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第1章 金属加工液的发展简史1

1.1 什么是金属加工液？1

1.2 美国（20世纪）90年代金属加工液的使用状况1

1.3 润滑剂的历史：金属加工液的早期使用证据2

1.4 技术发展史3

1.4.1 希腊和罗马时代3

1.4.2 文艺复兴时期（公元1450～1600年）3

1.4.3 第一次工业革命前期（公元1600～1750年）3

1.5 机床的演化与金属加工液5

1.5.1 金属加工液在机床上的早期使用6

1.5.2 金属加工液用量的增长7

1.5.3 第二次工业革命时期（公元1850～1900年）7

1.5.4 金属加工液的早期实验9

1.5.5 1900～1950年金属加工液的状况11

1.6 金属加工液的现状16

参考文献18

第2章 冶金学基础及表面形貌测量简介21

2.1 引言21

2.2 金属结构21

2.3 金属性能25

2.3.1 物理性能25

2.3.2 力学性能25

2.4 纯金属与合金29

2.5 黑色金属30

2.5.1 碳素钢与合金钢31

2.5.2 硬度和淬透性32

2.5.3 工具钢32

2.5.4 不锈钢34

2.5.5 铸铁35

2.6 强化机理和钢铁微观结构36

2.6.1 微观结构37

2.6.2 钢的热处理37

2.7 有色金属材料40

2.7.1 铝40

2.7.2 铝合金热处理42

2.7.3 铜和铜合金43

2.8 表面形貌的测量44

2.8.1 术语45

2.8.2 概念和参数47

2.8.3 工程符号解释48

参考文献49

第3章 金属切削过程51

3.1 背景51

3.1.1 钻孔54

3.1.2 攻丝55

3.1.3 车削56

3.1.4 铣削58

3.1.5 拉削60

3.2 切屑和热量的产生60

3.3 切削过程的对比61

3.4 切削液的作用62

3.4.1 带走切屑62

3.4.2 防止重复焊接63

3.4.3 腐蚀保护63

3.4.4 降低能源消耗63

3.4.5 延长刀具寿命及提高生产力64

3.4.6 产生确定类型的切屑64

3.4.7 冷却作用64

3.4.8 润滑作用65

3.5 切削液的应用67

3.6 关于湿式加工和干式加工的讨论71

3.7 表面完整性和光洁度72

3.8 刀具磨损的模式74

3.8.1 硬质点磨损74

3.8.2 黏结磨损75

3.8.3 化学磨损75

3.8.4 疲劳磨损76

3.8.5 沟槽磨损76

3.9 刀具涂层77

3.10 高速切削加工77

3.11 金属切削的未来走向78

参考文献79

第4章 磨削系统中的金属加工液80

4.1 引言80

4.2 金属加工液（磨削液）是整个磨削系统的组成要素之一81

4.3 金属加工液（磨削液）的性能83

4.3.1 生产效率84

4.3.2 砂轮寿命85

4.3.3 能耗86

4.3.4 加工质量86

4.4 磨削参数与金属加工液（磨削液）的相互关系87

4.4.1 磨削效果图解88

4.4.2 砂轮对磨削效能的影响89

4.4.3 金属加工液（磨削液）对磨削效能的影响89

4.5 金属加工液（磨削液）在磨削区的应用93

4.5.1 滴流喷嘴93

4.5.2 加速区域喷嘴94

4.5.3 消防水龙头喷嘴96

4.5.4 射流喷嘴97

4.5.5 环绕式喷嘴98

4.5.6 金属加工液（磨削液）在超硬磨料磨削上的应用98

4.6 过滤系统的选择100

4.7 保持金属加工液（磨削液）冷却102

4.7.1 蒸发和对流103

4.7.2 用空气冷凝器冷却103

4.7.3 强制蒸发冷却104

4.7.4 制冷和换热器冷却105

4.7.5 金属加工液（磨削液）温度对树脂结合剂砂轮磨削参数的影响105

参考文献107

第5章 金属成型加工工艺及润滑剂的应用108

5.1 引言108

5.2 影响金属成型润滑剂要求的因素109

5.2.1 金属成型润滑剂的种类109

5.2.2 金属成型润滑剂中使用的润滑添加剂110

5.2.3 金属成型润滑剂的物理性质110

5.2.4 金属成型润滑剂的功能111

5.2.5 润滑的种类112

5.2.6 应用金属成型润滑剂的方法114

5.2.7 清除金属成型润滑剂的方法115

5.2.8 金属成型前处理工艺115

5.2.9 金属成型后处理工艺116

5.3 金属成型工艺116

5.3.1 冲裁116

5.3.2 拉深118

5.3.3 拉深和变薄拉深120

5.3.4 拉深-再拉深125

5.3.5 线拉拔126

5.3.6 其他金属成型工艺129

5.4 结语131

参考文献132

第6章 金属加工液化学134

6.1 概述：金属加工液的类型134

6.2 金属加工液的功能135

6.3 金属加工液添加剂与产品性能136

6.3.1 浓缩液的稳定性136

6.3.2 添加剂的氧化安定性136

6.3.3 乳化液的稳定性136

6.3.4 乳化液的硬水稳定性138

6.3.5 浓缩液的乳化分散性138

6.3.6 泡沫性138

6.3.7 残留物／清洁性138

6.3.8 腐蚀抑制性139

6.3.9 润滑性139

6.3.10 微生物控制性能139

6.3.11 化学结构140

6.4 切削油142

6.4.1 复合油、矿物油和极性添加剂142

6.4.2 化学活性润滑添加剂142

6.4.3 切削油配方143

6.5 可溶油144

6.5.1 基础油144

6.5.2 乳化剂145

6.5.3 功能添加剂145

6.6 半合成金属加工液146

6.6.1 基础油和水146

6.6.2 乳化剂147

6.6.3 功能添加剂147

6.6.4 半合成金属加工液配方148

6.7 全合成金属加工液148

6.7.1 水基148

6.7.2 腐蚀抑制剂149

6.7.3 润滑剂和其他功能添加剂149

6.7.4 全合成金属加工液配方149

6.8 阻隔膜型润滑剂150

6.8.1 拉伸、冲压和成型润滑剂150

6.8.2 拉丝润滑剂150

6.8.3 预润滑剂151

6.9 减少废物151

6.9.1 废物可处理性151

6.9.2 硬水稳定性152

6.9.3 生物稳定性152

6.10 结语154

参考文献154

第7章 金属加工液的实验室评定156

7.1 引言156

7.2 金属加工液原液的化学和物理特性157

7.2.1 相对密度157

7.2.2 黏度157

7.2.3 闪点与着火点158

7.2.4 酸碱中和值158

7.2.5 润滑剂含量159

7.3 金属加工液的稳定性测定159

7.3.1 金属加工液原液的稳定性159

7.3.2 金属加工液稀释液的稳定性160

7.4 金属加工液的泡沫试验162

7.4.1 泡沫试验应该考虑的因素162

7.4.2 摇瓶试验163

7.4.3 搅拌机试验163

7.4.4 通气试验164

7.4.5 循环试验164

7.4.6 倾泻试验165

7.4.7 空气夹带与液雾165

7.5 金属加工液的润滑性试验166

7.5.1 摩擦表面的相关试验166

7.5.2 产生碎屑的试验169

7.5.3 金属变形试验174

7.5.4 电化学方法175

7.6 金属加工液的拒油试验175

7.7 金属加工液的浓度检测方法176

7.7.1 折光仪法176

7.7.2 油含量法177

7.7.3 pH测定法177

7.7.4 碱值测定法178

7.7.5 乳化剂含量法178

7.7.6 硼含量法178

7.7.7 杀菌剂含量法179

7.7.8 “到底什么是浓度？”179

7.8 冲压液和拉伸液的评定180

7.8.1 磷酸盐的兼容性评定180

7.8.2 电泳涂漆评定180

7.8.3 黏合剂强度评定180

7.8.4 可清洗性评定181

7.9 金属加工液的其他性能181

7.9.1 废物处理性181

7.9.2 残余特性181

7.9.3 碎屑沉降性与过滤性182

7.9.4 对非金属的影响性182

7.9.5 表面张力性能183

7.10 小结183

参考文献184

第8章 腐蚀：起因和对策186

8.1 引言186

8.2 腐蚀的定义186

8.2.1 变色187

8.2.2 腐蚀187

8.2.3 生锈188

8.3 腐蚀机理188

8.3.1 黑色金属188

8.3.2 有色金属189

8.4 腐蚀的类型：黑色金属和有色金属192

8.4.1 均匀侵蚀192

8.4.2 电解质效应192

8.4.3 氧差腐蚀192

8.4.4 双金属腐蚀193

8.4.5 侵蚀腐蚀193

8.4.6 点状腐蚀194

8.4.7 摩擦腐蚀194

8.4.8 晶间腐蚀195

8.4.9 应力腐蚀195

8.4.10 细菌性诱发腐蚀196

8.5 腐蚀的预防方法198

8.5.1 抑制剂198

8.5.2 细菌性诱导腐蚀抑制剂199

8.6 金属加工液腐蚀的测试方法200

8.6.1 黑色金属201

8.6.2 有色金属203

8.6.3 多金属夹层试验203

8.6.4 电流测试法204

8.6.5 其他电化学技术204

8.7 使用金属加工液时预防腐蚀的实践步骤205

8.7.1 金属加工液的选择205

8.7.2 水质206

8.7.3 稀释控制206

8.7.4 使用过程中金属加工液的处理206

8.7.5 槽边添加剂207

第9章 金属加工液微生物学208

9.1 引言208

9.1.1 与金属加工液相关的微生物学208

9.1.2 生物腐败和健康风险208

9.1.3 废水处理209

9.1.4 小结209

9.2 微生物学基础209

9.2.1 金属加工液中的微生物类型209

9.2.2 微生物生态学212

9.3 金属加工液和金属加工液系统的生物腐败216

9.3.1 选择性组分消耗216

9.3.2 使用性能变化217

9.4 健康危害220

9.4.1 感染性疾病220

9.4.2 血毒症220

9.4.3 过敏症223

9.5 废水处理224

9.6 微生物污染控制状态监测225

9.6.1 总体观察225

9.6.2 物理测试226

9.6.3 化学测试227

9.6.4 微生物学测试227

9.6.5 数据分析234

9.7 微生物污染控制234

9.7.1 策略规划235

9.7.2 物理处理235

9.7.3 化学处理238

9.7.4 废弃处理242

9.8 结论243

参考文献244

第10章 金属加工液的过滤系统247

10.1 引言247

10.2 微粒248

10.3 传送系统251

10.3.1 H-链251

10.3.2 推杆输送机（鱼叉式）251

10.3.3 链刮板输送机251

10.3.4 引水槽系统252

10.4 大批量切屑分离系统254

10.5 再循环系统255

10.5.1 分离系统256

10.5.2 过滤系统258

10.6 辅助系统265

10.6.1 杂油去除装置265

10.6.2 金属加工液补液装置265

10.6.3 温度控制266

10.6.4 预警和控制267

10.7 最新进展267

10.8 结论268

致谢269

参考文献269

第11章 金属加工液的管理及故障排查270

11.1 引言270

11.2 金属加工液的选择过程271

11.2.1 金属加工液的选择标准271

11.2.2 供应商的选择标准274

11.2.3 产品的评价275

11.3 水质问题276

11.3.1 水质277

11.3.2 水处理280

11.4 金属加工液的管理281

11.4.1 浓度管理282

11.4.2 pH值管理283

11.4.3 污物管理284

11.4.4 油含量管理284

11.4.5 细菌和霉菌管理285

11.4.6 电导率管理286

11.5 金属加工液的维护和保养286

11.6 金属加工液故障排查288

11.7 金属加工液外包管理293

参考文献294

第12章 金属加工液的再生297

12.1 引言297

12.2 金属加工液再生的背景和历史298

12.3 工作液管理的基础298

12.3.1 水质299

12.3.2 加工液的选择300

12.3.3 加工液的控制302

12.3.4 污染物清除系统303

12.3.5 管理控制306

12.4 工作液再生技术309

12.4.1 过滤309

12.4.2 杂油的去除310

12.4.3 细菌的控制312

12.4.4 化学添加剂312

12.5 工作液再生设备313

12.6 工厂应用317

12.7 废水处理和排放319

12.8 小结320

参考文献321

第13章 废液处理322

13.1 引言322

13.2 废液处理的战略性计划324

13.2.1 废液量最少化324

13.2.2 获取所有适用的排放法规325

13.2.3 外部代工325

13.2.4 合同处理325

13.2.5 委托事项325

13.3 基本处理方法326

13.3.1 初级处理327

13.3.2 二级处理327

13.3.3 三级处理：物理化学处理方法341

13.4 小结345

参考文献346

第14章 接触性皮炎与金属加工液348

14.1 引言348

14.1.1 总则348

14.1.2 皮肤的结构和功能348

14.2 发病机理350

14.2.1 刺激性接触性皮炎350

14.2.2 过敏性接触性皮炎350

14.3 临床表现352

14.4 诊断测试352

14.4.1 斑贴试验352

14.4.2 其他355

14.5 预后355

14.6 治疗356

14.7 预防357

参考文献360

第15章 金属加工液使用中的健康和安全361

15.1 引言361

15.2 化学品暴露362

15.3 机加工环境和健康363

15.4 毒理学中的一些概念和测试方法365

15.5 暴露于金属加工液的健康危害366

15.5.1 急性反应366

15.5.2 慢性反应384

15.6 总结402

参考文献403

第16章 切削液油雾的产生与控制409

16.1 引言409

16.2 油雾的本质409

16.2.1 油雾形成的机理410

16.2.2 油雾微粒的大小410

16.3 与油雾和挥发性有机物相关的法规413

16.3.1 室内空气管理法规413

16.3.2 室外空气管理法规414

16.4 工厂内空气的油雾含量414

16.4.1 工厂的实际情况415

16.4.2 机器带来的问题415

16.4.3 切削液带来的问题416

16.4.4 工艺的影响421

16.4.5 产生油雾的因素总结423

16.5 油雾的预防与控制423

16.5.1 油雾预防423

16.5.2 油雾控制427

致谢431

参考文献431

第17章 金属加工液法规434

17.1 引言434

17.2 化学品法规436

17.3 法规的颁布437

17.4 联邦法规第29章——劳工部法规438

17.4.1 一般责任条款439

17.4.2 美国职业安全与健康管理局（OSHA）危害通识规定（联邦法规第29章1910.1200）440

17.4.3 材料安全数据表（MSDS）441

17.4.4 标签知情权443

17.4.5 联邦法规第29章与金属加工液相关信息444

17.5 联邦法规第40章——环保法规445

17.5.1 联邦法规第40章700～799——有毒物质控制法案（TSCA）446

17.5.2 联邦法规第40章152～186——联邦杀虫剂、杀菌剂和杀鼠剂法（FIFRA）446

17.5.3 联邦法规第40章260～279——资源保护及回收法案（RCRA）447

17.5.4 高产量（HPV）化学品测试项目448

17.5.5 联邦法规第40章与金属加工液相关信息449

17.6 联邦法规第49章——交通法规449

17.7 州及地方法规450

17.7.1 州法规450

17.7.2 本地法规451

17.8 共识性（非监控）标准451

17.9 美国职业安全与健康研究院（NOISH）金属加工液（MWF）推荐暴露限值（REL）452

17.10 监控报告453

17.10.1 州紧急响应委员会（SERC）（二级）报告453

17.10.2 有毒物质排放目录（TRI）报告454

17.10.3 杀虫（菌）剂公司的杀虫（菌）剂报告455

17.10.4 州杀虫剂（杀菌剂）注册报告455

17.11 结论455

附录456

附录A 法规选编456

附录B 标准及报告选编456

附录C 最佳范例、方针及报告457

附录D 美国环境保护署（EPA）十大区域办公室458

附录E 相关的网络资源459

参考文献459

第18章 金属加工液经济性分析460

18.1 引言460

18.2 金属加工液——原料和添加剂费用463

18.3 金属加工液——劳动力支出465

18.4 废液处理和集中供液系统的清洗费用466

18.5 设备费用467

18.5.1 金属加工液输送设备费用467

18.5.2 测试设备花费468

18.5.3 循环设备费用470

18.6 验收测试费用471

18.7 环境、安全和健康（ES＆H）方面的费用471

18.8 采购费用472

18.9 存储费用473

18.10 液槽大小对费用的影响473

18.11 费用／收益总结474

18.12 主编点评476

参考文献477

第19章 专业词汇478

后记503