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第1章 节约原材料管理1

一、关于节约原材料的若干基本概念1

二、我国金属材料生产和消费的基本情况1

目录1

三、我国节约金属材料潜力分析5

1．降低钢材消费强度的可能性和必要性5

2．调整产业结构和节材6

3．优化工业结构和节材7

4．冶金工业和节材8

5．机电工业和节材9

6．基本建设、建筑工程和节材11

7．修旧利废和节材12

8．开发代用材料和节材13

3．节材量预测方法14

1．企业节材降耗管理体系14

五、节材的微观管理14

四、节材的宏观管理14

2．节材规划编制要点14

1．节材方针14

2．节材降耗管理制度15

3．节材降耗指标的分解15

4．现代化管理手段和方法15

5．金属材料消耗定额16

六、节材统计指标体系和考核标准16

1．建立节材统计指标体系的原16

2．节材统计指标体系17

3．节材指标考核标准18

1．构件的承载能力设计19

第2章 提高构件承载能力的原理与方法19

一、概述19

2．合理设计构件减少材料消耗20

二、提高构件的静强度23

1．构件截面形状的合理设计24

2．等强度梁28

3．改善构件受力状况30

4．以拉压结构替代受弯构件34

5．弹性强化和塑性强化35

三、提高构件的疲劳强度37

1．降低应力集中系数37

2．提高表面质量38

3．进行表面处理38

1．几种典型情况的动荷系数39

四、提高构件的抗中击能力39

2．提高构件抗冲击能力的途径41

五、提高构件的刚度42

1．决定构件刚度的基本因素42

2．提高构件刚度的途径42

六、提高压杆的稳定性46

1．细长压杆的临界应力46

2．中柔度压杆的临界应力46

3．提高压杆稳定性的途径47

参考文献49

附录A 安全系数50

附录B H型钢表57

附录C 应力集中系数61

一、概述65

1．机械运动方案设计与节材的关系65

第3章 机械运动方案设计65

2．机械运动的参数和特性66

二、按节材原则设计机械传动系统69

1传动装置的作用69

2．各种传动的特点和性能69

3．机械传动系统方案设计的原则71

4．常用减速器73

5．行星齿轮传动75

6．几种具有显著节材效果的大传动比减速装置78

7．无级变速传动83

8．传动方案实例分析……矿用绞车机械传动设计方案分析84

三、按节材原则设计执行机构85

1．匀速运动机构85

2．非匀速运动机构86

3．往复运动机构87

4．间歇运动机构88

5．运动方案的对比和选择89

参考文献90

第4章 机械装置轻型化设计91

一、概述91

1．机械装置轻型化的意义91

2．机械装置轻型化设计的途径91

二、改善零部件受力状况91

1．改善受力状况91

2．限制机械系统受力91

三、提高传动装置承载能力103

1．新型传动的应用103

2．渐开线变位齿轮的应用111

3．硬齿面齿轮的应用112

四、合理的结构设计114

1．提高零部件疲劳强度的结构设计114

2．减轻机架零件重量的结构设计118

五、现代设计理论与方法的应用122

1．机械优化设计122

2．有限元法123

3．计算机辅助设计124

参考文献127

第5章 下料128

一、概述128

1．下料方法128

2．剪切毛坯的精度要求128

二、带锯下料129

1．高速剪切的毛坯精度130

三、高速剪切130

2．影响剪切精度的基本因素131

3．高速剪切设备133

4．高速剪切模具135

四、径向夹紧剪切137

1．径向夹紧剪切的特点137

2．径向夹紧力对剪切质量的影响137

3．径向夹紧剪切的毛坯精度137

4．径向夹紧剪切设备139

5．径向夹紧剪切模具140

五、轴向加压剪切142

1．影响剪切质量的基本因素142

2．限制轴向流动的约束剪切144

3．轴向加压剪切设备与模具145

1．渐进剪切的工艺特点146

六、渐进剪切146

4．轴向加压剪切法的应用146

2．渐进剪切的工艺装备147

七、弯曲疲劳断料148

1．弯曲疲劳断料的特点148

2．弯曲疲劳断料的断口特征149

3．缺口参数的确定149

4．弯曲疲劳断料的工艺装备150

八、管材的剪切与轧切151

1．管材剪切的特点151

2．提高管材剪切质量的途径151

3．管材的剪切装置151

4．管材的轧切153

九、自动称重剪切154

1．合理形状的原毛坯156

十、合理形状的原毛坯与排样优化156

2．排样优化157

3．钢板下料最优化技术159

十一、热切割技术159

1．氧焰切割160

2．等离子弧切割161

3．激光切割164

参考文献166

第6章 塑性加工167

一、概述167

1．塑性加工的分类167

2．塑性加工的特点168

1．胎模锻的特点及应用169

二、胎模锻和型砧锻169

3．节约金属材料的途径169

2．胎模分类及其特点170

3．胎模锻设备吨位的选择170

4胎模锻工艺实例172

5．型砧锻173

三、精密锻轴173

1．精密锻轴的工艺特点173

2．精密锻轴的优缺点173

3．精密锻轴的应用范围174

4．精密锻轴的应用实例174

四、精密模锻174

1．精密模锻的特点174

4．精密模锻的技术经济效果175

3精密模锻的方法175

2．精密模锻必须采取的措施175

5．精密模锻件的尺寸精度和表面质量176

6．精密模锻时的润滑178

7．精密模锻工艺设计180

8．精密模锻实例——直齿伞齿轮的精密模锻181

9．齿轮的冷精锻184

五、冷、温挤压184

1．冷挤压的优点184

2．冷挤压的关键186

3．冷挤压力186

4．钢材的冷挤压192

5．铝与铝合金的冷挤压196

6．铜与铜合金的冷挤压198

7．钢的温热挤压200

1．辊锻的特点、分类及应用202

六、辊锻202

2．辊锻的基本原理203

3．辊锻机205

4．制坯辊锻205

5．成形辊锻207

6．冷辊锻208

七、楔横轧208

1．楔横轧的工作原理及特点208

2．楔横轧的优点209

3．楔形模设计209

1．摆动辗压的工作原理210

2．摆动辗压的特点210

八、摆动辗压210

4．楔横轧的应用210

3．摆动辗压的应用211

4．摆动辗压的应用实例211

九、超塑性加工212

1．超塑性加工的原理212

2．超塑性加工的特点212

3．超塑性加工的种类及应用212

4．超塑性加工实例214

十、粉末锻造215

1．粉末锻造的工艺过程及特点215

2．粉料准备216

3．预制坯216

4．锻造216

6．特殊的粉末锻造（喷雾锻造法）217

7．粉末锻造的应用217

5．后处理和加工217

十一、液态模锻218

1．液态模锻的特点与应用219

2．液态模锻的基本工艺参数219

3．液态模锻实例221

十二、辗环223

1．辗环的工作原理223

2．辗环的优越性223

3．辗环的应用224

参考文献224

第7章 铸造225

一、概述225

二、提高铸件精度和降低粗糙度226

1．熔模铸造226

2．陶瓷型铸造228

3．真空密封铸造230

4．树脂砂铸造231

5．实型铸造234

三、减少铸件壁厚236

1．压力铸造237

2．低压铸造240

3．薄壁球墨铸铁件242

四、提高铸件质量，优化工艺设计242

1．铸造工艺CAD与计算机模拟242

2．保温冒口245

五、铸造耐磨材料246

1．各种矿物硬度246

2．铸造耐磨材料247

六、降低铸造废品率255

七、砂型铸造和金属型铸造255

参考文献256

一、概述258

第8章 焊接258

二、焊缝形状、尺寸及焊接接头形式259

1．焊接接头的类别及焊条选择259

2．焊缝及焊接接头的基本形式262

3．对接接头的应力集中263

4．丁字及十字接头的应力集中264

5．坡口形式及焊缝尺寸266

6．关于搭接接头及盖板接头267

7．综合评述269

三、奥氏体不锈耐蚀钢的焊接270

1．奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及应力腐蚀271

2．奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀272

4．奥氏体不锈钢焊接工艺特点274

3．奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂274

5．奥氏体不锈钢复合钢板焊接要点278

四、灰铸铁焊接279

1．灰铸铁的基本特点279

2．灰铸铁的焊接性分析280

3．同质焊缝的灰铸铁熔焊281

4．异质焊缝的灰铸铁冷焊283

5．灰铸铁的钎焊285

6．灰铸铁件的焊补286

附：钢铸件的焊补要点288

五、堆焊289

1．堆焊合金分类290

2．堆焊材料的选择及工艺特点293

1．铸改焊结构设计原则300

六、铸改焊及拼焊结构设计原则300

2．电渣拼焊结构设计原则307

参考文献310

第9章 金属材料的选用和热处理312

一、概述312

1．金属材料的基本知识312

2．金属热处理的基本知识322

3．选用金属材料的原则和方法324

二、充分发挥金属材料的强度潜力331

1．常规力学性能332

2．多冲抗力334

3．冲击韧度334

4．断裂韧度336

6．疲劳缺口敏感度338

5．疲劳极限338

7．疲劳门槛339

8．低周疲劳341

9．接触疲劳341

10．腐蚀疲劳342

11．应力腐蚀344

12．高温性能345

13．辐照脆化347

14．耐磨性348

三、结构钢348

1．碳素结构钢348

2．低合金结构钢349

3．优质碳素结构钢356

4．低碳马氏体钢360

5．渗碳钢363

6．调质钢和非调质钢369

7．超高强度钢374

8．弹簧钢377

9．轴承钢379

10．专用钢381

四、工具钢389

1．碳素工具钢389

2．合金工具钢390

3．高速工具钢395

五、不锈钢和耐热钢400

1．不锈钢401

2．耐热钢414

六、铸铁420

1．灰铸铁420

2．球墨铸铁422

3．白口铸铁426

4．锻铸铁426

七、有色金属428

1．铝及其合金428

2．铜及其合金439

3．钛及其合金450

八、粉末冶金材料459

1．烧结结构材料459

2．烧结减摩材料461

3．烧结摩擦材料461

4．硬质合金463

参考文献467

一、表面形变强化及淬火强化469

1．表面形变强化469

第10章 表面工程469

2．电火花表面强化475

3．感应加热表面淬火476

4．激光表面淬火477

二、化学热处理478

1．渗碳478

2．渗氮479

3．碳氮共渗479

4．渗铝479

5．渗硼482

三、表面涂（镀）层484

1．热喷涂484

2．真空熔结涂层488

3．电刷镀490

4．化学镀491

5．熔盐浸镀492

6．化学气相沉积CVD493

7．物理气相沉积PVD494

8．等离子体增强化学气相沉积PCVD496

9．离子束辅助沉积496

参考文献498

第11章 废旧机件的修复及废金属的回收499

一、概述499

1．关于废旧机件的修复499

2．关于废金属的回收499

二、修复工艺500

1．修复工艺总述500

2．热喷涂修复法502

3．堆焊修复法505

4．低真空熔敷修复法513

5．焊接修复法514

6．电镀修复法517

7．粘接修复法520

8．塑性变形修复法523

9．机加工修复法524

三、典型零件的修复525

1．曲轴的修复525

2．花键轴的修复527

3．滑动轴承的修复528

4．气缸体和气缸盖的修复528

5．齿轮的修复529

6．阀门密封面的修复530

8．机床导轨的修复531

7．斗齿、刀片的修复531

9．轧辊的修复533

四、废金属的回收534

1．废铝的回收534

2．废铜的回收537

3．废镍的回收539

4．废银的回收541

5．废铅的回收543

6．废锡的回收544

7．废锌的回收545

8．废钢铁的回收546

参考文献549

第12章 基本建设用金属材料的节约550

一、概述550

1．建筑用的主要金属材料550

2．节材途径551

1．钢结构和混合结构的选用552

2．钢结构的综合分析552

二、建筑用钢结构的特点和选用552

3．钢结构的用钢量553

三、高层建筑钢结构体系及所用钢材553

1．高层建筑钢结构体系553

2．高层建筑实例556

3．高层建筑结构用钢材566

四、混凝土结构568

1．钢筋混凝土结构的优缺点及其改进568

2．钢筋混凝土结构用钢筋的节约568

3．预应力混凝土569

4．钢一混凝土组合梁572

1．概述574

2．存在问题和解决途径574

五、建筑用冷弯型钢574

5．钢筋轻骨料混凝土574

3．冷弯型钢常用断面性能举例575

六、铝、铝合金及金属门窗581

1．铝和铝合金581

2．铝合金门窗581

3．钢门窗582

七、市政建设和环保部门建设用金属材料583

1．城市道路用钢材583

2．绿化和环境卫生用钢材583

3．城市地下金属管道583

4．节约金属措施584

参考文献585

2．化学腐蚀586

1．概述586

第13章 金属材料的腐蚀与保护586

一、金属的腐蚀586

3．电化学腐蚀587

4．腐蚀的主要类型592

5．环境中的腐蚀596

6．控制腐蚀的途径599

二、耐蚀材料的选用599

1．纯金属的耐蚀特性599

2．常用金属材料的耐蚀性600

3．耐蚀金属材料选用原则603

三、控制腐蚀的工程设计605

1．防蚀结构设计的一般原则605

2．加工过程中控制腐蚀的措施605

1．改变腐蚀环境的状态606

四、腐蚀环境的改善606

2．缓蚀剂的应用607

五、电化学保护611

1．阴极保护611

2．阳极保护613

3．阴极保护与阳极保护方法的比较614

六、覆层保护法614

1．金属镀层615

2．有机涂层616

3．无机涂层618

七、设备和机械的腐蚀与防护实例619

1．锅炉619

2．冷却冷凝装置620

3．汽轮机、燃气轮机和压缩机620

4．海洋采油平台621

5．地下井（坑道）622

6．钻杆622

7．抽油杆623

8．埋地管线623

9．石油、化工容器624

10．泵624

八、腐蚀数据的查阅624

参考文献625

第14章 非金属材料的选用626

一、有机高聚物的选用626

1．概述626

2．高聚物的重要性质629

3．塑料631

4．橡胶636

5．粘结剂638

二、工程陶瓷材料的选用640

1．工程陶瓷材料的组成结构和生产工艺640

2．工程陶瓷的结构和性能641

3．高温结构陶瓷641

4．工具陶瓷材料645

三、复合材料645

1．复合材料的分类和性能645

2．常用复合材料646

四、其它非金属材料648

1．耐蚀无机非金属材料648

2．光导纤维材料649

参考文献650