本书根据高等教育机械制造学科教学改革的需要而编写。全书共13章，主要内容包括：金属材料的力学性能、钢铁材料的热处理以及各种金属材料的分类与用途；金属毛坯成形工艺方法（铸造、锻压、焊接）；典型零件毛坯的选择；机械制造过程的基础理论与应用知识，如机械零件切削加工的基础知识和工艺方法等。
本书可作为高等工科院校机械设计制造及自动化本科专业和其他机械工程类本科专业的教学用书，也可作为成人高校、函授大学相关专业的教学用书，或作为从事机械制造工作的工程技术人员的参考书。
本书是为适应高等教育课程体系与教学内容改革的需要，在教育部颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》的精神指导下，结合我们的教学实践而编写的。
本书从系统的角度出发，以工程材料的性能及结构、毛坯成形工艺方法、机械零件表面切削加工工艺方法作为主线，经结构优化，将机械制造过程中所要掌握的应用性基础知识有机串联起来，形成新的课程体系和教学内容。本书可作为机械设计制造及自动化本科专业和其他机械工程本科专业的技术基础课程教学用书。学生通过本课程的学习，可以熟悉和掌握在工程实践中如何选择材料、选择毛坯成形的工艺方法、选择零件的切削加工工艺方法。
为达到上述教学要求，本书编写内容在做好继承性的基础上，力求做到理论紧密结合生产实践、知识与能力培养并重的思想；为增强专业基础知识、拓宽专业面，本书内容丰富、涉及面广，但理论阐述简明扼要，应用知识尽量采用表格和运用案例进行分析，突出实用性、综合性和先进性。
本书由上海第二工业大学机电工程学院郁龙贵、乔世民担任主编。参加编写的有郁龙贵（第1～7章）、刘唯（第8、11、12章）、张弦（第9章）、吴锡其（第10章）、乔世民（第13章）.
在本书编写过程中，得到了上海第二工业大学机电工程学院领导的大力支持；另外，本书参考并引用了一些教材的部分内容或插图，在此一并表示感谢。
限于编者的水平，书中错误与不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
编 者
2008年12月
第1章 金属材料的力学性能1
1.1 强度和塑性1
1.1.1 强度 1
1.1.2 塑性3
1.2 硬度4
1.2.1 布氏硬度5
1.2.2 洛氏硬度6
1.2.3 维氏硬度和显微硬度7
1.3 冲击韧性8
1.4 疲劳强度8
复习与思考题9
第2章 金属的晶体结构与结晶10
2.1 金属的晶体结构10
2.1.1 晶体的基本概念10
2.1.2 固态金属的特性11
2.1.3 常见金属的晶体结构 11
2.2 金属的实际晶体结构11
2.2.1 单晶体与多晶体的概念11
2.2.2 晶体中的缺陷12
2.3 纯金属的结晶13
2.3.1 纯金属的冷却曲线和冷却现象13
2.3.2 金属的结晶过程14
复习与思考题15
第3章 铁碳合金相图16
3.1 纯铁及铁碳合金的基本组织16
3.1.1 纯铁16
3.1.2 合金的基本概念和合金的相结构 17
3.1.3 铁碳合金基本组织18
3.2 铁碳合金相图分析19
3.3 典型铁碳合金的结晶过程及其组织20
3.4 碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响和铁碳合金相图的应用22
3.4.1 碳的质量分数对铁碳合金组织的影响22
3.4.2 碳的质量分数对力学性能的影响23
3.4.3 碳的质量分数对工艺性能的影响23
3.4.4 铁碳合金相图的应用24
复习与思考题25
第4章 钢的热处理26
4.1 钢在加热时的组织转变26
4.1.1 奥氏体的形成27
4.1.2 奥氏体晶粒的长大及影响因素27
4.2 钢在非平衡冷却时的组织转变28
4.2.1 过冷奥氏体的等温转变29
4.2.2 过冷奥氏体的连续冷却转变30
4.2.3 马氏体转变 32
4.3 钢的退火与正火32
4.3.1 钢的退火32
4.3.2 钢的正火33
4.4 钢的淬火34
4.4.1 钢的淬火工艺34
4.4.2 淬火方法35
4.4.3 钢的淬透性36
4.5 钢的回火36
4.5.1 回火的目的36
4.5.2 淬火钢在回火时组织的转变37
4.5.3 回火种类与应用37
4.6 钢的表面淬火38
4.6.1 感应加热表面淬火38
4.6.2 火焰加热表面淬火39
4.7 钢的化学热处理39
4.7.1 钢的渗碳39
4.7.2 钢的氮化40
4.7.3 钢的碳氮共渗与氮碳共渗41
4.8 热处理技术条件的标注和工艺位置安排41
4.8.1 热处理技术条件的标注41
4.8.2 热处理工艺位置的安排41
复习与思考题43
第5章 碳素钢与合金钢44
5.1 钢的分类与编号44
5.1.1 钢的分类44
5.1.2 钢的编号44
5.2 钢中常存杂质元素的影响46
5.3 合金元素在钢中的作用46
5.3.1 合金元素在钢中的存在形式47
5.3.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响47
5.3.3 合金元素对钢的热处理的影响48
5.4 结构钢48
5.4.1 工程结构用结构钢49
5.4.2 机器零件用结构钢50
5.5 工具钢57
5.5.1 刃具钢57
5.5.2 模具钢60
5.5.3 量具钢62
5.6 特殊性能钢62
5.6.1 不锈钢63
5.6.2 耐热钢65
5.6.3 耐磨钢66
复习与思考题67
第6章 铸铁68
6.1 灰铸铁68
6.1.1 灰铸铁的成分、组织和性能68
6.1.2 灰铸铁的孕育处理69
6.1.3 灰铸铁的牌号和应用69
6.2 球墨铸铁70
6.2.1 球墨铸铁的成分、组织和性能70
6.2.2 球墨铸铁的牌号和应用71
6.3 可锻铸铁71
6.3.1 可锻铸铁的成分与组织71
6.3.2 可锻铸铁的牌号、性能和应用72
6.4 蠕墨铸铁72
复习与思考题73
第7章 非铁金属材料74
7.1 铝及铝合金74
7.1.1 工业纯铝74
7.1.2 铝合金74
7.2 铜及铜合金77
7.2.1 工业纯铜77
7.2.2 铜合金77
7.3 钛及其合金78
7.3.1 纯钛79
7.3.2 钛合金79
复习与思考题80
第8章 铸造81
8.1 概述81
8.2 合金的铸造性81
8.2.1 合金的充型能力82
8.2.2 合金的收缩性84
8.2.3 铸造生产常见缺陷89
8.3 铸造方法91
8.3.1 砂型铸造91
8.3.2 特种铸造94
8.4 铸造工艺设计96
8.4.1 浇注位置和分型面的选择97
8.4.2 确定主要铸造工艺参数99
8.4.3 确定浇注系统103
8.4.4 绘制铸造工艺图103
8.5 铸件结构工艺性106
8.5.1 铸造性能对铸件结构的要求106
8.5.2 铸造工艺对铸件结构的要求108
复习与思考题110
第9章 锻压112
9.1 概述112
9.1.1 锻压生产的特点112
9.1.2 锻压生产的适用范围112
9.2 锻压工艺基础113
9.2.1 金属的塑性变形113
9.2.2 变形后金属的组织和性能114
9.2.3 金属的锻造性115
9.3 自由锻116
9.3.1 概述116
9.3.2 自由锻工序116
9.3.3 自由锻件的分类和锻造过程117
9.4 模锻120
9.4.1 锤上模锻120
9.4.2 胎模锻125
9.5 板料冲压126
9.5.1 概述126
9.5.2 板料冲压的基本工序127
9.6 锻压件结构设计132
复习与思考题135
第10章 焊接136
10.1 概述136
10.2 焊条电弧焊137
10.2.1 焊接电弧138
10.2.2 焊接接头139
10.2.3 焊条140
10.2.4 焊接接头的金属组织与性能140
10.2.5 焊接应力与变形142
10.3 其他焊接方法143
10.3.1 埋弧自动焊143
10.3.2 气体保护电弧焊144
10.3.3 气焊和气割146
10.3.4 电渣焊147
10.3.5 等离子弧焊149
10.3.6 压焊与钎焊149
10.4 常用金属材料的焊接152
10.4.1 碳钢的焊接152
10.4.2 低合金结构钢的焊接153
10.4.3 不锈钢焊接153
10.4.4 铸铁的焊补153
10.4.5 非铁金属的焊接154
10.5 焊接结构工艺设计155
10.5.1 焊接结构工艺设计基础155
10.5.2 焊接结构工艺设计实例161
复习与思考题162
第11章 机械零件毛坯的选择163
11.1 毛坯选择的原则163
11.1.1 满足材料的工艺性能要求163
11.1.2 满足零件的使用要求164
11.1.3 满足降低生产成本的要求164
11.1.4 符合生产条件165
11.2 典型零件的毛坯选择165
11.2.1 轴杆类零件的毛坯选择165
11.2.2 盘套类零件的毛坯选择167
11.2.3 箱体机架类零件的毛坯选择169
复习与思考题170
第12章 金属切削加工的基础知识172
12.1 加工质量172
12.1.1 加工精度172
12.1.2 表面质量173
12.2 切削的概念175
12.2.1 切削运动175
12.2.2 工件表面175
12.2.3 切削用量176
12.3 刀具切削部分的几何角度177
12.3.1 车刀的组成177
12.3.2 刀具几何角度参考系178
12.3.3 刀具标注角度定义179
12.3.4 刀具工作角度180
12.3.5 切削层参数181
12.4 刀具材料182
12.4.1 刀具材料应当具备的性能182
12.4.2 高速钢182
12.4.3 硬质合金183
12.5 金属切削过程185
12.5.1 切屑的形成过程185
12.5.2 第I变形区186
12.5.3 第II变形区187
12.5.4 第III变形区189
12.6 切削力189
12.6.1 切削力的来源、合力及其分力189
12.6.2 切削力的计算190
12.6.3 切削功率的计算191
12.6.4 影响切削力的主要因素191
12.7 切削热和切削温度192
12.7.1 切削热的产生和传出192
12.7.2 切削温度的分布192
12.7.3 影响切削温度的主要因素193
12.8 刀具磨损和刀具寿命194
12.8.1 刀具的磨损形式194
12.8.2 刀具磨损的原因195
12.8.3 刀具的磨损过程及磨钝标准195
12.8.4 刀具寿命196
12.9 工件材料的切削加工性197
12.10 金属切削条件的选择198
12.10.1 刀具几何参数的选择198
12.10.2 刀具寿命的选择200
12.10.3 切削用量的选择201
12.10.4 切削液的选择201
复习与思考题202
第13章 机械零件表面加工204
13.1 金属切削机床的基础知识204
13.1.1 机床的分类204
13.1.2 机床型号的编制方法205
13.1.3 零件表面的切削加工成形方法和机床的运动207
13.1.4 机床传动的基本组成和传动原理图209
13.1.5 机床传动系统图和运动计算210
13.2 外圆表面加工212
13.2.1 外圆表面的加工方法212
13.2.2 外圆表面的车削加工213
13.2.3 外圆表面的磨削加工221
13.3 内圆表面加工228
13.3.1 内圆表面的加工方法228
13.3.2 钻削加工229
13.3.3 镗削加工234
13.3.4 拉削加工237
13.3.5 内圆磨削238
13.4 平面加工方法240
13.4.1 平面加工240
13.4.2 刨削与插削加工241
13.4.3 铣削加工243
13.4.4 平面磨削加工250
13.5 齿轮的齿形加工252
13.5.1 圆柱齿轮齿形加工方法252
13.5.2 滚齿加工254
13.5.3 插齿加工256
13.5.4 齿形的其他加工方法257
13.5.5 齿形加工方案的选择259
复习与思考题260
参考文献262
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