金属工艺学_谢乐林主编.pdf

金属工艺学JINSHU GONGYIXUE主 编 谢乐林副主编 练 勇 刘 平中等职业学校机电类专业规划教材金属工艺学力诚教育中等职业学校机电类专业规划教材机械工程力学机械设计基础机械基础机械制造技术公差配合与技术测量机械制图机械制图习题集机械制图（非机类）机械制图习题集（非机类）机械CAD/CAM车工工艺与技能训练钳工工艺与技能训练电焊工工艺与技能训练机电专业英语数控加工技术设备控制基础数控系统数控设备与编程金属工艺学定价：21.00元中等职业学校机电类专业规划教材根 据 教 育 部 最 新 教 学 指 导 方 案 编 写主 编 谢乐林副主编 练 勇 刘 平 中等职业学校机电类专业规划教材 金属工艺学 主 编 谢乐林 副主编 练 勇 刘 平 电子科技大学出版社 内 容 提 要 为了适应中等职业教育的培养目标和教育特点，遵循“以必须、够用”为度和“强化应用、培养技能”的原则，突出中职教育特色，编写该书。本书分为 3 大篇共 16 章另加附录，内容主要包括：材料的力学性能、金属材料的基础知识、铁碳合金、钢的热处理及表面强化技术、合金钢、铸铁、其他金属材料及金属的防护、非金属材料、材料及热处理的应用、铸造、锻压、焊接、机械零件毛坯的选择、金属切削基础知识、金属切削加工方法、机械零件制造工艺基础等。全书通俗易懂、实用性强，便于组织教学。本书适用于机械、机电类等应用技术类专业的学生使用，也可作为相关行业人员培训用书。图书在版编目（CIP）数据 金属工艺学/谢乐林主编成都：电子科技大学出版 社，2007.5 ISBN 978-7-81114-459-8 I金 II谢 III金属加工工艺学 IVTG 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2007）第 061399 号 金属工艺学 主 编 谢乐林 副主编 练 勇 刘 平 出 版：电子科技大学出版社（成都市一环路东一段 159 号电子信息产业大厦 邮编：610051）责任编辑：汤云辉 发 行：新华书店经销 印 刷：四川墨池印务有限公司 成品尺寸：185mm260mm 印张 14.875 字数 362 千字 版 次：2007 年 5 月第一版 印 次：2007 年 5 月第一次印刷 书 号：ISBN 978-7-81114-459-8 定 价：21.00 元 版权所有 侵权必究 邮购本书请与本社发行部联系。电话：（028）83202323，83256027 本书如有缺页、破损、装订错误，请寄回印刷厂调换。课件下载在我社主页 “下载专区”电子邮箱： 前 言 本书是根据中职中专对技术应用型人才的培养目标和企业对人才的要求，参照中等职业学校金属工艺学教学大纲，为适应中等专科学校、中等职业技术学校工程技术类专业金属工艺学课程教学需要而编写的。根据编者多年的教学实践以及有关企业工程技术人员的意见，在编写本书时注意了以下几点：（1）在内容安排上，全书分为工程材料基础、金属热加工基础和金属切削加工基础 3个部分；每个部分内容均以基础知识、基本理论和基本应用知识为主，适当增加部分选修 内容。（2）在内容处理上，以基本知识为骨干，理论知识以应用为目的，以“必须、够用”为度，作适当的精简与合并；适当增加相关的实用知识。（3）在实验设置上，注重培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力。（4）在文字编排上，力求做到文字简练、图文并茂、通俗易懂，利于学生学习。本书的内容简洁实用。删除了繁杂的理论推导，添加了生产、生活中的实例，注重实用性，便于培养学生理论联系实际的工作能力和技术应用能力。本书的编写人员均来自教学第一线，有丰富的教学经验，了解学生心理，从篇章结构的安排到教学语言的陈述均考虑得较为合理，便于讲授和学生学习。本书宜于对经过钳工和热加工实习后的较低年级学生讲授，参考学时数为 6886 学时（包括实验），带*部分为选修内容。本书由谢乐林（第 5、6、7、8、9、10、12 章及金属工艺学实验）、练勇（第 1、2、3、4、11、13 章）、刘平（第 14、15、16 章）等老师编写，谢乐林任主编。为了方便教师教学，我们免费为使用本套教材的师生提供电子教学参考资料包：?PowerPoint 多媒体课件?习题参考答案?教材中的程序源代码?教材中涉及的实例制作的各类素材 有需要的教师可以登录教学支持网站免费下载。在教材使用中有什么意见或建议也可以直接和我们联系，电子邮件地址：。限于编者水平有限，错漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。编 者 目 录 绪论 1 第 1 篇 工程材料基础 第 1 章 金属的力学性能 3 1.1 强度和塑性3 1.1.1 拉伸试验3 1.1.2 强度 4 1.1.3 塑性 4 1.2 冲击韧性和疲劳抗力5 1.2.1 冲击韧性5 1.2.2 疲劳抗力6 1.3 硬度7 1.3.1 布氏硬度7 1.3.2 洛氏硬度7 1.3.3 维氏硬度8 1.3.4 硬度与其他力学性能及耐磨性的关系8【思考题】8 第 2 章 金属材料的基础知识 10 2.1 金属与合金的组织结构10 2.1.1 金属的晶体结构和组织 10 2.1.2 合金的相结构和组织12 2.2 金属与合金的结晶 13 2.2.1 金属的结晶13 2.2.2 合金的结晶15【思考题】15 第 3 章 铁碳合金 16 3.1 铁碳合金状态图 16 3.1.1 铁的同素异晶转变16 3.1.2 铁碳合金的基本相16 3.1.3 Fe-Fe3C 状态图17 3.1.4 状态图在热加工中的应用 22 3.2 碳钢22 2 金属工艺学 3.2.1 钢材生产简介22 3.2.2 碳钢成分对其性能的影响 23 3.2.3 碳钢的分类、牌号和用途 24【思考题】26 第 4 章 钢的热处理及表面强化技术 27 4.1 钢热处理时的组织转变27 4.1.1 钢加热时奥氏体的形成 27 4.1.2 奥氏体冷却时的组织转变 28 4.2 钢的预备热处理退火与正火32 4.2.1 钢的退火32 4.2.2 钢的正火33 4.2.3 预备热处理在零件制造中的应用33 4.3 钢的最终热处理（一）淬火与回火34 4.3.1 钢的淬火34 4.3.2 淬火钢的回火36 4.3.3 钢的淬硬性与淬透性37 4.4 钢的最终热处理（二）表面热处理39 4.4.1 钢的表面淬火39 4.4.2 钢的渗碳40 4.4.3 钢的渗氮41 4.5 钢的表面强化技术 42 4.5.1 电镀硬铬和化学镀镍磷 42 4.5.2 气相沉积 TiN 和 TiC43 4.5.3 熔盐浸镀合金碳化物43 4.5.4 其他表面强化技术44【思考题】45 第 5 章 合金钢 46 5.1 合金元素在钢中的作用46 5.1.1 合金元素对钢基本相的作用46 5.1.2 合金元素对 Fe-Fe3C 状态图的作用47 5.1.3 合金元素对钢热处理的作用48 5.2 合金钢的分类和牌号表示方法49 5.2.1 合金钢的分类49 5.2.2 合金钢的牌号表示方法 50 5.3 合金结构钢51 5.3.1 合金渗碳钢51 3目 录 5.3.2 合金调质钢52 5.3.3 合金弹簧钢53 5.3.4 滚动轴承钢54 5.3.5 其他常用合金结构钢55 5.4 合金工具钢与高速工具钢56 5.4.1 合金工具钢56 5.4.2 高速工具钢58 5.5 不锈钢59 5.5.1 不锈钢的耐蚀原理59 5.5.2 常用不锈钢60【思考题】61 第 6 章 铸铁 62 6.1 概述62 6.1.1 铸铁的分类62 6.1.2 铸铁中碳的石墨化62 6.2 灰铸铁63 6.2.1 灰铸铁的组织与性能64 6.2.2 灰铸铁的牌号和应用64 6.2.3 灰铸铁的热处理65 6.3 球墨铸铁65 6.3.1 球墨铸铁的组织与性能 66 6.3.2 球墨铸铁的牌号和应用 66 6.3.3 球墨铸铁的热处理67 6.4 其他铸铁67 6.4.1 可锻铸铁67 6.4.2 蠕墨铸铁68 6.4.3 合金铸铁68【思考题】68 第 7 章 其他金属材料及金属的防护 69 7.1 铝及铝合金69 7.1.1 工业纯铝69 7.1.2 铝合金 69 7.1.3 铸造铝合金71 7.2 铜及铜合金71 7.2.1 工业纯铜71 7.2.2 铜合金 72 4 金属工艺学 7.3 滑动轴承合金 75 7.3.1 锡基轴承合金75 7.3.2 铅基轴承合金76 7.3.3 铝基轴承合金和铜基轴承合金76 7.4 粉末冶金材料 77 7.4.1 硬质合金77 7.4.2 其他粉末冶金材料78 7.5 金属的防护79 7.5.1 金属覆盖79 7.5.2 非金属覆盖79 7.5.3 化学及电化学处理80【思考题】80 第 8 章 非金属材料 81 8.1 高分子材料的基础知识81 8.1.1 高分子化合物的概念81 8.1.2 分子链的结构与特性81 8.1.3 高分子材料的力学状态 82 8.1.4 高分子材料的分类82 8.2 塑料83 8.2.1 塑料的组成与特性83 8.2.2 塑料的分类和常用塑料 83 8.2.3 塑料的成型与二次加工 85 8.3 其他常用非金属材料86 8.3.1 橡胶 86 8.3.2 合成胶粘剂87 8.3.3 陶瓷 88 8.3.4 复合材料89【思考题】90 第 9 章 材料及热处理的应用 91 9.1 材料的选用91 9.1.1 机械零件的失效91 9.1.2 选材的原则92 9.1.3 选材的步骤与方法92 9.1.4 选材示例94 9.2 热处理技术条件的标注及热处理工序位置安排96 9.2.1 热处理技术条件的标注 96 5目 录 9.2.2 热处理工序位置的安排 96【思考题】98 第 2 篇 金属热加工基础 第 10 章 铸造 100 10.1 合金的铸造性能与常用铸造合金 100 10.1.1 合金的铸造性能100 10.1.2 常用的铸造合金101 10.2 砂型铸造102 10.2.1 砂型铸造过程简介102 10.2.2 常见铸件缺陷105 10.3 铸件图及铸件结构工艺性106 10.3.1 铸件图 106 10.3.2 铸件结构工艺性106 10.4 特种铸造及铸造方法的选择109 10.4.1 特种铸造109 10.4.2 常用铸造方法的比较和选择112【思考题】114 第 11 章 锻压 115 11.1 锻造概述115 11.1.1 锻造的作用115 11.1.2 金属的锻造性能与锻造温度范围116 11.1.3 常用金属材料的锻造性能116 11.2 自由锻117 11.2.1 自由锻的设备与基本工序117 11.2.2 锻件图的绘制和坯料计算119 11.3 模锻122 11.3.1 锤上模锻122 11.3.2 胎模锻124 11.4 板料冲压125 11.4.1 冲压设备126 11.4.2 冲压基本工序126 11.4.3 冲模的分类和构造 128【思考题】129 第 12 章 焊接 130 12.1 手工电弧焊130 6 金属工艺学 12.1.1 手弧焊的工艺过程与冶金特点130 12.1.2 焊条 131 12.1.3 手弧焊件的焊接质量 132 12.2 其他常用焊接方法与焊接方法的选择 133 12.2.1 其他常用焊接方法133 12.2.2 常用焊接方法的选择 136 12.3 金属的焊接性能与焊件的结构工艺性 137 12.3.1 金属的焊接性能137 12.3.2 焊件的结构工艺性138【思考题】139 第 13 章 机械零件毛坯的选择 140 13.1 毛坯选择的原则 140 13.2 机械零件毛坯的种类与选择140 13.2.1 机械零件毛坯的种类与生产方法140 13.2.2 零件毛坯选择的主要依据 142 13.2.3 常用零件毛坯的选择 142 13.3 毛坯选择示例 144 13.3.1 螺旋起重器结构与工作原理144 13.3.2 螺旋起重器主要零件的毛坯选择145【思考题】145 第 3 篇 金属切削加工基础 第 14 章