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第1篇 金属热处理 1

11章 金属材料的组织与相变 1

11.1铁－碳平衡状态图 1

（1）纯铁和同素异构转变 1

（2）铁－碳平衡状态图 1

目录 1

11.2钢铁材料的组织和特征 2

（1）标准组织 2

（2）钢铁材料的热处理组织 5

（3）晶粒度 5

11.3钢铁材料的加热和冷却相变 6

（1）冷却速度对碳钢组织的影响 6

（4）根据外观特征对组织进行分类 6

（2）等温转变和连续冷却转变 9

11.4钢的淬透性 10

（1）淬透性和质量效应 10

（2）淬透性的表示方法 11

（3）临界直径 13

（4）主要合金元素对淬透性的影响 14

11.5钢的回火 15

11.6钢的典型显微组织 17

12章 基本热处理方法 19

12.1按材料分的热处理方法 19

（1）碳素结构钢 19

（2）合金结构钢 22

（3）碳素工具钢 24

（4）合金工具钢 27

（5）弹簧钢和轴承钢 29

12.2按操作分的热处理方法 31

（1）光亮热处理 31

（2）真空热处理 32

（3）渗碳处理 33

（4）渗氮处理 37

（5）碳氮共渗处理 38

（6）高频热处理 39

（7）火焰加热热处理 41

（8）压力淬火 41

（9）分级淬火 41

（10）等温淬火 43

（12）形变热处理 44

（11）消除应力退火 44

（13）热浴热处理 45

（14）其他表面处理 48

13章 加热装置及冷却装置 50

13.1加热装置和操作方法 50

（1）热源的种类和特征 50

（2）加热方式 50

（3）操作方式和运送方式 51

（4）各种加热装置 56

（5）装炉出炉装置和器具 64

（6）加热装置上使用的炉材 64

（7）加热炉运转注意事项 65

13.2冷却装置和操作方法 66

（1）冷却剂的种类和特征 66

（2）水和油的温度调整方法 68

（4）冷却剂的选择 69

（5）冷却剂的管理 69

（3）冷却性能的强化方法 69

（6）各种冷却装置 70

（7）水溶性淬火剂 72

14章 预处理和后处理 73

14.1预处理 73

（1）酸洗 73

（2）脱脂 75

（3）喷丸 76

14.2后续处理 77

（1）防锈 77

（1）温度测定的一般方法 79

（2）热电温度计 79

15章 温度测定与自动控制方法 79

15.1温度测定和测定仪器 79

（3）电阻温度计 82

（4）辐射高温计 83

（5）示温涂料 84

（6）温度测定仪器的校正 84

15.2温度自动控制法的种类 84

（1）通断控制（2点调节，3点调节） 85

（2）比例控制（P调节） 85

（3）比例＋积分控制（PI调节） 87

（4）比例＋积分＋微分控制（PID调节） 89

（6）PID的实际调整法 90

（5）控制方法的选择 90

16章 金属材料 94

16.1钢的分类（按炼钢法） 94

（1）酸性炉钢 94

（2）碱性炉钢 94

（3）钢按脱氧程度分类 95

（4）高级钢的熔炼 97

16.2钢材的缺陷 99

（1）凝固过程中发生的缺陷 99

（2）热变形产生的缺陷 101

16.3日本工业标准（JIs）中主要钢种的成分、性能及用途 102

（1）焊接结构钢 102

（2）机械用碳素结构钢（s-C钢） 103

（3）机械用合金结构钢 104

（4）不锈钢 106

（5）碳素工具钢 108

（6）合金工具钢 109

（7）高速工具钢 110

（8）特殊用途钢 111

（9）铸铁 113

（10）铸钢 115

（11）锻钢 115

16.4热处理与钢的各种性能 116

（1）硬度和抗拉强度 116

（2）残余应力 117

（3）耐冲击性 121

（4）疲劳强度 125

（5）被切削性 127

（6）耐磨性 128

（8）耐蚀性 132

（7）冷变形性能 132

17章 钢铁材料的试验和检查（1） 134

17.1金属组织试验 134

（1）宏观组织试验 134

（2）微观组织试验 136

17.2硬度试验 139

（1）布氏硬度试验（HB） 139

（2）维氏硬度试验（HV） 142

（3）洛氏硬度试验（HR） 144

（4）肖氏硬度试验（Hs） 147

（5）硬度换算表的使用方法 151

（1）拉伸试验 152

17.3机械性能试验 152

（2）冲击试验 153

（3）弯曲试验 154

（4）疲劳试验 154

（5）扭转试验 155

（6）磨损试验 155

17.4钢的热处理试验 156

（1）钢的淬透性试验方法 156

（2）冷却剂的冷却性能试验 156

17.5钢的耐腐蚀试验方法 159

17.6非破坏性试验方法 159

（1）渗透探伤试验 159

（2）磁性探伤试验 160

（3）超声波探伤法 161

（4）放射线透射探伤试验 162

18章 有关条例 164

18.1公害对策基本法 164

18.2防止大气污染法 165

18.3水质污染防止法 166

18.4噪音限制法 167

18.5热处理工厂的公害对策 168

19章 安全卫生 170

19.1作业场所的清理整顿 170

19.2操作重物的作业安全 171

（1）操作搬运作业的安全 171

（2）吊车使用上的安全 172

（3）吊挂安全 173

19.3热处理装置的操作安全 174

（1）热处理一般作业 174

（2）渗碳作业（固体渗碳） 175

（3）重油炉淬火作业 175

（4）高频淬火作业 176

（5）盐浴作业 176

19.4各种机械及工具使用的安全 176

（1）机械作业的注意事项 176

（2）手工工具使用上的注意事项 178

19.5用马凳梯、梯子、脚手架等高空作业安全 178

（1）马凳梯的使用方法 178

（2）梯子的使用方法 178

19.6操作高温物体和剧毒物品时的安全和卫生 179

（1）高温作业的注意事项 179

（3）脚手架上的作业方法 179

（2）剧毒物操作的注意事项 180

19.7操作爆炸、易燃、引火性的危险物品等的安全和卫生 180

19.8压缩气体及液化气体操作上的安全和卫生 181

（1）容器操作上的注意事项 181

19.9电气机械的操作安全 181

19.10关于服装及保护用品的安全与卫生 182

19.11换气、排气及防尘 183

（1）换气 183

（2）排气 183

（3）防尘 183

21.1退火 185

（1）扩散退火 185

21章 一般热处理操作 185

第2篇 一般热处理 185

（2）完全退火 186

（3）等温退火 191

（4）球化退火 193

（5）低温退火 200

21.2淬火 201

（1）马氏体和强化机理 202

（2）预热 204

（3）固溶化处理 204

（4）淬火冷却 207

（5）特殊淬火 209

（6）其他淬火 211

（1）淬火钢的γR和γR的稳定化 212

21.3冷处理 212

（2）冷处理方法 215

（3）冷处理的效果 217

21.4回火 219

（1）回火阶段 220

（2）回火软化倾向 220

（3）回火温度和时间 221

（4）回火操作 223

21.5不锈钢的热处理操作 223

（1）奥氏体系不锈钢 223

（2）铁素体系不锈钢的热处理操作 225

（3）马氏体系不锈钢 226

21.6铸铁件、铸钢件及锻钢件的热处理操作 226

（1）铸铁件的热处理 227

（2）铸钢件的热处理 228

（3）锻钢件的热处理 231

22章 可控气氛热处理作业 232

22.1可控气氛气体原料的种类 232

22.2保护气体 232

（1）可控气氛制备方法 232

（2）放热式气体 234

（3）吸热式气体 236

（4）露点和含碳量 238

（5）氨分解气 239

（6）其他气体 239

（7）不使用发生炉的可控气氛 239

（8）真空压力和氧化反应 240

22.3氧化性气体和氧化反应 241

22.4可控气氛气体的管理方法 244

22.5可控气氛热处理的作业管理 246

（1）可控气氛热处理的操作 246

（2）防止爆炸 247

（3）发生异常时的处理和采取的措施举例 248

23章 加热装置和冷却装置（2） 250

23.1如热装置的种类和结构 250

（1）连续式作业炉的种类和结构 250

（2）加热装置的有效加热区 254

23.2加热装置的功能和特征及用途 255

（1）等温处理介质的选择 258

23.5等温槽 258

23.3冷却装置的功能和特征 258

23.3冷却装置的种类和结构 258

（2）处理介质的保管 259

（3）等温槽的性能管理 259

（4）等温槽的温度和保温时间 259

（5）等温槽操作上的注意事项 260

24章 热处理缺陷及其防止方法 261

24.1加热时产生的缺陷 261

24.2由炉气引起的缺陷 261

24.3淬火缺陷 263

（1）淬火不均 263

（2）硬度不足 263

（3）变形 264

（5）自发开裂 265

（4）淬火开裂 265

（6）放置变形 266

（7）冷处理开裂 266

24.4回火缺陷 267

（1）回火变形 267

（2）回火裂纹 267

（3）回火脆性 268

24.5后续处理缺陷 269

（1）磨削裂纹 269

（2）氢脆性 269

（3）生锈 269

（1）火花试验法 271

25.1钢种的现场鉴别方法 271

25章 钢铁材料的试验和检查 271

（2）试药显色反应法 272

（3）磁铁检查 272

25.2硬化层和脱碳层的测定方法 275

（1）钢的渗碳硬化层深度测定法 275

（2）钢的火焰淬火和高频淬火硬化层深度测定方法 278

（3）钢的脱碳层深度测定方法 280

25.3残余应力的测定方法 282

（1）x射线应力测定法 282

（2）应变测定法 282

（3）应变涂料法 283

（4）莫尔云纹法 283

31.1固体渗碳 285

（1）固体渗碳概要 285

第3篇 渗碳、碳氮共渗、渗氮处理 285

31章 渗碳处理作业 285

（2）被处理件的装入方法 286

（3）对过渗碳的对策 287

31.2液体渗碳 287

（1）液体渗碳的概要 287

（2）液体渗碳剂 289

（3）被处理件的装入方法 290

（4）液体渗碳作业的管理 291

（2）渗碳气体制备方法 293

31.4气氛的控制要素和控制实例 293

（1）渗碳性气体的反应 293

（1）气体渗碳反应 293

31.3气体渗碳和生成气体 293

（2）主要的气氛气体测定法 296

（3）测定方法的原理和特点 296

（4）富化气的含有率 299

（5）渗碳炉的气氛自动控制举例（周期作业炉） 299

（6）用露点控制气氛 300

（7）催化剂 301

31.5可控气氛热处理作业上的注意事项 301

（1）火帘 301

（2）积碳 302

（3）烧尽 302

31.6可控气氛热处理的程序设定方法和管理方法 303

（1）确认渗碳加工材料 303

（2）确认渗碳工件的质量 304

（5）冷却设备 306

（3）决定工件的分类 306

（4）选定加热设备 306

（6）加工方法的设定 307

（7）加热方法的设定 308

（8）处理后的工序的设定 308

（9）试验 311

（10）管理方法 311

（11）实例 311

31.7可控气氛热处理的安全维护 311

（1）炉的干燥和洗炉 311

（2）周期炉的起动和停止 312

（3）井式炉的起动和停止 313

31.8特殊渗碳法 313

（1）高温渗碳 313

（2）真空渗碳 315

（3）使用固体渗碳剂的气体渗碳 317

（4）滴入式气体渗碳 318

（5）真空离子渗碳 319

32章 碳氮共渗处理作业 321

32.1液体碳氮共渗 321

（1）液体碳氮共渗操作 321

32.2气体碳氮共渗 321

（1）气体碳氮共渗的特点 321

（2）气体碳氮共渗操作 322

33章 渗氮处理作业 324

33.1渗氮的目的 324

33.2气体渗氮 324

（1）Fe-N平衡状态图 324

（3）渗氮钢 325

（2）渗氮理论 325

（4）渗氮层的各种性质 326

（5）渗氮操作 327

33.3气体软氮化 328

33.4盐浴渗氮或软氮化 329

33.5离子渗氮 330

（1）离子渗氮的原理和优点 330

（2）装置及处理钢的性能 331

34章 渗碳、渗氮用的加热和冷却装置 333

34.1渗碳炉 333

（1）周期式的卧式渗碳炉 333

（2）周期式的立式渗碳炉 334

34.2连续渗碳炉 335

34.5连续式低温气体碳氮共渗炉 337

34.3碳氮共渗炉 337

34.4渗氮炉 337

34.6离子渗氮装置 338

34.7等温槽 338

35章 渗碳和渗氮的缺陷及其防止方法 339

35.1渗碳和碳氮共渗引起的缺陷及其防止方法 339

（1）淬火变形 339

（2）淬火裂纹 339

（3）软点 339

（4）硬度不足 339

（11）剥离 340

（10）晶粒粗化 340

（9）硬化层不足 340

（8）过渗碳 340

（7）回火脆性 340

（6）脱碳 340

（5）自生裂纹、时效变形、回火裂纹、磨削裂纹、冷处理裂纹 340

（12）异常组织 341

（13）氧化 341

（14）心部硬度不足 342

（15）心部组织不良 342

35.2渗氮引起的缺陷及其防止方法 342

（1）变形 342

（2）硬度不足 342

（3）渗氮不均 342

（7）回火脆性 343

（6）内部硬度降低 343

（5）渗氮层剥离 343

（4）渗氮层不足 343

第4篇 高频和火焰加热处理法 345

41章 高频热处理作业 345

41.1高频加热 345

（1）高频热处理的目的和特征 345

（2）感应加热的原理 346

41.2高频发生装置 349

（1）电动发电机（简称MG） 349

（2）电子管式振荡器 351

（3）可控硅变频器 353

41.3感应加热效果 355

（1）电流变压器的结构 355

（2）感应圈的形状和尺寸 355

（3）关于感应加热效果的要素 356

（1）相变点的偏移和奥氏体化状态 357

（2）快速加热和冷却速度对淬火硬化层深度的影响 357

41.4高频热处理和冶金学上的效果 357

41.5高频热处理作业方案的设定 360

（1）淬火方法 360

（2）感应圈和加热条件的选定 361

（3）冷却介质和冷却速度的选定 362

（4）回火条件的选定 364

（5）高频加热软化退火 364

41.6水溶性冷却剂的管理 365

（1）温度控制 365

（2）浓度调整 365

（3）冷却性能的强化方法 365

（2）工件的质量 366

41.7高频淬火作业 366

（1）处理设备的维修 366

41.8高频回火作业 370

41.9高频淬火设备的操作 370

（1）按照受热体（工件）选定高频发生装置 370

（2）高频淬火设备的运转和调整 371

（3）冷却介质的喷射方法 373

（4）感应圈的材料 373

42章 火焰热处理作业 374

42.1火焰热处理的目的和特征 374

（1）目的 374

（2）传热现象 374

（1）燃料气和氧的性能与特征 375

42.2加热用气体 375

（3）火焰热处理的特征 375

（2）火焰的种类 377

（3）气体火焰的特征 378

42.3火焰淬火设备和运转及调整方法 379

（1）喷嘴的结构 379

（2）淬火方法 380

（3）各种淬火方法的特点 382

（4）装置的运转和调整 383

（5）加热速度的调整 384

（6）喷嘴、气压和混合比的调整 384

42.4火焰淬火作业 385

（1）预热及其效果 385

（2）钢种和淬火温度及淬火硬化层深度 385

（1）回火温度和保温时间 387

（3）冷却介质的种类和冷却速度的选定 387

42.5回火作业 387

（2）回火后的冷却 388

（3）火焰加热回火作业 388

43章 高频热处理和火焰热处理的缺陷及其防止方法 389

43.1高频热处理和火焰热处理的缺陷及其防止方法 389

（1）淬火变形 389

（2）淬火裂纹 389

（3）淬火不均 390

（4）硬化层不足 390

（5）烧损 390

（6）自发开裂和回火脆性 391

（7）晶粒粗化 391