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本选题以焊接技术应用专业为基础，主要讲授金属材料基础知识与热处理基本工艺，以及机械制造工艺基础相关理论知识与材料选用有关的机械制造基本能力的培养。主要内容包括金属的的性能、钢铁材料、钢的热处理、其他常用金属和当今前沿金属材料介绍、金属毛坯制造工艺、零件切削加工工艺等相关知识。

绪论	1
第一单元  金属材料与热处理
第1章  金属的结构与结晶	4
1.1  金属的晶体结构	4
1.1.1  晶体与非晶体	4
1.1.2  金属的晶格类型	4
1.1.3  单晶体与多晶体	5
1.1.4  晶体的缺陷	6
1.2  纯金属的结晶	7
1.2.1  纯金属的结晶过程	7
1.2.2  晶粒大小对金属材料的影响	8
1.2.3  同素异构转变	9
第2章　金属材料的性能	11
2.1 金属材料的物理性能	11
2.1.1  密度	11
2.1.2  熔点	12
2.1.3  热膨胀性	12
2.1.4  导热性	13
2.2 金属材料的力学性能	14
2.2.1  强度和塑性	14
2.2.2  硬度	17
2.2.3  冲击韧性和疲劳强度	19
2.3 金属材料的工艺性能	20
2.3.1  铸造性能	21
2.3.2  锻压性能	22
2.3.3  焊接性能	23
2.3.4  切削加工性能及热处理性能	23
第3章　铁碳合金	25
3.1  合金及其组织	26
3.1.1  合金的基本概念	26
3.1.2  合金的组织	26
3.2 铁碳合金的基本组织与性能	28
3.2.1  铁素体	28
3.2.2  奥氏体	28
3.2.3  渗碳体	29
3.2.4  珠光体	29
3.2.5  莱氏体	29
3.3  铁碳合金相图	30
3.3.1  铁碳合金相图的组成	31
3.3.2  Fe-Fe3C相图中特性点、线的含义	31
3.3.3  铁碳合金的分类	33
3.3.4  铁碳合金的成分、组织与性能的关系	33
3.3.5  Fe-Fe3C相图的应用	33
3.4  碳素钢	35
3.4.1  钢中常存元素及其对性能的影响	35
3.4.2  碳素钢的分类	35
3.4.3  碳素钢牌号及用途	36
第4章  钢的热处理	41
4.1  热处理的原理及分类	41
4.2  钢在加热及冷却时的组织转变	42
4.2.1  钢在加热时的组织转变	42
4.2.2  钢在冷却时的组织转变	43
4.3  热处理的基本方法	47
4.3.1  退火与正火	47
4.3.2  淬火与回火	49
4.4   钢的表面热处理	54
4.4.1  表面淬火	54
4.4.2  化学热处理	55
第5章  合金钢	61
5.1  合金钢的分类和牌号	61
5.1.1  合金钢的分类	61
5.1.2  合金钢的牌号	62
5.2  合金结构钢	63
5.2.1  低合金结构钢	63
5.2.2  合金渗碳钢	64
5.2.3  合金调质钢	65
5.2.4  合金弹簧钢	66
5.2.5  滚动轴承钢	66
5.3  合金工具钢	68
5.3.1  合金刃具钢	68
5.3.2  合金模具钢	70
5.3.3  合金量具钢	71
5.4  特殊性能钢	72
5.4.1  不锈钢	72
5.4.2  耐热钢	74
5.4.3  耐磨钢	74
第6章　铸铁	76
6.1  铸铁的特点与分类	76
6.1.1  铸铁的石墨化	76
6.1.2  铸铁的组织与性能的关系	77
6.1.3  铸铁的分类	78
6.2  常用铸铁简介	78
6.2.1  灰铸铁	78
6.2.2  可锻铸铁	80
6.2.3  球墨铸铁	81
6.2.4  蠕墨铸铁	83
6.2.5  合金铸铁	84
6.2.6  常用铸铁的热处理	84
第7章  有色金属与硬质合金	86
7.1  铜及铜合金	86
7.1.1  纯铜（Cu）	86
7.1.2  铜合金	87
7.2  铝及铝合金	91
7.2.1  铝及铝合金的性能特点	92
7.2.2  铝及铝合金的分类、代号、牌号和用途	92
7.3  钛及钛合金	95
7.3.1  纯钛（Ti）	96
7.3.2  钛合金	96
7.3.3  钛的三大功能	97
7.4  硬质合金	97
7.4.1  硬质合金的性能特点	98
7.4.2  常用的硬质合金	98
第二单元  金 属 工 艺
第8章  锻造与铸造	102
8.1　锻造	102
8.1.1  坯料的加热	102
8.1.2  自由锻	103
8.1.3  模锻	106
8.1.4  锻件的锻后冷却	107
8.1.5  自由锻工艺	108
8.1.6  自由锻的常见缺陷	109
8.2　铸造	110
8.2.1  铸造基础	110
8.2.2  砂型铸造	111
8.2.3  铸造工艺	116
8.2.4  特种铸造	118
第9章  车削	122
9.1　车床	122
9.1.1  卧式车床	122
9.1.2  车削运动	122
9.1.3  车削的加工范围及特点	125
9.1.4  切削用量	126
9.2　车床的工艺装备	127
9.2.1  车床夹具	127
9.2.2  车刀和刀具材料	129
9.3　车削工艺	131
9.3.1  分析图样	132
9.3.2  制定加工工艺	132
9.3.3  齿轮轴的车削加工	132
第10章  钳加工	134
10.1　划线	134
10.1.1  常用划线工具	135
10.1.2  划线基准的选择	136
10.1.3  划线步骤及工艺	136
10.2　孔加工	138
10.2.1  钻床	138
10.2.2  钻孔	139
10.2.3  扩孔	139
10.2.4  锪孔	140
10.2.5  铰孔	140
10.3　螺纹加工	142
10.3.1  攻螺纹	142
10.3.2  套螺纹	144
10.4　平面与曲面加工	145
10.4.1  锯削与錾削	146
10.4.2  锉削	147
10.4.3  刮削	149
10.4.4  研磨	151
第11章  铣削、刨削与镗削	154
11.1　铣削	154
11.1.1  铣床与铣刀	154
11.1.2  铣床的加工范围与特点	158
11.1.3  铣削方法	159
11.1.4  工件的装夹	160
11.1.5  典型零件的铣削	161
11.2　刨削与镗削	163
11.2.1  刨床与插床	164
11.2.2  镗削	166
11.2.3  刨削、插削与镗削的典型零件加工	168
第12章  磨削	170
12.1　磨床	170
12.1.1  常用磨床	170
12.1.2  磨削的主要加工内容	173
12.1.3  磨削的工艺特点	173
12.2　砂轮	174
12.2.1  砂轮的组成	174
12.2.2  砂轮的标记	174
12.3　磨削工艺	178
12.3.1  在外圆磨床上磨外圆	178
13.3.2  在外圆磨床上磨内圆	180
12.3.3  在外圆磨床上磨外圆锥	181
12.3.4  在平面磨床上磨平面	181
12.3.5  齿轮轴的磨削工艺	182
附录Ⅰ  压痕直径与布氏硬度对照表	184
附录Ⅱ  黑色金属硬度及强度换算表	186
附录Ⅲ  常用钢的临界点	187

随着现代科技的发展，金属材料不断推陈出新，机械加工方法和手段也越来越多，对机械加工技术人员特别是焊接技术人员要求也越来越高。为了适应中等职业院校对机械类专业教学的要求，全面提高教学质量，培养具有专业知识和实践能力的新一代焊接技术人员，使他们对金属材料及加工工艺有比较全面的了解，熟悉相关知识，提高分析和操作加工能力；同时为了满足广大机械加工行业在职人员的培训需求，特编写此书。
本书在内容选材上，更加符合当前技能人才培养的需要，更好地反映新知识、新技术、新设备、新材料。同时结合教学改革要求，在教材中融入先进的教学理念和教学方法，注意将抽象的理论知识形象化、生动化，注重加强实践性教学环节，以及构建“做中学”、“学中做”的学习过程，充分体现中职教学特色。在编写中，以够用为度，适用为主，应用为本，使学生毕业后既能胜任岗位要求，又能适应焊接技术行业的变化和发展需求。
本书选材少而精，重点突出，主次分明，通俗易懂，采用新的国家标准，理论联系实际，便于教学，利于自学，符合中职教育教学特点。
本书适用于92学时的教学，学时分配建议如下：
章次	   内容	         学时
绪论	  绪论     	1
第1章	  金属的结构与结晶	4
第2章	  金属材料的性能 	6
第3章	  铁碳合金 	10
第4章	  钢的热处理	8
第5章	  合金钢	           6
第6章	  铸铁	           4
第7章	  有色金属与硬质合金	7
第8章	  锻造和铸造	9
第9章	  车削	          10
第10章	  钳加工             10
第11章	  铣削、刨削与镗削	10
第12章	  磨削	           5
机动		          2～4
本书由南阳技师学院顾鹏展担任主编（绪论、第1章至第4章），副主编尹文新（第5章），参加编写的还有杜金鑫（第6章、第7章）、马作正（第8章）、赵俊德（第9章至第12章）。本书在编写过程中得到了有关单位的大力支持和帮助，编者参考了许多专家学者的著作和文献，在此，一并表示衷心感谢。
本书既可作为中等职业院校焊接技术类相关专业的课程教学用书，也可作为相关行业从业人员的培训和参考用书，尤其可供焊接行业从业人员使用。

编  者

教材职业教育教材

高级讲师，河南省职业技术培训焊工专业中心教研组副组长，曾参加教育部人社部组织的国家示范性职业学校数字化资源共建共享计划科研课题项目"焊接技术”课程精品网络课程资源开发，负责主持"焊接专业基础课程”及"金属材料与切割”精品课程资源的开发工作。

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金属材料与工艺