金属热处理原理与工艺PDF电子书下载

第1章 金属固态相变基础 1

1．1 金属固态相变的主要类型 1

1．1．1 按平衡与否分类 1

1．1．2 其它分类方式 5

1．2 金属固态相变的主要特点 5

1．2．1 相界面和界面能 5

1．2．2 惯习面和位相关系 6

1．2．3 弹性应变能 7

1．2．4 过渡相 7

1．2．5 晶体缺陷 7

1．3 固态相变中的形核 7

1．3．1 均匀形核 8

1．3．2 非均匀形核 9

1．4 固态相变中晶核的长大 10

1．4．1 新相长大机理 10

1．4．2 新相长大速度 11

1．5 固态相变动力学 13

复习思考题 14

第2章 钢的奥氏体加热转变 15

2．1 奥氏体的组织结构与性能 15

2．1．1 奥氏体的结构 15

2．1．2 奥氏体的显微组织 15

2．1．3 奥氏体的性能 15

2．2 奥氏体的形成机理 16

2．2．1 奥氏体形成的驱动力 16

2．2．2 珠光体类组织——奥氏体转变 17

2．2．3 马氏体——奥氏体转变 20

2．2．4 奥氏体加热转变缺陷 21

2．3 奥氏体形成动力学 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 22

2．3．3 奥氏体形成动力学的数学表达 23

2．3．4 影响奥氏体形成速度的因素 25

2．4 奥氏体晶粒度及其控制 25

2．4．1 研究奥氏体晶粒度的意义 25

2．4．2 晶粒度 26

2．4．3 本质粗细晶粒钢 26

2．4．4 影响奥氏体晶粒长大的因素 27

2．4．5 奥氏体晶粒大小的控制 30

2．4．6 粗大奥氏体晶粒遗传性 30

复习思考题 31

第3章 珠光体转变 32

3．1 珠光体的组织形态与晶体结构 32

3．1．1 珠光体的组织形态 32

3．1．2 珠光体的晶体结构 34

3．2 珠光体转变机理 34

3．2．1 珠光体形成的热力学条件 34

3．2．2 片状珠光体的形成机制 35

3．2．3 粒状珠光体形成机制 38

3．3 珠光体转变动力学 39

3．3．1 珠光体转变的形核率N及线长大速度G 40

3．3．2 珠光体等温转变动力学图（IT图） 41

3．3．3 影响珠光体转变动力学的因素 42

3．4 合金元素对珠光体转变的影响 43

3．4．1 合金元素对奥氏体-珠光体平衡温度（A1）和共析碳浓度（S点）的影响 44

3．4．2 合金元素对珠光体转变动力学的影响 44

3．4．3 合金元素对珠光体转变产生影响的原因 45

3．5 亚（过）共析钢的珠光体转变 45

3．5．1 共析相的析出与伪共析转变 45

3．5．2 亚共析钢中先共析铁素体 46

3．5．3 过共析钢中先共析渗碳体 47

3．6 珠光体的力学性能 48

3．6．1 共析成分珠光体的力学性能 49

3．6．2 亚共析钢珠光体转变产物的力学性能 51

复习思考题 51

第4章 马氏体转变 52

4．1 钢中马氏体的晶体结构 52

4．1．1 马氏体的晶格类型 52

4．1．2 马氏体的异常正方度 53

4．2 马氏体转变的主要特点 54

4．2．1 马氏体转变的表面浮凸现象和切变共格 54

4．2．2 马氏体转变的无扩散性 55

4．2．3 马氏体转变的位向关系和惯习面 55

4．2．4 马氏体转变的不完全性 57

4．2．5 马氏体转变的可逆性 57

4．3 马氏体的组织形态 58

4．3．1 马氏体的形态 58

4．3．2 影响马氏体形态及内部亚结构的因素 62

4．4 马氏体转变的热力学 64

4．4．1 马氏体转变的驱动力 64

4．4．2 MS点的物理意义 65

4．4．3 影响钢MS点的主要因素 65

4．5 马氏体转变的动力学 68

4．5．1 马氏体的降温形成（变温瞬时形核、瞬时长大） 68

4．5．2 马氏体的爆发式转变（自触发形核，瞬时长大） 69

4．5．3 马氏体的等温形成（等温形核，瞬时长大） 69

4．5．4 表面马氏体 69

4．5．5 奥氏体的稳定化 70

4．6 马氏体的力学性能 71

4．6．1 马氏体的硬度和强度 72

4．6．2 马氏体的塑性和韧性 73

4．6．3 马氏体的相变诱发塑性 73

复习思考题 74

第5章 贝氏体转变 76

5．1 贝氏体转变特征和晶体学 76

5．1．1 贝氏体转变特征 76

5．1．2 贝氏体转变的晶体学 77

5．2 贝氏体的组织形态 77

5．2．1 上贝氏体（B上） 77

5．2．2 下贝氏体（B下） 78

5．2．3 粒状贝氏体（B粒） 79

5．2．4 无碳化物贝氏体（B无） 79

5．2．5 反常贝氏体 80

5．2．6 柱状贝氏体 80

5．3 贝氏体的形成条件 80

5．3．1 贝氏体转变热力学条件 80

5．3．2 贝氏体铁素体的形成 81

5．3．3 贝氏体转变动力学 82

5．4 贝氏体的转变机理 84

5．4．1 切变机理 84

5．4．2 台阶机理 86

5．5 贝氏体的力学性能 87

5．5．1 钢中常见贝氏体组织的力学性能 87

5．5．2 影响贝氏体强度和硬度的主要因素 87

5．5．3 贝氏体的韧性及影响因素 88

复习思考题 89

第6章 钢的过冷奥氏体转变图 91

6．1 过冷奥氏体等温转变图 91

6．1．1 过冷奥氏体转变图的概念 91

6．1．2 过冷奥氏体等温转变图（IT图）的建立 92

6．1．3 过冷奥氏体等温转变图（IT图）的分析 93

6．1．4 影响过冷奥氏体等温转变图（IT图）的因素 94

6．1．5 过冷奥氏体等温转变图（IT图）的基本类型 96

6．2 过冷奥氏体连续冷却转变图 97

6．2．1 过冷奥氏体连续冷却转变图（CT图）的建立 97

6．2．2 过冷奥氏体连续冷却转变图的分析 98

6．2．3 过冷奥氏体连续冷却转变图的基本类型 101

6．2．4 过冷奥氏体连续冷却转变图与等温转变图的比较 101

6．3 过冷奥氏体转变图的应用 102

6．3．1 利用过冷奥氏体等温转变图确定淬火临界冷却速度（Vc） 102

6．3．2 分析转变产物及性能 102

6．3．3 确定工艺规程 103

复习思考题 104

第7章 过饱和固溶体的脱溶分解 105

7．1 铝合金的时效 105

7．1．1 时效过程与时效产物及特性 105

7．1．2 A1-Cu合金时效过程中微观组织变化 106

7．1．3 A1-Cu合金在时效过程中的性能变化 107

7．1．4 时效方式 108

7．1．5 影响时效的因素 109

7．2 钢中的时效 109

7．2．1 马氏体时效钢的时效 109

7．2．2 低碳钢的形变时效 110

7．3 钢的回火转变 110

7．3．1 淬火钢在回火时的组织转变 111

7．3．2 淬火钢回火时力学性能的变化 118

7．3．3 合金元素对回火的影响 120

7．3．4 回火脆性 122

7．4 调幅分解 123

7．4．1 调幅分解的热力学条件 123

7．4．2 调幅分解的特点 124

7．4．3 调幅分解的组织和性能 124

复习思考题 125

第8章 钢的退火和正火 126

8．1 钢的退火 126

8．1．1 扩散退火 126

8．1．2 完全退火 127

8．1．3 不完全退火 128

8．1．4 球化退火 128

8．1．5 再结晶退火 130

8．1．6 去应力退火 130

8．2 钢的正火 130

8．3 退火和正火后组织与性能 131

8．4 退火、正火缺陷 132

复习思考题 133

第9章 钢的淬火及回火 134

9．1 钢的淬火 134

9．2 淬火介质 134

9．2．1 对淬火介质的要求 134

9．2．2 淬火介质的冷却作用 135

9．2．3 常用淬火介质及其冷却特性 136

9．3 钢的淬透性 139

9．3．1 淬透性与淬硬性概念 139

9．3．2 影响钢的淬透性的因素 140

9．3．3 淬透性的实验测定方法 140

9．3．4 淬透性的应用 142

9．4 淬火应力、变形及开裂 144

9．4．1 淬火应力 144

9．4．2 淬火变形 146

9．4．3 淬火开裂 148

9．5 淬火工艺 149

9．5．1 淬火加热规范的确定 149

9．5．2 淬火介质及冷却方式的确定 151

9．5．3 淬火方法 151

9．6 钢的回火 153

9．6．1 回火的定义与目的 153

9．6．2 钢的回火特性 153

9．6．3 回火工艺的分类及应用 154

9．6．4 回火工艺的制定 155

9．7 钢的淬火、回火缺陷与预防 157

9．7．1 淬火缺陷及其预防 157

9．7．2 回火缺陷及其预防 159

9．8 淬火工艺的新发展 160

9．8．1 奥氏体晶粒的超细化处理 160

9．8．2 碳化物的超细化处理 160

9．8．3 控制马氏体、贝氏体组织形态及其组成的淬火 161

9．8．4 使钢中保留适当数量塑性第二相的淬火 161

复习思考题 162

第l0章 钢的表面淬火 163

10．1 概述 163

10．1．1 表面淬火的目的分类及应用 163

10．1．2 表面淬火原理 164

10．2 火焰加热表面淬火 168

10．3 感应加热表面淬火 171

10．3．1 感应加热基本原理 171

10．3．2 感应加热表面淬火工艺 173

10．4 高能束表面淬火 175

10．4．1 高频脉冲淬火 175

10．4．2 激光加热表面淬火 176

10．4．3 电子束加热表面淬火 177

复习思考题 178

第11章 钢的化学热处理 179

11．1 化学热处理原理及过程 180

11．1．1 化学热处理的基本过程 180

11．1．2 加速化学热处理过程的途径 181

11．2 钢的渗碳 182

11．2．1 渗碳的目的和分类 182

11．2．2 渗碳原理 183

11．2．3 渗碳方法 185

11．2．4 渗碳工艺规范的选择 187

11．2．5 渗碳后的热处理 187

11．2．6 渗碳后钢的组织与性能 188

11．2．7 渗碳件质量检查、常见缺陷及控制措施 190

11．3 钢的渗氮 191

11．3．1 钢的渗氮原理 192

11．3．2 渗氮层的组织和性能 194

11．3．3 渗氮用钢及其预处理 195

11．3．4 渗氮工艺控制 196

11．3．5 渗氮工艺发展概况 200

11．4 钢的碳氮共渗 200

11．4．1 中温气体碳氮共渗 201

11．4．2 氮碳共渗（软氮化） 202

11．5 渗硼 203

11．5．1 渗硼层的组织性能 203

11．5．2 渗硼方法 204

11．5．3 渗硼工艺 205

11．5．4 渗硼后的热处理 206

11．6 渗金属 206

11．6．1 渗金属的方法 206

11．6．2 渗金属层的组织性能 207

11．7 辉光放电离子化学热处理 208

11．7．1 离子化学热处理的基本原理 208

11．7．2 离子渗氮 209

11．7．3 离子渗碳、碳氮共渗和氮碳共渗 210

11．7．4 离子渗硼和渗金属 210

复习思考题 211

第12章 真空热处理和形变热处理 212

12．1 真空在热处理中的作用 212

12．1．1 真空基本概述 212

12．1．2 真空热处理的优越性 212

1 2．2 真空热处理工艺 214

12．2．1 钢的真空退火、真空淬火及回火 214

12．2．2 钢的真空渗碳、渗氮 215

12．3 形变热处理的作用和强韧化机理 216

12．3．1 形变对钢基体的作用 216

12．3．2 影响形变热处理强化效果的因素 217

12．4 形变热处理的分类 218

12．4．1 相变前形变的形变热处理 219

12．4．2 相变中形变的形变热处理 220

12．4．3 相变后形变的形变热处理 221

12．4．4 表面形变热处理 221

12．4．5 形变化学热处理 222

复习思考题 222

第13章 热处理工艺设计 223

13．1 热处理零件的技术要求 223

13．1．1 热处理技术条件及其标注 223

13．1．2 热处理工艺位置安排 223

13．2 热处理工艺制定的原则、依据和步骤 224

13．2．1 热处理工艺制定的原则 224

13．2．2 热处理工艺制定的依据 225

13．2．3 热处理工艺制定的步骤 225

13．3 材料选用与热处理工艺的关系 226

13．3．1 材料与工艺的选用原则和方法 226

13．3．2 典型零件的材料选用与工艺制订实例 230

参考文献 232