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第1章 先进热处理制造技术发展概况 1

1.1引言 1

1.2美国热处理工业2020年的远景 1

1.2.1美国的热处理工业情况 1

1.2.2热处理工业的远景 2

1.2.3热处理工业面临的挑战 2

1.2.4主要结论 4

1.3美国热处理技术发展道路 5

1.3.1热处理工业主要技术需求 5

1.3.2三类关键优先研究项目 5

1.3.3热处理执行目标 7

1.3.4热处理工业的研究方向 7

1.4中国热处理技术发展规划 8

1.4.1中国热处理行业的基本情况 8

1.4.2面临的形势和市场需求 9

1.4.3发展战略和目标 10

1.4.4重点发展的技术、设备和工艺材料 11

1.4.5发展规划的政策措施和建议 11

1.5先进热处理技术的新进展 13

1.5.1可控气氛热处理的一些进展 13

1.5.2真空热处理技术进展 14

1.5.3感应加热技术的一些进展 16

1.5.4热处理冷却技术的一些进展 17

1.5.5清洁热处理技术与环境问题 20

1.5.6未来热处理一些新技术 22

参考文献 25

第2章 可控气氛热处理技术 26

2.1直生式渗碳技术 26

2.1.1概述 26

2.1.2碳势测量和控制 26

2.1.3直生式气氛的产生 27

2.1.4应用实例 28

2.1.5优点和限制 29

2.1.6直生式渗碳设备 30

2.1.7结论 31

2.2低压渗碳技术 31

2.2.1低压渗碳原理及应用 31

2.2.2真空低压乙炔渗碳 34

2.3高温渗碳技术 37

2.3.1概述 37

2.3.2试验方法 37

2.3.3试验结果 38

2.3.4结论 41

2.3.5高温等离子渗碳技术的应用 42

2.4连续式渗碳（氮）工艺控制及设备技术 42

2.4.1连续式快速渗碳 42

2.4.2渗氮工艺控制技术 45

2.4.3渗碳工艺控制技术 47

2.4.4连续式渗碳设备 48

2.4.5气氛回收技术 50

2.5渗碳（氮）检测技术、检测元件和传感器技术 51

2.5.1用HydroNit（氢分压）探头控制渗氮和氮碳共渗的方法 51

2.5.2气体渗氮和氮碳共渗二氧化锆固体电解质气体传感器 55

2.5.3渗氮氧探头——氧测量技术新发展 55

参考文献 56

第3章 真空热处理技术 58

3.1概述 58

3.2真空热处理工艺和应用 59

3.2.1真空高压气冷淬火 59

3.2.2真空渗碳和真空渗氮 67

3.2.3真空烧结新技术 71

3.3离子热处理 72

3.3.1离子渗氮 72

3.3.2离子渗碳 74

3.3.3真空离子喷涂 76

3.3.4 PI3—等离子体浸没式离子注入 78

3.3.5金属陶瓷涂覆——等离子体化学气相沉积（PCVD）技术 82

3.4真空热处理设备进展 82

3.4.1燃气真空炉研制开发和应用 83

3.4.2真空炉研制结构设计优化 85

3.4.3半连续式和连续式真空炉及其特点 88

3.4.4流态化真空炉 92

3.4.5热壁式真空渗碳炉及其特点 92

3.4.6先进的真空烧结炉 93

3.4.7高压气淬真空炉智能控制系统 95

3.4.8真空热处理设备制造的专业化生产 95

3.4.9真空清洗设备 97

3.4.10高温超高压真空热处理炉 108

3.5离子热处理设备 111

3.5.1离子渗氮设备 111

3.5.2离子渗碳设备 112

3.6真空热处理技术的新进展 114

3.6.1真空热处理自动化在线控制系统 114

3.6.2热等压淬火技术 115

3.6.3具有双对流循环系统的真空高压气淬炉 117

3.6.4低压渗碳技术及低压渗碳多用炉（ICBP）系列 118

3.6.5真空热处理技术发展展望 122

参考文献 124

第4章 感应热处理技术 129

4.1概述 129

4.2感应加热电源 129

4.2.1感应加热电源发展概述 129

4.2.2感应加热电源中常用的晶体管 132

4.3感应淬火机床 134

4.3.1通用感应淬火机床 134

4.3.2族类零件感应淬火机床和CVJ钟形壳生产线 140

4.3.3曲轴感应淬火机床 142

4.3.4凸轮轴感应淬火机床 149

4.4感应热处理生产线 151

4.4.1双频齿轮淬火与齿轮感应淬火生产线 151

4.4.2驱动轴感应淬火生产线 155

4.4.3 PC钢筋感应热处理生产线 156

4.5整体加热表面淬火与低淬钢齿轮感应淬火 158

4.5.1整体加热表面淬火 158

4.5.2低淬钢齿轮感应淬火 158

4.5.3整体加热表面淬火应用实例 159

4.6纵向旋转感应加热整体淬火技术 159

4.6.1纵向感应加热机理 159

4.6.2纵向感应加热技术的应用 161

4.7淬火感应器设计与制造新技术 161

4.7.1感应器设计 162

4.7.2感应器制造技术 165

4.7.3感应器导体载流密度值的计算与限值 168

4.8感应淬火设备的冷却与淬火液循环系统 168

4.8.1板式换热器感应淬火设备冷却水系统 168

4.8.2板式换热器感应淬火液循环系统 168

4.8.3感应淬火新型冷却系统 169

4.9工艺与质量控制技术及故障诊断和保护装置 169

4.9.1步进式伺服电机传动 169

4.9.2能量监控器 170

4.9.3淬火液流量计 170

4.9.4功率分配器 170

4.9.5感应器喷液防滴装置 170

4.9.6水温、水压和流量超限报警装置 171

4.9.7 CRT工况显示与故障诊断装置 171

4.9.8接地故障断流器 171

参考文献 172

第5章 表面改性处理技术 173

5.1低温化学热处理新进展 173

5.1.1盐浴氮碳共渗（TUFFTRIDE QPQ）技术 173

5.1.2气体渗氮 175

5.1.3气体氮碳共渗 175

5.1.4离子渗氮气相分析及应用 177

5.2离子沉积金刚石薄膜技术及其在刀具上的应用 179

5.2.1金刚石薄膜涂层制备方法和特点 179

5.2.2金刚石薄膜的性能及应用效果 185

5.2.3金刚石涂层刀具的发展前景 189

5.3热喷涂技术及其应用 190

5.3.1热喷涂方法和特点 190

5.3.2火焰喷涂 192

5.3.3电弧喷涂 194

5.3.4等离子喷涂 196

5.3.5热喷涂技术的应用 200

5.4激光表面改性技术 202

5.4.1激光相变硬化（LTH） 202

5.4.2激光熔凝与激光上釉 203

5.4.3激光合金化 204

5.4.4激光熔覆技术 205

5.4.5激光冲击硬化 206

5.4.6激光熔渗处理 206

5.4.7几种激光材料加工新技术 206

5.4.8激光材料加工技术展望 207

5.5化学镀技术的新进展 208

5.5.1化学镀的种类及特点 208

5.5.2化学镀镍 209

5.5.3不锈钢基体化学镀镍工艺 211

5.5.4化学镀和电镀镍磷合金复合技术 211

5.5.5多元合金化学镀镍 211

5.5.6化学镀硼 212

5.5.7化学镀其他金属 213

5.5.8复合镀技术 214

5.6功能梯度材料（FGM）涂层技术及其应用 216

5.6.1梯度涂层材料的制备 216

5.6.2梯度涂层材料的应用 217

5.6.3梯度涂层材料改性技术 220

参考文献 221

第6章 热处理冷却技术 223

6.1冷却技术概况 223

6.2冷却性能测试技术 223

6.2.1冷却特性测试标准 223

6.2.2淬火冷却过程和湿润特性 227

6.2.3实验淬火槽的搅拌和标定 229

6.3冷却介质及新型淬火方法 230

6.3.1淬火油 230

6.3.2聚合物淬火介质 233

6.3.3熔盐淬火剂 235

6.3.4流态床淬火 236

6.3.5盐水溶液淬火介质 237

6.3.6高压气淬 238

6.4可控冷却技术及装置 239

6.4.1可控延时淬火（CDQ）方法 239

6.4.2控时浸淬（ITQ）技术及系统 241

6.4.3增强淬火方法（IQM） 244

6.4.4聚合物水溶性淬火液的隔膜分离技术（RO） 245

参考文献 248

第7章 计算机在热处理中的应用 249

7.1概述 249

7.2材料热处理工艺与设备计算机模拟技术 249

7.2.1材料热处理试验计算机模拟 249

7.2.2材料热处理工艺过程计算机模拟 258

7.2.3材料热处理设备计算机模拟 262

7.2.4精确热处理技术 263

7.2.5应用实例 268

7.3材料热处理工艺与设备CAD技术 271

7.3.1材料热处理工艺CAD 271

7.3.2材料热处理设备CAD 272

7.3.3材料淬火冷却技术CAD 273

7.3.4应用实例 273

7.4热处理过程控制与网络技术 273

7.4.1过程控制 273

7.4.2适时控制（JIT） 277

7.4.3统计过程控制（SPC） 278

7.4.4柔性控制系统（FCS） 279

7.4.5网络系统（Network） 281

7.4.6管理控制系统（Management） 282

7.5热处理预测技术、数据库技术及专家系统 283

7.5.1热处理工艺与设备预测技术 283

7.5.2热处理数据库技术及专家系统 287

7.6材料热处理工艺与设备的智能化仪表 288

7.7计算机在热处理中的应用新进展 297

7.7.1热处理计算机集成系统 297

7.7.2热处理制造岛 298

7.7.3热处理虚拟制造技术与智能化技术 299

参考文献 301

第8章 热处理节能和清洁生产技术 307

8.1概述 307

8.1.1热处理与可持续发展 307

8.1.2热处理与环境保护 308

8.1.3热处理与清洁生产 309

8.2热处理的节能途径 310

8.2.1热处理设备节能措施 310

8.2.2热处理工艺节能措施 313

8.2.3零件材料选择 313

8.3节能与清洁热处理技术 315

8.3.1可控气氛热处理 316

8.3.2真空热处理 318

8.4冷却技术中的节能与环保 320

8.4.1开发无公害淬火介质 321

8.4.2淬火介质的维护与管理 321

8.5感应热处理的节能途径 321

8.6环保型清洗技术 321

8.7计算机模拟、传感技术和节能 323

参考文献 324

第9章 热处理行业和企业情况 326

9.1热处理行业情况 326

9.1.1国际热处理和表面工程联合会（IFHTSE） 326

9.1.2美国热处理行业情况 328

9.1.3日本热处理行业情况 329

9.1.4中国热处理行业简况 332

9.1.5中、美、日热处理行业基本情况比较 332

9.2热处理企业情况 332

9.2.1美国热处理企业情况 332

9.2.2日本热处理企业情况 338

9.2.3德国热处理企业情况 342

9.2.4英国热处理企业情况 344

9.2.5其他欧美国家热处理情况 346

9.2.6韩国材料热处理情况 349

9.2.7其他亚洲国家热处理情况 351

9.2.8发展热处理专业化的几个问题 352

9.2.9国内外热处理企业差距思考 353

参考文献 354