《金属材料与热处理》将工程应用的金属材料、模具材料及热处理知识有机结合起来。以任务驱动为抓手，以金属材料工程选用、热处理工艺制定为主线，从生产一线选择大量真实图片、表格、典型案例、练习题，结合金属材料在工程上的实际应用与技能要求，提炼优化为10个大项内容，即认识并掌握金属材料基本性能、认识并应用金属材料的晶体结构与结晶、掌握并运用铁碳合金相图、掌握钢的热处理工艺与生产应用、熟悉并正确选用碳素钢、掌握常用合金钢的性能与应用、掌握常用铸铁的性能与应用、合理选用非铁金属及其合金、掌握金属材料的工程选用、了解工程前沿新材料。
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本书可作为高职高专院校机械设计与制造、模具设计与制造、数控加工、计算机辅助设计与制造、机电一体化、产品设计与制造等专业的学生教材，也可作为中等职业技术学校机械类专业学生的教材，还可供生产一线在职机械设计人员查阅与技术工人培训使用。
杨海鹏，江门职业技术学院，副教授， 1987年7月大学毕业分配到河南省平顶山市新华工具厂(原军工9649厂)工作，在锻压分厂任技术员，负责锻压工艺与模具设计。1988～1990年在该厂夹具、模具分厂任助理工程师，负责夹具、模具设计及机械加工工艺。
1990～1995年在该厂技术科任工程师，负责非标刀具、量具，模具及夹具、专机的设计与制造。负责厂内主要技术和技术管理工作，成为该厂的业务骨干。1995年7月调入广东省江门市金羚电器有限公司工作，在技术科任工程师、技术主管，负责洗衣机的设计与开发。1999～2006年在机械加工（模具制造、设备维修、动力）车间任技术主任、主任，负责塑料模具、冲压模具制造与维修，夹具、专机制造与维修；公司内设备维修；各类电器维修及车、铣、刨、磨、钳、热处理、线切割、电火花、焊接等方面的工艺与技术管理工作。
2006～2007年在广东省江门市大长江集团有限公司工作，担任冲焊部冲压与焊接线主管，负责模具设计与制造、摩托车架及油箱开发与制造。
2007年3月至今在江门职业技术学院机电技术系模具教研室担任专业课教师、骨干教师、专业带头人。主讲《塑料成型工艺与模具设计》、《冷冲压工艺与模具设计》核心专业课；指导《注塑模具设计与制造综合实训》、《冲压模具设计与制造综合实训》、《模具拆装与测绘实训》课程。
主持注塑成型工艺与模具、冲压成型工艺与模具等社会培训12次，培训人员3000余人次。
第一章认识并掌握金属材料基本性能1
任务一认识金属材料1
1.材料的历史与发展1
2.材料的分类4
3.金属材料的应用5
任务二了解钢铁材料的生产过程5
1.熟悉炼铁原理与过程5
2.熟悉炼钢原理与过程7
3.认识钢的浇注与最终产品8
任务三掌握金属材料的物理与化学性能10
1.掌握金属材料物理性能与应用10
2.掌握金属材料化学性能与应用12
任务四掌握并能测量金属材料的力学性能13
1.认知并理解载荷、变形、内力、应力、刚度的概念13
2.金属材料强度与塑性及其测定13
3.金属材料的硬度及其测试方法16
4.金属材料的韧性及其测试21
5.金属材料的疲劳强度及其测试22
任务五掌握金属材料的工艺性能23
1.掌握金属铸造性能及其影响因素23
2.掌握金属压力加工性能及其影响因素24
3.掌握金属焊接性能及其影响因素24
4.认识金属切削加工工艺性能及其影响因素24
5.了解热处理工艺性能及其影响因素25
思考与练习26
第二章认识并应用金属材料的晶体结构与结晶30
任务一认识纯金属的晶体结构与缺陷30
1.认识晶体与非晶体30
2.掌握金属的晶体结构及类型30
3.认识金属的实际晶体结构与缺陷32
任务二掌握纯金属的结晶与应用34
1.认识过冷曲线与过冷度34
2.熟悉金属的结晶过程35
3.掌握金属晶粒大小对力学性能的影响36
4.了解细化晶粒的方法36
任务三认识并理解二元合金的晶体结构与结晶36
1.理解合金、组元、相与组织的概念37
2.掌握合金的晶体结构37
3.掌握合金的结晶过程及二元合金相图测定38
4.会分析二元合金匀晶相图39
5.会分析二元共晶相图40
6.了解合金的力学性能与相图的关系40
任务四认识并应用金属塑性变形与再结晶41
1.认知金属的塑性变形41
2.理解并应用回复、再结晶和晶粒长大的特性44
任务五掌握并应用金属的热变形加工45
1.掌握金属材料冷热加工的区别与应用45
2.熟悉热变形加工的特点46
3.会选择金属冷热加工46
思考与练习46
第三章掌握并运用铁碳合金相图49
任务一认识铁碳合金基本组织49
1.了解纯铁的同素异构转变49
2.认识铁碳合金的基本相49
3.认识铁碳合金的基本组织（多相组织）51
任务二读懂铁碳合金相图52
1.铁碳合金的相图52
2.简化的铁碳合金相图分析53
任务三熟悉铁碳合金结晶过程及其组织54
1.共析钢（wC=0.77% Ⅰ号合金）的结晶过程分析54
2.亚共析钢（wC=0.45%，Ⅱ号合金）的结晶过程分析55
3.过共析钢（wC=1.2%，Ⅲ号合金）的结晶过程分析56
4.共晶白口铸铁（wC=4.3％，Ⅳ号合金）结晶过程分析57
5.亚共晶白口铸铁（wC=3.0％，Ⅴ号合金）的结晶过程分析57
6．过共晶白口铸铁（wC=5.0％，Ⅵ号合金）的结晶过程分析58
任务四掌握铁碳合金相图在工业生产中的应用59
1.掌握铁碳合金含碳量对平衡组织及性能的影响59
2.了解铁碳合金相图在工业生产中的应用59
思考与练习60
第四章掌握钢的热处理工艺与生产应用63
任务一掌握钢在加热时的组织转变63
1.了解热处理基本情况与热处理工艺曲线63
2.认识钢在加热时的组织转变65
任务二掌握钢在冷却时的组织转变67
1.了解碳钢冷却方式对其性能的影响67
2.认识过冷奥氏体等温转变图并能分析转变产物的性能68
3.了解过冷奥氏体的连续冷却转变70
任务三掌握并应用钢的退火与正火工艺71
1.熟练掌握并应用退火工艺71
2.熟练掌握并应用正火工艺73
任务四掌握并应用钢的淬火工艺74
1.熟练掌握并应用钢的淬火74
2.熟悉钢的淬火方法76
3.认识钢的淬透性与淬硬性77
4.避免淬火缺陷的产生及预防措施78
5.了解淬火前的准备和装炉方法78
任务五掌握并应用钢的回火工艺80
1.认识回火过程中的组织转变80
2.掌握回火方法及其应用81
任务六掌握并应用钢的表面热处理与化学热处理83
1.掌握钢的表面热处理与应用83
2.掌握钢的表面化学热处理85
3.了解气相沉积与应用87
任务七了解热处理新技术89
1.了解形变热处理与应用89
2.了解真空热处理与应用89
3.了解可控气氛热处理89
4.了解激光热处理90
5.了解电子束淬火90
任务八掌握热处理工艺制订91
1.熟悉热处理技术条件91
2.了解热处理工艺代号91
3.熟悉热处理工序位置安排93
4.热处理操作安全94
任务九了解金属表面防腐与防护方法94
1.熟悉金属表面化学氧化处理95
2.了解电镀技术96
3.熟悉镀铬工艺97
4.熟悉镀锌工艺98
5.了解电刷镀工艺99
思考与练习99
第五章熟悉并正确选用碳素钢104
任务一掌握碳素钢的分类方法104
1.熟悉钢中常存元素对其性能的影响104
2.掌握碳素钢的分类方法105
任务二认识并能正确选用碳素结构钢106
1.掌握常用的普通碳素结构钢的牌号与选用106
2.掌握常用的优质碳素结构钢的牌号与选用108
任务三认识并会选用碳素工具钢109
1.掌握碳素工具钢命名与牌号110
2.熟悉碳素工具钢的成分、性能和用途110
任务四了解其他专用优质碳素钢的牌号和应用111
任务五钢的火花鉴别112
1.火花鉴别的原理及火花组成112
2.火花鉴别的方法114
思考与练习114
第六章掌握常用合金钢的性能与应用117
任务一掌握合金元素在钢中的作用及合金钢的分类117
1.掌握合金元素在钢中的作用118
2.熟悉合金钢的分类119
任务二掌握常用低合金钢的牌号与应用119
1.掌握低合金钢的牌号与命名120
2.熟悉低合金高强度结构钢的种类与应用120
3.了解低合金耐候钢120
4.了解低合金专业用钢121
任务三掌握常用合金结构钢的牌号与应用122
1.掌握合金结构钢的牌号122
2.熟悉机械零件常用的合金结构钢122
任务四掌握合金工具钢的牌号与应用127
1.掌握合金工具钢的牌号128
2.熟悉合金工具钢的应用128
任务五掌握制造量具及刃具的低合金工具钢性能与应用128
任务六掌握高速工具钢的牌号与选用129
1.了解高速工具钢的牌号129
2.了解高速工具钢的特性129
3.熟悉高速工具钢的锻造与热处理130
4.了解高速工具钢的应用130
任务七了解滚动轴承钢的性能与应用132
1.了解滚动轴承钢的牌号与性能133
2.熟悉滚动轴承钢的热处理与应用133
任务八了解常用特殊性能钢与应用134
1.了解不锈钢的性能与应用134
2.了解耐热钢的性能与应用135
3.了解特殊物理性能钢性能与应用137
4.了解低温钢的性能与应用137
5.了解铸造合金钢的种类与应用137
思考与练习138
第七章掌握常用铸铁的性能与应用141
任务一掌握铸铁的分类与通用性能141
1.熟悉铸铁的分类141
2.掌握铸铁的组织与性能141
3.了解铸铁的石墨化及影响因素142
任务二掌握灰铸铁的性能与用途143
1.熟悉灰铸铁的化学成分、显微组织和性能143
2.掌握灰铸铁的牌号及用途144
3.掌握灰铸铁的热处理144
任务三掌握可锻铸铁的性能与用途145
1.掌握可锻铸铁的组织与性能145
2.掌握可锻铸铁的牌号及用途146
任务四掌握球墨铸铁的性能与用途147
1.掌握球墨铸铁的组织与性能147
2.掌握球墨铸铁的牌号及用途148
3.掌握球墨铸铁的热处理工艺与应用149
任务五掌握蠕墨铸铁的性能与用途149
1.掌握蠕墨铸铁的组织与性能149
2.掌握蠕墨铸铁的牌号及用途150
思考与练习151
第八章合理选用非铁金属及其合金153
任务一掌握铝及其合金的性能与应用153
1.掌握纯铝的性能、牌号及用途153
2.掌握铝合金的性能、牌号及用途154
任务二掌握铜及其合金性能与应用157
1.掌握工业纯铜的性能、牌号及用途158
2.掌握常用铜合金的性能与应用159
任务三掌握锌及锌合金的性能与应用163
1.熟悉锌的基本性质163
2.掌握锌合金的基本特性163
3.了解锌合金的牌号、性能和用途163
任务四了解钛及钛合金的性能与选用164
1.熟悉纯钛的性能、牌号及用途165
2.了解钛合金性能与应用165
任务五了解轴承合金的性能与选用167
1.熟悉滑动轴承合金的性能167
2.了解常用滑动轴承合金的用途167
任务六了解粉末冶金的特点与制造过程168
1.了解粉末冶金生产过程168
2.熟悉粉末冶金的特点169
3.掌握粉末冶金的应用169
任务七熟悉硬质合金的特点与应用170
1.了解硬质合金生产过程171
2.掌握硬质合金的性能特点与应用171
3.了解硬质合金的分类、代号171
4.了解钢结硬质合金性能与应用174
思考与练习175
第九章掌握金属材料的工程选用178
任务一认识金属材料的失效形式和预防措施178
1.认识金属材料的失效形式及预防措施178
2.理解失效的基本影响因素180
任务二熟悉金属材料选用的原则与程序181
1.熟悉金属材料选用原则181
2.能把握金属材料选用程序182
任务三正确选用制造机械传动轴的材料并制订热处理工艺183
1.熟悉轴类零件需要的性能指标183
2.能根据传动轴受力情况进行选材183
3.能正确选用机床主轴材料及热处理工艺制定184
4.能正确选用内燃机曲轴材料及热处理工艺制定185
任务四正确选用齿轮类零件材料并制订热处理工艺186
1.熟悉齿轮的工作条件、主要失效形式及性能要求186
2.能正确选用机床齿轮材料并制订热处理工艺187
3.能正确选用汽车、拖拉机齿轮材料及热处理工艺制定188
任务五正确选用箱体类零件材料189
任务六正确选用冷作模具材料并制订热处理工艺190
1.熟悉冷作模具对材料性能要求191
2.熟悉冷作模具材料种类与热处理工艺191
3.能根据冲压件种类选用冷作模具材料193
任务七正确选用热作模具材料并制订热处理工艺195
1.熟悉热作模具的工作条件与要求195
2.熟悉压铸模材料选用196
3.熟悉热锻模材料选用198
任务八正确选用塑料模具材料并制订热处理工艺200
1.了解塑料模具的分类与失效形式200
2.了解塑料模具材料的性能要求201
3.能正确选用塑料模具材料并制订热处理工艺201
思考与练习209
第十章了解工程前沿新材料的特点与应用（选学）213
任务一了解新型高温材料的特点与应用213
1.了解高温合金分类与应用214
2.了解高温陶瓷材料的性能与应用215
任务二了解形状记忆材料的特点与应用215
1.了解形状记忆合金的性能216
2.了解形状记忆陶瓷的特性217
3.了解形状记忆高分子材料性能217
4.了解形状记忆合金的应用218
任务三了解非晶态合金材料的特点与应用220
任务四了解超导材料的特点与应用222
1.了解超导材料分类222
2.了解超导材料的应用223
任务五了解纳米材料的特点与应用224
1.理解纳米材料的定义及分类224
2.了解纳米材料的结构与性能224
3.了解纳米材料的应用225
任务六了解功能材料的特点与应用226
1.了解功能材料的分类226
2.了解功能材料的性能特点和用途227
思考与练习230
思考与练习答案汇总231
附录235
附录一国内外常用模具钢号对照表（近似）235
附录二压痕直径与布氏硬度对照表236
附录三钢铁材料硬度与强度换算表237
附录四常用热处理工艺及代号（GB/T 12603—2005）238
参考文献240
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