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绪论1

第一章 液态成型基础5

第一节 液态金属的结构和性质5

一、液态金属的结构5

二、黏滞性及其对成型过程的影响10

三、表面张力及其对成型过程的影响13

第二节 液态金属的充型能力及其影响因素16

一、充型能力的概念及与流动性的测定16

二、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施17

第三节 金属凝固过程中的传热20

一、数学解析法21

二、不同界面热阻条件下的温度场24

三、铸件温度场的测定及动态凝固曲线25

四、铸件的凝固方式27

五、铸件的凝固时间30

第四节 液体金属的流动32

一、自然对流32

二、强迫对流33

思考题33

第二章 液态金属的结晶34

第一节 液态金属结晶过程的热力学条件34

第二节 液态金属的形核过程35

一、均质形核35

二、非均质形核35

第三节 晶体的生长38

一、晶体生长中固-液界面处的原子迁移38

二、固-液界面的微观结构39

三、界面的生长方式和生长速度41

第四节 凝固过程中的溶质再分配现象43

一、溶质再分配现象的产生43

二、平衡分配系数与界面平衡假设44

三、平衡结晶时的溶质再分配44

四、非平衡结晶时溶质再分配45

第五节 单相合金的结晶51

一、成分过冷的产生51

二、界面前方过冷状态对结晶过程的影响54

思考题59

第三章 结晶组织的形成和控制61

第一节 铸件宏观结晶组织的形成及其影响因素61

一、铸件宏观组织特征61

二、晶粒游离的产生61

三、表面细晶粒区的形成63

四、柱状晶区的形成64

五、内部等轴晶区的形成64

第二节 等轴晶组织的获得和细化64

一、合理控制热学条件65

二、孕育处理66

三、动态晶粒细化68

第三节 定向凝固68

一、定向凝固原理69

二、定向凝固工艺69

三、单晶制备72

四、连续单向凝固技术72

第四节 快速凝固73

一、快速凝固原理73

二、快速凝固制备技术75

第五节 其他特殊条件下的凝固技术78

一、微重力凝固78

二、超重力凝固78

三、超高压下的凝固79

思考题79

第四章 凝固缺陷及控制80

第一节 化学成分的不均匀性80

一、微观偏析80

二、宏观偏析82

第二节 气孔84

一、气孔的种类84

二、气泡的析出84

三、析出性气孔的形成机理85

四、反应性气孔的形成机理86

五、影响气孔的因素及防止措施87

第三节 夹杂物88

一、夹杂物的来源及分类88

二、初生夹杂物的形成及防止措施89

三、二次氧化夹杂物的形成及防止措施90

四、偏析夹杂物90

第四节 缩松与缩孔92

一、金属的收缩92

二、铸件的收缩95

三、缩孔与缩松的形成机理95

四、灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松97

五、影响缩孔与缩松的因素及防止措施98

第五节 应力99

一、应力的形成99

二、控制应力的措施101

思考题101

第五章 金属的塑性及变形抗力103

第一节 变形及变形的表示方法103

一、金属的变形103

二、变形的表示方法103

三、真变形与相对变形的比较104

四、变形速率106

第二节 金属塑性的概念及测定方法107

一、金属塑性、变形抗力的基本概念107

二、金属塑性指标测定的方法107

第三节 影响金属塑性和变形抗力的因素以及提高塑性的主要途径109

一、金属的自然性质对塑性及变形抗力的影响110

二、变形温度——速率对塑性及变形抗力的影响112

三、变形力学条件对塑性及变形抗力的影响115

四、其他因素对金属塑性的影响117

五、提高金属塑性和降低变形抗力的基本途径118

第四节 金属的超塑性119

一、超塑性的概念和种类119

二、细晶超塑性的特征121

三、影响细晶超塑性的主要因素123

四、超塑性变形时组织的变化和对力学性能的影响124

五、超塑性成型在金属加工方面的应用125

思考题126

第六章 金属塑性成型过程中的流动规律及变形特点128

第一节 金属塑性成型时的摩擦及摩擦定律128

一、金属塑性成型中摩擦作用与特点128

二、摩擦机理与摩擦定律129

三、影响摩擦系数的主要因素131

四、塑性成型中的润滑133

第二节 金属塑性成型过程中的基本规律134

一、体积不变定律134

二、最小阻力定律135

三、不均匀变形135

四、残余应力138

第三节 金属塑性变形的加工硬化、软化及变形分类139

一、加工硬化及硬化曲线139

二、单向拉伸时的塑性失稳143

三、金属塑性变形的软化过程144

四、金属塑性变形分类148

第四节 金属塑性变形对组织与性能的影响149

一、冷变形对金属组织与性能的影响149

二、热变形对金属组织与性能的影响151

第五节 塑性成型后的组织与性能控制154

一、原材料及塑性成型过程中常见的缺陷类型154

二、塑性成型件中的晶粒度155

三、塑性成型件中的空洞和裂纹159

四、塑性成型中的折叠162

思考题166

第七章 金属塑性变形的力学基础167

第一节 应力分析167

一、外力和应力167

二、坐标系及应力分量169

三、应力平衡微分方程170

四、点的应力状态及应力边界条件172

五、主应力、应力张量不变量173

六、主切应力及最大切应力175

七、应力偏张量和应力球张量177

八、八面体应力和等效应力178

第二节 应变分析179

一、单元体的位移分量和应变分量179

二、点的应变状态和应变张量183

三、点的应变状态与应力状态比较183

四、应变增量和应变速率张量185

第三节 平面问题和轴对称问题187

一、平面问题187

二、轴对称问题188

第四节 屈服准则189

一、塑性条件的概念189

二、屈雷斯加（H.Tresca）屈服准则190

三、米赛斯（Von.Mises）屈服准则191

四、屈服准则的几何表示193

五、两个屈服准则的比较195

六、加工硬化材料的屈服准则195

第五节 塑性变形时应力-应变关系（本构方程）197

一、弹性变形时应力-应变关系197

二、塑性变形时应力-应变关系198

思考题200

第八章 塑性成型过程的力学分析方法203

第一节 应力平衡微分方程与塑性条件联解的数学解析法203

一、求解的一般步骤与原则204

二、求解可能性的讨论204

三、举例204

第二节 主应力法及其应用206

一、主应力法的基本原理206

二、主应力法在塑性成型中的应用举例206

第三节 滑移线解法及其应用210

一、基本假设和基本概念210

二、滑移线场特性211

三、塑性区应力边界条件213

四、常见滑移线场的类型214

五、变形区的速度场215

六、应用实例217

第四节 上限法及其应用218

一、虚功原理与基本能量方程式218

二、最大散逸功原理219

三、上限法定理221

四、上限法在塑性成型中的应用222

思考题226

第九章 熔化焊的热过程228

第一节 熔化焊热源及温度场228

一、焊接热源228

二、焊接温度场230

第二节 焊接热循环237

一、焊接热循环237

二、焊接热循环的影响因素240

第三节 熔化焊接头的形成241

一、焊接熔池的形成241

二、焊接接头的形成243

思考题244

第十章 熔化焊接化学冶金过程245

第一节 焊接气体及与金属的相互作用245

一、焊接区的气体245

二、氢与金属的作用248

三、氮与金属的作用252

四、氧与金属的作用254

第二节 焊接材料与焊接熔渣256

一、焊接材料256

二、焊接熔渣260

第三节 焊接化学冶金反应266

一、焊接化学冶金反应区的特点266

二、焊接冶金反应过程267

三、焊接金属化学成分的控制272

思考题273

第十一章 熔化焊接头的组织与性能275

第一节 焊接金属的组织与性能275

一、焊接金属的结晶275

二、焊缝金属的相变279

三、焊缝金属性能的控制283

第二节 焊接热影响区的组织与性能287

一、焊接热影响区的组织转变287

二、焊接热影响区的组织分布289

三、焊接热影响区的性能294

思考题301

第十二章 焊接冶金缺陷302

第一节 气孔302

一、形成气孔的条件302

二、气孔类型及其形成原因303

三、气孔的防止305

第二节 焊接裂纹307

一、焊接热裂纹307

二、焊接冷裂纹316

三、焊接裂纹的分析与判断327

思考题329

参考文献330