• 书名：材料成型原理

• 丛书名：普通高等教育“十四五”规划教材

• ISBN：978-7-5240-0427-1

• 出版社：冶金工业出版社有限公司

• 定价：75

• 作者：杨西荣

• 出版时间：2025-12-12

内容简介

本书系统阐述了液态金属成型与凝固、塑性成型两大材料加工核心理论。全书共14章：前7章从液态金属结构、传热与凝固、组织控制、与气渣相互作用到精炼净化与缺陷防止，解析铸造与焊接过程的物理化学行为及质量控制；后7章以塑性力学为主线，介绍金属塑性变形规律、应力应变分析、屈服准则与材料模型，并运用工程法、滑移线场及上限法分析典型工艺（拉拔、镦粗、挤压、拉深、液压成型等），兼论冷、热、超塑性变形物理基础。各章设思考题与练习题，强化工程应用能力。

本书可作为材料类、机械类及制造工程等专业教学用书，也可供钢铁冶金、矿物加工相关领域的工程技术人员参考。

编辑推荐

本书综合介绍了液态（焊接）成型、塑性成型的基本理论。第一部分为液态及焊接成型基本原理，主要包括液态金属的结构与性质、液态金属的传热与凝固、液态金属凝固组织的形成与控制、液态金属与气相的相互作用、液态金属与熔渣的相互作用、液态金属的精炼与净化、液态金属成形缺陷及控制等内容。第二部分为金属塑性成型基本原理，主要包括金属塑性成型基本规律、应力分析与应变分析、变形力学方程、滑移线场理论及应用、塑性极值原理和上限法、塑性成型力学的工程应用、金属塑性成型的物理基础等内容。

目录

第1章 液态金属的结构与性质

1.1液态金属的结构与分析

1.1.1 金属晶体中的原子结合、加热膨胀、熔化

1.1.2 液态金属的结构

1.2 液态金属的性质

1.2.1 液态金属的黏度(Viscosity)

1. 黏度对液态金属净化的影响

1.2.2 液态金属的表面张力

1.3 液态金属的流动性与充型能力

1.3.1 流动性与充型能力的基本概念

1.3.2 液态金属的停止流动机理

1.3.3 液态金属充型能力的计算

1.3.4 影响充型能力的因素及促进措施

思考与练习题

第2章 液态金属的传热与凝固

2.1 传热基本原理

2.1.1 温度场与传热学的基本理论

2.1.2 凝固传热的基本方程

2.1.3 凝固温度场的求解方法

2.2 铸造过程温度场

2.2.1 半无限大平板铸件凝固过程的一维不稳定温度场

2.2.2 铸件凝固时间计算

2.2.3 界面热阻与实际凝固温度场

2.2.4 铸件凝固方式及其影响因素

2.3 熔焊过程温度场

2.3.1 焊接温度场的基本类型

2.3.3 典型焊接温度场的解析解

习题

第3章 液态金属凝固组织的形成与控制

3.1 铸件宏观凝固组织的形成及其影响因素

3.1.1 铸件宏观凝固组织的特征

3.1.2 晶粒游离的产生

3.1.3 表面细晶粒区的形成

3.1.4 柱状晶区的形成

3.1.5 内部等轴晶区的形成

3.2 铸件宏观凝固组织的控制

3.2.1 铸件凝固组织对铸件质量和性能的影响

3.2.2 等轴晶组织的获得和细化

3.3 焊缝金属的组织及性能控制

3.3.1焊接熔池的凝固条件和特点

3.3.2熔焊焊接接头的形成及其冶金过程

3.3.3熔池结晶特征

3.3.4 焊缝结晶组织的控制

3.4 焊接热影响区的组织与性能

3.4.1 焊接热影响区的热循环

3.4.2焊接热影响区(HAZ)的组织转变特点

3.4.3焊接热影响区(HAZ)的组织与性能变化

习题

第4章 液态金属与气相的相互作用

4.1 气体的来源与产生

4.1.1 焊接区内的气体

4.1.2 铸造过程中的气体

4.2 氮与液态金属的作用

4.3 氢与液态金属的作用

4.3.1 氢在金属中的溶解

4.3.2 氢的扩散

4.3.3 氢对金属质量的影响

4.3.4 金属中氢的控制

4.4 氧对液态金属的作用

4.4.1 氧在金属中的溶解

4.4.2 金属氧化还原方向的判据

4.4.3 氧化性气体对金属的氧化

4.4.4 氧对金属质量的影响

4.4.5 金属中氧的控制

课后习题

第5章 液态金属与熔渣的相互作用

5.1 渣相的作用与形成

5.1.1 熔渣的作用

5.1. 2 熔渣的成分与分类

5.1.3 熔渣的来源与构成

5.2 渣体结构及碱度

5.2.1 熔渣结构的分子理论

5.2.2 熔渣结构的离子理论

5.2.3熔渣的碱度

5.3 渣相的物理性质

5.3.1 熔渣的凝固温度与密度

5.3.2 熔渣的粘度

5.3.3 熔渣的表面张力

5.3.4熔渣的熔点

5.3.5 焊接熔渣的导电性

5.4 活性熔渣对金属的氧化

5.4.1 扩散氧化

5.4.2 置换氧化

5.5 焊缝金属的脱氧处理

5.5.1 先期脱氧

5.5.2 沉淀脱氧

5.5.3 扩散脱氧

第6章 液态金属的精炼与净化

6.1 液态金属的脱氧

6.1.1 先期脱氧

6.1.2 沉淀脱氧

6.1.3 扩散脱氧

6.1.4 真空脱氧

应用实例

6.2 液态金属的脱碳

6.3 液态金属的脱硫

6.3.1 沉淀脱硫

6.3.2 熔渣脱硫

6.4 液态金属的脱磷

第7章 液态金属成形缺陷及控制

7.1化学成分的偏析

7.1.1微观偏析

7.1.2宏观偏析

7.2气孔与夹杂

7.2.1气孔

7.2.2夹杂物

7.3缩孔与缩松

7.3.1金属的收缩

7.3.2缩孔与缩松的分类及特征

7.3.3缩孔与缩松的形成机理

7.3.4影响缩孔与缩松的因素及防止措施

7.4 应力

7.4.1 应力的形成

7.4.2 控制应力的措施

7.5 热裂纹

7.5.1 热裂纹的分类及特征

7.5.2 热裂纹的形成机理

7.5.3 影响热裂纹形成的因素

7.5.4 防止热裂纹的措施

7.6 冷裂纹

7.6.1 冷裂纹的分类及特征

7.6.2 影响冷裂纹产生的因素

7.6.3延迟裂纹的形成机理

7.6.4 冷裂纹的控制

第8章 金属塑性成形基本规律

8.1 金属塑性成形概述

8.1.1 金属塑性成形的特点

8.1.2 塑性成形工艺的分类

8.1.3 塑性成形技术在国民经济中地位

8.14 塑性成形技术的发展趋势

8.2 体积不变原理

8.2.1 概念解析

8.2.2 应用实践

8.3 最小阻力定律

8.4 影响金属塑性变形和流动因素

8.4.1 塑性、塑性指标和塑性图

8.4.2 化学成分与组织结构对塑性的影响

8.4.3 变形条件对金属塑性的影响

8.4.4 其他因素对塑性的影响

8.4.5 提高金属塑性的方法

8.4.6 其他影响金属塑性变形和流动的因素

8.5 加工硬化

8.5.1 加工硬化现象和机理

8.5.2 加工硬化的后果及应用

8.6 不均匀变形、附加应力和残余应力

8.6.1 均匀变形与不均匀变形

8.6.2 附加应力

8.6.3 残余应力

8.7 金属塑性成形中的摩擦

8.7.1 塑性成形时摩擦的分类和机理

8.7.2 塑性成形时摩擦的特点及其影响

8.7.3 塑性成形时接触表面摩擦力的计算

8.7.4 影响摩擦系数的因素

8.7.5 摩擦对塑性成形的影响

8.7.6 塑性成形的摩擦系数的测定方法

8.7.7 塑性成形中的润滑

思考与练习

第9章 应力分析与应变分析

9.1 张量的基本知识

9.1.1 角标符号与求和约定

9.1.2 张量的基本概念

9.1.3 张量的基本性质

9.1.4 应力张量

9.2 外力、应力和点的应力状态

9.2.1 外力、内力和应力

9.2.2 一点处的应力状态

9.2.3 任意斜截面上的应力

9.3 点应力状态分析

9.3.1 主应力及应力张量不变量

9.3.2 主切应力和最大切应力

9.3.3 球应力张量和偏差应力张量

9.3.4 主应力图示与主偏差应力图示

9.3.5 应力张量的几何表示

9.4 位移与应变关系

9.4.1 位移与应变

9.4.2 几何方程

9.4.3 应变连续方程

9.5 点的应变状态分析

9.5.1 主应变、应变张量不变量

9.5.2 主剪应变与最大剪应变

9.5.3 应变张量分解

9.5.4 应变图示

9.6 塑性变形体积不变条件

9.7 速度、应变增量和应变速率张量

9.7.1 速度分量和速度场

9.7.2 全量应变和应变增量

9.7.3 应变速率张量

第10章 变形力学方程

10.1 应力平衡微分方程

10.1.1 直角坐标系下应力平衡微分方程

10.1.2 圆柱坐标系下应力平衡微分方程

10.1.3 球面坐标系下应力平衡微分方程

10.2 应力边界条件及接触摩擦

10.2.1 应力边界条件

10.2.2 金属塑性成形中的接触摩擦

10.2.3 应力边界条件的种类

10.3 屈服准则

10.3.1 单向拉伸应力-应变曲线

10.3.2 单向压缩真实应力-应变曲线

10.3.3 屈服准则的内涵

10.3.4 屈服准则

10.3.5 屈服准则的几何表达

10.3.6 两个屈服准则的统一表达式

10.3.7 等效应力与等效应变

10.3.8 材料模型

10.3.9 曲线——变形抗力曲线

10.3.10 应变硬化材料的屈服与加载表面

10.3.11 各向异性材料的屈服

10.4 材料本构关系

10.4.1 弹性应力应变关系

10.4.2 塑性应力应变关系

10.4.3 增量理论

10.4.4 全量理论

10.5 平面变形和轴对称问题

10.5.1 平面应力问题

10.5.2 平面应变问题

10.5.3 轴对称问题

第11章 滑移线场理论及应用

11.1 滑移线场的基本概念

11.1.1 平面塑性变形的基本方程式

11.1.2 基本假设

11.1.2 基本概念

11.2 汉基应力方程

11.3 滑移线场的几何性质

11.4 盖林格尔速度方程与速端图

11.4.1 盖林格尔速度方程

11.4.2 速端图

11.5 滑移线场求解的应力边界条件及步骤·

11.5.1 应力边界条件

11.5.2 滑移线场求解的一般步骤

11.6 滑移线场的绘制

11.7 滑移线场求解问题实例

11.7.1 光滑平冲头压入半无限体

11.7.2 粗糙平冲头压入半无限体

11.7.3 平辊轧制厚件

11.7.4 平辊轧制薄件

第12章 塑性极值原理和上限法

12.1 概述

12.2 虚功原理与基本能量方程式

12.3 速度间断

12.4 最大散逸功原理

12.5 上界法简介

12.5.1 上界法解析的基本特点

12.5.2 上界法解析成形问题的范围........…

12.5.3 上界功率计算的基本公式

12.6 上界法解析实例

12.6.1 光滑平冲头压缩半无限体

12.6.2 在光滑平板间压缩薄件

12.6.3 粗糙辊面轧制板材

12.6.4 连续速度场解析扁料平板压缩（不考虑侧面鼓形）

12.6.5 连续速度场解析扁料平板压缩（考虑侧面鼓形）

12.6.6 楔形模平面变形拉拔和挤压

12.6.7 上界定理解析轴对称压缩圆环

习题及思考题

第13章 塑性成形力学的工程应用

13.1 工程法简介

13.2 平面变形问题和轴对称变形问题

13.2.1 板带材平面拉拔

13.2.2 平面压缩(或镦粗)变形

13.2.3 轴对称压缩变形

13.3 锥模棒材挤压

13.4 弯曲成形

13.5 拉深成形

13.6 冲压成形

13.7 液压成形

13.8 旋压成形

13.9 渐进板材成形

第14章 金属塑性成形的物理基础

14.1 概述

14.2 金属在冷态下的塑性变形

14.2.1 金属的晶体结构和组织

14.2.2 金属塑性变形的基本形式

14.2.3 多晶体塑性变形特性

14.2.4 合金的塑性变形

14.2.5 冷塑性变形对金属组织和性能的影响

14.3 金属的热塑性变形

14.3.1 热塑性变形时金属的软化过程

14.3.2 热塑性变形机理

14.3.3 双相合金热塑性变形的特点

14.3.4 热塑性变形对金属组织和性能的影响

8.4 对塑性和变形抗力的影响因素

14.4.1 塑性指标和变形抗力

14.4.2 对塑性的影响因素

14.4.3 对变形抗力的影响因素

8.5 金属的超塑性

14.5.1 超塑性变形的特点

14.5.2 超塑性变形的类型

14.5.3 超塑性变形时组织的变化和对力学性能的影响