内容简介

本书根据“材料成型及控制工程”的教学内容和专业特点，全面介绍材料加工及成型工艺过程中冶金传输过程的基本原理，涵盖材料加工冶金过程传输现象的基础概念、普遍规律，动量、热量与质量传输的定性和定量关系、影响因素和控制措施。全书共5章，主要内容包括绪论、动量传输、热量传输、质量传输、材料加工及成型过程中的冶金传输问题与理论应用；侧重于介绍冶金传输问题的物理模型和数学模型，材料加工及成型过程中的各种冶金传输现象与各因素的影响机理及相关的生产及科研案例等内容。本书可作为材料成型及控制工程以及相关专业的本科教材，也可供从事金属材料研究、生产和使用的科研及工程技术人员参考。

前言概述

目前针对“材料成型及控制工程”的专业背景，缺乏全面系统的金属材料加工及成型过程冶金传输理论的知识体系介绍，同时有关理论应用于生产、建设、管理、服务等一线的最新成果没有及时反馈到教材之中，使得教材明显滞后于实践。此外，对具体的不同金属材料的加工及成型工艺和方法中冶金传输理论相关的生产及科研案例的内容介绍较少，这不利于学生对材料加工冶金传输理论的理解，不利于学生创新能力的培养。因此，目前的教材内容不全面、缺乏新颖性，为进一步适应材料成型及控制工程专业的学生学好这门课，必须加强“材料加工冶金传输原理”教材体系与内容的研究与改革。同时，根据“工程教育专业认证”的要求，需修订“材料加工冶金传输原理”课程的教学大纲、教学计划，编写和开发“材料加工冶金传输原理”课程的教材、讲义、电子教案、生产案例及试题库、网络课件等。本教材的出版将有助于“材料加工冶金传输原理”教学课程体系、教学内容、教学方法和教学手段的改革一体化的研究和探讨，进一步确定材料成型及控制工程方向课程体系和内容与其他系列课程的教学内容之间的相互关系，保证“材料加工冶金传输原理”的科学性和先进性，同时探索对学生能力和素质的培养，积极开展实践性、案例式教学。从知识、能力、素质要求出发，重基础、强实践，培养学生的综合应用和创新能力；并且在教材编写过程中引入一些材料加工冶金传输原理前沿研究成果，同时结合不同金属材料的成型工艺及质量控制与冶金传输理论相关的主要案例介绍，以提高学生的学习兴趣和动力，激发学生综合应用和创新能力的培养。本教材不仅可以面向高等院校广大的本科专业学生，还可以面向材料加工领域的工程人士，既全面系统阐述材料加工冶金传输原理，又重点介绍其工程应用实例及发展前景等。本书由北京科技大学宋仁伯教授主编。其中，宋仁伯编写第1～4章，张鸿编写5.1节，陈树海编写5.2节，王永金编写5.3节和5.4节。全书由北京科技大学刘雅政教授、孙建林教授和辽宁科技大学李胜利教授审定。本教材的编写与出版得到了北京科技大学教材建设经费资助，在此深表谢意。由于编者水平所限，书中不妥之处在所难免，诚请广大读者批评指正。

作者介绍

宋仁伯，男，1970年9月出生，博士研究生，北京科技大学材料科学与工程学院教授、系主任。2002年11月到日本东京大学先端科学技术研究中心高性能材料研究室，从事为期两年的博士后研究工作，于2004年12月回国在北京科技大学任教，2010年破格评为教授。近年来，主要从事钢铁材料的组织性能控制，新产品、新技术的研究工作。到目前为止，作为项目负责人承担的主要课题有：国家"863"计划、国家自然科学基金、教育部留学回国人员科研启动基金、中国博士后科学基金、新金属材料国家重点实验室开放基金以及首钢、鞍钢等企业科研项目20余项。作为项目主要参加人承担的科研项目有10余项，共发表科研论文近100篇（其中40余篇次被SCI收录，80余篇次被EI收录）。承担“钢铁生产概论”“轧制工艺”“材料制备与加工”“传热学基础”“材料成形设计与控制”“金属塑性变形物理基础”等多门本科生及研究生课程授课工作。出版教材4部和专著1部：1.普通高等教育“十二五”规划教材《材料成型过程传热原理与设备》，井玉安，宋仁伯编.冶金工业出版社，2012.2.卓越工程师教育培养计划配套教材《轧制工艺学》，宋仁伯编著.冶金工业出版社，2014.3.卓越工程师教育培养计划配套教材《材料成型工艺设计实例教程》，宋仁伯编著.出版社：冶金工业出版社，2017.4.卓越工程师教育培养计划配套教材《材料成形工艺学》，宋仁伯编著.冶金工业出版社，2019.5.《不锈钢钢丝生产与质量控制》，宋仁伯，胡建祥编著.冶金工业出版社，2018.

目录

1 绪论
1.1 材料加工冶金传输的研究对象和任务
1.2 材料加工冶金传输理论体系
1.2.1 动量传输
1.2.2 热量传输
1.2.3 质量传输
1.3 材料加工冶金传输过程的研究方法
习题及思考题
参考文献
2 动量传输
2.1 流体的性质
2.1.1 流体的概念及连续介质假设
2.1.2 流体的主要物理性质
2.1.3 流体的黏性
2.2 流体静力学和动力学
2.2.1 流体静压力及其特性
2.2.2 流体静力学基本方程
2.2.3 流体运动的描述
2.2.4 连续性方程
2.2.5 理想流体和实际流体的运动微分方程
2.3 流体状态及边界层理论
2.3.1 流体的流动状态
2.3.2 流体在圆管中的层流运动
2.3.3 流体在平行平板间的层流运动
2.3.4 边界层的基本概念
2.3.5 边界层动量积分方程
2.4 动量传输的类别
2.4.1 气液两相流动
2.4.2 气固两相流动
2.4.3 热气体的流动
习题及思考题
参考文献
3 热量传输
3.1 热量传输的基本概念和方式
3.1.1 基本概念
3.1.2 基本方式及其规律
3.2 导热理论
3.2.1 傅里叶定律及导热系数
3.2.2 导热微分方程
3.2.3 一维稳态导热问题的分析与计算
3.2.4 非稳态导热过程的特点
3.2.5 集总参数法
3.2.6 导热问题的数值解法
3.3 对流换热
3.3.1 牛顿冷却公式及影响对流换热的因素
3.3.2 相似理论在对流换热中的应用
3.3.3 凝结换热
3.3.4 沸腾换热
3.4 辐射换热
3.4.1 热辐射的本质及辐射的基本概念
3.4.2 热辐射的基本定律
3.4.3 实际物体和灰体辐射
3.4.4 角系数
3.4.5 辐射换热计算
3.4.6 气体辐射
习题及思考题
参考文献
4 质量传输
4.1 质量传输的基本概念
4.1.1 质量传输的基本方式
4.1.2 浓度、速度与扩散通量
4.2 传质微分方程
4.2.1 质量守恒定律表达式
4.2.2 传质微分方程的推导
4.2.3 传质微分方程的定解条件
4.3 扩散传质和对流传质
4.3.1 稳定和非稳定扩散
4.3.2 对流传质微分方程
4.4 相际传质
4.4.1 双膜理论及相际稳态传质
4.4.2 气-固相间的综合扩散传质
4.4.3 气-液相间的传质
习题及思考题
参考文献
5 材料加工及成型过程中的冶金传输问题与理论应用
5.1 金属铸造过程中的冶金传输现象
5.1.1 金属液的流动
5.1.2 金属凝固过程的传热
5.1.3 金属凝固过程的传质
5.2 焊接过程中的冶金传输现象
5.2.1 焊接热源
5.2.2 焊接过程的热量传输
5.2.3 焊接过程的质量传输
5.3 金属塑性变形过程中的传热现象
5.3.1 热轧过程中的温度场计算
5.3.2 锻造过程中的温度场计算
5.3.3 挤压过程中的温度场计算
5.4 热处理过程中的传热现象
5.4.1 热处理过程各阶段传热特征
5.4.2 热处理过程热量计算
习题及思考题
参考文献