機械製造基礎

《機械製造基礎(上)》是全國高等農林院校“十一五”規劃教材，是根據原國家教委高等教育司頒發的《工程材料及機械製造基礎教學基本要求》，由中國農業出版社組織國內多所院校經驗豐富的一線教師結合各自學校教學大綱內容和近年來教學改革成果而編寫的。

本教材共十章。內容有工程材料的結構與性能、金屬的結晶與二元合金相圖、鋼的熱處理、工程材料、金屬的鑄造成形、金屬的塑性成形、金屬的焊接成形、非金屬材料的成形、新材料及其新工藝、機械零件材料及成形工藝的選用，每章附有適量的複習思考題。

本教材以工程材料與成形技術為主線，較好地反映了當前國際、國內在工程材料及成形技術方面的最新工藝與技術，著重闡述了基本原理與工藝方法之間的內在聯繫，突出教學的實踐性、綜合性和應用性，以適應教學改革的新要求。本教材內容深入淺出，直觀形象，圖文並茂；專業覆蓋面寬，內容的取捨有一定的伸縮性，以適應不同專業、不同學時的教學需求，從而啟發學生的思維，提高學習興趣。

第一篇 工程材料

第1章 金屬材料的性能 2

1.1 金屬材料的力學性能 2

1.1.1 強度、彈性與塑性 2

1.1.2 硬度 5

1.1.3 衝擊韌性 7

1.1.4 疲勞強度 8

1.2 金屬材料的物理、化學和工藝性能 9

1.2.1 物理性能 9

1.2.2 化學性能 9

1.2.3 工藝性能 9

1.3 習 題 9

第2章 金屬的晶體結構和結晶 11

2.1 金屬的晶體構造 11

2.1.1 晶體 11

2.1.2 晶格 11

2.1.3 常見金屬晶體結構 12

2.2 金屬的結晶過程 14

2.2.1 結晶的概念 14

2.2.2 結晶過程 14

2.2.3 晶粒大小及其影響因素 15

2.3 金屬的異晶轉變 16

2.4 實際晶體的構造 17

2.4.1 單晶體與多晶體 17

2.4.2 晶體缺陷 18

2.5 合金的結構和相圖 20

2.5.1 合金的相結構 20

2.5.2 二元合金相圖 21

2.5.3 相圖與合金性能的關係 24

2.6 習題 24

第3章 鐵碳合金相圖 26

3.1 鐵碳合金的基本組織 26

3.1.1 鐵素體 26

3.1.2 奧氏體 27

3.1.3 滲碳體 27

3.1.4 珠光體 28

3.1.5 萊氏體 28

3.2 鐵–碳合金相圖分析 28

3.2.1 相圖中各特性點、線和區域 29

3.2.2 鐵碳合金分類及結晶過程分析 31

3.3 鋼的成分、組織與性能之間的關係 34

3.3.1 碳的質量分數與平衡組織的關係 34

3.3.2 碳的質量分數與力學性能間的關係 35

3.4 習題 36

第4章 鋼的熱處理 38

4.1 鋼在加熱時的組織轉變 39

4.1.1 鋼的奧氏體化 39

4.1.2 奧氏體的晶粒度 40

4.2 鋼在冷卻時的組織轉變 40

4.2.1 過冷奧氏體的等溫轉變 40

4.2.2 過冷奧氏體的連續冷卻轉變 44

4.3 鋼的熱處理工藝 46

4.3.1 退火與正火 46

4.3.2 淬火 47

4.3.3 回火 50

4.3.4 表面淬火 52

4.3.5 化學熱處理 54

4.3.6 熱處理新技術簡介 56

4.3.7 熱處理工序位置安排 58

4.4 習題 58

第5章 常用金屬材料 60

5.1 鋼 60

5.1.1 概述 60

5.1.2 碳素鋼 64

5.1.3 合金鋼 68

5.1.4 特殊性能鋼 74

5.2 鑄鐵 75

5.2.1 概述 76

5.2.2 灰口鑄鐵 79

5.2.3 可鍛鑄鐵 81

5.2.4 球墨鑄鐵 82

5.2.5 蠕墨鑄鐵 85

5.3 有 色 金 屬 85

5.3.1 鋁及鋁合金 86

5.3.2 銅及銅合金 88

5.3.3 軸承合金 90

5.3.4 粉末冶金 91

5.4 習題 92

第6章 非金屬材料 93

6.1 高分子材料 93

6.1.1 概述 93

6.1.2 工程塑料 95

6.1.3 合成橡膠 99

6.1.4 粘結劑 101

6.2 陶瓷材料 102

6.2.1 陶瓷材料的分類 102

6.2.2 陶瓷材料的結構及性能特點 102

6.2.3 常用陶瓷材料 103

6.3 複合材料 104

6.3.1 複合材料的性能特點 104

6.3.2 複合材料的分類 105

6.4 習題 106

第7章 工程材料的選擇與應用 107

7.1 機械零件的失效分析 107

7.1.1 失效的概念 107

7.1.2 失效形式 108

7.1.3 失效原因 108

7.1.4 失效分析的基本步驟與方法 108

7.2 機械零件材料的選用 109

7.2.1 選材的一般原則 110

7.2.2 選材的步驟及具體方法 113

7.3 典型零件選材 115

7.3.1 齒輪零件的選材 116

7.3.2 軸類零件的選材 118

7.4 習題 120

第二篇 毛坯成型方法

第8章 鑄造成型工藝 122

8.1 鑄造工藝基礎 122

8.1.1 液態合金的充型能力 122

8.1.2 合金的收縮 124

8.1.3 鑄件常見缺陷 130

8.2 鑄造方法 132

8.2.1 砂型鑄造 132

8.2.2 特種鑄造 143

8.2.3 常用鑄造方法比較 156

8.3 鑄件結構設計 157

8.3.1 鑄件結構與鑄造工藝的關係 157

8.3.2 合金鑄造性能對鑄件結構的要求 162

8.4 習題 166

第9章 金屬壓力加工 169

9.1 金屬的塑性變形 169

9.1.1 金屬塑性變形的實質 169

9.1.2 塑性變形對金屬組織和性能的影響 172

9.1.3 金屬的可鍛性 175

9.2 壓力加工方法 177

9.2.1 自由鍛 177

9.2.2 模鍛 180

9.2.3 板料衝壓 189

9.2.4 零件的軋制、擠壓和拉拔 198

9.2.5 壓力加工新工藝簡介 202

9.3 鍛壓件結構設計 206

9.3.1 自由鍛件結構工藝性 206

9.3.2 模鍛件結構工藝性 208

9.3.3 板料衝壓結構工藝性 209

9.4 習題 212

第10章 焊接 215

10.1 焊接工藝基礎 216

10.1.1 焊接電弧 216

10.1.2 焊接設備 218

10.1.3 焊接冶金特點 219

10.1.4 電焊條 219

10.1.5 焊接接頭的組織與性能 222

10.1.6 焊接應力與變形 223

10.1.7 焊接缺陷與檢驗 227

10.1.8 常用金屬材料的焊接 229

10.2 焊接方法 233

10.2.1 埋弧自動焊 233

10.2.2 氣體保護焊 234

10.2.3 電渣焊 236

10.2.4 氣焊與氣割 237

10.2.5 電阻焊 239

10.2.6 摩擦焊 240

10.2.7 釺焊 241

10.2.8 特種焊接方法簡介 242

10.3 焊接結構設計 244

10.3.1 焊接結構材料的選擇 244

10.3.2 焊縫的布置 245

10.3.3 焊接接頭設計 248

10.4 習題 249

第11章 機械零件毛坯的選擇 251

11.1 常見零件毛坯的分類與比較 251

11.1.1 毛坯類型及特點 251

11.1.2 毛坯的成本 253

11.2 毛坯選擇的原則 253

11.2.1 滿足材料的工藝性能要求 253

11.2.2 滿足零件的使用要求 254

11.2.3 滿足降低生產成本的要求 255

11.2.4 符合生產條件 256

11.3 典型零件毛坯的選擇 256

11.4 習題 258