材料成形工艺 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:夏巨谌

出品人:

页数:403

译者:

出版时间:2005-1

价格:32.0

装帧:平装

isbn号码:9787111153450

丛书系列:

图书标签:

• 材料成形
• 成形工艺
• 金属成形
• 塑料成形
• 铸造
• 锻造
• 冲压
• 挤压
• 粉末冶金
• 材料科学

《金属加工的艺术与科学：从宏观到微观的深度探索》 本书是一部关于金属材料加工的权威著作，它并非仅仅罗列各种成形方法，而是深入剖析了金属在加工过程中所经历的物理、化学及组织结构的变化，力求为读者呈现一个全面而深刻的理解。全书以严谨的科学态度，结合丰富的实践经验，将抽象的理论概念与具体的工业应用紧密相连，旨在为工程师、技术人员以及相关领域的研究者提供一份宝贵的知识财富。 第一部分：金属变形的微观基础 本部分将从原子和晶体的层面出发，揭示金属变形的内在机制。我们将首先回顾金属的晶体结构，包括面心立方、体心立方和密排六方等常见结构，并探讨它们的堆积密度、滑移系以及不同结构对材料塑性的影响。接着，我们将重点介绍位错理论，详细阐述位错的形成、运动、交互作用以及它们在塑性变形中的核心作用。通过对位错密度、滑移运动的分析，我们将理解材料为何能够发生塑性变形，以及变形过程中的应变硬化现象。此外，本部分还将涵盖晶界、杂质原子、沉淀物等对位错运动的阻碍作用，以及这些微观特征如何影响金属的屈服强度、加工硬化率和韧性。我们将深入探讨热激活过程，如热激活滑移和动态回复，解释在不同温度下金属变形行为的差异。 第二部分：宏观加工过程的物理原理 在微观基础上，本部分将视角转向宏观的金属加工过程，详细解析各种成形技术的物理原理。 塑性变形理论： 我们将从应力-应变关系出发，引入屈服准则（如冯·米塞斯准则和特雷斯卡准则），解释金属在不同应力状态下的屈服行为。深入探讨应变路径、应变速率和温度对材料流动应力的影响，并介绍相关的本构模型。 金属的流动与变形： 针对不同的加工方法，如锻造、轧制、挤压、拉伸、弯曲等，我们将详细分析金属在这些过程中所承受的载荷、产生的应力状态以及变形区内的应变分布。例如，在轧制过程中，我们将探讨轧辊与金属之间的摩擦、咬入角、轧制力、轧制力矩的计算，以及变形层内的应力梯度。在锻造过程中，我们将分析模具与工件的接触、压力分布、填充规律以及飞边的形成机制。 热效应与相变： 金属加工过程中必然伴随着热效应，如变形功转化为热能、摩擦生热等。本部分将详细研究这些热效应如何影响材料的性能，包括温度升高引起的材料软化、动态回复、动态再结晶以及相变的发生。我们将探讨热加工和冷加工的界定，以及不同温度区域下材料的加工性能差异。对于涉及相变的工艺，如某些热锻或热轧过程，我们将深入分析相变动力学，以及相变对最终组织和性能的影响。 第三部分：关键加工工艺的深入解读 本部分将精选几种具有代表性的金属加工工艺，进行更为详尽的分析。 塑性成形（Bulk Deformation）： 锻造： 从自由锻造到模锻，我们将详细介绍不同类型的锻造工艺，包括开坯、镦粗、拔长、弯曲、扭转等基本工序，以及它们的工艺特点和适用范围。重点分析模具设计、锻造力计算、锻件缺陷（如折叠、欠料、裂纹）的产生原因及预防措施。 轧制： 涵盖热轧、冷轧、斜轧、万能轧制等多种轧制形式。我们将深入探讨轧辊结构、轧辊窜动、轧制道次设计、轧件张力控制以及轧制过程中常见的表面缺陷和内部缺陷。 挤压： 无论是正挤压还是反挤压，我们将分析挤压模具设计、挤压力的计算、挤压速度的控制以及对产品精度和表面质量的影响。 拉伸（包括拉丝）： 详细解析拉伸过程中模具设计、拔模角、润滑作用、收缩率控制以及对材料强度的影响。 板材与管材加工（Sheet and Tube Forming）： 冲压： 涵盖落料、冲孔、弯曲、拉深、胀形等基本工序。重点分析冲压模具设计（包括凸模、凹模、卸料板、固定板等）、间隙的确定、材料的回弹现象及其补偿方法，以及冲压件的常见缺陷。 管材成形： 介绍管材的挤压、拔制、轧制、弯曲、扩口、缩口等工艺。我们将分析管材成形过程中内外壁的变形规律、壁厚变化以及椭圆度控制。 特种加工方法（Special Forming Processes）： 爆炸成形、电液成形、超塑成形、流动成形等： 介绍这些新兴或特殊工艺的基本原理、应用领域以及它们在复杂形状零件制造中的优势。 第四部分：加工过程中的质量控制与优化 在理解了各种加工工艺的原理后，本部分将聚焦于如何确保和提升加工质量。 材料选择与预处理： 强调根据加工工艺和最终性能要求选择合适的金属材料，并介绍预处理（如退火、正火）对材料加工性能的影响。 模具设计与制造： 深入探讨模具材料、热处理、表面处理以及高精度模具的制造技术，以及它们对加工精度的重要性。 润滑与冷却： 分析润滑剂在减少摩擦、降低温度、提高表面质量和延长模具寿命方面的作用，并介绍不同加工条件下的润滑剂选择。 过程监测与反馈控制： 介绍先进的监测技术，如应力传感器、温度传感器、视觉检测系统等，以及如何利用这些数据实现加工过程的实时控制和优化。 缺陷分析与预防： 系统梳理金属加工过程中常见的宏观和微观缺陷，深入分析其产生机理，并提供有效的预防和消除措施。 第五部分：先进加工技术与未来发展趋势 本部分将展望金属加工领域的前沿技术和发展方向。 增材制造（3D打印）与减材制造（数控加工）的结合： 探讨这两种技术的优势互补，如何实现复杂结构件的高效制造。 智能制造与数字化转型： 介绍如何利用大数据、人工智能、物联网等技术赋能金属加工过程，实现智能化生产。 新材料的加工挑战与机遇： 探讨高温合金、钛合金、形状记忆合金等新型金属材料在加工过程中面临的特殊挑战，以及相应的解决方案。 绿色制造与可持续发展： 关注节能降耗、减少污染的加工技术，以及材料回收与再利用的途径。 本书的编写风格力求通俗易懂，同时又不失科学的严谨性。书中将穿插大量的图表、示意图和案例分析，帮助读者更直观地理解复杂的概念。无论是初学者还是资深从业者，都能从中获益，提升对金属加工技术的认知深度和实践能力。

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坦白说，这本书的排版和图示质量实在令人称赞，这对于理解那些三维空间复杂的变形过程至关重要。我翻阅了很多相关的书籍，但很多要么是图示过于简化，要么就是过度依赖文字描述。而《材料成形工艺》在这方面做得非常出色。例如，在讲解“深拉伸”工艺时，书中采用了多角度的剖面图和颜色编码来展示材料的应变分布梯度，清晰地标示出了颈缩区域和厚度减薄的临界点。更厉害的是，书中还穿插了一些不同视角下的有限元分析（FEA）模拟截图，用色彩的深浅直观地展示了应力集中区。我特别喜欢它在介绍“温成形”技术时所用的对比图，一边是传统冷冲压导致的材料脆性断裂，一边是温成形后材料的均匀塑性流动，这种强烈的视觉冲击力，比任何文字描述都更具说服力，极大地帮助我理解温度对材料本构关系的关键影响。这种对视觉辅助教学的重视，让阅读体验本身成为一种享受，而不是负担。

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这本书的整体论述风格是典型的欧洲学院派严谨中带着一丝对材料哲学的探究。它不仅仅关注“如何制造”，更深层次地探讨了“为什么这样制造最合理”。例如，在讨论高精度模具的设计时，作者没有直接给出模具结构图，而是花了大篇幅去解释不同润滑剂体系在高温高压环境下对模具表面完整性的影响，以及这种影响如何反作用于最终零件的表面粗糙度和尺寸精度。书中对“材料可成形性”的评估体系的介绍，非常系统化，它引入了多种先进的判据模型，例如Beckmann模型和Hansen模型，并对比了它们在预测复杂几何形状成形极限时的优劣。这种深入到材料本性层面的剖析，使得读者在面对新型合金或者非常规成形需求时，能够建立起一套科学的评估框架，而不是仅仅依赖经验。这本书更像是一部高级工具书，它提供的不是固定的答案，而是帮你建立一套解决问题的思考体系，非常适合对工艺底层逻辑有深度追求的研发人员阅读和参考。

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这本《材料成形工艺》简直让我大开眼界，虽然我本身不是科班出身，对金属加工这些概念知之甚少，但作者的叙述方式非常平易近人。它没有堆砌那些晦涩难懂的专业术语，而是像一位经验丰富的老匠人，手把手地教你如何把一块硬邦邦的原材料，通过各种精妙的“雕琢”，变成我们日常生活中随处可见的零部件。我印象最深的是对“锻造”那一章节的描述，作者详尽地阐述了热锻和冷锻的内在机理，那种“以柔克刚，顺势而为”的哲学意味，让我不禁联想到中国传统的手工艺。他没有止步于理论的罗列，而是穿插了大量实际案例，比如汽车曲轴的成形过程，或者复杂航空部件的精密铸造，这些细节的描绘，让原本枯燥的工艺流程变得生动起来，仿佛我正站在巨大的冲压机旁，感受着金属在强大压力下缓慢而坚定地塑形。尤其是对材料微观结构在成形过程中如何演变的那部分讲解，虽然深度足够，但作者总能找到一个恰当的比喻来解释清楚，避免了让初学者望而却步。总而言之，这本书成功地搭建了一座理论与实践之间的桥梁，即便是零基础的读者也能从中窥见现代制造业的精髓。

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拿到这本书的时候，我原本期待的是一本严谨的、偏向工程力学分析的教科书，毕竟“工艺”二字听起来就带着一股子冷硬的学术气息。然而，这本《材料成形工艺》的实际内容却出乎意料地侧重于“优化”和“绿色制造”的前沿思辨。它并没有把重点放在传统的冲压、拉拔这些基础操作的机械原理上（虽然基础知识也涵盖得足够扎实），而是将大量的篇幅投入到了增材制造，也就是我们常说的3D打印技术，在复杂材料，比如高温合金和生物医用材料成形中的应用和挑战。作者对激光熔覆和电子束熔炼等前沿技术的分析，细致到了对残余应力的控制和后处理工艺的权衡，这对于我们进行前沿课题研究的人来说，提供了非常及时的参考。尤其是在讨论如何通过优化成形参数来降低材料浪费、提高成品率方面，书中提出的几种多目标优化算法的比较和应用场景分析，极具启发性，让我对未来工厂的智能化生产有了更清晰的构想。这本书的格局显然是面向未来的，而非停留在对过去成熟工艺的梳理上。

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作为一名长期从事质量控制工作的资深工程师，我对书籍的实用性和可操作性要求极高。这本《材料成形工艺》在“缺陷分析与控制”这一块的处理上，可以说是做到了教科书级别的典范。它没有笼统地提到“缩孔”、“裂纹”这些常见问题，而是针对每一种主要的成形方法——无论是压铸、挤压还是滚压——都建立了一套详尽的“缺陷谱系图”。每一个缺陷的形成条件、发生的概率模型，乃至如何通过调整设备参数（比如模具温度、冷却速率、进给速度）来提前规避，都有明确的量化指标和流程指导。我特别欣赏其中关于“过程监控”那一章，作者详细介绍了非接触式传感器技术（如红外热像仪和高速摄像机）在实时监测铸件凝固过程中的应用，这使得质量控制从传统的“事后检验”转变为“过程预防”。这本书的价值不在于它教你怎么做成形，而在于它告诉你，在成形过程中，什么地方会出错，以及如何让它不再出错。对于车间管理和工艺改进人员来说，这本书的实用价值远超其理论深度。

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