钢的热处理 原理和工艺PDF电子书下载

第1章 金属固态相变概论 1

1.1 金属固态相变的主要类型 1

1.1.1 平衡转变 1

1.1.2 不平衡转变 2

1.2 金属固态相变的主要特点 3

1.2.1 相界面 3

1.2.2 两相间的晶体学关系（取向关系与惯习面） 4

1.2.3 应变能 5

1.2.4 晶体缺陷的作用 5

1.2.5 形成过渡相 6

1.3 固态相变时的形核 6

1.3.1 均匀形核 6

1.3.2 非均匀形核 7

1.4 固态相变时的晶核长大 8

1.4.1 新相长大机理 8

1.4.2 新相长大速率 9

1.5 固态相变动力学 11

复习思考题 12

参考文献 12

第2章 钢的加热转变 13

2.1 奥氏体的形成 13

2.1.1 奥氏体的性能 13

2.1.2 奥氏体形成的条件 14

2.2 奥氏体形成的机理 15

2.2.1 珠光体类组织向奥氏体的转变 15

2.2.2 马氏体向奥氏体的转变 20

2.3 奥氏体形成的动力学 21

2.3.1 奥氏体等温形成动力学 21

2.3.2 连续加热时奥氏体形成动力学 23

2.3.3 奥氏体形成动力学的理论处理 24

2.3.4 影响奥氏体形成速率的因素 26

2.4 奥氏体晶粒的长大及其控制 28

2.4.1 研究奥氏体晶粒长大的必要性 28

2.4.2 晶粒度的概念 28

2.4.3 奥氏体晶粒长大的特点 30

2.4.4 影响奥氏体晶粒长大的因素 30

2.4.5 奥氏体晶粒大小的控制及其在生产中的应用 35

2.4.6 粗大奥氏体晶粒的遗传及其阻断 37

复习思考题 38

参考文献 38

第3章 珠光体转变与钢的退火和正火 40

3.1 钢的冷却转变概述 40

3.1.1 IT图 40

3.1.2 CT图 42

3.2 珠光体的组织和性质 42

3.2.1 珠光体的组织形态和晶体学 42

3.2.2 珠光体的力学性能 46

3.3 珠光体转变机理 47

3.3.1 一般概述 47

3.3.2 珠光体转变的领先相 48

3.3.3 珠光体的长大方式 49

3.4 珠光体转变动力学 51

3.4.1 珠光体转变动力学的特点 51

3.4.2 珠光体转变动力学研究 51

3.4.3 影响珠光体转变动力学的其他因素 55

3.5 先共析转变 58

3.5.1 发生先共析转变的条件 58

3.5.2 先共析相的形态 59

3.6 合金钢中其他类型的奥氏体高温分解转变 61

3.6.1 特殊碳化物珠光体 61

3.6.2 纤维状碳化物与铁素体的聚合体 61

3.6.3 相间沉淀组织 62

3.6.4 合金元素对特殊碳化物形态的影响 64

3.6.5 高温区直接转变产物的力学性能 66

3.7 钢的退火和正火 66

3.7.1 钢的退火 66

3.7.2 钢的正火 70

3.7.3 小结 71

复习思考题 72

参考文献 73

第4章 马氏体转变 75

4.1 马氏体的晶体结构和转变特点 75

4.1.1 马氏体的晶体结构 75

4.1.2 马氏体转变的特点 78

4.2 马氏体转变的切变模型 82

4.2.1 Bain模型 82

4.2.2 K-S模型 83

4.2.3 G-T模型 85

4.2.4 K（Kelly）-N（Nutting）-V（Venables）模型 86

4.3 马氏体的组织形态 86

4.3.1 马氏体的形态 87

4.3.2 影响马氏体形态和内部亚结构的因素 92

4.4 马氏体转变的热力学分析 93

4.4.1 马氏体转变的驱动力 93

4.4.2 Ms点的物理意义 94

4.4.3 影响Ms点的因素 94

4.5 马氏体转变动力学 97

4.5.1 马氏体转变的形核 97

4.5.2 马氏体转变动力学的类型 98

4.6 马氏体的力学性能 102

4.6.1 马氏体的硬度和强度 102

4.6.2 马氏体的塑性和韧性 103

4.6.3 马氏体的相变诱发塑性 106

4.7 奥氏体的稳定化 107

4.7.1 奥氏体的稳定化现象 107

4.7.2 奥氏体的热稳定化 107

4.7.3 奥氏体的机械稳定化 109

4.7.4 奥氏体稳定化规律在生产中的应用 110

4.8 热弹性马氏体与形状记忆效应 111

4.8.1 热弹性马氏体 111

4.8.2 热弹性马氏体的伪弹性行为 112

4.8.3 形状记忆效应 112

复习思考题 115

参考文献 115

第5章 贝氏体转变 118

5.1 贝氏体的组织形态和亚结构 118

5.1.1 上贝氏体 118

5.1.2 下贝氏体 120

5.1.3 其他各类贝氏体 122

5.2 贝氏体转变的特点和晶体学 125

5.2.1 贝氏体转变的特点 125

5.2.2 贝氏体转变的晶体学 125

5.3 贝氏体转变过程及其热力学分析 126

5.3.1 贝氏体转变过程 126

5.3.2 贝氏体转变的热力学分析 128

5.4 贝氏体转变机理概述 129

5.4.1 切变机理 130

5.4.2 台阶机理 132

5.5 贝氏体转变动力学 133

5.5.1 贝氏体转变动力学的特点 133

5.5.2 贝氏体等温转变动力学图 135

5.5.3 影响贝氏体转变动力学的因素 136

5.6 贝氏体的力学性能 139

5.6.1 贝氏体的强度 139

5.6.2 贝氏体的韧性 142

5.7 魏氏组织 144

5.7.1 魏氏组织的形态和基本特征 144

5.7.2 魏氏铁素体的形成条件和转变机理 145

5.7.3 魏氏铁素体对钢力学性能的影响 147

复习思考题 148

参考文献 148

第6章 钢的过冷奥氏体转变图 150

6.1 IT图 150

6.1.1 IT图的建立 150

6.1.2 影响IT图的因素 151

6.1.3 IT图的基本类型 155

6.2 CT图 156

6.2.1 CT图的建立 156

6.2.2 CT图的分析 158

6.2.3 CT图的基本类型 160

6.3 IT图与CT图的比较和应用 161

6.3.1 IT图与CT图的比较 161

6.3.2 IT图和CT图的应用 162

复习思考题 164

参考文献 165

第7章 钢的淬火 166

7.1 淬火方法及工艺参数的确定 166

7.1.1 各种淬火方法 166

7.1.2 淬火工艺参数的确定 168

7.1.3 等温淬火工艺 171

7.1.4 冷处理 172

7.2 淬火介质 172

7.2.1 淬火介质的分类 172

7.2.2 有物态变化的淬火介质 173

7.2.3 无物态变化的淬火介质 176

7.2.4 其他新型淬火介质简介 177

7.3 钢的淬透性 178

7.3.1 淬透性的意义 178

7.3.2 淬透性的确定方法 180

7.3.3 淬透性曲线的应用 183

7.4 淬火缺陷及其防止 186

7.4.1 淬火内应力 186

7.4.2 淬火变形 189

7.4.3 淬火开裂 192

7.4.4 减少淬火变形和防止淬火开裂的措施 194

7.4.5 其他淬火缺陷及其防止 195

7.5 淬火工艺的新发展 197

7.5.1 奥氏体晶粒的超细化处理 197

7.5.2 碳化物的超细化处理 198

7.5.3 控制马氏体、贝氏体组织形态及其组成的淬火 199

7.5.4 使钢中保留适当数量塑性第二相的淬火 199

复习思考题 201

参考文献 201

第8章 回火转变与钢的回火 203

8.1 淬火钢在回火时的组织变化 203

8.1.1 碳原子的重新分布——时效阶段（100℃以下） 203

8.1.2 过渡碳化物（ε/η或ε＇）的析出——回火第一阶段（100200 ℃） 207

8.1.3 残余奥氏体的分解——回火第二阶段（200～300 ℃） 208

8.1.4 过渡碳化物（ε/η或ε＇）转变为Fe3 C——回火第三阶段（200～350 ℃） 210

8.1.5 Fe3 C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成——回火第四阶段（350℃以上） 212

8.2 淬火钢回火后力学性能的变化 213

8.3 合金元素对回火的影响 216

8.3.1 提高钢的回火抗力 216

8.3.2 引起二次硬化 217

8.4 回火脆化现象 219

8.4.1 回火马氏体脆性（TME） 220

8.4.2 回火脆性（TE） 222

8.5 回火工艺 227

8.5.1 回火温度的确定 228

8.5.2 回火时间的确定 230

复习思考题 232

参考文献 232

第9章 钢的化学热处理 235

9.1 化学热处理概述 235

9.2 钢的渗碳 236

9.2.1 渗碳原理（以气体渗碳为例） 236

9.2.2 气体渗碳工艺 241

9.2.3 固体和液体渗碳简介 243

9.2.4 渗碳后的热处理 244

9.2.5 渗碳层深度的测量 245

9.2.6 渗碳热处理的常见缺陷 246

9.2.7 渗碳后钢的力学性能 247

9.3 钢的氮化 249

9.3.1 氮化的特点和分类 249

9.3.2 铁-氮相图和纯铁氮化层的组织 249

9.3.3 气体氮化原理 251

9.3.4 氮化前的热处理 254

9.3.5 气体氮化工艺 255

9.3.6 氮化零件的检验和常见缺陷 258

9.3.7 离子氮化 259

9.3.8 软氮化 262

9.4 钢的碳氮共渗 264

9.4.1 概述 264

9.4.2 高温碳氮共渗原理和工艺 264

9.4.3 渗层的组织和性能 266

9.5 钢的渗硼 267

9.6 钢的渗铝 270

9.6.1 钢渗铝后的性能特点及应用 270

9.6.2 渗铝工艺原理 271

9.6.3 渗层组织和性能 271

复习思考题 273

参考文献 273

第10章 特种热处理 275

10.1 表面热处理 275

10.1.1 感应加热表面热处理 275

10.1.2 激光热处理 282

10.2 真空热处理 285

10.2.1 关于真空的基本知识 285

10.2.2 真空热处理的特异效果和伴生现象 286

10.2.3 真空热处理的应用 289

10.3 形变热处理 292

10.3.1 形变热处理的分类和应用 292

10.3.2 形变热处理强韧化的机理 297

10.3.3 影响形变热处理强韧化效果的工艺因素 299

10.4 钢的时效 300

10.4.1 时效过程的一般原理 300

10.4.2 影响时效的因素 301

10.4.3 低碳钢的形变时效 302

10.4.4 马氏体时效钢的时效 304

复习思考题 305

参考文献 305

附录 307

附录一 常用钢临界点、淬火加热温度及Ms点 307

附录二 钢的硬度与强度换算表 311

附录三 常用物理单位换算系数 312