• 书名：金属材料凝固原理与技术（第2版）

• 丛书名：普通高等教育“十四五”规划教材

• ISBN：978-7-5240-0161-4

• 出版社：冶金工业出版社有限公司

• 定价：45

• 作者：沙明红,李胜利，艾新港，李雪，李娜，郭庆涛，夏磊

出版时间：2025-05-28

内容简介

本教材内容涵盖凝固理论、传统凝固技术、凝固成型新技术、以及新材料的凝固理论与技术。在经典凝固理论基础上，引入了现代凝固理论与技术的新成果，将数值模拟技术融入凝固理论与技术全过程，将快速成型、非晶凝固技术等先进技术编入教材，实现教材内容更新，与科技发展同步。教材以冶金领域高质量应用型人才培养为目标，以案例教学为载体，建立校企合作、科研实践、智能制造、课程思政四大案例板块。将价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的育人理念融入教材。将理论教学与科研实践、工程实践及应用联系在一起，形成产学研用的有机统一。

前言概述

本书以新工科应用型人才培养为指导思想， 以专业实用性为原则， 集理论知识与创新实践于一体，主要内容包括金属材料凝固理论和凝固技术两大部分： 凝固理论部分主要包含金属的结构与性质、凝固过程三传、凝固热力学与动力学、合金的凝固、凝固组织、凝固缺陷等；凝固技术部分包括大型铸件凝固、连铸坯凝固和快速成型、非晶合金及其制备技术、特种铸造技术等。本书以产教融合、数智赋能、立体化新形态教材为特点，将校企合作的科研与实践成果转化为各章节的教学案例，以案例为载体，产学研有机统一；以钢铁文化为引领，从铸造发展史中挖掘思政元素，传承“百炼成钢，凝心铸魂”的钢铁精神；可为地方高校转型发展培养应用型人才提供教学用书。本书由沙明红主编，第１章、第２章、第３章、第５章、第７章和第10章由沙明红编写，第４章由李娜编写，第６章由郭庆涛和沙明红编写，第８章由李胜利和艾新港编写，第９章由郭庆涛和艾新港编写，第11章由李雪编写，第12章由李娜、夏垒编写。关锐副教授、陈卫中高工、吴萧雨博士、刘健硕士、张晨硕士、孙鸣骏硕士、羡猛硕士、毛建强硕士、郑婷硕士等也参加了本书的部分编写和校对工作，编者对他们表示衷心的感谢！书稿编写过程中，参考了许多文献，引用了一些文献中的文字、图表，在此也向文献作者表示衷心的感谢！

由于编者水平所限，书中疏漏之处，诚请读者批评指正。

目录

第1章 绪论

1.1凝固技术在材料成型中的作用

1.2 金属凝固理论与技术的发展

案例1.1：凝固在冶金行业及材料成形中的重要作用（思政关联案例-专业精神）

案例1.2：辉煌的铸造发展史（思政关联案例-家国情怀）

第2章 液态金属的结构与性质

2.1 液态金属的结构

案例2.1：金属的微观结构（科研案例）

2.2 液态金属的性质

2.3 金属的凝固与结晶

案例2.2：金属熔化与结晶的同步辐射实验（科研案例）

第3章 凝固过程的传热

3.1 凝固过程的传热

实例3.1：Al-Si合金铸件在砂型和金属型中凝固的测温结果和凝固组织（科研案例）

3.2 凝固时间的计算

3.3 液态金属凝固温度场

第4章 金属凝固热力学与动力学

4.1凝固热力学

4.2凝固动力学

4.3 纯金属的晶体长大

案例4.1：晶核形成及晶体长大过程数值模拟（智能制造案例）

第5章 合金的凝固

5.1 凝固过程溶质再分配

案例5.1 碳钢凝固过程溶质再分配数值模拟（科研案例）

5.2 合金凝固界面前沿的成分过冷

5.3 成分过冷对单相固溶体合金结晶形态的影响

5.4 共晶及包晶合金的凝固

案例5.2 共晶合金凝固及其组织（科研案例）

第6章 铸件宏观组织及其控制技术

6.1 铸件的宏观组织及其形成机理

6.2 铸态组织对铸件机械性能的影响

6.3 铸态组织的控制途径

案例6.1：超细晶粒钢（思政关联案例-高强节能）

案例6.2：空心涡轮叶片（思政关联案例-师先生与空心涡轮叶片）

实例6.3雾化法制备快速凝固粉末（校企合作案例）

实例6.4：铝硅合金半固态浆料制备及凝固组织研究实例（校企合作-科研案例）

6.4真空及电磁场对液态成型过程的影响

案例6.5真空水模拟实验

案例6.6电磁搅拌在钢凝固过程的应用（校企合作案例）

第7章 凝固缺陷及其控制

7.1缩孔和缩松

案例7.1 铸件凝固过程缩孔预测数值模拟（科研案例）

7.2应力、变形和裂纹

实例7.1：T形奥氏体钢铸件的冷却变形

案例7.2 裂纹带来的灾难（思政关联案例-专业精神与责任担当）

7.3铸件化学成分的不均匀性

案例7.3 成分不均匀与探伤合格率

7.4气孔和非金属夹杂物

案例：7.4夹杂物与材料失效（思政关联案例-专业精神与责任担当）

实例7.2 ：普碳钢圆锭浇铸气缩孔缺陷实例

第8章 大型铸件的凝固

8.1 铸锭

案例8.1：大型钢锭浇注过程数值模拟（校企合作案例）

8.2.钢锭的凝固

实例8.2：3吨钢锭结构设计及其凝固过程数值模拟（科研案例）

实例8.3：3吨方钢锭浇钢实例（校企合作案例）

第9章 连铸坯的凝固

9.1 连续铸钢的发展与现状

案例9.1：我国连铸技术的发展历程（思政关联案例-连铸与经济发展）

9.2连铸坯的凝固

实例9.2：连续铸钢方坯结晶器内传热数值模拟研究（科研案例）

9.3 连铸坯质量

实例9.3 连铸板坯凝固过程数值模拟

实例9.4：高质量小方坯和圆坯研发实例（校企合作案例）

第10章 金属快速成型技术

10.1金属快速成型的概念、原理及其发展

10.2 激光快速成型及其应用

实例10.1 激光熔覆快速成型三维金属框制备实验

案例10.2 Q235钢表面激光3D打印涂层制备过程数值模拟（科研案例）

第11章 非晶及其制备技术

11.1 非晶体金属的结构与性能

11.2.非晶合金的应用

11.3 非晶合金的制备技术

案例11.1 Fe基非晶薄带的制备（科研案例-思政关联案例-节能与可持续发展）

案例11.2 锆基大块非晶的制备（思政关联案例-耐腐蚀，高强度，创新实践）

第12章 特种铸造技术

12.1 金属型铸造技术

12.2 离心铸造技术

案例12.1 轧辊辊套离心铸造（校企合作案例）

12.3 消失模铸造技术

12.4 熔模铸造技术

12.5 其它模铸技术

案例12.2消失模铸造-给料弯管。（思政关联案例，绿色发展）

案例12.3 熔模铸造技术的应用-叶轮盘（思政关联案例，质量意识）