热处理工程师手册PDF电子书下载

1化学元素 1

1.1化学元素周期表 1

1.2金属晶体原子位置、原型、结构符号、空间群标记和点阵参数 2

2金属的晶体结构 3

2.1金属的一般特征 3

2.2金属的原子晶体结构 4

2.3原子晶面的表示方法 6

2.4金属的晶体点阵缺陷 6

2.5晶体中的原子扩散 10

3钢的热处理基础 13

3.1 Fe-Fe3 C合金相图及其应用 13

3.2合金元素对钢铁组织和性能的影响 17

3.2.1 Fe-C合金相图与热处理温度的关系 17

3.2.2合金元素的影响 18

3.3钢在各种状态下的组织 23

3.3.1奥氏体 23

3.3.2铁素体 23

3.3.3珠光体 24

3.3.4贝氏体 24

3.3.5先共析铁素体和渗碳体 25

3.3.6马氏体和回火马氏体 25

3.3.7回火索氏体和托氏体 26

3.4钢在加热过程中的组织转变 26

3.4.1珠光体-奥氏体转变 26

3.4.2铁素体-珠光体向奥氏体的等温转变 27

3.4.3连续加热时的奥氏体形成过程 30

3.4.4钢加热时的奥氏体晶粒长大 31

3.4.5钢的晶粒度对性能的影响 32

3.4.6奥氏体晶粒度的显示和测定 33

3.4.7过热和过烧 33

3.4.8氧化和脱碳 34

3.5钢的过冷奥氏体转变 42

3.5.1过冷奥氏体等温转变图 42

3.5.2奥氏体连续冷却转变图 43

3.5.3钢的淬透性和奥氏体连续冷却转变图的关系 44

3.6钢的淬透性 46

3.6.1概述 46

3.6.2 Grossmann的淬透性概念 46

3.6.3钢淬透性测定方法 48

3.6.4淬透性曲线的应用 50

3.6.5低淬透性钢 60

3.7钢件热处理残留应力和畸变 62

3.7.1概论 62

3.7.2整体热处理残留应力 62

3.7.3表面淬火的残留应力 64

3.7.4化学热处理的残留应力 65

3.7.5残留应力的调整和消除 66

3.7.6热处理畸变 68

4热处理设备 71

4.1热处理设备术语 71

4.2对热处理设备的基本要求 76

4.3热处理设备分类 77

4.4热处理加热炉的标准编号 78

4.5热处理设备发展方向 78

4.5.1清洁的热处理设备 79

4.5.2精密的热处理设备 79

4.5.3节能的热处理设备 80

4.5.4质量的自动控制 80

5热处理工艺材料 82

5.1热处理工艺材料术语 82

5.2热处理工艺材料类别 85

5.3热处理的加热介质 86

5.3.1制备气氛的原料气 87

5.3.2热处理加热用盐 87

5.3.3流动粒子 90

5.3.4回火油 91

5.4热处理淬冷介质 91

5.4.1淬火油 92

5.4.2聚合物淬火介质 97

5.5热处理渗剂 103

5.5.1渗碳剂 103

5.5.2碳氮共渗剂 103

5.5.3渗硼剂 104

5.5.4渗金属剂 104

5.6防氧化脱碳涂料 105

5.7不锈钢箔 105

5.8防渗涂料 105

5.9表面处理剂 105

5.10辅助材料 106

5.10.1清洗剂 106

5.10.2防锈剂 107

5.10.3干燥剂和吸收剂 107

5.10.4催化剂 107

6热处理工艺和术语 109

6.1热处理工艺分类和代号 109

6.1.1基础分类 109

6.1.2附加分类与代号 109

6.2金属热处理工艺术语 111

7钢件的整体热处理 124

7.1钢件的正火与退火 124

7.1.1正火与退火工艺分类及代号 124

7.1.2正火与退火工艺 124

7.2钢件的淬火与回火 133

7.2.1一般淬火与回火 133

7.2.2锻造余热淬火与回火 144

8钢件的表面热处理 148

8.1感应加热表面热处理 148

8.2火焰加热表面淬火 188

8.3接触电阻加热表面淬火 194

8.4电解液加热表面淬火 195

8.5盐浴加热表面淬火 195

9钢件的化学热处理 196

9.1原子扩散 196

9.1.1基本规律 196

9.1.2碳在钢中的扩散 196

9.1.3氮在钢中的扩散 197

9.2钢的低温化学热处理 198

9.2.1气体渗氮 198

9.2.2离子渗氮 205

9.2.3气体氮碳共渗 208

9.2.4盐浴硫氮碳共渗 212

9.2.5渗锌 215

9.2.6钢件低温化学热处理的渗层组织和性能 216

9.3钢的高温化学热处理 219

9.3.1渗碳和碳氮共渗 219

9.3.2渗硼 229

9.3.3渗金属 234

9.3.4钢铁件热浸铝和渗铝 238

10钢的少无氧化热处理 245

10.1可控气氛热处理 245

10.1.1钢在气体介质中加热时的行为 245

10.1.2钢在可控气氛中实现无氧化加热的原理 246

10.1.3碳势控制原理 246

10.1.4可控气氛的制备和应用 248

10.1.5可控气氛热处理设备 257

10.2真空热处理 260

10.2.1金属在真空中加热时的行为 261

10.2.2金属在真空中的加热速度 262

10.2.3金属在真空中加热后的冷却 263

10.2.4真空热处理工艺 264

10.2.5真空热处理设备 266

10.2.6真空热处理和真空技术术语及实用数据 269

10.3盐浴热处理 274

10.3.1热处理加热和冷却用盐 274

10.3.2钢在盐浴中加热时的行为 275

10.3.3钢在盐浴中的冷却 277

10.3.4盐浴热处理炉 277

10.4流态床加热热处理 278

10.5其他少无氧化加热方法 280

10.5.1装箱加热 280

10.5.2调整燃料炉的燃烧系数 280

10.5.3保护涂料 281

10.5.4包装热处理 281

11等离子体热处理 282

11.1等离子体热处理基础 282

11.1.1等离子体 282

11.1.2低压气体放电 282

11.2等离子体化学热处理 287

11.2.1等离子体化学热处理的基本原理 287

11.2.2等离子体化学热处理设备 290

11.2.3等离子体化学热处理工艺 292

11.3等离子体基离子注入技术 299

11.3.1等离子体基离子注入技术的基本原理 299

11.3.2等离子体基离子注入技术的工作模式 299

11.3.3等离子体基离子注入技术的特点 301

11.3.4离子注入技术改善表面性能的机理 301

11.3.5等离子体基离子注入技术的应用 302

参考文献 302

12超硬化合物层的离子沉积法 303

12.1真空溅射法 304

12.2离子镀渗法 307

12.3其他镀渗方法 308

13高密度能加热表面热处理 309

13.1高频电脉冲感应淬火 309

13.2激光热处理 309

13.3电子束热处理 315

13.4离子注入合金化 317

14淬火钢的冷处理 319

14.1淬火钢组织中的残留奥氏体 319

14.1.1残留奥氏体产生的原因 319

14.1.2影响残留奥氏体量的因素 319

14.1.3残留奥氏体对钢性能的影响 320

14.2奥氏体的稳定化 321

14.3钢的冰冷和深冷处理 321

14.3.1冷处理工艺 321

14.3.2冰冷和深冷处理注意事项 321

14.4淬火钢冷处理后的性能变化 322

14.5冷处理设备 322

14.5.1冰冷保温罐 322

14.5.2冷却循环空气的热交换器 322

14.5.3液氮蒸发式深冷处理设备 323

14.5.4和制冷机连通的容器 323

14.6展望 323

14.6.1美国冷处理和深冷处理行业现状 323

14.6.2冷处理和深冷处理在其他方面的应用 324

14.6.3深冷处理技术展望 324

参考文献 324

15铸铁的热处理 325

15.1铸铁的分类和应用 325

15.2铸铁热处理基础 329

15.2.1 Fe-C-Si三元相图 330

15.2.2铸铁的共析温度范围及其影响因素 330

15.2.3加热时的组织转变 330

15.2.4冷却时的组织转变 332

15.3白口铸铁的热处理 337

15.3.1去应力退火 337

15.3.2淬火与回火 337

15.3.3等温淬火 338

15.4灰铸铁的热处理 338

15.4.1退火 338

15.4.2正火 340

15.4.3淬火与回火 341

15.5球墨铸铁的热处理 342

15.5.1退火 342

15.5.2正火 345

15.5.3淬火与回火 347

15.5.4等温淬火 351

15.6可锻铸铁的热处理 352

15.6.1白心可锻铸铁的热处理 352

15.6.2黑心可锻铸铁的热处理 352

15.6.3珠光体可锻铸铁的热处理 353

15.6.4球墨可锻铸铁的热处理 355

16非铁合金的热处理 358

16.1铜和铜合金的热处理 358

16.2铝和铝合金的热处理 364

16.3钛和钛合金的热处理 375

16.4镁和镁合金的热处理 380

16.5镍和镍合金的热处理 384

17粉末冶金件的热处理 385

17.1粉末冶金方法和适用范围 385

17.2铁基粉末冶金件的热处理 388

17.2.1铁基粉末冶金材料的分类 389

17.2.2铁基粉末冶金件的应用 389

17.2.3铁基粉末冶金件的热处理 390

17.3钢结硬质合金的热处理 397

17.3.1钢结硬质合金的特点、牌号、性能和用途 397

17.3.2钢结硬质合金的热处理 398

17.3.3钢结硬质合金的组织与性能 400

17.4粉末高速钢的热处理 401

17.4.1粉末高速钢的类别和性能 401

17.4.2粉末高速钢的热处理工艺 402

17.5硬质合金的热处理 402

17.5.1硬质合金的分类和用途 403

17.5.2硬质合金的热处理工艺 404

18机器零件的热处理 407

18.1齿轮的热处理 407

18.1.1齿轮的服役条件和失效形式 407

18.1.2齿轮用钢及技术要求 407

18.1.3齿轮的调质处理 411

18.1.4齿轮的表面淬火 412

18.1.5齿轮的渗碳和碳氮共渗 420

18.1.6齿轮的渗氮和氮碳共渗 426

18.1.7减少齿轮热处理畸变的措施 430

18.2滚动轴承零件的热处理 430

18.2.1滚动轴承零件的服役条件和失效形式 430

18.2.2滚动轴承材料 431

18.2.3铬钢轴承零件的热处理 437

18.2.4渗碳钢制轴承零件的热处理 448

18.2.5中碳合金钢轴承零件的热处理 449

18.2.6微型轴承零件的热处理 449

18.2.7耐蚀轴承零件的热处理 451

18.2.8耐高温轴承零件的热处理 451

18.2.9 08、 10钢冲压成形轴承零件的热处理 454

18.3弹簧的热处理 455

18.3.1弹簧的服役条件和失效方式 455

18.3.2弹簧用材料 456

18.3.3弹簧的一般热处理 458

18.3.4弹簧的其他强化处理 463

18.3.5弹簧的稳定化处理 463

18.3.6耐蚀、耐热弹簧的热处理 464

18.4紧固件的热处理 467

18.4.1螺纹紧固件的热处理 467

18.4.2垫圈、挡圈、销和铆钉的热处理 473

18.5汽车、拖拉机及柴油机零件的热处理 475

18.5.1活塞环的热处理 475

18.5.2活塞销的热处理 477

18.5.3连杆的热处理 479

18.5.4曲轴的热处理 481

18.5.5凸轮轴的热处理 484

18.5.6气门挺杆的热处理 486

18.5.7排气阀的热处理 490

18.5.8半轴的热处理 491

18.5.9喷油泵柱塞副和喷油嘴偶件的热处理 494

18.5.10履带板的热处理 498

18.6金属切削机床零件的热处理 498

18.6.1机床导轨的热处理 498

18.6.2机床主轴的热处理 504

18.6.3机床丝杠的热处理 505

18.6.4机床铸件的热稳定化处理 508

18.6.5其他机床零件的热处理 509

18.7大型锻件的热处理 515

18.7.1大型锻件的材料和技术要求 515

18.7.2大型锻件的锻后热处理 515

18.7.3大型锻件的最终热处理 522

18.7.4大型锻件的其他热处理工艺 530

18.8轧辊的热处理 531

18.8.1热轧辊的热处理 531

18.8.2冷轧工作辊的热处理 531

18.8.3支承辊的热处理 535

18.9切削工具的热处理 537

18.9.1服役条件和失效形式 537

18.9.2切削工具用钢及技术要求 537

18.9.3工具用钢的热处理 539

18.9.4工具用钢热处理后的金相组织 545

18.9.5工具热处理举例 550

18.10模具的热处理 553

18.10.1冷作模具的热处理 553

18.10.2热作模具的热处理 561

18.10.3塑料模具的热处理 565

18.10.4提高模具性能和寿命的热处理方法 569

18.10.5模具热处理畸变与控制 572

18.11量具的热处理 577

18.11.1量具用钢及要求 577

18.11.2量具的热处理工艺 578

18.11.3量具的热处理举例 580

18.12液压元件、零件的热处理 584

18.13自行车零件的热处理 593

18.14手表零件的热处理 595

18.15轻纺机零件的热处理 600

18.15.1家用缝纫机零件的热处理 600

18.15.2工业用缝纫机零件的热处理 605

18.15.3纺织机械零件的热处理 609

18.16农机具零件的热处理 613

18.16.1农机具零件的失效形式与性能要求 613

18.16.2耕作机械典型零件的热处理 616

18.16.3其他农机具零件的热处理 620

18.17常用五金和木工工具的热处理 624

19金属和合金的化学成分分析 626

19.1化学分析法 626

19.2火花鉴别法 633

19.3光谱分析法 636

19.4微区分析 636

20金属材料缺陷的宏观和低倍检验 639

20.1常见的低倍缺陷特征 639

20.2低倍检验的一般方法 640

20.3硫、磷元素偏析的检验方法 640

21断口分析 641

21.1断口分析的用途 641

21.2样品的切取和制备 641

21.3常用的断口分析方法 641

21.4断口低倍观察分析 642

21.5断口的微观观察分析 644

21.6典型断口形貌特征 645

22显微组织检验 648

22.1光学显微镜分析方法 648

22.2定量金相分析方法 653

22.3晶粒度测定方法 655

22.4高温和低温金相分析方法 657

22.5电子显微镜分析方法 657

22.6钢铁零件典型热处理显微组织与缺陷的金相特征 658

23力学性能测试方法 661

23.1硬度 661

23.2拉伸 684

23.3压缩、弯曲和扭转 686

23.4冲击 687

23.5疲劳 688

23.6断裂韧度 691

23.7蠕变和持久强度 693

23.8摩擦磨损 695

24热处理质量的无损检测 698

24.1磁粉检测 698

24.2涡流检测 702

24.3渗透检测 703

24.4超声波检测 707

24.5 X射线和γ射线检测 711

25内应力测定 721

25.1应力释放法 721

25.2 X射线法 721

25.3磁性法 723

25.4超声波法 724

25.5深层应力分布测量 724

26耐蚀性能测试 725

26.1工程上常见的腐蚀类型 725

26.2腐蚀速率评定方法 725

26.3均匀腐蚀试验 726

26.4点腐蚀试验 726

26.5晶间腐蚀试验 727

26.6缝隙腐蚀试验 727

26.7应力腐蚀开裂试验 728

26.8大气腐蚀与高温氧化 729

27热处理质量控制 730

27.1热处理质量控制的目的及主要内容 730

27.2热处理质量控制体系 730

27.3产品设计中的热处理质量控制 732

27.4工艺设计中的热处理质量控制 732

27.5原材料质量控制 736

27.6热处理工序的过程质量控制 736

27.7热处理质量检验控制 740

27.8操作者技能和责任质量控制 741

27.9热处理质量控制中的统计技术 741

27.10热处理产品质量的信息化控制 743

27.11热处理质量控制要求（JB/T 10175—2008） 745

27.12热处理炉有效加热区测定方法（GB/T 9452—2003） 749

参考文献 756

28温度测量传感器和测温仪表 757

28.1温度传感器 757

28.1.1热电偶和补偿导线 757

28.1.2热电阻 765

28.1.3半导体温度计 765

28.1.4玻璃温度计 766

28.1.5压力温度计 766

28.1.6双金属温度计 766

28.2温度显示与调节仪表 766

28.2.1动圈式显示与调节仪表 766

28.2.2电子自动平衡式温度显示与调节仪表 767

28.2.3力矩电动机式温度指示调节仪 768

28.3数字式温度显示调节仪表 768

28.3.1 WMNK系列数字调节仪 768

28.3.2 XTM系列显示调节仪 768

28.3.3智能调节仪 769

28.4其他温度显示仪表 771

28.4.1全辐射温度计 771

28.4.2光学高温计 771

28.4.3光电高温计 773

28.5温度控制执行器 774

28.5.1电阻炉控温执行器 774

28.5.2燃料炉控温执行器 777

29热处理的节能 780

29.1热处理的节能潜力 780

29.2节能的热处理工艺 781

29.2.1不均匀奥氏体化淬火 781

29.2.2节能的加热时间计算 782

29.2.3提高炉温的快速加热 783

29.2.4渗层深度的斟酌 783

29.2.5降低淬火加热温度 783

29.2.6低温化学热处理 784

29.2.7化学热处理催渗 785

29.2.8高温渗碳 786

29.2.9以局部加热代替整体加热 788

29.2.10简化或取消热处理工序 789

29.2.11余热利用 789

29.3节能的热处理设备 790

29.3.1热处理设备的节能途径 790

29.3.2合理选择能源 790

29.3.3合理选择炉型 791

29.3.4减少炉壁散热和炉衬蓄热 791

29.3.5优化燃烧过程 792

29.3.6充分利用余热 792

29.3.7料盘、料筐、夹具轻量化 794

29.3.8热能多项综合利用的渗碳淬火、回火生产线 794

29.3.9气体燃料的热化学重整 794

29.4节能的管理措施 795

参考文献 795

30热处理生产的安全技术 797

30.1热处理生产中的危险因素 797

30.1.1易燃物质 797

30.1.2易爆物质 799

30.1.3毒性物质 801

30.1.4高压电 802

30.1.5炽热物体及腐蚀性物质 803

30.1.6制冷剂 804

30.1.7坠落物体或迸出物 804

30.2热处理生产中的有害因素 804

30.2.1热辐射 804

30.2.2电磁辐射 805

30.2.3噪声 805

30.2.4粉尘 806

30.2.5有害气体 807

30.3热处理生产作业环境 809

30.3.1作业环境 809

30.3.2车间卫生 809

30.3.3作业场地空气中有害物质的最高允许浓度 809

30.3.4噪声控制 809

30.3.5照度标准及应急照明 809

30.3.6设备间的距离 809

30.3.7车间通道、安全标志和报警装置 810

30.4生产物料和剩余物料 810

30.4.1生产物料 810

30.4.2剩余物料 810

30.5生产装置及其安全措施 811

30.5.1电阻炉 811

30.5.2燃烧炉 812

30.5.3盐浴炉和流动粒子炉 814

30.5.4感应加热装置 816

30.5.5离子化学热处理设备 817

30.5.6激光和电子束的热处理装置 817

30.5.7淬火及回火油槽 817

30.5.8火焰淬火装置 818

30.5.9可控气氛的制备和可控气氛炉 820

30.5.10冷处理设备 821

30.5.11清洗设备 822

30.5.12喷砂、喷丸和高压水清理设备 822

30.5.13酸浸设备 822

30.5.14校直机 823

30.5.15炉用构件、料盘和夹具 823

30.6热处理工艺安全作业 824

30.6.1一般要求 824

30.6.2表面热处理 824

30.6.3化学热处理 825

30.6.4盐浴热处理 825

30.6.5真空热处理 826

30.7安全、卫生防护技术措施 826

30.7.1基本要求 826

30.7.2四防 827

31热处理生产环境及污染处理 828

31.1热处理生产的污染源 828

31.1.1煤的燃烧 828

31.1.2油、煤气、液化气和天然气的燃烧 828

31.1.3液态工艺材料的蒸发 828

31.1.4喷砂粉尘 828

31.1.5生产剩余物料排放对水体的影响 829

31.1.6废渣 829

31.1.7噪声 829

31.1.8电磁辐射 829

31.2热处理有害废物排放的限值 829

31.2.1三废排放规定 829

31.2.2空气中有害物质的限值 831

31.3热处理温室气体的排放 832

31.4有害有毒废弃物的无害化处理 832

31.4.1有害废弃物的判定 832

31.4.2有害盐渣的无害化处理 833

32常用数据资料 835

32.1化学元素的物理化学性质 835

32.2常见无机化合物的物理化学性质 839

32.3常见有机化合物的物理化学性质 842

32.4钢中碳化物的结构和性质 843

32.5金属氧化物的性质和结构 844

32.6钢牌号表示方法 845

32.6.1总则 845

32.6.2碳素结构钢 845

32.6.3优质碳素结构钢 846

32.6.4碳素工具钢 846

32.6.5易切削钢 846

32.6.6合金结构钢 846

32.6.7合金工模具钢、高速钢 846

32.6.8高碳轴承钢 846

32.6.9铸钢 846

32.7常用钢的化学成分 847

32.8常用钢的力学性能 878

32.9常用钢铁材料的物理性质 882

32.10世界各国钢牌号对照 883

32.11铸铁的分类、代号、化学成分和性能 893

32.11.1分类 893

32.11.2灰铸铁 893

32.11.3球墨铸铁 893

32.11.4蠕墨铸铁 894

32.11.5可锻铸铁 894

32.11.6抗磨白口铸铁 894

32.11.7高硅耐蚀铸铁 896

32.11.8耐热铸铁 896

32.12非铁金属和合金的分类、代号、化学成分和性能 897

32.12.1说明及代号 897

32.12.2非铁金属和合金的化学成分和性能 899

32.13非铁金属和合金的热物理性质 907

32.14钢的过冷奥氏体等温转变图 909

32.15钢的奥氏体连续冷却转变图 926

32.16钢的淬透性曲线 940

32.17淬火钢在不同温度回火后的力学性能曲线 965

32.18各国结构用钢牌号对照 995

32.18.1碳素结构钢牌号近似对照 995

32.18.2各国工具钢牌号对照 1002

32.18.3各国不锈钢和耐热钢牌号对照 1004

32.18.4各国铸铁牌号对照 1011

32.19常用单位换算 1014

32.19.1常用物理量单位换算 1014

32.19.2硬度换算 1023

32.19.3冲击值换算 1028

32.19.4气体中水分、湿度、露点间的关系 1031

32.19.5摄氏温度与华氏温度换算 1031

32.20热处理标准目录 1036

32.21美国与热处理行业有关的环境-安全法令 1039

32.22热处理常用符号 1041

32.23常用物理量法定计量单位 1043

32.24与热处理有关的国际组织、术语、法规、标准的缩写和代号 1048