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0　绪论1

0.1　本课程的性质、内容和地位1

0.2　本课程的目的、任务和特点2

0.2.1　本课程的目的2

0.2.2　本课程的主要任务2

0.2.3　本课程的主要特点2

第1篇 工程材料导论5

1　金属材料的主要性能5

1.1　金属材料的力学性能5

1.1.1 强度5

1.1.2 塑性6

1.1.3　硬度7

1.1.4 冲击韧度8

1.1.5　疲劳强度8

1.2　金属材料的物理、化学性能9

1.2.1 物理性能9

1.2.2　化学性能10

1.3　金属材料的工艺性能10

复习思考题11

2　铁碳合金12

2.1　金属及合金的晶体结构12

2.1.1 晶体结构及同素异构转变12

2.1.2　合金的晶体结构14

2.2　铁碳合金相图及其应用16

2.2.1　铁碳合金的基本相及组织17

2.2.2　铁碳合金相图分析17

2.2.3　相图中的铁碳合金分类19

2.2.4　典型铁碳合金的结晶过程分析20

2.2.5　碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响25

2.3　常用的金属材料及选用27

2.3.1 钢中常存杂质元素对钢的性能的影响27

2.3.2　钢的分类28

2.3.3　碳钢的牌号和用途28

2.3.4　零件选材的一般原则30

复习思考题30

3　钢的热处理31

3.1　概述31

3.2　退火和正火32

3.2.1 退火32

3.2.2　正火（空冷）34

3.2.3　退火和正火的选择34

3.3　淬火和回火35

3.3.1 淬火35

3.3.2 回火36

3.4　表面淬火和化学热处理36

3.4.1　表面淬火37

3.4.2　化学热处理37

复习思考题38

4　非金属材料39

4.1　高分子材料39

4.1.1 工程塑料的组成与分类40

4.1.2　常用工程塑料41

4.2 陶瓷材料43

4.2.1 陶瓷的性能43

4.2.2 常用陶瓷材料及其应用44

4.3　复合材料46

4.3.1　复合材料的性能46

4.3.2 复合材料的种类及其应用47

4.4　纳米材料49

复习思考题50

第2篇 铸造52

5　铸造工艺基础52

5.1　液态合金的充型52

5.1.1 合金的流动性52

5.1.2 浇注条件54

5.1.3　铸型填充条件54

5.1.4　铸件结构55

5.2　铸造合金的凝固与收缩55

5.2.1　铸造合金的凝固55

5.2.2　铸造合金的收缩57

5.2.3 铸件中的缩孔与缩松58

5.3　铸造内应力、变形与裂纹61

5.3.1　铸造应力的形成61

5.3.2　铸件的变形63

5.3.3　铸件的裂纹64

5.4　铸件的气孔与偏析65

5.4.1　铸件的气孔65

5.4.2　铸件的偏析67

复习思考题68

6　常用合金铸件的生产69

6.1　铸铁件的生产69

6.1.1　铸铁的结晶过程和石墨化70

6.1.2　灰口铸铁73

6.1.3　可锻铸铁77

6.1.4　球墨铸铁78

6.1.5　蠕墨铸铁83

6.1.6　合金铸铁84

6.2　铸钢件的生产85

6.2.1　铸钢的种类85

6.2.2　铸钢的铸造工艺特点86

6.3　铸造有色合金件的生产87

6.3.1　铝合金铸件的生产87

6.3.2　铜合金铸件的生产89

复习思考题91

7　砂型铸造93

7.1　造型方法的选择93

7.1.1 常见的造型（芯）方法94

7.1.2　造型生产线97

7.2　浇注位置和分型面的选择97

7.2.1 浇注位置的选择原则98

7.2.2　铸型分型面的确定原则99

7.3　铸造工艺参数的选择101

7.3.1　机械加工余量和铸孔101

7.3.2　铸造收缩率103

7.3.3　拔模斜度103

7.3.4 铸造圆角103

7.3.5　型芯及其固定104

7.3.6 浇注系统、冒口和冷铁105

7.3.7　铸造工艺图中工艺符号及其表示方法107

7.3.8　铸造工艺图的绘制及工艺分析举例108

7.4　铸件的结构设计109

7.4.1　铸造工艺对铸件结构的要求109

7.4.2　合金铸造性能对铸件结构的要求112

7.4.3 不同铸造方法对铸件结构的要求115

复习思考题117

8　特种铸造118

8.1　金属型铸造118

8.1.1　金属铸型的构造及铸造工艺特点118

8.1.2　金属型铸造的特点和应用范围119

8.2　压力铸造120

8.2.1　压铸机及其工艺过程120

8.2.2 压力铸造的特点及适用范围121

8.3　低压铸造123

8.3.1　低压铸造的工艺过程123

8.3.2　低压铸造的特点及适用范围123

8.4　离心铸造124

8.4.1　工艺过程及分类124

8.4.2 离心铸造特点及应用124

8.5　熔模铸造125

8.5.1　熔模铸造的工艺过程125

8.5.2 熔模铸造的特点及适用范围126

8.6　陶瓷型铸造126

8.6.1　工艺过程126

8.6.2 陶瓷型铸造的特点及适用范围127

8.7　消失模铸造127

8.7.1 消失模铸造成形原理127

8.7.2　消失模铸造主要特点及应用128

8.8　挤压铸造128

8.8.1　挤压铸造工艺原理128

8.8.2　挤压铸造工艺特点及应用129

8.9　半固态铸造130

8.9.1 半固态铸造技术原理130

8.9.2 半固态铸造技术特点及应用131

8.10　常用铸造方法的比较131

复习思考题133

第3篇 金属压力加工135

9　金属压力加工基础135

9.1　金属塑性变形的实质135

9.1.1　金属的变形135

9.1.2　金属塑性变形的实质135

9.2　塑性变形对金属组织和性能的影响137

9.2.1　金属的加工硬化与回复、再结晶137

9.2.2 冷变形与热变形138

9.2.3　纤维组织变化138

9.3　金属的可锻性140

9.3.1　金属的本质（内在因素）140

9.3.2　加工条件（外在因素）140

复习思考题142

10　常用的锻造方法143

10.1 自由锻143

10.1.1　锻造坯料准备143

10.1.2 自由锻的基本工序145

10.1.3 自由锻件结构设计的要求146

10.2　模锻148

10.2.1　胎模锻149

10.2.2 固定模锻150

10.2.3　模锻件结构工艺性159

复习思考题161

11　板料冲压163

11.1　板料冲压的基本工序163

11.1.1 分离工序163

11.1.2 变形工序168

11.2　冲压件结构设计要求172

11.3　板料冲压设备173

11.4　冲压模具174

11.4.1 简单模174

11.4.2　连续模174

11.4.3　复合模175

复习思考题176

12　特种压力加工方法简介177

12.1 精密模锻177

12.2　高速锤锻造177

12.3　径向锻造178

12.4　轧制178

12.5　挤压180

12.6　拉拔182

12.7　超塑性成形182

12.8 高速高能成形184

复习思考题185

第4篇 焊接187

13　焊接工艺基础187

13.1　概述187

13.1.1 焊接方法的分类187

13.1.2 焊接方法的特点188

13.1.3 焊接方法的应用189

13.2　电弧焊工艺基础189

13.2.1　焊接电弧189

13.2.2 电弧焊冶金过程及特点190

13.2.3　焊条191

13.3　焊接接头组织与性能194

13.4　焊接应力与变形196

13.4.1 焊接应力与变形的产生196

13.4.2 焊接变形的基本形式197

13.4.3 防止和减小焊接变形的措施197

复习思考题199

14　常用的焊接方法200

14.1　手工电弧焊和埋弧焊200

14.1.1 手工电弧焊200

14.1.2　埋弧焊201

14.2　气体保护焊202

14.2.1 氩弧焊202

14.2.2　CO2气体保护焊203

14.3　电渣焊203

14.4　等离子弧焊与切割204

14.4.1 等离子弧焊接205

14.4.2 等离子弧切割205

14.5　压力焊205

14.5.1 电阻焊205

14.5.2　摩擦焊207

14.6　钎焊207

复习思考题208

15　常用金属材料的焊接209

15.1　金属材料的焊接性209

15.1.1　金属焊接性的概念209

15.1.2　金属焊接性的评定209

15.2　碳钢的焊接211

15.2.1　低碳钢的焊接211

15.2.2 中碳钢的焊接211

15.2.3 高碳钢的焊接212

15.3　合金结构钢的焊接212

15.3.1 合金结构钢的焊接212

15.3.2　珠光体耐热钢的焊接212

15.3.3　不锈钢的焊接213

15.4　铸铁的补焊213

15.4.1　铸铁的补焊方法213

15.4.2 铸铁补焊时产生白口的原因及预防措施214

15.5　有色金属的焊接215

15.5.1　铝及铝合金的焊接215

15.5.2　铜及铜合金的焊接216

15.6　焊接缺陷与检验217

15.6.1　焊缝常见缺陷217

15.6.2　焊接检验过程218

15.6.3　焊接接头检验方法218

15.6.4 常用非破坏检验方法219

复习思考题220

16　焊接件的结构设计221

16.1 焊接规范221

16.1.1 分析工作条件并提出性能要求221

16.1.2　提出设计方案和优化设计221

16.1.3　按照设计内容分步进行设计221

16.2　焊接方法的选择221

16.3　焊接结构件材料的选择225

16.4　焊接接头工艺设计225

16.4.1 焊接接头及坡口形式的确定225

16.4.2 焊缝的合理布置227

16.5　焊接件结构工艺设计230

16.5.1 结构工艺性230

16.5.2 改善结构工艺性的实例232

复习思考题233

第5篇 金属切削加工235

17　金属切削加工基础知识235

17.1　切削运动及切削要素235

17.1.1 零件表面的形成及切削运动235

17.1.2　切削用量236

17.1.3　切削层参数238

17.2　刀具材料及结构238

17.2.1 刀具材料238

17.2.2　刀具几何参数241

17.2.3 刀具结构246

17.3　金属切削过程247

17.3.1　切屑形成过程及切屑种类247

17.3.2 积屑瘤248

17.3.3 切削力和切削功率249

17.3.4　切削热和切削温度251

17.3.5 刀具磨损和刀具耐用度252

17.4　切削加工技术经济简析254

17.4.1　切削加工主要技术经济指标254

17.4.2 切削用量的合理选择257

17.4.3　切削液的选用260

17.4.4　材料切削加工性的改善261

复习思考题262

18　常用金属切削加工方法264

18.1 车削加工264

18.1.1 车削的工艺特点264

18.1.2 车削的应用265

18.2　钻削和镗削加工266

18.2.1 钻削加工267

18.2.2　镗孔271

18.3　刨削和拉削加工274

18.3.1 刨削274

18.3.2　拉削275

18.4　铣削加工277

18.4.1　铣削的工艺特点277

18.4.2　铣削方式277

18.4.3　铣削的应用279

18.5　磨削加工281

18.5.1 磨削过程281

18.5.2　磨削的工艺特点282

18.5.3　磨削的应用和发展283

复习思考题289

19　数控加工基础290

19.1　数控的基本原理290

19.1.1　数控机床的工作原理及基本组成290

19.1.2　数控机床加工的插补原理292

19.1.3　数控加工程序段格式及程序结构292

19.2　数控机床的分类293

19.2.1　按工艺用途分类293

19.2.2　按运动的方式分类294

19.2.3　按伺服系统的类型分类294

19.3　数控加工工艺特点295

19.4　数控加工工艺设计需考虑的因素296

19.5　数控加工方法297

19.5.1　平面孔系零件的加工298

19.5.2　旋转体类零件的加工298

19.5.3　平面轮廓零件的加工298

19.5.4　立体轮廓表面的加工298

复习思考题300

20　零件典型表面加工方法的选择301

20.1　外圆面的加工方法301

20.1.1 外圆表面的车削加工301

20.1.2 外圆表面的磨削加工303

20.1.3　外圆表面的光整加工303

20.1.4 外圆表面加工方案的选择304

20.2　孔的加工方法305

20.2.1　钻、扩、铰、镗、拉孔306

20.2.2　磨孔307

20.2.3　孔的光整加工307

20.2.4　孔的加工方案的选择307

20.3　平面的加工方法308

20.3.1 平面的车削加工308

20.3.2　平面的铣、刨加工309

20.3.3　平面的拉削加工309

20.3.4 平面磨削309

20.3.5　平面研磨310

20.3.6 平面加工方法的选择310

20.4　成形面的加工方法311

20.4.1 成形刀具法加工成形面311

20.4.2　运动轨迹法加工成形面312

20.4.3 成形刀具与运动轨迹复合成形法加工成形面314

20.5　螺纹的加工方法314

20.5.1 车螺纹314

20.5.2　铣螺纹315

20.5.3 用丝锥、板牙加工螺纹315

20.5.4　磨削螺纹316

20.5.5 滚压螺纹316

20.6　齿轮加工（齿轮齿形加工）方法318

20.6.1　概述318

20.6.2 滚齿法和插齿法320

复习思考题323

21　机械加工工艺的基本知识324

21.1　基本概念324

21.1.1 生产过程和工艺过程324

21.1.2 生产纲领与生产类型326

21.1.3　制定零件机械加工工艺规程的原则、内容及步骤327

21.2　毛坯选择的一般原则328

21.2.1　材料的使用性能原则328

21.2.2　材料的工艺性能原则329

21.2.3 经济性原则330

21.2.4 毛坯的种类330

21.2.5　毛坯种类的选择331

21.3　工件的安装与夹具334

21.3.1 工件的安装方式334

21.3.2　基准及其选择335

21.3.3　工件的定位原理339

21.4　工艺路线的拟定341

21.4.1　加工方法的选择341

21.4.2　加工阶段的划分343

21.4.3　工序的集中与分散344

21.4.4　加工顺序的安排345

21.5　典型零件的加工工艺过程实例346

21.5.1 轴的机械加工工艺的制定346

21.5.2 圆柱齿轮的机械加工工艺过程的制定348

复习思考题349

22　特种加工简介351

22.1　特种加工方法的特点及分类351

22.2　电火花加工352

22.2.1 电火花加工的基本原理352

22.2.2 电火花加工的特点353

22.2.3 电火花加工的应用353

22.3　电火花线切割加工354

22.3.1 电火花线切割加工原理354

22.3.2 电火花线切割加工的特点及应用355

22.4　电解加工355

22.4.1 电解加工的基本原理355

22.4.2 电解加工的特点及应用356

22.5　激光加工356

22.5.1　激光加工的基本原理356

22.5.2　激光加工的工艺特点357

22.5.3　激光加工的应用357

22.6　超声波加工358

22.6.1　超声波加工的基本原理358

22.6.2 超声波加工的工艺特点及应用359

22.7　电子束加工359

22.7.1 电子束加工原理359

22.7.2 电子束加工的工艺特点及应用360

22.8　离子束加工361

22.8.1 离子束加工原理361

22.8.2 离子束加工的工艺特点及应用361

复习思考题363

23　零件的结构工艺性364

23.1　结构工艺性的基本概念364

23.2　切削加工对零件结构工艺性的要求365

23.2.1　尽量采用标准化参数365

23.2.2　便于装夹366

23.2.3　便于加工367

23.2.4　便于提高生产效率370

23.2.5　便于测量372

23.3　装配结构工艺性372

23.3.1　便于装配373

23.3.2 便于拆卸374

23.3.3　应有正确的装配基面374

复习思考题375

附录376

参考文献385