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第1章　材料成形基本问题及发展概况1

1.1　机器制造的一般过程1

1.2　材料加工的基本要素和流程2

1.2.1　材料流程（物流）2

1.2.2 能量流程3

1.2.3　信息流程5

1.3 液态成形的基本问题和发展概况6

1.3.1　基本问题6

1.3.2　发展概况7

1.4　塑性成形的基本问题及发展概况9

1.4.1　基本问题9

1.4.2　发展概况10

1.5 焊接成形的基本问题和发展概况16

1.5.1　基本问题16

1.5.2　发展概况17

思考与练习20

参考文献20

第2章　材料成形热过程22

2.1 焊接热过程的基本特点22

2.2　焊接过程的热效率和焊件上加热区的热能分布23

2.2.1　焊接过程的热效率23

2.2.2　焊件上的热能分布25

2.3　焊接温度场26

2.3.1　焊接传热的基本形式26

2.3.2　热传导基本方程27

2.3.3　焊接温度场数学解析的假定条件29

2.3.4　瞬时热源的热传导方程30

2.3.5 电弧焊时的温度场及其数学模型32

2.3.6 影响焊接温度场的因素37

2.4　焊接热循环42

2.4.1 焊接热循环的概念42

2.4.2　焊接热循环的主要参数42

2.4.3 影响焊接热循环的因素50

2.4.4　多层焊的热循环54

2.5　焊接热影响区的组织与性能变化57

2.5.1 热影响区在焊接加热时的组织转变特点57

2.5.2　焊后冷却时的组织转变58

2.6　液态成形过程中的传热62

2.6.1 液态成形中的温度场62

2.6.2　铸件凝固时间的计算67

2.6.3　在几种典型铸型条件下的温度分布特点69

思考与练习71

参考文献72

第3章　金属的凝固73

3.1 液态金属的结构和性质73

3.1.1 固体金属的加热与熔化73

3.1.2　液态金属的结构75

3.1.3　液态金属的性质79

3.1.4 液态金属的流动性及充型能力86

3.2 凝固热力学与动力学90

3.2.1 液态金属（合金）凝固热力学90

3.2.2　均质形核（自发形核）92

3.2.3　异质形核（非均质形核）95

3.2.4　纯金属晶体长大98

3.3　液态金属在凝固过程中的传质及液体流动104

3.3.1 凝固过程中的传质104

3.3.2　凝固过程中的液体流动及其对凝固组织的影响110

3.4　凝固过程中成分过冷及其对晶体生长形态的影响112

3.4.1 凝固过程中成分过冷的形成112

3.4.2　成分过冷对单相合金凝固过程的影响114

3.5 多相合金的凝固119

3.5.1 共晶合金的凝固119

3.5.2　偏晶合金和包晶合金的凝固129

3.6　金属基复合材料的凝固130

3.6.1 金属基人工复合材料的凝固131

3.6.2 自生复合材料的凝固132

3.7　铸件凝固组织的形成与控制134

3.7.1　铸件宏观凝固组织的特征及形成机理135

3.7.2　铸件宏观凝固组织的控制137

3.8　熔池凝固及焊缝金属组织139

3.8.1 熔池结晶的特点和结晶形态139

3.8.2　焊缝组织142

3.9　液态金属在特殊条件下的凝固成形145

3.9.1 快速凝固145

3.9.2　定向凝固147

思考与练习149

参考文献150

第4章　材料成形过程中的化学冶金151

4.1 材料成形过程中化学冶金的特点151

4.2 气体对金属的作用157

4.2.1 气体的来源及存在形式157

4.2.2 气体在液态金属中的溶解158

4.2.3 气体对焊接质量的影响162

4.2.4　气体的控制措施163

4.3　熔渣与金属的反应166

4.3.1 焊接熔渣166

4.3.2　活性熔渣对金属的氧化171

4.3.3 焊缝金属的脱氧173

4.3.4　硫和磷的控制175

4.4　液态金属与铸型界面的反应176

4.5　合金化处理178

4.6 固态金属在加热过程中的物理、化学变化180

思考与练习182

参考文献182

第5章　金属塑性变形的物理基础184

5.1　金属塑性变形的机理及特点184

5.1.1　概述184

5.1.2　塑性变形机理185

5.1.3　塑性变形的特点190

5.1.4　合金的塑性变形191

5.2　金属塑性加工中组织和性能变化的基本规律193

5.2.1 冷塑性变形时金属组织和性能的变化193

5.2.2　热塑性变形时金属组织和性能的变化195

5.3　金属在塑性加工过程中的塑性行为197

5.3.1　金属的塑性和塑性指标197

5.3.2　金属的化学成分及组织对塑性的影响200

5.3.3 变形温度对金属塑性的影响203

5.3.4　应变速率对金属塑性的影响205

5.3.5 变形力学条件对金属塑性的影响207

5.3.6　其他因素对金属塑性的影响210

5.3.7　提高金属塑性的基本途径212

5.4　金属的超塑性变形213

5.4.1　基本概念213

5.4.2　超塑性的种类213

5.4.3 细晶超塑性的力学特征214

5.4.4　影响细晶超塑性的主要因素214

5.4.5　超塑性变形时显微组织的变化215

5.4.6 超塑性变形时力学性能的变化215

5.4.7　超塑性变形机理215

5.5　金属塑性成形中的外摩擦217

5.5.1 金属塑性成形中摩擦的特点217

5.5.2　摩擦对塑性成形过程的影响218

5.5.3　塑性成形中摩擦的分类及机理218

5.5.4　描述接触表面上摩擦切应力的数学表达式219

5.5.5　影响摩擦因数的主要因素220

5.5.6　塑性成形中的润滑221

思考与练习224

参考文献225

第6章　塑性成形力学基础226

6.1　应力分析226

6.1.1 基本概念226

6.1.2　斜切面上的应力228

6.1.3　主应力228

6.1.4　应力张量230

6.1.5 应力莫尔圆233

6.1.6　过受应力作用点的典型平面234

6.1.7　应力平衡微分方程237

6.1.8　平面应力与平面应变状态237

6.1.9　轴对称应力状态239

6.2　应变状态分析241

6.2.1　应变和主应变图241

6.2.2　质点的应变状态244

6.2.3　应变与位移的关系方程246

6.2.4　应变的连续方程247

6.2.5 应变增量和应变速率张量248

6.3　屈服准则249

6.3.1 米塞斯屈服准则250

6.3.2　屈雷斯加屈服准则250

6.3.3 米塞斯准则及屈雷斯加准则的几何图形250

6.3.4　各向同性应变硬化材料的后继屈服表面与固体现实应力空间254

6.4　塑性变形时的应力应变关系256

6.4.1　增量理论256

6.4.2　全量理论260

6.4.3 应力应变顺序对应规律及其应用262

6.5　真实应力－应变曲线264

6.5.1 拉伸试验确定的真实应力－应变曲线265

6.5.2 真实应力－应变曲线的近似数学表达式267

6.5.3 变形温度和应变速率对真实应力－应变曲线的影响268

6.6 主应力法269

6.6.1 主应力法的基本原理269

6.6.2　主应力法的应用实例270

6.7 滑移线法273

6.7.1 塑性平面应变状态下的应力状态及滑移线的基本概念273

6.7.2 汉基（H.Henckv）应力方程275

6.7.3　滑移线场的建立276

6.7.4　滑移线法的应用举例280

6.8　上限法284

6.8.1 虚功原理和最大散逸功原理284

6.8.2　上限法原理285

6.8.3 上限法在平面应变问题中的应用286

6.9　有限元法简介288

思考与练习288

参考文献291

第7章　成形缺陷与质量控制292

7.1 应力与变形292

7.1.1 铸造应力及变形292

7.1.2　焊接应力及变形298

7.1.3 塑性成形时的内应力315

7.2 裂纹319

7.2.1 热裂纹319

7.2.2　冷裂纹321

7.2.3　应力腐蚀裂纹324

7.2.4　消除应力裂纹326

7.2.5　塑性成形裂纹327

7.3　气孔与夹杂328

7.3.1 气孔328

7.3.2 夹杂物333

7.4　缩孔与缩松335

7.4.1 缩孔与缩松的形成机理335

7.4.2 影响缩孔与缩松的因素及防止措施336

7.5　化学成分不均匀性（偏析）338

7.5.1　微观偏析339

7.5.2　宏观偏析340

7.5.3　焊缝中的成分偏析342

7.6　机械缺陷344

7.6.1　起皱344

7.6.2　折叠346

思考与练习348

参考文献348