金属工艺学

党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。我们要坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，加快建设教育强国、科技强国、人才强国，坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才，聚天下英才而用之。

金属工艺学是一门工程技术学科，主要研究金属材料制造和加工的各种工艺方法、理论及其在机械工程领域的应用。它涵盖了从原材料冶炼开始，通过不同的成型和加工技术，直至最终具有特定性能和结构要求的零件和产品的全过程。金属工艺学是现代制造业的基础，对于提升机械制造技术水平，推动技术发展有着重要作用。

本书共分3篇10章。第1篇为机械工程材料，包括第1章金属材料的性能，介绍了金属材料的力学性能指标； 第2章金属材料结构的基本知识，介绍了金属、合金的晶体结构与结晶，以及铁碳合金相图； 第3章钢的热处理，介绍了钢的热处理方法； 第4章常用的工程材料，介绍了钢、铸铁、有色金属和粉末冶金，非金属材料和新型材料。第2篇为热加工工艺基础，包括第5章铸造成型，介绍了铸造工艺基础、砂型铸造、特种铸造及铸件结构工艺性； 第6章锻压成型，介绍了锻压工艺基础、金属的塑性变形、自由锻、模锻及板料冲压； 第7章焊接与胶接成型，介绍了焊接工艺基础、常用的焊接方法及常见的焊接缺陷。第3篇为机械加工工艺基础，包括第8章机械零件材料及毛坯的选择与质量检验，介绍了机械零件的失效形式和选材原则，零件毛坯选择的一般原则，毛坯质量检验； 第9章金属切削加工的基础知识，介绍了金属切削加工的基础知识； 第10章切削加工方法，介绍了常见的机加工方法。本书兼有基础性、实用性、知识性、实践性与创新性等特点。

在编写本书时，我们从职业教育的实际出发，注重实践性、启发性、科学性，做到概念清晰、重点突出。对基础理论部分，以“必需”和“够用”为原则，以强化应用为重点，补充新知识、新技术和新工艺。体现了面向生产实际，突出职业性的精神，凸显了职业教育的特点。

本书按总课时64学时编写，在实际教学中，教师可适当增减学时。金属工艺学课程的实践性比较强，建议授课教师根据不同教学内容和特点进行现场教学，教学环境可考虑移到专业实训室、金工车间、企业生产车间中，尽量采用“教、学、做一体化”的教学模式。

本书由黄均安、汤萍担任主编，章浩、戴诗容、赵玲娜担任副主编，汪玉、盛海军参编。其中，第1~3章由黄均安编写，第4、6章由汤萍编写，第5章由章浩编写，第7章由戴诗容编写，第8章由汪玉编写，第9章由赵玲娜编写，第10章由盛海军编写。全书由汪永华主审。

教学改革是一个与时俱进的长期任务，与教学改革对应的教材也需要在长期的教学实践中逐步完善。本书编写过程中参考了大量的文献资料，编者谨向这些文献资料的作者和支持本书编写工作的单位和个人表示衷心的感谢。由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳切希望使用本书的广大师生与读者提出宝贵的意见和建议，以使本书更加完善。

编者
2023年10月

本书根据高等职业教育人才培养目标要求编写。主要内容包括金属材料的性能、金属材料结构的基本知识、钢的热处理、常用的工程材料、铸造成型、锻压成型、焊接与胶接成型、机械零件材料及毛坯的选择与质量检验、金属切削加工的基础知识，以及切削加工方法。书中大量实例均来自近年来的生产实际，注重内容的实用性与针对性。
本书突出职业教育的特点，侧重应用能力的培养，内容上简化了过多的理论介绍，注重基本原理、工艺特点的讲解。每部分内容后配有实训项目和一定数量的复习思考题。书中有关名词术语、工艺资料等均采用国家最新标准。
本书可作为高等职业院校、高等专科学校、高级技工学校、技师学院、成人教育学院等大专层次工科类金属工艺学课程的教材，也可供中等专业学校机械类专业的学生选用，同时可作为广大自学者的自学用书及工程技术人员的参考书。

黄均安,2003年7月至今一直从事一线教学任务，先后承担了《机械制图》、《工程力学》、《AUTO CAD》、《液压与气动技术》、《金属工艺学》、《机械制造技术》、《机械设计基础》等课程的教学任务，主持并完成了十余项省级重点研究科研课题和重点自然基金项目，参与省级课题二十余项。主编了《金属材料与工艺》、《液压与气动技术》、《AUTO CAD》、《工程材料与成形工艺》等教材，作为主编完成了“十一五”国家级规划教材《机械制图》的编写，作为副主编参与完成了“十二五”省级规划教材《金工实习》的编写。

第1篇机械工程材料

第1章金属材料的性能

1．1金属材料的力学性能

1．1．1强度

1．1．2塑性

1．1．3硬度

1．1．4冲击韧度

1．1．5疲劳强度

1．2金属材料的物理、化学性能

1．2．1金属材料的物理性能

1．2．2金属材料的化学性能

1．3金属材料的工艺性能

技能训练

小结

复习思考题

第2章金属材料结构的基本知识

2．1金属的晶体结构

2．1．1晶体结构的基础知识

2．1．2三种典型的金属晶格

2．1．3金属实际的晶体结构

2．2纯金属的结晶

2．2．1结晶的基本概念

2．2．2纯金属的结晶过程

2．2．3纯金属结晶后的晶粒大小

2．3合金的晶体结构

2．3．1合金的基本概念

2．3．2合金的组织

2．4合金的结晶

2．4．1合金相图的概念

2．4．2二元合金相图的建立

2．4．3二元合金相图的分析

2．5铁碳合金基本知识

2．5．1纯铁的同素异构转变

2．5．2铁碳合金的基本组织

2．6铁碳合金相图

2．6．1相图分析

2．6．2典型铁碳合金结晶过程分析

2．7铁碳合金相图的应用

2．7．1含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律

2．7．2铁碳相图的应用

技能训练

小结

复习思考题

第3章钢的热处理

3．1钢在加热和冷却时的组织转变

3．1．1钢在加热时的组织转变

3．1．2钢在冷却时的组织转变

3．2钢的普通热处理

3．2．1钢的退火

3．2．2钢的正火

3．2．3钢的淬火

3．2．4淬火钢的回火

3．3钢的表面热处理

3．3．1钢的表面淬火

3．3．2钢的化学热处理

3．4钢铁材料的表面处理

技能训练

小结

复习思考题

第4章常用的工程材料

4．1非合金钢

4．1．1非合金钢中的常存杂质元素及其影响

4．1．2非合金钢的分类、编号和用途

4．2合金钢

4．2．1合金元素在钢中的作用 

4．2．2低合金高强度结构钢

4．2．3机械结构用合金钢

4．2．4合金工具钢和高速工具钢

4．2．5特殊性能钢

4．3铸铁

4．3．1铸铁的石墨化

4．3．2常用铸铁

4．3．3合金铸铁

4．4非铁合金粉末冶金

4．4．1铝及铝合金

4．4．2铜及铜合金

4．4．3轴承合金

4．4．4粉末冶金与硬质合金

技能训练

小结

复习思考题

第2篇热加工工艺基础

第5章铸造成型

5．1铸造成型工艺基础

5．1．1合金的流动性

5．1．2合金的收缩

5．1．3合金的吸气和氧化性

5．2铸造成型方法

5．2．1砂型铸造

5．2．2特种铸造

5．3铸造成型设计 

5．3．1浇注位置的选择 

5．3．2铸型分型面的选择

5．3．3工艺参数的选择

5．4铸件结构工艺性

5．4．1砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求

5．4．2合金铸造性能对铸件结构设计的要求

技能训练

小结

复习思考题

第6章锻压成型

6．1锻压成型工艺基础

6．1．1金属塑性变形的实质 

6．1．2塑性变形对金属组织和性能的影响

6．1．3金属的冷变形和热变形

6．1．4锻造流线及锻造比

6．1．5合金的锻造性能

6．2自由锻

6．2．1自由锻的基本工序

6．2．2自由锻工艺规程的制订

6．2．3自由锻锻件的结构设计

6．3模锻

6．3．1锤上模锻

6．3．2胎模锻

6．3．3压力机上模锻

6．4板料冲压

6．4．1冲压设备

6．4．2冲压工序

6．4．3冲模

6．5锻压新工艺简介

6．5．1挤压

6．5．2拉拔

6．5．3轧制

6．5．4精密模锻

技能训练

小结

复习思考题

第7章焊接与胶接成型

7．1焊接的基本原理

7．1．1焊接电弧 

7．1．2焊接过程

7．1．3焊接接头的组织和性能

7．1．4焊接应力与变形

7．2常用的焊接方法

7．2．1手工电弧焊

7．2．2埋弧自动焊

7．2．3气体保护电弧焊

7．2．4电渣焊

7．2．5电阻焊

7．2．6钎焊

7．3常用金属材料的焊接

7．3．1金属材料的焊接性

7．3．2碳素钢和低合金结构钢的焊接

7．3．3不锈钢的焊接

7．3．4铸铁的补焊

7．3．5非铁金属的焊接

7．4焊接结构工艺性

7.4.1焊接结构材料的选择

7.4.2焊接方法的选择

7．4．3焊接接头设计

7．5常见焊接缺陷产生原因及预防措施

7．5．1常见焊接缺陷

7．5．2焊接接头缺陷的形成原因及预防措施 

7．6焊接质量检验

7．7其他焊接技术简介

7．7．1等离子弧焊

7．7．2电子束焊

7．7．3激光焊

7．7．4扩散焊

7．8胶接

7．8．1胶接的特点与应用 

7．8．2胶黏剂

7．8．3胶接工艺

技能训练

小结

复习思考题

第3篇机械加工工艺基础

第8章机械零件材料及毛坯的选择与质量检验

8．1机械零件的失效

8．1．1失效的基本概念

8．1．2零件失效的主要形式

8．1．3零件失效的原因

8．1．4失效分析的一般方法

8．2机械零件材料的选择

8．2．1选材的一般原则

8．2．2典型零件的选材及工艺路线

8．3零件毛坯的选择

8．3．1常见的毛坯种类

8．3．2选择毛坯的一般原则

8．4毛坯质量检验

8．4．1毛坯的质量检验

8.4.2毛坯加工中常见缺陷及检验

技能训练

小结

复习思考题

第9章金属切削加工的基础知识

9．1切削运动和切削要素

9．1．1切削运动 

9．1．2切削要素

9．2金属切削刀具

9．2．1刀具材料

9．2．2刀具的几何参数

9．3金属切削过程中的物理现象

9.3.1金属切削过程的实质

9．3．2切削的形成和种类

9．4关于提高切削加工质量和切削效率的问题

9．4．1工件材料的切削加工性

9．4．2已加工表面质量

9．4．3切削液的作用与选用

9．4．4刀具几何角度的合理选择

技能训练

小结

复习思考题

第10章切削加工方法

10．1机床的分类与编号

10．1．1机床的分类 

10．1．2机床型号编制方法

10．2车削加工

10．2．1车床

10．2．2工件在车床上的安装

10．2．3车削加工的工艺特点与应用

10．3钻削、铰削和镗削加工

10．3．1钻削加工

10．3．2铰削加工

10．3．3镗削加工

10．4铣削加工

10．4．1铣床

10．4．2铣刀

10．4．3铣削要素

10．4．4铣削方式

10．5刨削、插削和拉削加工

10．5．1刨削加工 

10．5．2插削加工

10．5．3拉削加工

10．6磨削与光整加工

10．6．1磨削加工

10．6．2光整加工

10．7螺纹、齿轮加工

10．7．1螺纹加工 

10．7．2齿轮加工

技能训练

小结

复习思考题

参考文献

本书根据高等职业教育人才培养目标要求编写。主要内容包括金属材料的性能、金属材料结构的基本知识、钢的热处理、常用的工程材料、铸造成型、锻压成型、焊接与胶接成型、机械零件材料及毛坯的选择与质量检验、金属切削加工的基础知识，以及切削加工方法。书中大量实例均来自近年来的生产实际，注重内容的实用性与针对性。
本书突出职业教育的特点，侧重应用能力的培养，内容上简化了过多的理论介绍，注重基本原理、工艺特点的讲解。每部分内容后配有实训项目和一定数量的复习思考题。书中有关名词术语、工艺资料等均采用国家最新标准。
本书可作为高等职业院校、高等专科学校、高级技工学校、技师学院、成人教育学院等大专层次工科类金属工艺学课程的教材，也可供中等专业学校机械类专业的学生选用，同时可作为广大自学者的自学用书及工程技术人员的参考书。

黄均安,2003年7月至今一直从事一线教学任务，先后承担了《机械制图》、《工程力学》、《AUTO CAD》、《液压与气动技术》、《金属工艺学》、《机械制造技术》、《机械设计基础》等课程的教学任务，主持并完成了十余项省级重点研究科研课题和重点自然基金项目，参与省级课题二十余项。主编了《金属材料与工艺》、《液压与气动技术》、《AUTO CAD》、《工程材料与成形工艺》等教材，作为主编完成了“十一五”国家级规划教材《机械制图》的编写，作为副主编参与完成了“十二五”省级规划教材《金工实习》的编写。