《工程材料及成型工艺》根据教育部最新颁布的“工程材料及机械制造基础课程教学基本要求”和“工程材料及机械制造基础系列课程改革”的精神编写而成，在内容和形式上较之前的教材有较大的更新。
　　全书共八章，含有以往《工程材料》和《热加工工艺基础》两本教材中的相关知识，其具体内容包括：材料学基础、金属材料及成型工艺、非金属材料及成型工艺、新型工程材料、零部件的失效与材料及成型工艺的选用。为配合学习，各章末均附有习题和思考题，便于读者深入研究。
　　《工程材料及成型工艺》语言简洁，信息量大，科学性、实用性强，内容新颖，引入了新材料、新技术、新成果和新进展，有利于培养学生的创新意识，拓宽读者专业知识面，便于读者了解当前国内外先进材料技术、成型工艺和方法的发展趋势。
　　《工程材料及成型工艺》适用教学时数为48-64学时，可作为机械类专业技术基础课程“工程材料及机械制造基础”的教学用书，主要面向机械类专、本科学生，也可供近机类专业选用和有关工程技术人员学习参考。

　　“工程材料及成型工艺”是高等院校机械类和近机械类专业一门重要的技术基础课。随着科学技术的发展，新材料和新技术的不断问世及应用，对工程材料及成型工艺的教学工作也提出了新的要求。本书是以教育部最新颁布的“工程材料及机械制造基础课程教学基本要求”和“工程材料及机械制造基础系列课程改革”为指导，结合目前教改的基本指导思想和原则以及实施素质教育和加强技术创新的精神，根据高等学校机械类教学的实际需要，编写而成的。作为机械设计制造及其自动化专业“十一五”规划系列教材之一，供各高等院校使用。
　　本书以材料的性能－结构－组织－工艺这一普遍规律为主线，将理论与工艺融为一体，较全面地介绍了工程材料的基本理论知识和成型工艺的基本原理、工艺方法和技术要点，适当地反映了当代科技在工程材料及成型领域的新成就。全书共八章，第1章着重阐述材料学基础，包括材料的性能、结构、组织、热处理工艺等；第2章着重阐述金属材料，包括工业用钢、铸铁、有色金属及其合金；第3-5章分别阐述金属材料的成型工艺，即铸造、锻压、焊接；第6章着重阐述非金属材料及成型，包括高分子材料及成型、陶瓷材料及成型和复合材料及成型；第7章主要介绍新型材料，包括形状记忆合金、非晶态合金、超塑性合金、纳米材料等；第8章介绍了机械零件的失效与材料及成型工艺的选用。
　　本书由长期从事工程材料及成型工艺教学的教师及科研工作者编写而成。全书由青岛科技大学的刘春廷、汪传生和马继担任主编，刘春廷负责统稿，青岛科技大学赵程教授负责主审。参与编写工作的成员还有：赵海霞、李镇江、马泊江、张淼和丛海燕。
　　在本书的编写过程中，中国科学院金属研究所的胡壮麒院士、管恒荣研究员和孙晓峰研究员提出了许多宝贵的意见，在此谨表示深切的谢意！
　　由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。

绪论1
第1章 材料学基础4
1.1 工程材料的性能4
1.1.1 材料的使用性能4
1.1.2 材料的工艺性能14


1.2 工程材料的结构15
1.2.1 材料的结合方式15
1.2.2 金属材料的结构18
1.2.3 高分子材料的结构27
1.2.4 陶瓷材料的结构30


1.3 金属材料的结晶31
1.3.1 纯金属的结晶31
1.3.2 二元相图33
1.3.3 铁碳相图42


1.4 钢的热处理55
1.4.1 钢在加热时的转变55
1.4.2 钢在冷却时的转变59
1.4.3 钢的常规热处理72
1.4.4 钢的表面热处理90
1.4.5 钢的热处理新技术99
思考题与习题103


第2章 金属材料105
2.1 工业用钢105
2.1.1 钢的分类与牌号105
2.1.2 钢中的合金元素与杂质107
2.1.3 结构钢111
2.1.4 工具钢120
2.1.5 特殊性能钢128


2.2 铸铁135
2.2.1 概述135
2.2.2 常用铸铁138
2.2.3 合金铸铁148


2.3 有色金属及其合金150
2.3.1 铝及铝合金150
2.3.2 铜及其合金153
2.3.3 轴承合金154
2.3.4 镁及镁合金156
2.3.5 钛及钛合金157
思考题与习题158


第3章 铸造159
3.1 铸造工艺基础159
3.1.1 液态合金的充型159
3.1.2 铸件的收缩161


3.2 砂型铸造165
3.2.1 砂型铸造工艺165
3.2.2 砂型铸造方法170


3.3 特种铸造174
3.3.1 熔模铸造174
3.3.2 金属型铸造176
3.3.3 压力铸造177
3.3.4 低压铸造178
3.3.5 离心铸造178
3.3.6 铸造方法的选择178
3.4 铸件结构工艺性179


3.5 常用合金铸件的铸造184
3.5.1 铸铁件的铸造184
3.5.2 铸钢件的铸造188
3.5.3 有色金属及其合金铸件的铸造189
3.6 铸造技术的发展191
思考题与习题192


第4章 锻压193
4.1 金属的塑性变形194
4.1.1 金属塑性变形的实质194
4.1.2 塑性变形对金属组织及性能的影响196
4.1.3 金属的锻造性能198


4.2 锻造200
4.2.1 自由锻200
4.2.2 模锻203


4.3 板料冲压205
4.3.1 板料冲压基本工序
4.3.2 冲压模具208


4.4 挤压、轧制、拉拔210
4.4.1 挤压210
4.4.2 轧制211
4.4.3 拉拔213


4.5 特种塑性加工方法214
4.5.1 超塑性成型214
4.5.2 高能率成型217
4.5.3 液态模锻218
4.5.4 粉末锻造219


4.6 塑性加工零件的结构工艺性220
4.6.1 自由锻件的结构工艺性220
4.6.2 冲压件的结构工艺性221
4.7 塑性加工技术新进展223
思考题与习题225


第5章 焊接226
5.1 焊接基础知识226
5.2 常用焊接工艺方法232
5.2.1 手工电弧焊232
5.2.2 其他焊接方法238
5.3 焊接件结构工艺性244


5.4 常用金属材料的焊接245
5.4.1 金属材料的焊接性245
5.4.2 结构钢的焊接246
5.4.3 铸铁件的焊接248
5.4.4 有色金属及合金的焊接248


5.5 焊接质量检测249
5.5.1 焊接缺陷249
5.5.2 常用检验方法250
5.6 焊接技术新进展252
思考题与习题255


第6章 非金属材料及成型256
6.1 高分子材料及成型256
6.1.1 工业橡胶及成型259
6.1.2 工程塑料及成型262
6.1.3 合成纤维及成型266


6.2 陶瓷材料及成型268
6.2.1 陶瓷材料的组成268
6.2.2 陶瓷材料的分类270
6.2.3 陶瓷材料的成型270


6.3 复合材料及成型273
6.3.1 复合材料的分类274
6.3.2 复合材料的成型275
思考题与习题282


第7章 新型材料283
7.1 形状记忆合金283
7.1.1 形状记忆效应283
7.1.2 形状记忆效应的机理283
7.1.3 形状记忆合金的应用284


7.2 非晶态合金285
7.2.1 非晶态合金的制备286
7.2.2 非晶态合金的特性286
7.2.3 非晶态合金的应用287


7.3 超塑性合金288
7.3.1 超塑性现象288
7.3.2 超塑性合金289
7.3.3 超塑性合金的应用290


7.4 纳米材料291
7.4.1 纳米材料的特性291
7.4.2 纳米材料的分类292
7.4.3 纳米材料的制备293
7.4.4 纳米新材料293
7.4.5 纳米复合材料294
7.4.6 功能纳米复合材料294
7.5 纳米材料的应用295


第8章 机械零件的失效与材料及成型工艺的选用297
8.1 机械零件的失效297
8.1.1 失效概念297
8.1.2 失效形式297
8.1.3 失效原因300
8.1.4 失效分析300


8.2 机械零件材料及成型工艺的选用304
8.2.1 机械零件材料及成型工艺选用的基本原则304
8.2.2 典型零件的材料及成型工艺选择309
思考题与习题316
参考文献317

　　以金属键结合的金属具有以下特性：
　　（1）良好的导电性及导热性。由于金属中有大量的自由电子存在，当金属的两端存在电势差或外加电场时，电子可以定向地流动，使金属表现出优良的导电性。由于自由电子的活动能力很强及金属离子振动的作用，因而使金属具有良好的导热性。
　　（2）正的电阻温度系数，即随温度升高电阻增大。这是由于温度升高，离子的振动增强、空位增多，离子（原子）排列的规则性受到干扰，电子的运动受阻，因而电阻增大。当温度降低时，离子的振动减弱，电阻减小。
　　（3）良好的强度及塑性。由于正离子与电子气之间的结合力较大，所以金属晶体具有良好的强度。由于金属键没有方向性，原子间没有选择性，因此在受外力作用而发生原子位置相对移动时结合键不会遭到破坏，使金属具有良好的塑性变形能力（良好的塑性）。
　　（4）特有的金属光泽。由于金属中的自由电子能吸收并随后辐射出大部分投射到其表面的光能，因此金属不透明并呈现特有的金属光泽。
　　4）分子键
　　有些物质的分子具有极性，即分子的一部分带有正电荷，而分子的另一部分带有负电荷。一个分子的正电荷部位与另一个分子的负电荷部位间以微弱静电引力相吸引而结合在一起的键称为范德华键（或分子键）。分子晶体因其结合键能很低，所以其熔点很低，硬度也低。此类结合键无自由电子，所以绝缘性良好。