工具钢及其热处理

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页数:838
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出版时间:2009-3
价格:54.00元
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isbn号码:9787538154122
丛书系列:
图书标签:
  • 工具钢
  • 热处理
  • 材料科学
  • 金属材料
  • 机械工程
  • 制造技术
  • 钢铁冶金
  • 表面处理
  • 模具材料
  • 工业材料
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具体描述

《结构钢及其热处理》一书含有较多的基础理论,介绍了生产中常用的各种结构钢的热处理工艺。本丛书共七本,即《钢的化学热处理》、《结构钢及其热处理》、《工具钢及其热处理》、《不锈钢及其热处理》、《真空热处理》、《淬火冷却技术及淬火介质》、《燃料热处理炉》。

本丛书的指导思想是:先进技术与一般技术相结合,理论与实践相结合,使其具备教科书和手册的双重功能,既适用于广大工人、工程技术人员,又可作为高校师生的参考书。丛书汇集了近年来我国在材料热处理领域研究的新技术、新成果,突出了“新”字,同时又例举了大量成熟的生产工艺,工艺数据较多,强化了“用”字。

《现代金属材料学导论》 本书是一本面向材料科学与工程、机械制造及其自动化、金属材料等相关专业本科生及研究生的入门教材,旨在为读者构建一个全面而系统的现代金属材料学知识框架。全书围绕金属材料的宏观性能、微观结构、加工工艺以及应用领域展开,内容深入浅出,理论与实践相结合。 第一章 绪论 本章首先概述了金属材料在人类文明发展中的重要地位及其广泛应用,引出现代金属材料学的研究对象和基本内容。接着,介绍了金属材料的分类方法,包括按元素组成分类(如纯金属、合金)和按组织结构分类(如晶体、非晶体)。重点阐述了材料科学的基本概念,如材料的性能、结构、加工和应用之间的相互关系,为后续章节的学习奠定基础。此外,还简要回顾了金属材料科学的发展历程,展望了其未来的发展趋势。 第二章 金属的晶体结构与缺陷 本章详细介绍了金属固体的晶体结构。首先讲解了晶体与非晶体的概念,然后深入探讨了金属中常见的晶体结构,如体心立方(BCC)、面心立方(FCC)和六方密排(HCP)结构,分析了它们的原子堆积方式、配位数和原子半径比。在此基础上,深入阐述了金属材料中的各种晶体缺陷,包括点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(位错)和面试缺陷(晶界、孪晶界、堆积层错)。重点解析了位错的类型(刃位错、螺位错、混合位错)及其滑移运动机制,解释了位错的存在对金属材料力学性能的影响,为理解材料的塑性变形和强化机制提供了微观基础。 第三章 合金相图与相变 本章聚焦于合金相图及其在理解和设计合金材料中的作用。首先介绍了相的概念以及相图的绘制原理,重点讲解了二元合金相图的类型,如固溶体相图(完全互溶、部分互溶)、共晶、共析、包晶反应相图。通过分析典型相图,阐述了合金在不同温度和成分下的平衡相组成。在此基础上,详细讨论了金属材料中的相变过程,包括固态相变(如奥氏体向珠光体、贝氏体、马氏体的转变)和液固相变。重点解释了相变的驱动力、形核与长大的机制,以及相变动力学对材料显微组织和性能的影响。 第四章 金属的强化与韧化机制 本章系统阐述了提高金属材料强度和韧性的各种物理机制。首先介绍了强化机制,包括固溶强化、位错强化(形变强化)、沉淀强化、晶界强化和第二相强化。对于每种强化机制,都从微观角度深入分析了其作用原理和效果。接着,探讨了韧化机制,如细化晶粒、引入韧性第二相、降低脆性相含量等。重点分析了材料的断裂过程,包括韧性断裂和脆性断裂的特点,以及断裂韧性与材料显微组织的关系。此外,还简要介绍了复合材料的强化原理。 第五章 常用金属材料的性能与应用 本章聚焦于当前工业生产中应用最为广泛的几类金属材料,对其性能特点、微观组织及主要应用领域进行详细介绍。 钢铁材料: 详细介绍了碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢(仅提及作为一类重要的合金钢,不深入讨论热处理)、铸铁等的成分、组织结构、力学性能(强度、硬度、塑性、韧性、疲劳性能等)以及耐腐蚀性能。重点阐述了不同钢种的设计思路和应用领域,如结构钢、高速钢、模具钢等。 有色金属及其合金: 重点介绍铝及铝合金、铜及铜合金、镁及镁合金、钛及钛合金、镍基合金等。对于每类材料,都分析了其密度、强度、导电导热性、耐腐蚀性等特点,以及其在航空航天、汽车、电子电器、医疗器械等领域的典型应用。 难熔金属与贵金属: 简要介绍钨、钼、钽、铌等难熔金属及其合金的特性和应用,以及金、银、铂等贵金属的特性和在电子、催化等领域的应用。 第六章 金属材料的加工工艺基础 本章概述了金属材料在成型过程中的基本工艺原理。 塑性加工: 详细介绍了金属材料的塑性变形行为,包括加工硬化、回复和再结晶。重点讲解了常见的塑性加工方法,如轧制、锻造、挤压、拉拔、冲压等,以及这些工艺对材料显微组织和性能的影响。 铸造: 介绍了铸造的基本原理,包括浇注、凝固和晶粒生长。重点讲解了砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等工艺,以及铸件中可能出现的缺陷及其预防措施。 粉末冶金: 阐述了粉末冶金的工艺流程,包括粉末制备、压制和烧结。重点介绍了粉末冶金在制备难熔金属、硬质合金、多孔材料等方面的优势。 焊接与连接: 简要介绍了金属材料的焊接原理,包括熔焊、固相焊和钎焊,以及焊接对材料性能的影响。 第七章 金属材料的无损检测与失效分析 本章介绍了常用的金属材料无损检测技术,用于评估材料内部质量,如超声波探伤、射线探伤、涡流探伤、磁粉探伤等,并简要阐述其原理和适用范围。接着,重点讲解了金属材料的失效分析方法,包括宏观断口分析、微观断口分析(SEM形貌观察)、化学成分分析等。通过分析典型的失效案例,解释了材料失效的常见原因,如过载、疲劳、腐蚀、磨损、过热等,强调了失效分析对于提高材料可靠性和使用寿命的重要性。 第八章 现代金属材料的展望 本章对金属材料领域的新发展和未来趋势进行了展望。重点介绍了高性能合金(如高温合金、形状记忆合金、非晶合金)、智能化金属材料(如自愈合材料、传感材料)、以及金属基复合材料等前沿领域的研究进展。同时,也讨论了绿色制造、可持续发展以及材料科学与信息技术、生物技术等学科交叉融合的趋势。 本书力求语言严谨,逻辑清晰,配以丰富的图表和实例,帮助读者深刻理解金属材料的本质,掌握分析和解决材料问题的基本方法,为将来从事材料科学研究和工程应用打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验,与其说是学习,不如说是一次对材料科学“黑箱”内部的深入探险。它没有提供即买即用的速成公式,而是提供了一整套严密的思维工具箱。我对书中关于“表面工程”与“基体强化”相结合的策略尤为欣赏。例如,如何通过氮化或碳氮共渗来优化表层硬度和韧性的平衡,作者通过对扩散系数和固溶极限的精细计算,给出了一个远超标准规范的优化区间。这种对材料边界条件极限的不断试探和精确控制的描述,极大地拓宽了我对工具钢应用潜力的认知。我发现,过去很多无法解释的工具失效案例,在参照了书中关于晶界扩散、碳化物析出网络结构的章节后,都有了清晰的答案。这本书的权威性毋庸置疑,它不仅仅记录了已知的知识,更像是在为下一代工具钢的研发设定了新的理论基准。它要求读者付出艰辛的努力去消化,但回报是巨大的——那就是获得对这种关键材料近乎本能的掌控力。

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这部《工具钢及其热处理》的深邃内涵,让我对材料科学的理解迈入了新的境界。书中对于不同类型工具钢——无论是高速钢、冷作模具钢还是热作模具钢——的微观结构演变及其宏观力学性能之间的微妙联系,进行了百科全书式的详尽剖析。我尤其欣赏作者在阐述淬火、回火等热处理工艺时所展现出的严谨逻辑和丰富的实践经验。例如,对渗碳层深度、残余奥氏体控制以及不同回火温度下析出相形态影响的分析,绝非泛泛而谈的理论堆砌,而是融入了大量真实工业案例的深度洞察。通过阅读此书,我不仅掌握了如何根据具体应用场景选择合适的钢种和热处理曲线,更重要的是,建立了一套系统性的材料失效分析框架。书中对于应力腐蚀开裂、疲劳断裂机理在工具钢中的特殊表现,结合热处理缺陷的归因,提供了极为宝贵的参考资料。对于任何从事模具设计、精密机械制造或金属材料研究的人员来说,这本书无疑是一部不可或缺的案头宝典,它将枯燥的冶金学原理转化为解决实际工程问题的有力工具。那种在复杂热力学平衡和动力学演化中寻找最佳工艺窗口的探索过程,被作者描绘得既科学又引人入胜。

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这本书的价值,超出了单纯的材料性能手册范畴,它更像是一份关于“如何驯服极端环境下的金属”的哲学指南。作者的笔触在描述热处理的精细控制上,展现出一种近乎艺术家的敏感。例如,在谈到高频感应淬火时,对加热速率和冷却介质选择的耦合效应分析,详尽到令人惊叹。书中不仅告诉你“做什么”,更深入探究了“为什么必须这样做”。我个人特别关注了关于工具钢在极端温差循环下的寿命预测模型部分,这对于航空航天和能源领域的应用至关重要。那些关于蠕变、疲劳累积损伤的数学描述,虽然晦涩,但却精准地反映了材料在真实服役状态下的复杂行为。阅读过程中,我时不时需要停下来,对照我自己的实验数据进行印证,发现书中的预测曲线与实际观察到的材料劣化趋势惊人地一致。这种理论与实践的高度契合,极大地增强了我对材料科学规律的信心。它强迫我跳出“经验主义”的怪圈,转向更基于第一性原理的工程决策。

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翻开这本专著,一股扑面而来的,是那种老派工程教科书特有的扎实和厚重感。它的叙事风格是那种典型的、不加过多修饰的学术表达,直奔主题,每一个章节都像是在搭建一座严密的逻辑迷宫,需要读者集中全部注意力才能找到出口。关于工具钢的分类体系,作者似乎有一种近乎偏执的追求,力求将每一个ASTM、JIS或DIN标准下的钢号都纳入其分析的范畴,并细致地对比了它们在合金元素配比上的细微差异如何重塑最终的使用特性。最让我印象深刻的是,书中对“相变动力学”的讲解,它没有止步于奥氏体、贝氏体和马氏体这些基础概念,而是深入探讨了形核率、长大速度在非平衡冷却过程中的量化模型。这使得那些在实际生产中难以捉摸的“烧伤”现象或“淬不透”问题,都有了可以追溯的理论根源。坦率地说,初读时会感到有些吃力,因为它要求读者具备扎实的化学热力学基础,但一旦跨过理解的门槛,便豁然开朗,感觉自己手中握住了控制材料命运的钥匙。这本书需要的不是快速浏览,而是沉下心来的研读和反复推敲。

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对于我这个在精密加工领域摸爬滚打了十多年的工程师来说,市面上大多数关于热处理的书籍都流于表面,无非是简单介绍一下盐浴或真空炉的操作流程。但《工具钢及其热处理》彻底颠覆了我的预期。它像一把手术刀,精准地剖开了工具钢内部微观结构的复杂性。书中对“残余应力”的讨论尤其深刻,作者没有简单地将残余应力视为热处理的副产品,而是将其视为一种可被工程设计的潜在工具。如何利用调控淬火残余拉应力来抑制疲劳裂纹的萌生,这部分内容简直是点石成金的秘籍。此外,关于超细晶粒钢在工具应用中的前景分析,也展现了作者的前瞻视野,而不是仅仅停留在对传统高碳高铬钢的固步自封。文字的组织上,虽然学术性强,但章节间的衔接非常顺畅,使得对一个复杂热处理流程的理解能够循序渐进,层层递进,仿佛作者正亲自坐在我身边,耐心地一步步拆解那些复杂的冶金步骤。

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