现代热处理手册

　　本手册由中国兵工学会组织，中国工程院院士才鸿年主编，集中我国热处理行业众多专家共同完成。 本手册系统地介绍了金属材料的热处理原理、热处理工艺和热处理设备。内容丰富，资料收集齐全，提供的热处理工艺流程清晰，工艺参数详尽，在编写过程中严格执行了最新国家标准。 本手册内容编排系统性好，工程实用性强，并突出了先进性和可操作性，侧重用实用数据和实例说明问题，语言精练，数据可靠，可查阅性强。 本手册是金属材料热处理行业工程技术人员必备的技术参考书，也是材料研究、产品设计、制造加工和教学人员常用的工具书。

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第1章 基础知识1
1．1 基本概念与术语1
1．1．1 金属热处理工艺的基本概念与术语1
1．1．2 热处理工艺材料的基本概念与术语15
1．2 金属热处理分类及代号18
1．2．1 基础分类18
1．2．2 附加分类19
1．2．3 常用热处理工艺及代号19
1．3 元素对金属性能的影响20
1．3．1 合金元素对钢的性能影响20
1．3．2 化学元素对有色金属性能的影响22
1．4 热处理技术要求在零件图样上的表示方法24
1．4．1 热处理技术条件采用的符号表示法24
1．4．2 基本表示方法24
1．4．3 正火、退火及淬火回火（含调质）零件25
1．4．4 表面淬火零件25
1．4．5 渗碳和碳氮共渗零件27
1．4．6 渗氮（氮化）零件28
1．5 合金相图29
1．5．1 铁碳系合金相图29
1．5．2 其他铁基合金相图32
1．5．3 铝基、铜基及钛基合金相图35
参考文献37
第2章 金属热处理加热与冷却39
2．1 金属热处理的加热39
2．1．1 简介39
2．1．2 可控气氛热处理45
2．1．3 加热熔盐77
2．1．4 流体床79
2．1．5 真空中的加热83
2．2 金属热处理的冷却95
2．2．1 热处理的各种冷却方式与特点95
2．2．2 热处理用空气冷却器96
2．2．3 淬火冷却介质99
参考文献118
第3章 钢铁件的整体热处理120
3．1 钢件的热处理120
3．1．1 钢件的退火与正火120
3．1．2 钢的淬火133
3．1．3 钢的回火147
3．1．4 钢的感应穿透加热调质157
3．2 铸铁的热处理159
3．2．1 简介159
3．2．2 铸铁热处理基础162
3．2．3 灰铸铁的常规热处理164
3．2．4 球墨铸铁的热处理172
3．2．5 白口铸铁的热处理188
3．2．6 可锻铸铁的热处理192
参考文献197
第4章 表面加热热处理199
4．1 感应加热表面热处理199
4．1．1 感应加热基本原理199
4．1．2 感应淬火工艺200
4．1．3 超高频脉冲和大功率脉冲感应淬火213
4．1．4 感应淬火件的回火213
4．1．5 高频感应加热表面淬火后的组织与性能215
4．1．6 感应加热表面淬火的常见质量缺陷及返工措施217
4．2 火焰加热表面淬火219
4．2．1 火焰加热淬火的特点219
4．2．2 火焰淬火方法220
4．2．3 火焰喷嘴和燃料气220
4．2．4 火焰淬火工艺规程221
4．3 激光热处理225
4．3．1 激光的原理、特性和加热金属的热学分析225
4．3．2 激光热处理工艺及其优点227
4．4 电子束热处理230
4．4．1 电子束热处理的特点230
4．4．2 电子束加热表面淬火231
4．4．3 电子束表面合金化232
4．5 其他表面热处理233
4．5．1 电解液加热表面淬火233
4．5．2 电接触加热表面淬火234
4．5．3 浴炉加热表面淬火235
4．5．4 灰铸件的表面强化处理工艺235
参考文献236
第5章 化学热处理238
5．1 简介238
5．1．1 基本概念238
5．1．2 常用化学热处理方法与作用238
5．1．3 化学热处理的过程与工艺参数238
5．2 钢的渗碳239
5．2．1 渗碳原理239
5．2．2 渗碳工艺241
5．2．3 气体渗碳工艺245
5．2．4 液体渗碳248
5．2．5 固体渗碳250
5．2．6 渗碳后的热处理252
5．2．7 渗碳层的组织和性能253
5．2．8 渗碳件常见缺陷及防止措施254
5．3 钢的渗氮（简称硬氮化）254
5．3．1 简介254
5．3．2 气体渗氮255
5．3．3 离子渗氮（离子氮化）262
5．3．4 渗氮后的组织与性能变化264
5．4 钢的碳氮共渗（以渗碳为主）266
5．4．1 钢的碳氮共渗（以渗碳为主）266
5．4．2 钢的氮碳共渗（软氮化）272
5．5 硫氮共渗、氧氮共渗与硫氮碳共渗276
5．5．1 硫氮共渗276
5．5．2 氧氮共渗277
5．5．3 硫氮碳共渗277
5．6 渗金属热处理279
5．6．1 钢的渗铬279
5．6．2 渗铝281
5．6．3 以渗铝为主的共渗283
5．6．4 渗锌284
5．6．5 渗硅、钛铌、钒、锰285
5．7 钢的渗非金属热处理286
5．7．1 钢的渗硼286
5．7．2 以渗硼为主的共渗与复合渗290
5．7．3 钢的渗硫291
5．8 离子化学热处理292
5．8．1 简介292
5．8．2 离子渗氮294
5．8．3 离子氮碳共渗303
5．8．4 离子渗碳及碳氮共渗305
5．8．5 离子渗硫及含硫介质的多元共渗308
5．8．6 离子渗硼310
5．8．7 离子渗金属312
参考文献314
第6章 形变热处理315
6．1 简介315
6．1．1 简化分类法315
6．1．2 热处理阶段性分类法317
6．2 形变热处理强韧化机理与影响因素320
6．2．1 形变热处理强韧化的机理320
6．2．2 影响形变热处理强韧化效果的工艺因素322
6．3 低温形变热处理323
6．3．1 工艺过程323
6．3．2 工艺参数323
6．3．3 钢低温形变热处理的组织变化326
6．3．4 钢低温形变热处理后的力学性能327
6．3．5 等温形变热处理331
6．4 高温形变热处理333
6．4．1 高温形变热处理工艺参数333
6．4．2 钢高温形变淬火的组织变化335
6．4．3 钢高温形变热处理后的力学性能337
6．4．4 钢的锻热淬火342
6．4．5 控制轧制344
6．4．6 非调质钢345
6．5 表面形变热处理346
6．5．1 表面高温形变淬火346
6．5．2 预冷形变表面形变热处理346
6．6 形变化学热处理348
6．6．1 形变对扩散过程的影响348
6．6．2 钢件化学热处理后的冷形变349
6．6．3 钢件化学热处理后的表面高温形变淬火349
6．6．4 钢件晶粒多边化处理后的化学热处理349
参考文献350
第7章 铁基粉末冶金、硬质合金与高温合金的热处理351
7．1 铁基合金的热处理351
7．1．1 铁基合金材料351
7．1．2 铁基粉末冶金件的热处理355
7．1．3 铁基粉末冶金件热处理实例与性能364
7．2 粉末高速钢的热处理368
7．2．1 粉末高速钢类别和性能368
7．2．2 热等静压和热挤压粉末高速钢369
7．3 钢结硬质合金的热处理369
7．3．1 钢结硬质合金的热处理工艺369
7．3．2 热处理后钢结硬质合金的组织与性能372
7．4 硬质合金的热处理376
7．4．1 退火376
7．4．2 淬火377
7．4．3 时效硬化377
7．5 高温合金的热处理378
7．5．1 铁基、镍基高温合金的热处理378
7．5．2 钴基高温合金的热处理379
7．5．3 铸造高温合金热处理380
7．5．4 高温合金的退火381
参考文献381
第8章 功能合金的热处理383
8．1 磁性合金的热处理383
8．1．1 软磁合金热处理383
8．1．2 永磁合金的热处理390
8．2 膨胀合金的热处理399
8．2．1 低膨胀合金的热处理399
8．2．2 铁磁性定膨胀合金的热处理401
8．2．3 无磁性定膨胀合金的热处理406
8．2．4 高膨胀合金的热处理409
8．3 弹性合金的热处理411
8．3．1 高弹性合金的热处理411
8．3．2 恒弹性合金的热处理427
8．4 形状记忆合金及其定形热处理433
8．4．1 超弹性和形状记忆效应433
8．4．2 钛镍形状记忆合金434
8．4．3 铜基形状记忆合金440
参考文献445
第9章 非铁金属的热处理446
9．1 铝和铝合金的热处理446
9．1．1 变形合金铝的热处理446
9．1．2 铸造铝合金热处理450
9．1．3 铝合金的热处理缺陷456
9．2 铜和铜合金的热处理458
9．2．1 简介458
9．2．2 黄铜的热处理459
9．2．3 青铜的热处理460
9．2．4 白铜及其热处理467
9．3 钛及钛合金的热处理468
9．3．1 钛及钛合金的常规热处理工艺468
9．3．2 钛合金热处理的改进工艺471
9．3．3 钛合金热处理后的性能472
9．4 镁合金的热处理473
9．4．1 镁合金的热处理的主要方法473
9．4．2 热处理设备和工艺过程473
9．4．3 镁合金热处理的工艺操作474
9．4．4 热处理缺陷及防止方法478
9．5 贵金属基合金的热处理478
9．5．1 贵金属基合金的热处理的特点478
9．5．2 贵金属基合金的热处理479
参考文献486
第10章 典型零件热处理487
10．1 热处理工艺的制定、程序与零件热处理的工艺性487
10．1．1 热处理工艺的制定与程序487
10．1．2 典型热处理的工艺性492
10．2 齿轮的热处理与检验510
10．2．1 齿轮受力状态和失效特征510
10．2．2 齿轮材料511
10．2．3 齿轮的热处理与检验512
10．2．4 球墨铸铁齿轮的热处理519
10．3 轴承的热处理521
10．3．1 轴承钢的热处理521
10．3．2 轴承零件的热处理523
10．4 大型锻件的热处理539
10．4．1 大型锻件的缺陷与锻后热处理539
10．4．2 大型锻件的最终热处理543
10．5 弹簧的热处理与检验545
10．5．1 弹簧的工作条件与性能要求545
10．5．2 弹簧用钢545
10．5．3 弹簧钢的热处理546
10．6 模具的热处理549
10．6．1 冷作模具钢的热处理549
10．6．2 热作模具钢的热处理550
10．6．3 3Cr2W8V钢制铝合金压铸模的热处理550
10．7 工具钢的热处理551
10．7．1 刃具钢551
10．7．2 低合金工具钢的热处理552
10．7．3 高速钢的热处理553
10．7．4 刀具的热处理555
10．8 量具的热处理557
10．8．1 量具用钢557
10．8．2 量具的热处理557
10．8．3 GCr15块规的热处理558
10．9 典型调质零件的热处理558
10．9．1 汽车半轴的热处理558
10．9．2 连杆螺栓的热处理560
10．10 活塞销的热处理560
10．10．1 简介560
10．10．2 材料的选用561
10．10．3 活塞销的热处理561
参考文献562
第11章 热处理设备和辅助材料565
11．1 热处理电阻炉565
11．1．1 简介565
11．1．2 电阻炉炉体结构570
11．1．3 电阻炉型号与技术参数572
11．2 热处理浴炉、流态床炉与流态粒子炉577
11．2．1 浴炉577
11．2．2 流态床炉的规格与技术数据582
11．2．3 流动粒子炉584
11．3 真空与等离子热处理炉585
11．3．1 真空炉585
11．3．2 等离子热处理炉592
11．4 热处理燃料炉595
11．4．1 简介595
11．4．2 主要炉型、结构与应用595
11．4．3 常用燃料596
11．4．4 燃料炉的技术规格与参数598
11．5 热处理感应加热及火焰加热装置601
11．5．1 感应热处理设备601
11．5．2 火焰表面加热装置604
11．6 表面改性热处理设备609
11．6．1 激光表面热处理装置609
11．6．2 电子束表面改性装置612
11．7 热处理冷却设备614
11．7．1 炉冷设备614
11．7．2 淬火浴槽614
11．7．3 淬火槽614
11．7．4 特殊冷却槽615
11．8 热处理辅助设备与常用材料616
11．8．1 热处理辅助设备616
11．8．2 耐火材料和特性620
参考文献621
第12章 热处理质量控制和检验622
12．1 热处理质量控制622
12．1．1 热处理基础条件质量控制622
12．1．2 热处理前的质量控制626
12．1．3 热处理过程中的质量控制639
12．2 热处理质量的检验方法650
12．2．1 化学成分检验650
12．2．2 金属材料宏观组织检验与断口分析653
12．2．3 硬度检验656
12．2．4 金相检验659
12．2．5 无损检测661
12．2．6 裂纹的分析665
12．3 热处理质量检验666
12．3．1 热处理零件必须要检验的项目666
12．3．2 淬火质量检验668
12．3．3 渗碳件质量检验669
12．3．4 碳氮共渗件质量检验671
12．3．5 气体渗氮件质量检验672
12．3．6 氮碳共渗件质量检验674
12．3．7 冷作模具热处理质量检验676
12．3．8 热作模具热处理质量检验677
12．3．9 高速工具钢质量检验677
12．3．10 感应加热热处理件质量检验683
12．3．11 火焰淬火件质量检验687
12．3．12 铸造铝合金铝锭及铸件针孔度检验687
12．3．13 铸造AlSi系合金变质处理显微组织检验688
12．3．14 ZL10系铸造铝合金过烧检验690
12．3．15 铍青铜零件热处理质量检验691
12．3．16 渗硼件的热处理质量检验692
12．3．17 钢的热浸镀锌质量检验693
12．3．18 高速钢刀具氧氮共渗的质量检验693
参考文献693
第13章 热处理常用特性曲线与参数695
13．1 常用金属材料热处理工艺参考数据695
13．1．1 钢695
13．1．2 高温合金724
13．2 常用钢热处理特性曲线图729
13．3 常用钢的淬透性曲线833
13．4 常用钢回火方程855
13．5 钢的温度色与回火温度色857
13．5．1 钢的温度色857
13．5．2 回火温度色857
参考文献857