内 容 简 介

本书是根据国家教委1995年颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要

求》编写的。

本书重点介绍了铸造、压力加工、焊接生产中的基本原理、基本工艺和结构工艺

性等内容，并且介绍了毛坯选择、质量分析、经济分析及近年来机械制造过程中出现

的新材料、新工艺、新技术等，其中粘接、环境保护等是首次编写的。

本书为高等工科院校机械类、近机类专业的教材，也可作为职工大学、电视大学、

函授大学的教材及有关专业的工程技术人员参考。

目 录

第一篇 铸 造

第一章 铸造工艺基础

第一节 铸件的凝固方式

第二节 熔融合金的充型

第三节 铸造合金的收缩

第四节 铸造应力、铸件的变形与裂纹

第五节 合金的偏析及铸件中的气孔

复习思考题

第二章 常用铸造合金

第一节 铸铁及铸铁件生产

第二节 铸钢件生产

第三节 常用有色金属铸件生产

复习思考题

第三章 砂型铸造

第一节 造型方法及选择

第二节 铸造工艺图

第三节 综合工艺分析

复习思考题

第四章 特种铸造

第一节 熔模铸造

第二节 金属型铸造

第三节 压力铸造

第四节 低压铸造

第五节 离心铸造

第六节 其他铸造方法

第七节 铸造生产经济分析

复习思考题

第五章 铸件结构设计

第一节 合金铸造性能对铸件结构的要求

第二节 铸造工艺对铸件结构的要求

第三节 铸造方法对铸件结构的要求

复习思考题

第六章 铸件的质量与质量检验

第一节 铸件的质量概念

第二节 铸件的质量控制

第三节 铸件的质量检验

复习思考题

第七章 铸造生产的环境保护

第一节 环境科学与环境保护

第二节 铸造车间的空气污染及防治

第三节 铸造生产的废物资源化简介

复习思考题

第二篇 金属压力加工

第八章 金属塑性变形

第一节 金属塑性变形基本理论

第二节 塑性变形后金属的组织与性能

第三节 金属的锻造性能与加热

第四节 金属的超塑性

复习思考题

第九章 自 由 锻

第一节 自由锻工艺

第二节 自由锻工艺规程的制订

第三节 自由锻件结构设计

第四节 合金钢锻造特点

复习思考题

第十章 模型锻造

第一节 锤上模锻

第二节 胎模锻造

第三节 其它设备上的模锻

第四节 锻造生产经济分析

复习思考题

第十一章 板料冲压

第一节 板料冲压基本工序

第二节 冲模及其结构

第三节 冲压件的结构设计

复习思考题

第十二章 金属压力加工新工艺

第一节 精密模锻

第二节 零件的轧制

第三节 零件的挤压与拉拔

第四节 其它压力加工工艺

复习思考题

第十三章 压力加工生产的环境保护

复习思考题

第三篇 焊接与粘接

第十四章 焊接基本原理

第一节 电弧焊冶金过程

第二节 焊接接头的组织与性能

第三节 焊接应力与焊接变形

第四节 焊缝缺陷及质量检验

复习思考题

第十五章 焊接方法

第一节 熔 焊

第二节 压 焊

第三节 钎 焊

第四节 其它焊接方法

第五节 焊接生产经济分析

复习思考题

第十六章 常用金属材料的焊接

第一节 金属材料的焊接性

第二节 钢的焊接

第三节 铸铁的补焊

第四节 常用有色金属的焊接

复习思考题

第十七章 焊接结构设计

第一节 焊接结构件材料的选择

第二节 焊接方法的选择

第三节 焊接接头工艺设计

第四节 焊接结构工艺设计举例

复习思考题

第十八章 焊接生产环境保护

复习思考题

第十九章 粘 接

第一节 粘接的基本原理

第二节 粘 接 剂

第三节 粘接工艺

第四节 粘接的特点及应用

复习思考题

第四篇 毛坯选择

第二十章 毛坯选择

第一节 机械零件失效的主要形式

第二节 机械零件材料选择的一般原则

第三节 毛坯的分类及生产特点

第四节 毛坯生产方法的选择

第五节 毛坯选择的经济性分析

复习思考题

参考文献

第一篇 铸 造

熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方

法称为铸造。铸造是机械制造中生产机器零件或毛坯的主要方法之一。与其他成形方法相比，

铸造生产具有下列特点：

1.铸造方法适应性强，工艺灵活性大

铸件的轮廓尺寸可由几毫米到数十米；壁厚由0.5mm到1m左右；质量可由几克到数万

千克。利用铸造可以生产形状简单或形状十分复杂的零件。对于具有复杂内腔的零件，铸造往

往是最佳的成形方法。机器中形状复杂的箱体、缸体、床身、机架等往往都是铸件。

可以铸造的合金范围很广。铸铁、铸钢、以及铜合金、铝合金、镁合金、锌合金等均可用于铸

造。其中铸铁材料应用最广，铁路内燃机车发动机的缸体、缸盖、缸套、部分曲轴、凸轮轴等都是

铸铁件。火车车钩、摇枕、货车车轮、铁路道岔等常用铸钢制造。

2.铸件成本低、设备简单、生产周期短

铸造所用原材料来源广泛，大部分可以就地取材，而且还可以利用金属废料和废机件。

铸造生产不需要大型、精密的设备。而且由熔融金属直接就可获得形状和尺寸与零件接近

的毛坯或直接获得零件（精密铸造），大量节省了金属材料和加工工时，以及生产组织、半成品

运输等费用，降低了铸件的生产成本。

3.铸件的力学性能较差，质量不够稳定

铸件中常常有许多缺陷（如气孔、缩孔、缩松等），而且内部组织粗大，不均匀，其力学性能

比相同材料的锻件低。此外，铸造工序繁多，一些工艺过程较难控制，使铸件质量不够稳定，废

品率较高。

4.铸造生产劳动强度大，生产条件差

铸造生产劳动强度大，生产条件差，铸造过程中产生的废气、粉尘等对周围环境造成污染。

近几十年来，我国铸造技术发展很快。许多新型铸造材料、新工艺、新技术和新设备的出现

和现代化铸造车间或工厂的建立，使铸造劳动条件大大改善，环境污染得到控制，铸件的质量

和性能也大大提高，铸件的应用范围也日益扩大。

铸造生产方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是最基本的铸造方法，约占铸

件总量的90％以上。

第一章 铸造工艺基础

第一节 铸件的凝固方式

一、铸件的凝固方式

铸件的成形过程，是熔融金属在铸型中的凝固过程。合金的凝固方式，对铸件的质量、性能

以及铸造工艺等都有极大的影响。

在铸件凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区、液相区。其中，液相与

固相并存的凝固区的宽窄，对铸件的质量影响较大。所谓铸件的“凝固方式”就是根据凝固区的

宽窄来划分的。

图1—1表示某合金状态图中a、b、三种合金的凝固方式。代表共晶合金，b代表窄结晶

温度范围的合金，代表宽结晶温度范围的合金，S表示凝固区的宽窄。

1.逐层凝固

从图1—1（a）可以看到，恒温结晶的共晶合金（或纯金属）的凝固区域宽几乎等于零，铸件

断面上外层的固体与内层的液体由一条清晰的界限（凝固前沿）分开。其凝固过程表现为固相

区逐层地由表向里向液相区增厚，逐渐达到铸件中心。这种凝固方式称为逐层凝固。

2.糊状凝固

如果合金的结晶温度很宽，而且铸件断面上温度分布梯度较为平坦，在凝固的某段时间内

铸件表层还没有形成明显的固相区，而液、固并存的凝固区已贯穿整个断面，铸件的凝固先呈

糊状而后固化，故称为糊状凝固，如图1—1（c）所示。

3.中间凝固

大多数合金的凝固是介于逐层凝固和糊状凝固之间的，称为中间凝固方式，如图1—1（b）

所示。