本書(shū)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程,旨在為學(xué)生未來(lái)從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等工作奠定基礎(chǔ)。本書(shū)結(jié)合高等院校新工科及工程教育認(rèn)證要求,整合機(jī)械工程材料、金屬熱加工工藝和材料成型技術(shù)知識(shí),注重科學(xué)性與實(shí)用性。系統(tǒng)闡述常用工程材料的基本結(jié)構(gòu)與性能,詳細(xì)介紹金屬結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、二元合金相圖及鋼的熱處理,論述液態(tài)金屬鑄造成型、固態(tài)金屬塑性成型及金屬連接成型等成型技術(shù),并探討機(jī)械零件失效與選材、毛坯選擇等內(nèi)容。每章附有習(xí)題,便于學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固。
本書(shū)精心整合工程材料與成型技術(shù)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),內(nèi)容系統(tǒng)全面且重點(diǎn)突出,注重科學(xué)性與實(shí)用性相結(jié)合。通過(guò)豐富的習(xí)題訓(xùn)練,有效提升學(xué)生解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不可或缺的B備教材。
材料是用來(lái)制造各種機(jī)器、器件、工具等并具有某種特性的物質(zhì)。從廣義上講,對(duì)材料進(jìn)行加工,使其具有一定的形狀、尺寸和使用性能(或可加工性能)的技術(shù)都稱(chēng)為成型技術(shù)。工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)是一門(mén)研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、工藝和性能之間關(guān)系,以及材料成型技術(shù)原理與工藝的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生將為未來(lái)從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量控制等工作奠定必要的基礎(chǔ)。
為適應(yīng)高等院校新工科及工程教育認(rèn)證對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的要求,本教材編寫(xiě)組結(jié)合多年一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn),按照高等院校機(jī)械類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)規(guī)范、培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱的要求,整合機(jī)械工程材料、金屬熱加工工藝和材料成型技術(shù)等專(zhuān)業(yè)知識(shí),參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)優(yōu)秀教材,將工程材料與成型技術(shù)有機(jī)融合編寫(xiě)而成。本書(shū)注重培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、分析與解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,同時(shí)提升其工程素質(zhì)與創(chuàng)新思維能力。
本書(shū)系統(tǒng)闡述了常用工程材料(包括鋼鐵材料、有色金屬材料和非金屬材料)的基本結(jié)構(gòu)與性能,重點(diǎn)介紹了金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、二元合金相圖及其應(yīng)用,以及鋼的熱處理;并詳細(xì)論述了相應(yīng)的成型技術(shù),包括液態(tài)金屬鑄造成型、固態(tài)金屬塑性成型及金屬連接成型。此外,本書(shū)對(duì)機(jī)械零件的失效與選材及毛坯的選擇等內(nèi)容也進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。
在編寫(xiě)方式及內(nèi)容選擇和安排上,本書(shū)具有以下特點(diǎn)。
(1)應(yīng)用導(dǎo)向:本書(shū)編寫(xiě)力求適應(yīng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用,以科學(xué)性與實(shí)用性為目標(biāo)。
(2)系統(tǒng)性與重點(diǎn)突出:內(nèi)容既系統(tǒng)豐富又重點(diǎn)明確,各章節(jié)相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立,適應(yīng)不同專(zhuān)業(yè)、學(xué)習(xí)背景、學(xué)時(shí)安排及學(xué)生層次的需求。
(3)習(xí)題輔助:為加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和鞏固所學(xué)知識(shí),并訓(xùn)練其獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力,每章后附有習(xí)題,供學(xué)生復(fù)習(xí)使用。
上海建橋?qū)W院范麗教授和上海海事大學(xué)董麗華教授為本書(shū)主編,上海海事大學(xué)陳?淌、上海建橋?qū)W院都海良教授為本書(shū)副主編,上海建橋?qū)W院高強(qiáng)、張迪及劉永峰老師,上海海事大學(xué)董耀華老師參與編寫(xiě)。在此,向?yàn)楸緯?shū)出版付出辛勤努力的全體同仁致以衷心的感謝!
由于編者水平有限,書(shū)中難免存在不足之處,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
范麗,上海建橋?qū)W院教授,機(jī)電學(xué)院院長(zhǎng)助理。發(fā)表SCI論文20余篇,授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng),出版著作5部。研究領(lǐng)域?yàn)楸砻婺湍ゼ澳透g涂層與防護(hù)材料,及其性能測(cè)試分析。
董麗華,上海海事大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院二級(jí)教授,博士生導(dǎo)師。交通運(yùn)輸部領(lǐng)軍人才,上海市曙光學(xué)者,上海市三八紅旗手,F(xiàn)任上海深遠(yuǎn)海洋裝備材料工程技術(shù)研究中心主任,上海市重型破冰船關(guān)鍵鋼材協(xié)同創(chuàng)新中心主任,海洋材料科學(xué)與工程研究院常務(wù)副院長(zhǎng)。作為首席科學(xué)家,主持國(guó)家海洋行業(yè)公益性重大項(xiàng)目1項(xiàng),主持完成國(guó)家自然基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題,上海市曙光計(jì)劃、交通部重點(diǎn)科技項(xiàng)目、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃等科研項(xiàng)目50余項(xiàng)。獲國(guó)家、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10余項(xiàng),其它獎(jiǎng)多項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,其中被SCI收錄70余篇,出版著作12部,授權(quán)專(zhuān)利30余項(xiàng)。
陳海?,上海海事大學(xué)副教授。長(zhǎng)期從事材料表面耐磨與防腐技術(shù)開(kāi)發(fā)及3D打印技術(shù)研究,F(xiàn)為上海鋁業(yè)協(xié)會(huì)專(zhuān)家委員,上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)先進(jìn)制造技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)會(huì)員。主持完成國(guó)家及上海市十多項(xiàng)科研項(xiàng)目,發(fā)表論文80余篇,其中SCI收錄30余篇,申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)。
都海良,上海建橋?qū)W院教授,機(jī)電學(xué)院副院長(zhǎng)。長(zhǎng)期在國(guó)內(nèi)外高校、研究機(jī)構(gòu)、跨國(guó)公司工作,從事能源材料、表面工程與表征、納米技術(shù)、防腐工程的研究。在英國(guó)諾森比亞大學(xué)和跨國(guó)公司(ALSTOM)工作期間,主持和參與了多項(xiàng)由英國(guó)工程物理科學(xué)研究基金會(huì)(EPSRC)、英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略署(TSB)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)(RS)以及歐盟第六、第七框架研究項(xiàng)目(6th、7th FP),在國(guó)際期刊和國(guó)際會(huì)議發(fā)表論文100多篇。近年,與韓國(guó)明知大學(xué)等合作,積極從事表面工程領(lǐng)域的科學(xué)研究,指導(dǎo)年輕教師在半導(dǎo)體功能涂層,抗腐蝕、抗磨損涂層的制備和表面性能表征等方面的研究。在SCI期刊發(fā)表30余篇學(xué)術(shù)論文。
第0章 緒論
0.1 材料的發(fā)展與人類(lèi)文明_1
0.2材料的分類(lèi)_2
0.3 材料科學(xué)與工程的內(nèi)涵_2
0.4材料科學(xué)的研究?jī)?nèi)容_4
0.5材料的基本加工工藝_6
0.6本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容及任務(wù)_6習(xí)題_7
第一部分 工程材料的基礎(chǔ)理論
第1章 工程材料的分類(lèi)與性能
1.1 工程材料的分類(lèi)及概述_11
1.2 工程材料的力學(xué)性能_12
1.3 工程材料的其他性能_22
習(xí)題_26
第2章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶
2.1 純金屬的常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)_27
2.2金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)_34
2.3 金屬的結(jié)晶與同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變_37習(xí)題_40
第3章 二元合金相圖及其應(yīng)用
3.1 合金的相結(jié)構(gòu)_42
3.2 二元合金相圖及杠桿定律_46
3.3 常見(jiàn)的二元合金相圖_50
3.4 合金的性能與相圖的關(guān)系_58
3.5鐵碳合金相圖_59
習(xí)題_74
第4章 鋼的熱處理
4.1鋼的熱處理基礎(chǔ)_76
4.2 鋼的普通熱處理_87
4.3 鋼的表面熱處理_94
習(xí)題_99
第二部分 常用工程材料
第5章 鋼鐵
5.1 碳鋼_105
5.2合金鋼_113
5.3合金結(jié)構(gòu)鋼_115
5.4合金工具鋼_121
5.5特殊性能鋼_128
5.6 鑄鐵_136
習(xí)題_149
第6章 有色金屬及其合金
6.1鋁及鋁合金_151
6.2銅及銅合金_155
6.3 鈦及鈦合金_161
6.4軸承合金_163
習(xí)題_165
第7章 非金屬
7.1高分子材料_166
7.2 陶瓷材料_188
7.3 復(fù)合材料_193
習(xí)題_198
第三部分 工程材料成型技術(shù)
第8章 液態(tài)金屬鑄造成型
8.1 鑄造成型工藝方法_201
8.2 鑄造成型理論基礎(chǔ)_212
8.3鑄造成型工藝設(shè)計(jì)_225
習(xí)題_232
第9章 固態(tài)金屬塑性成型
9.1金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)_234
9.2 常用鍛造方法_243
習(xí)題_263
第10章 金屬連接成型
10.1 焊接_267
10.2 常用金屬材料的焊接_271
10.3焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_278
10.4膠接_284
習(xí)題_287
第四部分 工程材料的應(yīng)用及成型工藝的選擇
第11章 機(jī)械零件的失效與選材
11.1 機(jī)械零件的失效分析_291
11.2 選材的一般原則_294
11.3 典型零件的選材與工藝_297
習(xí)題_303
第12章 毛坯的選擇
12.1 毛坯的選擇原則_305
12.2零件的結(jié)構(gòu)分析及毛坯選擇_309
12.3 毛坯選擇實(shí)例_312
習(xí)題_314
參考文獻(xiàn)_315