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出版者:化学工业出版社

作者:李树尘 编

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:2000-9

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787502529482

丛书系列:

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• 材料科学
• 材料工程
• 工艺学
• 金属材料
• 非金属材料
• 材料加工
• 材料性能
• 材料选择
• 工程技术
• 制造工程

钢铁的灵魂：金属的冷热变形与结构演化 本书并非一本枯燥乏味的教科书，而是带领读者走进一个充满魅力的微观世界，探索金属材料在不同工艺条件下的奇妙变化，以及这些变化如何赋予钢铁以无与伦比的性能。我们聚焦于金属的“生命轨迹”，从原材料到精密部件，每一个变形过程都如同一次精心的雕琢，塑造着材料的内在肌理。 第一章：熔铸的序曲——铸造的艺术与科学 一切金属的生命都始于熔融。本章深入剖析了各种铸造方法，从传统的砂型铸造到现代的精密铸造，如熔模铸造、压铸等。我们不只是罗列工艺流程，而是要理解其背后的科学原理。例如，砂型铸造中，型砂的成分、粒度、湿度和强度如何影响铸件的表面质量和尺寸精度？熔模铸造中，蜡模的精度和焙烧温度如何决定了最终零件的复杂度和尺寸稳定性？压铸过程中，高速充型的金属液如何在模腔内形成气孔和缩松？本书将详细解析这些关键因素，并通过丰富的案例，展现不同铸造工艺在航空航天、汽车制造、模具产业等领域的广泛应用。 我们还将探讨铸造过程中金属液的流动、凝固行为。什么是过冷？它如何影响晶粒的形核与生长？如何控制冷却速度，以获得细小均匀的晶粒组织，从而提高铸件的强度和韧性？本书将引入凝固理论，解释枝晶偏析、补缩等现象，并提供相应的控制措施。对于特种铸造，如离心铸造、连续铸造，也将进行深入探讨，揭示它们如何实现高效、高质量的金属成型。 第二章：塑性的狂舞——金属的塑性变形机制 塑性变形是金属材料获得所需形状和尺寸的核心过程。本章将以金属的微观结构为出发点，阐释塑性变形的本质——位错的运动。什么是位错？它的类型有哪些？不同取向的位错如何在晶格中滑移，导致宏观的变形？我们将详细介绍位错的产生、运动、交互以及对材料强度的影响。 本书将重点介绍几种主要的塑性变形工艺： 轧制： 从板材、棒材到型材，轧制是钢铁工业中最普遍的成形方式。我们将深入分析单道次轧制、多道次轧制、正反向轧制等不同轧制方式，以及轧辊形状、轧制压力、轧制速度等参数对材料变形程度、组织和性能的影响。为何在轧制过程中会出现加工硬化？如何通过退火等热处理手段来消除加工硬化，恢复材料的塑性？ 锻造： 无论是自由锻还是模锻，锻造都能赋予金属优良的力学性能。本章将解析模具设计、加热温度、变形程度、锻造顺序等因素如何影响锻件的形状精度、表面质量和内部组织。为何说锻件的纤维流线与零件的外形相吻合是提高强度的关键？我们将通过对航空发动机叶片、汽车曲轴等典型零件的分析，展示锻造工艺的精妙之处。 挤压： 挤压工艺能够生产出形状复杂、尺寸精度高的型材，如铝合金型材、铜管等。本书将详细介绍正挤压、反挤压、联合挤压等不同挤压方式，以及模具设计、挤压比、挤压速度、润滑等关键工艺参数。为何在挤压过程中需要严格控制温度，以避免“挤压瘤”的产生？ 拉拔： 拉拔工艺常用于生产线材、管材等。我们将分析拉拔比、模具锥角、润滑条件等因素对拉拔力的影响，以及如何通过多道次拉拔来获得高精度、高强度的产品。 第三章：热的温度——金属的热加工与热处理 热量是金属加工中不可或缺的元素，它不仅影响变形的难易程度，更能重塑材料的内在结构。本章将深入探讨金属在高温下的行为，以及如何通过精确控制温度来优化材料性能。 热加工： 在高温下进行塑性变形，如热轧、热锻、热挤压，能够显著降低变形抗力，实现大幅度的变形。然而，高温下的材料也容易产生氧化、脱碳、晶粒长大等问题。本书将详细解析这些问题产生的机理，并提供相应的控制策略，例如通过保护气氛、优化加热和保温时间等。 热处理： 热处理是金属材料实现性能飞跃的关键手段。我们将逐一剖析各种重要的热处理工艺： 退火： 消除加工硬化、细化晶粒、改善切削加工性。什么是完全退火、不完全退火、等温退火？它们分别适用于哪些材料和工艺？ 正火： 获得均匀细小的珠光体组织，提高强度和韧性。正火与退火有何本质区别？ 淬火： 获得马氏体等高硬度组织，是提高材料硬度和强度的主要手段。影响淬火效果的关键因素有哪些？如冷却速度、淬火介质、淬火温度和保温时间。为何会出现淬火裂纹？如何避免？ 回火： 淬火后降低脆性，同时保留一定硬度。低温回火、中温回火、高温回火的组织和性能有何差异？ 调质： 淬火和高温回火的结合，是获得良好综合力学性能的常用方法。 本书将通过对不同钢种（如碳钢、合金钢、不锈钢）在各种热处理工艺下的组织演变和性能变化的详细分析，帮助读者深刻理解热处理的魔力。我们将引入相图，解释相变过程，如奥氏体化、马氏体转变、珠光体转变等，并结合实际案例，展示热处理在提高零部件使用性能方面的巨大作用。 第四章：表面的守护——金属的表面工程 材料的性能不仅仅取决于其主体，其表面的状态更是直接影响着材料的服役寿命和使用性能。本章将重点介绍各种提高材料表面性能的工艺技术。 渗层技术： 渗碳、渗氮、渗碳氮共渗： 通过向工件表面扩散碳、氮元素，提高表面的硬度、耐磨性和疲劳寿命。我们将深入探讨不同渗层工艺的原理、工艺参数（如渗剂种类、温度、时间）以及渗层组织的形成。 渗铝、渗铬等： 提高材料的耐高温氧化性、耐腐蚀性。 表面强化技术： 感应淬火、火焰淬火： 局部加热工件表面，然后快速冷却，获得表面高硬度。 激光淬火、电子束淬火： 利用高能束加热，实现精密的表面强化。 喷丸强化： 通过高速喷射的弹丸冲击工件表面，产生压应力，提高抗疲劳性能。 滚压强化： 利用硬质滚轮对工件表面进行塑性变形，产生残余压应力。 表面涂层技术： 电镀、化学镀： 在工件表面形成一层金属或合金覆盖层，以提高耐腐蚀性、耐磨性或导电性。 物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）： 获得超硬、耐磨、耐蚀的涂层，如TiN、TiCN等。 热喷涂： 将熔融或半熔融的涂层材料喷涂到工件表面，形成功能性涂层。 本书将通过分析这些表面工程技术的原理、工艺特点和应用领域，阐述它们如何为材料穿上一层“铠甲”，使其在严苛的服役环境中焕发新生。 第五章：精益求精——金属的精密加工与连接 即使经过前期的塑性变形和热处理，许多金属零件仍需要通过精密加工才能达到最终的使用要求。同时，将多个零件连接起来也是制造过程中不可或缺的一环。 精密机械加工： 切削加工： 车削、铣削、钻削、磨削等。我们将深入探讨刀具材料、切削参数（如切削速度、进给量、切削深度）以及切削液对加工精度、表面粗糙度和刀具寿命的影响。 电加工： 电火花加工（EDM）、电解加工（ECM）等。它们如何适用于加工硬质合金、模具钢等难加工材料？ 超精密加工： 单晶金刚石车削、离子束抛光等。 金属连接技术： 焊接： 弧焊（手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊）、电阻焊（点焊、缝焊）、气体保护焊等。我们将分析不同焊接方法的机理、优缺点以及焊接过程中可能出现的缺陷，如气孔、裂纹、未焊透等。 钎焊： 利用熔点低于母材的钎料进行连接。 螺纹连接、铆接等机械连接方法。 本书将通过对这些加工和连接技术的详细介绍，展现制造业如何将宏观的金属材料，通过精密的工艺手段，转化为具有复杂结构和高精度要求的零部件，并最终组合成完整的功能性产品。 结语 “钢铁的灵魂”系列，旨在揭示金属材料在不同工艺过程中的内在转化与演变。从熔铸的初始形态，到塑性变形的流转，再到热处理的淬炼，直至表面工程的守护和精密加工的雕琢，每一个环节都凝聚着科学的智慧和工艺的匠心。本书希望能够激发读者对材料科学与工程的兴趣，理解每一个金属零部件背后所蕴含的深刻原理与精湛技艺。

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这本书的装帧质量和印刷精度简直是教科书级别的典范。纸张的选择非常考究，触感温润，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中那些涉及材料晶体结构和缺陷分析的插图，线条清晰、色彩还原度极高，很多复杂的截面图和三维模型展示得细致入微，即便是非常微小的位错和晶界都能被清晰地辨识出来。对于我们这些需要经常对照图像来理解抽象概念的人来说，这一点至关重要。我甚至将其中几张关于陶瓷烧结过程的相图打印出来贴在了我的工作台上，没事就拿出来研究一番。这种对细节的极致追求，体现了编者对读者体验的尊重。市面上很多同类书籍在印刷上往往粗制滥造，图注模糊不清，让人阅读体验大打折扣，而这本则完全没有这个问题，拿在手里沉甸甸的，充满了扎实的学术气息。

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我是一名已经工作多年的工程师，重拾经典教材对我来说是个不小的挑战，因为我需要迅速将旧知识与目前工业界的前沿技术对接起来。这本书在这一点上做得非常出色。它在讲解经典热力学和动力学原理的同时，没有回避近些年新兴的增材制造（3D打印）技术对材料性能带来的新挑战和新机遇。书中不仅详细分析了传统铸造和成型工艺下的材料行为，还用相当篇幅讨论了激光熔覆过程中材料的快速凝固和微观组织演变，这些内容与我目前正在参与的项目高度相关。作者的视角非常前瞻，他没有停留在“是什么”的描述上，而是深入探讨了“如何通过工艺优化来控制性能”的工程实践。这本书无疑是理论与实践结合得最紧密的一本专业著作，它不仅巩固了我的理论基础，更重要的是，它为我提供了应对当前产业升级中材料科学难题的直接工具和思路，物超所值。

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说实话，一开始我对这种偏理论性的书籍是有些抗拒的，总担心读起来会像啃硬骨头一样枯燥乏味。然而，这本书完全颠覆了我的预期。它最成功的地方在于，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一场精心策划的知识旅程。作者的叙事风格非常鲜活，他总能在关键的技术节点引入一些历史背景或者工程应用中的“趣闻轶事”，瞬间打破了书本的沉闷感。比如，在介绍高分子材料的分子链缠绕问题时，他用了一个非常生动的比喻，让我立刻明白了为什么某些塑料制品会有那样的韧性和延展性。阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是与一位经验丰富的工程师进行着深入的对话。我发现自己不仅记住了那些公式和定律，更重要的是理解了“为什么”会是这样，这种对本质的探究，才是真正的学习。而且，书后的习题设计也十分巧妙，不是简单的套公式，而是更侧重于分析和解决实际工程中可能遇到的问题，极大地锻炼了我的应用思维。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，深邃的蓝色调搭配着醒目的金属质感字体，瞬间就抓住了我的注意力。翻开内页，我立刻被它严谨的排版和清晰的图表所吸引。尽管我对材料科学的了解还停留在比较基础的阶段，但这本书在阐述复杂概念时展现出的逻辑性和条理性，让我感到非常受用。它并没有直接堆砌晦涩难懂的专业术语，而是通过精心设计的案例和图示，将材料的微观结构与宏观性能之间的联系描绘得淋漓尽致。阅读过程中，我时常会停下来，对照着书中的插图反复揣摩，那种豁然开朗的感觉非常棒。尤其是一些关于金属热处理过程的描述，作者仿佛手持一把精密的刻刀，将每一个温度变化和时间控制对材料性能产生的微妙影响都刻画得入木三分，让人不得不佩服其深厚的学术功底和高超的文字驾驭能力。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既能满足专业人士对细节的苛求，也能为初学者铺设一条平坦的入门阶梯。

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这本书的结构安排极具匠心，它采用了由浅入深、层层递进的逻辑链条。我特别欣赏它在处理不同材料体系时的对比和归纳方法。它不会让你在学习了金属的特性后就戛然而止，而是紧接着引入了复合材料和先进功能材料的部分，并且巧妙地将前期学到的基础理论贯穿其中。这种对比分析的方法，极大地拓展了我的知识边界，让我能够跳出单一材料的局限性，站在更宏观的“材料选择与设计”的角度去思考问题。比如，它在探讨特定环境下材料失效机制时，会同时引用几种不同类别的材料作为反例或正例进行剖析，这种横向的比较，比孤立地介绍每种材料要有效得多。这使得我对材料的“取舍”有了更深刻的理解——没有绝对的好材料，只有最适合特定工况的材料组合。读完之后，我感觉自己的知识体系不再是零散的碎片，而是形成了一个坚固的、相互支撑的整体框架。

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