熱處理工程師指南

前言
第1章 鋼鐵熱處理基本知識1
1.1 晶體結構1
1.1.1 金屬常見的晶格類型1
1.1.2 實際金屬的晶體結構4
1.1.3 合金的相結構8
1.1.4 純金屬的結晶10
1.2 二元相圖與杠桿原理11
1.2.1 二元相圖類型與分析11
1.2.2 杠桿原理13
1.2.3 二元相圖的運用14
1.3 鐵碳相圖14
1.3.1 鐵碳相圖分析15
1.3.2 鋼的結晶轉變及室溫平衡組織18
1.3.3 鑄鐵的結晶轉變及室溫平衡組織19
1.3.4 鐵碳相圖的實際運用價值22
1.4 多元合金相圖23
1.4.1 多元合金相圖簡介23
1.4.2 典型多元合金相圖25
1.5 鋼的組織轉變類型28
1.6 鋼在加熱時的組織轉變29
1.6.1 鋼的實際相變點29
1.6.2 鋼加熱奧氏體組織轉變29
1.6.3 珠光體類平衡組織向奧氏體等溫轉變29
1.6.4 珠光體類平衡組織向奧氏體連續轉變33
1.6.5 馬氏體向奧氏體轉變33
1.7 鋼在冷卻時的組織轉變35
1.7.1 珠光體轉變35
1.7.2 先共析轉變和偽共析轉變36
1.7.3 馬氏體轉變38
1.7.4 貝氏體轉變40
1.8 鋼在冷卻時的過冷奧氏體轉變圖42
1.8.1 過冷奧氏體等溫轉變圖基本類型43
1.8.2 過冷奧氏體連續轉變圖基本類型43
1.9 改性過冷奧氏體連續轉變圖44
1.10 淬透性試驗與淬透性曲線45
1.11 過冷奧氏體轉變圖評估淬透性的運用47
1.12 合金元素在鋼中的作用及分布48
1.12.1 合金元素在鋼中的作用48
1.12.2 合金元素在鋼中的分布49
第2章 熱處理工藝與設計51
2.1 金屬加熱與控制51
2.1.1 加熱規範的一般原則51
2.1.2 加熱介質59
2.2 鋼的退火與正火61
2.2.1 退火61
2.2.2 鋼的正火64
2.2.3 退火、正火工藝的選擇與應用66
2.2.4 退火、正火工藝的質量控制67
2.3 鋼的整體淬火與回火70
2.3.1 淬火工件的分類71
2.3.2 淬火冷卻介質71
2.3.3 鋼的淬透性與淬硬性的運用73
2.3.4 淬火工藝規範及分類83
2.3.5 回火類型及工藝規範要點87
2.3.6 冷處理89
2.4 化學熱處理91
2.4.1 化學熱處理常用滲劑及輔助材料91
2.4.2 化學熱處理的基本過程92
2.4.3 滲碳93
2.4.4 滲氮111
2.4.5 碳氮共滲124
2.4.6 氮碳共滲 126
2.4.7 滲硼128
2.4.8 滲金屬130
2.4.9 少無氧化熱處理135
2.5 感應熱處理136
2.5.1 感應加熱基本知識136
2.5.2 感應加熱工藝參數確定步驟139
2.5.3 感應淬火電參數調整147
2.5.4 感應器設計與制造147
2.6 火焰熱處理153
2.6.1 火焰淬火簡介153
2.6.2 常用火焰噴射工具154
2.6.3 火焰淬火工藝156
2.7 真空熱處理158
2.7.1 真空熱處理的加熱特點158
2.7.2 真空熱處理工藝方法160
2.8 流態床熱處理165
第3章 熱處理常見缺陷及預防措施169
3.1 原材料缺陷169
3.1.1 鋼材的外觀缺陷169
3.1.2 鋼材的顯微組織缺陷169
3.2 熱處理應力169
3.2.1 熱處理應力的類型170
3.2.2 熱應力和組織應力的特點177
3.2.3 影響鋼件淬火應力的主要因素177
3.2.4 淬火應力的作用與預防178
3.3 熱處理加熱缺陷180
3.4 熱處理冷卻缺陷183
3.4.1 硬度及淬硬層深度達不到要求183
3.4.2 熱處理變形184
3.4.3 熱處理裂紋188
3.5 表面熱處理缺陷190
3.5.1 滲碳常見缺陷190
3.5.2 滲氮常見缺陷193
3.5.3 感應淬火常見缺陷195
3.6 熱處理件力學性能缺陷197
3.6.1 抗拉強度缺陷197
3.6.2 疲勞強度不合格197
第4章 熱處理常規設備及工裝200
4.1 電阻爐常用爐襯材料200
4.1.1 耐火材料200
4.1.2 保溫材料202
4.1.3 高溫節能涂料203
4.1.4 爐襯材料的設計203
4.2 耐熱鋼及其選用206
4.3 常規熱處理爐的使用及維護208
4.3.1 電阻爐208
4.3.2 真空爐217
4.3.3 可控氣氛密封多用爐221
4.3.4 連續爐224
4.4 冷卻及輔助設備226
4.5 熱處理工裝及設計229
4.5.1 工裝設計程序229
4.5.2 工夾具強度計算230
4.6 熱處理參數控制儀表233
4.6.1 熱電偶233
4.6.2 氧探頭235
4.6.3 氫探頭235
第5章 常用鋼熱處理工藝與實踐237
5.1 結構鋼的熱處理237
5.1.1 調質鋼及其熱處理237
5.1.2 滲碳鋼及其熱處理241
5.1.3 彈簧鋼及其熱處理243
5.1.4 軸承鋼及其熱處理247
5.2 工具鋼的熱處理257
5.2.1 量具鋼及其熱處理257
5.2.2 模具鋼及其熱處理257
5.2.3 高速工具鋼及其熱處理262
5.3 不銹鋼及耐熱鋼的熱處理264
5.3.1 不銹鋼及其熱處理264
5.3.2 耐熱鋼及其熱處理273
第6章 鑄件熱處理工藝及實踐275
6.1 鑄鐵熱處理275
6.1.1 鑄鐵的石墨化與組織轉變276
6.1.2 灰鑄鐵熱處理279
6.1.3 可鍛鑄鐵熱處理284
6.1.4 球墨鑄鐵熱處理287
6.1.5 抗磨白口鑄鐵熱處理292
6.2 鑄鋼熱處理294
6.2.1 常用鑄鋼熱處理工藝及特點295
6.2.2 耐磨鋼熱處理工藝及特點297
第7章 非鐵金屬材料熱處理工藝及實踐299
7.1 非鐵金屬材料熱處理工藝類型299
7.1.1 退火299
7.1.2 固溶處理(淬火)300
7.1.3 時效301
7.2 鋁合金的熱處理301
7.2.1 鋁合金的熱處理狀態標記301
7.2.2 鑄造鋁合金的熱處理303
7.2.3 變形鋁合金的熱處理306
7.2.4 鋁合金熱處理缺陷310
7.3 銅及銅合金的熱處理310
7.3.1 加工銅及銅合金的熱處理310
7.3.2 鑄造銅合金的熱處理312
7.3.3 銅及銅合金熱處理保護氣氛314
7.4 鈦及鈦合金的熱處理315
7.4.1 常用鈦及鈦合金的熱處理類型315
7.4.2 鈦及鈦合金的熱處理工藝規範316
7.5 鎂合金的熱處理319
7.5.1 常用鎂合金的熱處理類型319
7.5.2 鎂合金的熱處理工藝規範319
第8章 熱處理與其他加工工藝之間的關系323
8.1 熱處理與鑄造323
8.1.1 鑄錠組織形成323
8.1.2 鑄造缺陷對熱處理的影響324
8.1.3 鑄件熱處理324
8.2 熱處理與鍛造324
8.2.1 鍛造324
8.2.2 金屬塑性變形與組織325
8.2.3 鍛造缺陷對熱處理的影響325
8.2.4 鍛造余熱退火與正火328
8.2.5 鍛造余熱淬火329
8.2.6 鍛造余熱等溫淬火330
8.2.7 其他熱處理方法331
8.3 熱處理與焊接331
8.3.1 焊接後熱處理的目的331
8.3.2 常用鋼材焊後熱處理工藝規範332
8.4 熱處理與機械加工333
8.4.1 顯微組織與可加工性333
8.4.2 電火花線切割與熱處理334
8.4.3 加工余量的確定335
8.4.4 磨削裂紋337
8.5 熱處理工序在工藝路線中的安排337
8.6 熱處理輔助工序338
第9章 熱處理質量檢驗340
9.1 熱處理質量的檢驗項目及要求340
9.1.1 一般機械零件的熱處理質量檢驗規程340
9.1.2 退火件及正火件的質量檢驗項目及要求341
9.1.3 淬火與回火件的質量檢驗項目及要求342
9.1.4 感應淬火件的質量檢驗項目及要求344
9.1.5 火焰淬火件的質量檢驗項目及要求345
9.1.6 滲碳和碳氮共滲件的質量檢驗項目及要求346
9.1.7 滲氮件的質量檢驗項目及要求347
9.1.8 滲硼件的質量檢驗項目及要求350
9.1.9 滲金屬工件的質量檢驗項目及要求350
9.2 硬度檢驗351
9.2.1 布氏硬度351
9.2.2 洛氏硬度355
9.2.3 維氏硬度356
9.2.4 努氏硬度358
9.2.5 肖氏硬度358
9.2.6 里氏硬度360
9.2.7 硬度的銼刀檢驗方法360
9.3 金相檢驗362
9.4 無損檢測366
9.4.1 磁粉檢測366
9.4.2 滲透檢測370
9.4.3 超聲波檢測371
9.5 鋼的火花鑒別371
附錄377
附錄A 熱處理相關標準目錄377
附錄B 優質碳素結構鋼和合金結構鋼的熱處理工藝參數380
附錄C 彈簧鋼的熱處理工藝參數390
附錄D 軸承用鋼的熱處理工藝參數393
附錄E 工具鋼的熱處理工藝參數393
附錄F 不銹鋼和耐熱鋼的熱處理工藝參數402
附錄G 各種鋼的硬度與強度換算關系408
參考文獻412