赵升吨主编的《材料成形技术基础》主要针对铸、锻、焊三种基本成形技术，分为三篇自成体系进行论述，每篇都从成形理论、工艺、设备三方面展开。鉴于“材料—工艺—设备”的一体化成形领域的发展趋势，加之成形装备已成为目前机械加工装备发展的重点之一，因此，本书在铸、锻、焊三篇中均加入相应的设备的内容，这也是有别于其他教材的特色之一。同时，考虑到成形工艺的复杂性，目前借助于商用软件，采用计算机辅助分析方法，对复杂的成形工艺过程进行数值模拟已成为重要的手段，所以，本书在铸、锻、焊三篇中均加入相应的数值模拟的相关内容。

本书可作为普通高等院校机械设计制造及其自动化、机械工程、车辆工程、机械电子工程、航空航天制造工程、能源动力系统及自动化、测控技术与仪器等相关专业主干专业课程“材料成形技术基础”的教科书，也可供从事成形技术的研究和应用的工程技术人员参考。

赵升吨主编的《材料成形技术基础》主要针对铸、锻、焊三种基本成形技术，分为三篇进行论述，每篇都从成形理论、工艺、设备三方面展开。鉴于“材料—工艺—设备”的一体化成形领域的发展趋势，本书加入了相应设备的内容，同时，考虑到成形工艺的复杂性采用计算机辅助分析已成为重要的手段，因此也加入了相应数值模拟的内容。

《材料成形技术基础》可作为普通高等院校机械设计制造及其自动化、机械工程、车辆工程、机械电子工程、航空航天制造工程、能源动力系统及自动化、测控技术与仪器等相关专业主干专业课程“材料成形技术基础”的教科书，也可供从事成形技术的研究和应用的工程技术人员参考。

第一篇 铸造

第1章 铸造工艺基础 1

 1.1 液态合金的充型能力 1

 1.2 铸件的凝固与收缩 3

 1.3 铸造应力及铸件的变形与裂纹 5

 1.4 习题与思考题 8

第2章 常用铸造合金及其熔炼 9

 2.1 常用铸造合金 9

 2.1.1 铸铁 9

 2.1.2 铸钢 19

 2.1.3 铸造有色合金 23

 2.2 常用铸造合金的熔炼 34

 2.2.1 铸铁的熔炼 34

 2.2.2 铸钢的熔炼 36

 2.2.3 铸造有色合金的熔炼 38

 2.3 习题与思考题 39

第3章 铸造成形方法 40

 3.1 砂型铸造 40

 3.2 特种铸造 43

 3.2.1 熔模铸造 43

 3.2.2 金属型铸造 44

 3.2.3 压力铸造 45

 3.2.4 离心铸造 46

 3.2.5 其他特种铸造方法 47

 3.3 习题与思考题 50

第4章 铸造工艺与铸件结构设计 51

 4.1 铸造工艺设计 51

 4.2 铸造工艺设计实例 59

 4.3 铸件结构设计 60

 4.3.1 铸造性能对铸件结构的要求 61

 4.3.2 铸造工艺对铸件结构的要求 64

 4.3.3 铸件结构设计应考虑的其他方面 66

 4.4 习题与思考题 67

第5章 铸件质量控制及其过程的计算机数值模拟 70

 5.1 铸造生产过程的质量控制 70

 5.1.1 铸造生产的工艺过程 70

 5.1.2 铸造生产工序的质量控制 71

 5.2 铸件质量的检验 72

 5.2.1 铸件质量 72

 5.2.2 铸件质量检验 72

 5.3 铸件缺陷的产生和修复 73

 5.3.1 铸件常见缺陷及其产生原因 73

 5.3.2 铸件缺陷的修复 74

 5.4 铸造过程的计算机数值模拟 77

 5.4.1 铸件充型及传热过程模拟 78

 5.4.2 铸件应力场的数值模拟 80

 5.4.3 凝固过程的微观组织模拟 80

 5.4.4 铸造过程数值模拟主要专业软件简介 80

 5.5 习题与思考题 84

第6章 常用铸造设备 85

 6.1 铸造设备的分类 85

 6.2 造型和制芯设备 85

 6.2.1 压实式造型机 85

 6.2.2 震实式造型机 86

 6.2.3 震压式造型机 87

 6.2.4 射压式造型机 88

 6.2.5 气冲造型机 88

 6.2.6 抛砂机 89

 6.3 制芯机 89

 6.3.1 热芯盒射芯机 89

 6.3.2 壳芯机 90

 6.3.3 冷芯盒射芯机 91

 6.4 混砂设备 92

 6.4.1 碾轮式混砂机 93

 6.4.2 碾轮转子式混砂机 93

 6.4.3 逆流式混砂机 94

 6.5 落砂与清理设备 94

 6.5.1 落砂机 94

 6.5.2 抛丸及喷丸清理设备 96

 6.6 压铸机 98

 6.6.1 热室压铸机 98

 6.6.2 冷室压铸机 99

 6.7 离心浇注机 101

 6.7.1 悬臂式卧式离心铸造机 102

 6.7.2 托辊式卧式离心铸造机 102

 6.7.3 立式离心铸造机 103

 6.8 连铸机 103

 6.8.1 钢包运载装置 104

 6.8.2 中间包及运载装置 104

 6.8.3 结晶器及振动装置 105

 6.8.4 二次冷却装置 106

 6.8.5 拉坯矫直装置 106

 6.8.6 切割装置 106

 6.8.7 引锭装置 106

 6.9 习题与思考题 107

第二篇 塑性成形技术

第7章 绪论 108

 7.1 塑性成形技术的含义与特点 108

 7.1.1 塑性成形的定义 108

 7.1.2 塑性成形的本质 108

 7.1.3 塑性成形中需要解决的基本问题 109

 7.1.4 塑性成形技术的特点 109

 7.2 塑性成形工艺方法的分类 109

 7.3 工艺与设备的关系 110

 7.4 塑性成形技术的发展趋势 111

第8章 金属塑性变形力学基础 117

 8.1 金属材料的真实应力-应变曲线 117

 8.1.1 金属材料的单向拉伸试验 118

 8.1.2 金属材料的单向拉伸试验曲线载荷最大点及颈缩阶段的特性 120

 8.1.3 真实应力-应变曲线的近似数学表达式 121

 8.1.4 变形温度和应变速率对真实应力-应变曲线的影响 123

 8.2 应力平衡微分方程 123

 8.2.1 直角坐标系中一点的应力状态 123

 8.2.2 应力平衡微分方程 129

 8.3 屈服准则 131

 8.3.1 与屈服准则相关的金属材料的某些性质 132

 8.3.2 屈雷斯加屈服准则（最大剪应力不变条件） 133

 8.3.3 密席斯屈服准则（弹性形变能不变条件） 133

 8.3.4 中间主应力的影响 134

 8.3.5 平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化 135

 8.3.6 塑性变形中的应力状态对塑性与变形抗力的影响 135

 8.4 几何方程、应变连续方程与体积不变条件 137

 8.4.1 质点的应变状态与几何方程 137

 8.4.2 变形连续方程 139

 8.4.3 塑性变形时的体积不变条件 140

 8.4.4 主应变、应变张量的不变量、主剪应变和最大剪应变 140

 8.4.5 应变偏张量和球张量 141

 8.4.6 应变状态的影响 141

 8.5 本构关系 141

 8.5.1 弹性应力应变的关系 142

 8.5.2 塑性变形的增量理论（流动理论） 143

 8.6 变形力的理论计算与主应力法 146

 8.6.1 变形力的数学解析法 146

 8.6.2 主应力法 149

 8.7 习题与思考题 151

第9章 塑性成形设备 153

 9.1 概论 153

 9.1.1 塑性成形设备的驱动与传动的特点 153

 9.1.2 塑性成形设备的分类 155

 9.2 锻造设备 158

 9.2.1 液压机概述 159

 9.2.2 液压机动力装置 162

 9.2.3 液压缸部件 164

 9.2.4 液压机机身 167

 9.3 冲压设备 169

 9.3.1 机械压力机概述 169

 9.3.2 曲柄滑块机构的设计计算 173

 9.3.3 机械压力机传动系统 177

 9.3.4 机械压力机离合器与制动器 183

 9.4 习题与思考题 187

第10章 锻造工艺 188

 10.1 锻造基本工序 188

 10.1.1 自由锻工序 188

 10.2 锻造模具及其结构 194

 10.3 锻造过程有限元分析 204

 10.4 习题与思考题 206

第11章 板料冲压成形工艺 207

 11.1 冲压成形基本工序 207

 11.1.1 冲裁 207

 11.1.2 弯曲 210

 11.1.3 拉深 212

 11.1.4 成形 214

 11.2 冲压模具及其结构 216

 11.2.1 冲裁模具及其结构 216

 11.2.2 弯曲模的典型结构 218

 11.2.3 拉深模的典型结构 220

 11.3 冲压过程有限元分析 221

 11.3.1 有限元分析简介 221

 11.3.2 板料成形有限元模拟 222

 11.3.3 板料成形有限元模拟前后处理技术 223

 11.4 习题与思考题 225

第12章 挤压成形工艺 227

 12.1 挤压成形基本工序 228

 12.1.1 挤压工艺分类 228

 12.1.2 挤压金属流动规律 230

 12.1.3 挤压主要缺陷形式 233

 12.2 挤压模具及其结构 234

 12.2.1 冷挤压模具及其结构 234

 12.2.2 温挤压模具及其结构 236

 12.2.3 热挤压模具及其结构 237

 12.3 挤压过程有限元分析 237

第三篇 焊接技术

第13章 焊接冶金与成形原理 240

 13.1 焊接冶金成形原理 240

 13.1.1 焊接的实质 240

 13.1.2 焊接接头的特征 240

 13.1.3 焊接冶金过程的特点 241

 13.1.4 焊缝金属的结晶 241

 13.1.5 改善焊缝金属组织的措施 242

 13.1.6 影响焊接接头组织与性能的因素 242

 13.2 液态金属与气体的相互作用 244

 13.2.1 焊接过程中的气体及其来源 244

 13.2.2 金属的氧化及其影响 244

 13.2.3 焊缝金属的氮化及其影响 245

 13.2.4 氢对焊缝金属的作用 246

 13.3 液态金属与熔渣的相互作用 247

 13.3.1 熔渣的作用及其分类 248

 13.3.2 熔渣的物理性能及其对焊缝的影响 248

 13.3.3 熔渣的化学性能及其对焊缝的影响 250

 13.3.4 焊接熔渣的断面情况 253

 13.4 习题与思考题 254

第14章 常用焊接方法 256

 14.1 电弧焊接方法 256

 14.1.1 手工电弧焊 256

 14.1.2 埋弧自动焊 260

 14.1.3 钨极氩弧焊 262

 14.1.4 熔化极气体保护焊 265

 14.1.5 熔化极氩弧焊 266

 14.1.6 二氧化碳气体保护焊 267

 14.1.7 药芯焊丝气体保护焊 268

 14.2 压力焊及钎焊 269

 14.2.1 电阻焊 269

 14.2.2 摩擦焊 275

 14.2.3 钎焊 277

 14.3 习题与思考题 279

第15章 焊接性分析与常用金属焊接 282

 15.1 金属的焊接性及试验方法 282

 15.1.1 金属的焊接性 282

 15.1.2 影响焊接性的主要因素 282

 15.1.3 金属焊接性的评估 283

 15.2 结构钢的焊接 286

 15.2.1 碳钢的焊接性 286

 15.2.2 合金结构钢的焊接 287

 15.3 不锈钢的焊接 291

 15.3.1 奥氏体不锈钢的焊接 291

 15.3.2 马氏体不锈钢的焊接 292

 15.3.3 铁素体不锈钢的焊接 292

 15.4 有色金属的焊接 293

 15.4.1 铝及铝合金的焊接 293

 15.4.2 铜及铜合金的焊接 295

 15.5 习题与思考题 296

第16章 焊接结构力学与强度 297

 16.1 焊接应力与变形 297

 16.1.1 焊接应力与变形的形成 297

 16.1.2 纵向残余应力及其分布特点 298

 16.1.3 横向残余应力及其分布特点 299

 16.1.4 厚板中厚度方向残余应力及其分布 300

 16.2 残余应力对结构的影响 300

 16.2.1 对静载强度的影响 300

 16.2.2 对构件加工尺寸精度的影响 301

 16.2.3 对受压杆件稳定性的影响 302

 16.2.4 对应力腐蚀裂纹的影响 302

 16.3 减小及消除焊接残余应力的措施 302

 16.3.1 减小焊接残余应力的措施 302

 16.3.2 消除焊接残余应力的措施 303

 16.4 预防和消除焊接变形的措施 303

 16.4.1 焊接变形的分类 303

 16.4.2 预防焊接变形的措施 304

 16.4.3 消除焊接变形的方法 305

 16.5 焊接结构冲击韧性和低温强度 305

 16.5.1 焊接结构的脆性断裂 305

 16.6 焊接结构的疲劳强度 307

 16.6.1 焊接结构的疲劳 307

 16.6.2 提高焊接接头疲劳强度的措施 307

 16.7 焊接结构的应力腐蚀破坏 309

 16.7.1 应力腐蚀破坏 309

 16.7.2 防止焊接结构产生应力腐蚀的措施 309

 16.8 习题与思考题 310

第17章 高能束焊接 312

 17.1 高能束焊接的物理基础 312

 17.1.1 高能束流束源品质的发展 312

 17.1.2 高能束流焊接技术 312

 17.2 电子束焊 313

 17.2.1 电子束焊的基本原理 313

 17.2.2 电子束焊的深熔焊效应 313

 17.2.3 电子束焊的特点 314

 17.2.4 电子束焊的适用范围 314

 17.2.5 电子束焊工艺 314

 17.2.6 真空电子束焊的应用 315

 17.3 激光焊 316

 17.3.1 激光焊原理 316

 17.3.2 激光焊的特点 316

 17.3.3 激光焊的应用 316

 17.3.4 激光焊工艺 317

 17.4 习题与思考题 317

第18章 焊接工装设计 319

 18.1 焊接工装的组成与分类 319

 18.1.1 焊接工装的地位和作用 319

 18.1.2 焊接工装的分类 319

 18.1.3 焊接工装的特点 320

 18.2 焊件的定位原理及定位器设计 320

 18.2.1 焊件的定位及定位器 320

 18.3 焊接工装夹具 323

 18.3.1 夹紧的作用 323

 18.3.2 夹紧机构的设计要点 324

 18.3.3 对夹紧机构的基本要求 324

 18.3.4 夹紧机构的组成 324

 18.3.5 常用夹紧机构 325

 18.3.6 气动与液压夹紧器 325

 18.3.7 专用夹具 326

 18.4 焊接工装夹具的设计方法 326

 18.4.1 夹具设计的基本要求 326

 18.4.2 工装夹具设计基本方法 327

 18.4.3 工装夹具设计的步骤 327

 18.4.4 工装夹具制造的精度要求 328

 18.4.5 夹具结构工艺性 328

 18.5 焊接变位机械 329

 18.5.1 焊接操作机 329

 18.5.2 焊工变位机 330

 18.5.3 变位机械装备的组合应用 330

 18.6 焊件变位机械 331

 18.6.1 焊件变位机 331

 18.6.2 焊件变位机设计 334

 18.7 习题与思考题 335

参考文献 336