的加工

5.5.1螺紋的類型

5.5.2螺紋表面的技術要求

5.5.3螺紋表面的加工方法

5.6齒輪齒形的加工

5.6.1齒輪表面的技術要求

5.6.2齒輪表面的加工方法

複習思考題

第6章工藝過程的基本知識

6.1基本概念

6.1.1生產過程和工藝過程及其組成

6.1.2生產綱領和生產類型

6.2工件的安裝和夾具

6.2.1工件的安裝

6.2.2夾具簡介

6.3工藝規程的擬定

6.3.1工藝規程的概念、作用、類型及格式

6.3.2制定工藝規程的基本要求、主要依據和制定步驟

6.3.3工藝規程的擬定

6.3.4定位基準的選擇

6.3.5工藝路線的擬定

6.4典型零件工藝過程

6.4.1軸類零件的工藝過程

6.4.2盤套類零件的工藝過程

6.4.3箱體類零件的工藝過程

複習思考題

第7章零件結構的工藝性

7.1概述

7.2一般原則及實例分析

7.2.1便於裝夾

7.2.2便於加工和測量

7.2.3盡量採用標準化參數

7.2.4保證加工質量和生產率

7.2.5合理規定表面的精度等級和粗糙度的數值

7.2.6合理採用零件的組合

複習思考題

第8章計算機輔助設計與製造

8.1概述

8.1.1計算機輔助設計

8.1.2計算機輔助製造

8.1.3計算機輔助工藝過程設計技術

8.2CAD/CAM技術的應用

8.3CAD/CAM技術的發展趨勢

參考文獻