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目录 1

前言 1

编者的话 1

第一章　热处理的基本原理及工艺 1

第一节　奥氏体的形成 1

一、奥氏体的形成过程 1

二、影响奥氏体形成速度的因素 2

三、非平衡组织加热时奥氏体的形成 3

四、奥氏体晶粒的长大与控制 3

第二节　珠光体转变 5

一、珠光体的组织形态及形成机制 5

二、先析相析出及组织形态 7

三、影响珠光体转变的因素 10

五、钢中碳化物的相间析出 12

四、珠光体的力学性能 12

第三节　贝氏体转变 13

一、贝氏体形成的条件和组织形态 13

二、贝氏体的转变机理 15

三、影响贝氏体转变的因素 17

四、贝氏体的力学性能及在生产中的应用 17

第四节　马氏体转变 19

一、马氏体晶体结构和转变特征 19

二、马氏体的组织形态 20

三、影响马氏体转变的因素 22

四、马氏体的性能 24

第五节 回火时组织的转变 25

一、淬火马氏体的分解 25

二、残留奥氏体的转变 30

三、非马氏体组织回火时发生的转变 32

四、淬火钢回火时力学性能的变化 33

第六节　退火与正火 35

一、退火 35

二、正火 43

三、退火、正火后的组织和性能 45

四、退火、正火的典型实例 46

五、退火、正火的质量控制及缺陷防治 49

第七节　淬火与回火 53

一、淬火介质 53

二、淬火工艺 68

三、淬透性和淬硬性 76

四、新型淬火方法简介 80

五、回火工艺及回火脆性 83

六、淬火、回火件的质量控制 86

七、淬火、回火件的断裂分析 88

八、清洗、中间防锈及喷砂、喷丸处理 94

第八节　真空热处理 96

一、真空热处理原理 96

二、真空热处理工艺要求 99

三、真空退火、真空淬火、回火工艺 102

四、真空渗碳 113

第九节　低碳马氏体用钢的热处理 119

第十节　冷处理 121

第十一节　铸钢件的热处理 123

一、铸钢件的热处理工艺特点及要求 123

二、各种铸钢件的热处理 123

第十二节　低温用钢的热处理 126

第二章　钢的表面热处理 128

第一节　感应加热淬火的基本知识 128

一、感应加热原理 128

二、感应加热的相变特点 130

三、感应加热淬火后的组织和性能 131

第二节　感应加热淬火工艺参数确定 133

一、零件技术条件的确定 133

二、感应加热设备频率、加热比功率的选择与确定 144

三、感应加热淬火加热方式和加热工艺参数确定 149

四、冷却方法和冷却时间的确定 159

五、感应加热淬火件的回火 164

第三节　感应加热淬火设备的电参数调整 166

一、中频感应加热淬火设备的调整 166

二、高频感应加热淬火设备的调整 170

第四节　高、中频感应加热淬火实例 173

一、典型零件的高频感应加热淬火 173

二、典型零件的中频感应加热淬火 175

二、工频感应加热淬火实例 180

第五节　工频感应加热淬火工艺 180

一、工频感应加热变压器及供电线路 180

第六节　感应加热淬火件的质量检验 186

第七节　感应加热淬火件的常见缺陷与对策 191

第八节　感应器的设计与制造 194

一、感应器设计的基本参数选择 194

二、高、中频感应器的制造步骤 203

三、常用的高、中频感应器的结构和应用实例 205

四、工频感应器 227

第九节　感应加热淬火典型案例分析 228

一、轻型汽车前悬架扭杆断裂 228

二、吉普车半轴早期断裂 233

第十节　火焰加热淬火 235

第十一节　接触电阻加热淬火 242

一、激光淬火 243

第十二节　激光淬火和电子束淬火 243

二、电子束淬火 249

第三章　钢的化学热处理 251

第一节　可控气氛的制取 251

一、各种可控气氛的制取方法 251

二、炉气成分的控制原理和方法 262

第二节　钢的渗碳 269

一、气体渗碳 269

二、液体渗碳 292

三、固体渗碳 300

四、其他渗碳方法 304

五、渗碳后的热处理 307

六、渗碳件的质量检验 310

第三节　渗碳件的常见缺陷与对策 314

一、轻型卡车转向螺杆断裂 320

第四节　渗碳件失效的典型案例分析 320

二、中巴车主动齿轮轴断裂 324

第五节　钢的碳氮共渗 327

一、碳氮共渗的工艺特点 327

二、气体碳氮共渗工艺 327

三、液体碳氮共渗工艺 335

四、碳氮共渗件的质量检验 337

五、碳氮共渗件的常见缺陷与对策 340

第六节　碳氮共渗件的案例分析 341

一、载货汽车驻车制动扇形齿轮断齿 341

二、转向拉杆球接头座早期磨损 342

第七节　渗氮 343

一、气体渗氮 343

二、离子渗氮 360

三、渗氮件的质量检验 370

一、气体氮碳共渗 374

第八节　氮碳共渗 374

二、熔盐液体氮碳共渗 380

第九节　渗氮和氮碳共渗的典型案例 384

一、内燃机凸轮轴氮碳共渗层剥落 384

二、渗氮丝杆脆性断裂 387

第十节　渗硫及复合渗 388

一、低温电解渗硫 388

二、硫氮共渗 390

三、硫氮碳共渗 391

第十一节　气相沉积处理 398

一、化学气相沉积（CVD） 398

二、物理气相沉积（PVD） 400

三、离子注入技术 404

一、固体渗硼 406

第十二节　渗硼 406

二、盐浴渗硼 407

第十三节　渗金属 413

一、渗铬 413

二、渗铝 415

三、渗钒、渗铌、渗钛 417

四、渗金属件的质量检验 419

第四章　热处理应力、变形及裂纹控制 423

第一节　热处理应力及控制 423

一、淬火应力 423

二、表面淬火时的残余应力 428

三、化学热处理淬火后的残余应力 436

第二节　热处理变形及控制 437

一、热处理变形概述 437

二、热处理变形的一般规律 437

三、影响热处理变形的因素 442

四、控制和减少热处理变形的措施 452

五、热处理变形的矫正 458

第三节　热处理裂纹与控制 459

一、热处理裂纹的类型和特征 459

二、热处理裂纹形成的原因 462

三、热处理裂纹的控制与对策 466

第五章　齿轮的热处理 472

第一节　齿轮的渗碳 472

一、齿轮渗碳用钢 472

二、齿轮渗碳工艺 476

三、齿轮渗碳层深的确定原则 479

第二节　齿轮渗碳的工艺缺陷及控制 479

一、工艺缺陷及控制 479

二、渗碳、催渗技术的发展 481

第三节　汽车齿轮失效形式及典型案例分析 483

一、汽车齿轮的失效案例 485

二、汽车齿轮失效的预防措施 485

第四节　齿轮的碳氮共渗 486

一、齿轮的碳氮共渗用钢 486

二、齿轮的碳氮共渗工艺 487

三、齿轮的碳氮共渗工艺实例 488

四、齿轮碳氮共渗的工艺缺陷及控制 492

第五节　汽车齿轮碳氮共渗的失效案例分析 493

一、轻型汽车变速箱三档齿轮的台架断裂试验 493

二、轿车变速箱接合齿圈崩齿 493

第六节　齿轮的渗氮和氮碳共渗 496

一、渗氮齿轮用钢、预备热处理和渗氮层深 496

二、齿轮的渗氮工艺 497

三、齿轮的氮碳共渗工艺 502

一、齿轮变形 503

第七节　齿轮的热处理变形与控制 503

二、影响变形的因素 504

三、变形与控制的方法举例 505

第六章　轴、杆类零件的热处理 510

第一节　内燃机轴杆件的热处理典型案例分析 510

一、曲轴热处理及断裂分析 510

二、凸轮轴热处理及断裂分析 518

三、内燃机连杆的热处理 527

第二节　汽车前轴、后半轴的热处理典型案例分析 529

一、前轴热处理及断裂分析 529

二、半轴热处理及断裂分析 533

第三节　机床轴、杆件的热处理 540

一、机床主轴的热处理 540

二、机床丝杠的热处理 543

第四节　其他轴、杆件的热处理 549

第五节　轴、杆件的热处理变形与控制 551

第七章　套环类零件的热处理 556

第一节　套圈类零件的热处理 556

一、泥浆泵缸套的热处理 556

二、油封衬套的热处理 559

三、内燃机飞轮齿圈的热处理 559

四、轴承套圈的贝氏体等温淬火 560

第二节　环类零件的热处理 561

一、石油钻机吊环的热处理 561

二、活塞环的热处理 562

三、汽轮发电机无磁性护环的热处理 570

第三节　锅炉钢管构件的热处理 571

第四节　套圈环类零件的热处理变形与控制 574

一、套圈环类零件的变形规律 574

二、套环类零件淬火变形及控制 576

三、套圈环类零件感应加热淬火和快速加热淬火变形及控制 579

四、化学热处理对套环零件变形的影响 582

五、淬火介质对零件内孔变形的影响 584

六、套环类零件淬火变形允差 585

七、套环类零件孔径变形的矫正 586

第八章　紧固件的热处理 588

第一节　紧固件的失效、性能要求和选材 588

一、紧固件的失效 588

二、对紧固件的性能要求 589

三、紧固件用钢 591

第二节　螺纹紧固件热处理 592

一、螺纹紧固件坯料的预备热处理 592

二、螺纹紧固件的最终热处理 596

二、耐腐蚀螺纹紧固件的热处理 599

一、自攻螺钉、自攻锁紧螺钉、自钻自攻螺钉、紧定螺钉的热处理 599

第三节　专用螺纹紧固件的热处理 599

三、耐高温螺纹连接副的热处理 601

四、低温条件工作螺栓、螺母的热处理 604

五、耐磨螺栓、螺母的热处理 604

第四节　垫圈、挡圈、销和铆钉的热处理 605

一、垫圈和挡圈的热处理 605

二、销的热处理 606

三、铆钉的热处理 606

第五节　紧固件的表面处理 607

一、电镀锌 607

二、镀锌、铬 609

三、氧化和磷化处理 610

第六节　紧固件的质量检验 610

第七节　螺纹紧固件的失效案例分析 612

一、轻型汽车后桥差速器螺栓的断裂分析 612

二、汽车传动轴支撑螺钉的断裂分析 615

三、发动机导轮支架固定螺栓的断裂分析 617

第九章　弹簧的热处理 620

第一节　弹簧钢的预备热处理 620

第二节　弹簧钢的最终热处理 621

第三节　弹簧的热处理质量检验及缺陷防治 626

第四节　钢板弹簧的热处理及失效案例分析 628

一、钢板弹簧的热处理工艺 628

二、钢板弹簧的断裂分析 629

第五节　圆柱螺旋弹簧的热处理及失效案例分析 632

一、螺旋弹簧的热处理 632

二、螺旋弹簧的断裂分析 634

第六节　膜片弹簧的热处理 637

第七节　扭杆弹簧的热处理 638

一、喷丸强化处理 639

第八节　提高弹簧疲劳寿命的措施 639

二、形变处理 644

三、高应力弹簧的离子渗氮 645

四、弹簧淬火后回火与氮碳共渗相结合 645

五、板簧的预变形处理 645

六、抗应力松弛处理 645

第十章　滚动轴承零件的热处理 647

第一节　滚动轴承零件的预备热处理 647

第二节　滚动轴承零件的最终热处理 652

一、淬火工艺 652

二、回火工艺 657

三、滚动轴承零件淬火、回火后的质量控制 660

四、高碳铬轴承钢的等温淬火 667

第三节　微型轴承和精密轴承零件的热处理 669

一、微型轴承零件的热处理 669

第四节　耐蚀轴承零件的热处理 672

二、精密轴承零件的热处理 672

第五节　耐高温轴承零件的热处理 676

第六节　铁路车辆轴承零件的热处理 680

一、客车轴承零件的热处理 680

二、货车轴承零件的热处理 682

三、限制淬透性钢套圈的表面淬火 684

第七节　防磁轴承零件的热处理 685

一、7Mn15Cr2Al3V2WMo合金滚动轴承零件的热处理 686

二、00Cr40Ni55Al3、00Cr40Ni55Al3.5合金滚动轴承零件的固溶时效处理 686

三、Cr23Ni28Mo5Ti3AlV合金滚动轴承零件的热处理 687

四、MonelK—500合金滚动轴承零件的固溶时效处理 688

五、00Cr15Ni60Mo16W4合金滚动轴承零件的固溶时效处理 688

第八节　滚动轴承零件的热处理典型案例分析 688

一、汽车轮毂轴承的损坏分析 688

二、滚动轴承钢球的剥落原因分析 693

第十一章　大件、小件的热处理 696

第一节　大锻件的热处理 696

一、大锻件的锻后热处理 696

二、大锻件的最终热处理 699

三、四机架连轧机工作辊的表面剥落失效分析 706

第二节 自行车零件热处理 708

一、中轴的热处理 710

二、轴碗、轴挡等零件的热处理 710

三、飞轮零件的热处理 712

四、链条零件的热处理 713

第三节　手表零件的热处理 714

第四节　缝纫机及纺织机械零件的热处理 718

一、家用缝纫机零件的热处理 718

二、工业缝纫机零件的热处理 719

三、纺织机械零件的热处理 722

第五节　农机具零件的热处理 724

第六节　液压件的热处理 728

第十二章　工模具钢的热处理 738

第一节　碳素工具钢的热处理 738

一、碳素工具钢的预备热处理 738

二、碳素工具钢及其制件的最终热处理 740

第二节　低合金钢刃具的热处理 748

一、低合金钢刃具的预备热处理 748

二、低合金钢刃具的最终热处理 749

三、低合金钢刃具的热处理质量控制 750

四、低合金钢刃具的热处理实例 751

五、低合金钢刃具的失效分析 752

第三节　高速工具钢的热处理及典型件失效案例分析 755

一、高速钢的预备热处理 755

二、高速钢制件的最终热处理 758

三、高速钢刀具的热处理质量控制 775

四、高速钢刀具常见的热处理缺陷及防止措施 778

五、高速钢刀具的热处理实例 782

六、高速钢刀具失效分析 786

第四节　冷作模具的热处理及失效案例分析 787

一、冷作模具钢的预备热处理 787

二、冷作模具钢的最终热处理 789

三、冷作模具的热处理变形、开裂控制 794

四、冷作模具钢热处理后的金相组织控制 797

五、冷作模具的失效分析 799

第五节　热作模具钢的热处理及典型件失效案例分析 803

一、热作模具钢的预备热处理 803

二、热作模具钢的最终热处理 804

三、其他热作模具钢的热处理 808

四、热作模具的热处理质量控制 809

五、典型热作模具热处理实例 812

六、专用塑料模具用钢的热处理 814

七、热作模具的失效分析 815

第六节　量具钢的热处理 820

第十三章　铸铁的热处理 827

第一节　灰铸铁的热处理 827

一、低温去应力退火 827

二、石墨化退火 829

三、灰铸铁热处理工艺实例 829

第二节　球墨铸铁的热处理 829

一、去应力退火 829

二、石墨化退火 831

三、正火和回火 831

四、淬火和回火 840

二、珠光体基体黑心可锻铸铁的热处理 849

三、球墨可锻铸铁的热处理 849

第三节　可锻铸铁的热处理 849

一、铁素体基体黑心可锻铸铁的热处理 849

四、白心可锻铸铁的热处理 856

五、可锻铸铁退火常见的缺陷与对策 857

六、可锻铸铁件退火过程中的中间检验 859

第四节　蠕墨铸铁的热处理 860

一、正火 860

二、淬火和回火 860

三、等温淬火和硬环化处理 860

四、质量控制 861

第五节　其他铸铁的热处理 861

一、耐磨铸铁的热处理 861

二、耐蚀铸铁的热处理 868

一、各种铸铁金相组织的控制范围 869

第六节　铸铁热处理后的质量控制 869

二、铸铁热处理后的质量检验 872

第十四章　非铁合金的热处理 873

第一节　铝及铝合金的热处理 873

一、变形铝及铝合金的热处理 873

二、铸造铝合金的热处理 888

三、铝合金件的失效分析 901

第二节　铜及铜合金的热处理 903

一、退火 903

二、淬火及回火 904

三、铜合金件的失效分析 916

第三节　镁合金的热处理 918

一、铸造镁合金的热处理 918

二、加工镁合金的热处理 921

三、热处理设备、工艺要求与注意事项 923

第四节　钛及钛合金的热处理 925

一、钛合金的分类 925

二、钛合金的热处理 925

第五节　镍和镍合金的热处理 934

第六节　铸造锌合金的热处理 935

第十五章　特殊钢及合金的热处理 937

第一节　不锈钢的热处理 937

第二节　耐热钢的热处理 941

第三节　高温合金的热处理 946

第四节　高锰铸钢的热处理 960

第五节　铁基粉末冶金零件的热处理 965

第六节　钢结硬质合金和硬质合金热处理 969

一、钢结硬质合金的热处理 969

二、硬质合金的热处理 974

一、软磁材料的热处理 977

第七节　功能材料的热处理 977

二、硬磁材料的热处理 982

三、弹性合金的热处理 986

四、膨胀合金的热处理 991

五、形状记忆合金的热处理 993

第八节　不锈钢、耐热钢件热处理典型案例分析 998

一、汽轮机叶片断裂分析 998

二、内燃机阀门的常见热处理缺陷纠正与预防措施 1002

第十六章　热处理设备和仪器、仪表的安装、调试及故障排除 1004

第一节　热处理盐浴炉的技术规范、盐浴校正和常见故障排除 1004

一、盐浴炉常用加热介质及工作温度 1004

二、常用盐浴校正方法和校正剂 1008

三、盐浴炉常见故障及排除方法 1011

四、盐浴炉安全操作注意事项 1012

一、电阻炉的安装原则 1013

五、流态床炉的维护和安全操作 1013

第二节　热处理电阻炉的修理和故障排除 1013

二、电阻炉的修理和筑炉注意事项 1015

三、电阻炉的故障与排除 1016

四、电阻炉的安全操作 1017

第三节　感应加热装置的安装、调试及常见故障排除 1018

一、电子管式高频感应加热装置 1018

二、SIT全固态高频电源装置 1024

三、机械式中频变频装置 1029

四、IGBT全固态中频电源装置 1031

五、晶闸管中频电源装置 1035

六、工频感应加热装置 1039

第四节　真空淬火炉的操作与维护 1040

一、操作程序 1040

三、真空淬火炉的常见故障原因及排除方法 1042

二、真空淬火炉的维护与保养 1042

四、真空淬火炉的性能考核 1045

第五节　多用箱式可控气氛炉的调试和故障排除 1046

一、调试与生产 1046

二、常见故障的分析与排除 1047

第六节　连续贯通式气体渗碳炉的调试和故障排除 1048

一、贯通式气体渗碳炉的调试 1048

二、贯通式气体渗碳炉的验收 1051

三、贯通式气体渗碳炉的常见故障原因及排除方法 1052

第七节　热处理燃料炉的使用、维护及常见故障排除 1054

一、燃料炉的干燥与烘炉 1054

二、煤气炉的操作 1054

三、煤气炉的常见故障原因及排除方法 1055

四、油炉的操作 1056

五、燃油炉的常见故障原因及改进方法 1057

二、真空炉体的日常维护 1059

第八节　等离子热处理炉的维护与保养 1059

一、电源控制系统 1059

第九节　热处理测温仪器、仪表常见故障与维修 1062

一、热电偶的故障与维修 1062

二、电子电位差计的常见故障及排除 1064

第十节　氧探头的使用、维护及常见故障原因与排除 1068

一、氧探头的使用与维护 1068

二、氧探头的常见故障原因、排除方法 1069

三、氧电势与碳势的关系 1070

第十七章　热处理工艺规程的制定和质量控制 1074

第一节　热处理工艺文件的制定 1074

一、热处理工艺的制定原则和依据 1074

二、热处理工艺文件的编制 1076

三、热处理工艺卡片和热处理工艺守则 1079

一、工装设计 1101

四、热处理工艺的验证 1101

第二节　热处理工艺装备 1101

二、工装管理 1102

第三节　热处理的质量控制 1109

一、热处理的质量管理体系 1109

二、热处理质量控制常用的基本方法 1109

第四节　热处理车间的日常管理 1122

一、热处理车间节能 1122

二、热处理的生产管理 1123

三、热处理的技术管理 1125

四、热处理的质量管理 1126

五、热处理的经济责任制 1127

六、热处理的劳动管理 1128

七、热处理车间的班组管理 1129

一、失效分析的方法和程序 1133

第五节　热处理件失效分析的基础知识 1133

二、失效件断口的宏观分析 1134

三、失效件断口的显微形貌及形成机制 1138

四、热处理件失效分析案例 1140

附录 1142

附录A　现有热处理标准题录 1142

附录B　金属热处理工艺分类标准、代号及常用的热处理工艺代号 1148

附录C　常用钢的临界温度 1151

附录D　热处理常用的辅助材料 1156

附录E　硬度换算 1161

附录F　常用钢的回火曲线 1169

附录G　常用钢的回火方程 1221

附录H　常用钢铁材料及有色金属材料的新旧牌号对照 1225

附录I　国家职业标准——金属热处理工（节录技师、高级技师） 1241

参考文献 1245