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第一章 化学热处理总论 1

第一节 概论 1

一、化学热处理特点 1

二、化学热处理分类及应用 3

三、化学热处理技术发展概况 8

第二节 化学热处理基本原理 10

一、化学热处理基本过程 10

二、固体扩散基本规律 14

三、扩散层形成规律及渗层相组成与组织 18

第三节 催化剂及催渗剂在化学热处理中的作用 23

一、催化剂 23

二、催渗剂 27

第四节 化学热处理过程中的制约因素分析及加速化学热处理的途径 30

一、化学热处理过程中的制约因素分析 30

二、加速化学热处理的途径 32

第二章 钢的渗碳（5310） 35

第一节 概论 35

一、渗碳过程 35

二、渗碳层相组成和组织 39

三、渗碳层的技术要求及对力学性能的影响 40

第二节 渗碳钢 45

一、对渗碳钢的要求 45

二、渗碳钢的合金化 46

三、常用渗碳钢 51

第三节 渗碳介质 72

一、气体渗碳介质 72

二、固体渗碳介质及膏剂渗碳介质 82

三、液体渗碳介质 84

四、防渗剂 87

第四节 碳势控制 88

一、炉气碳势控制方法和基础 88

二、渗碳过程计算机控制原理 106

三、热处理气氛控制系统与控制类别 109

四、渗碳全过程的计算机控制及应用 112

第五节 渗碳后的热处理 120

一、渗碳后的冷却方式 120

二、渗碳后的热处理 121

第六节 渗碳件的金相组织与性能 130

一、渗碳件的金相组织 130

二、渗碳层及渗碳件的力学性能 135

第七节 渗碳件的质量检验 141

一、对钢材和预备热处理后的质量检验 141

二、渗碳层淬火前的组织检验 142

三、渗碳层总深度的检验 143

四、渗碳层碳浓度梯度的检验 146

五、渗碳件淬火回火后表面硬度和心部硬度的检验 146

六、有效硬化层深度的检验 148

七、重载齿轮渗碳层球化处理后金相组织检验 150

八、渗碳热处理件最终金相组织检验 151

第八节 钢的气体渗碳（5311G） 156

一、井式炉气体渗碳 156

二、密封箱式炉气体渗碳 171

三、连续炉气体渗碳 184

第九节 真空渗碳（5311V） 207

一、真空渗碳技术发展概况 207

二、真空渗碳炉 209

三、真空热处理基础知识 213

四、真空渗碳工艺及操作 219

五、真空渗碳应用实例 225

第十节 离子渗碳（5317） 231

一、离子渗碳设备 231

二、离子渗碳原理与工艺 234

三、离子渗碳与气体渗碳比较 238

四、离子渗碳应用实例 245

第十一节 其他渗碳方法 247

一、液体渗碳（5311L） 247

二、固体渗碳（5311S） 251

三、膏剂渗碳 256

四、感应加热渗碳 257

五、流态床渗碳（5311F） 257

第十二节 深层渗碳 259

一、概述 259

二、大型重载齿轮深层渗碳热处理 261

三、大型重载齿轮轴深层渗碳热处理实例 263

四、大型矿山、冶金轴承深层渗碳热处理 267

第十三节 渗碳热处理缺陷分析及预防补救措施 274

一、渗碳件的表面裂纹 274

二、磨削裂纹 283

三、渗碳热处理件低应力脆断 292

四、错料或渗碳热处理工艺不当引起的开裂 297

五、碳势自动控制出现较大的碳势偏差 301

六、有效渗碳硬化层深度超标及渗碳层深度不均匀 303

七、渗碳热处理件硬度不足和软点 306

八、渗碳热处理件的组织缺陷 308

九、渗碳热处理件的其他缺陷 311

第三章 钢的渗氮（5330） 313

第一节 渗氮原理 313

一、气体渗氮基本过程 313

二、铁氮相图和渗氮层相组成 315

三、碳及合金元素对渗层中的相和组织的影响 319

四、渗氮层中的相变 323

五、渗氮层的性能特点 327

第二节 渗氮钢 329

一、常用渗氮钢及其应用 329

二、常用渗氮钢调质后的力学性能 331

三、常用渗氮钢（合金调质钢）的化学成分及相关数据 333

四、30Cr2MoV快速渗氮钢 336

五、渗氮钢（合金调质钢）的预备热处理 338

第三节 钢的气体渗氮（5331G） 341

一、渗氮介质、氨分解率测定仪及非渗氮部位的防护 341

二、气体渗氮设备及装置 343

三、结构钢强化渗氮工艺参数的确定 344

四、气体渗氮工艺 347

五、预氧化催渗气体渗氮 356

六、氮势控制技术 358

第四节 离子渗氮（5337） 365

一、离子渗氮原理 366

二、离子渗氮设备 370

三、离子渗氮主要工艺参数 377

四、离子渗氮与气体渗氮在渗层性能上的差别 386

五、离子渗氮的应用 389

第五节 真空脉冲渗氮及其他渗氮方法 398

一、真空脉冲渗氮的优点 398

二、真空脉冲化学热处理炉 399

三、真空脉冲渗氮工艺参数及其对组织和性能的影响 400

四、真空脉冲渗氮（或氮碳共渗）应用实例 404

五、其他渗氮工艺方法 407

第六节 渗氮件的质量检验 408

一、检验标准、检验项目及检验方法 408

二、渗氮件的质量检验 409

第七节 渗氮件常见缺陷分析 418

一、气体渗氮常见缺陷 418

二、离子渗氮常见缺陷 421

三、渗氮件组织缺陷分析 423

四、渗氮件硬度低、渗层浅的原因分析 430

第四章 钢的碳氮共渗（5320） 434

第一节 碳氮共渗的特点及共渗层深度和碳氮浓度的选择 434

一、碳氮共渗基本过程 434

二、碳氮共渗的特点 435

三、碳氮共渗层深度和碳氮浓度的选择 436

第二节 碳氮共渗工艺参数的确定 438

一、共渗温度 438

二、共渗时间 440

三、渗剂用量及换气次数 441

第三节 碳氮共渗用钢及其热处理 444

一、碳氮共渗用钢 444

二、碳氮共渗后的热处理 445

第四节 碳氮共渗热处理后的组织与性能 449

一、共渗层组织 449

二、碳氮共渗件的力学性能 450

第五节 气体碳氮共渗（5320G） 460

一、气体碳氮共渗设备 460

二、气体碳氮共渗介质 460

三、气体碳氮共渗工艺质量控制措施 465

四、催渗技术在碳氮共渗中的应用 469

五、气体碳氮共渗实例 473

第六节 液体碳氮共渗及其他碳氮共渗工艺方法 482

一、液体（盐浴）碳氮共渗（5320L） 482

二、离子碳氮共渗 487

三、其他碳氮共渗方法 491

第七节 碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷分析 493

一、碳氮共渗件的质量检验 493

二、碳氮共渗热处理件组织缺陷分析 496

三、碳氮共渗热处理件硬度、渗层及畸变方面的缺陷分析 503

第八节 渗碳及碳氮共渗件的低应力脆断 505

一、工件中氢的来源 505

二、氢脆断裂的主要特征 506

三、氢脆的敏感因素 507

四、钢中氢含量的检测 507

五、钢中的氢含量对冶金质量和力学性能的影响 508

六、渗碳及碳氮共渗件发生氢脆断裂的基本规律 512

七、氢脆开裂机理 513

第五章 渗硫及钢铁材料在铁素体状态下的二元和多元共渗 514

第一节 渗硫（5350S） 514

一、渗硫技术发展概况 514

二、铁硫相图、渗层相组成、组织及性能 519

三、渗硫工艺方法 523

第二节 硫氮共渗（5370S-N）及硫氮碳共渗（5370S-N-C） 535

一、硫氮共渗及复合渗 535

二、硫氮碳共渗 542

三、硫氮及硫氮碳共渗件的质量检验及缺陷分析 554

第三节 氮碳共渗（5340） 558

一、氮碳共渗特点及工艺原理 558

二、氮碳共渗层组织和性能 560

三、气体氮碳共渗（5340G） 564

四、液体氮碳共渗（5340L） 575

五、离子氮碳共渗 585

六、真空脉冲氮碳共渗 590

七、其他氮碳共渗方法 593

八、氮碳共渗件的质量检验 599

九、氮碳共渗缺陷分析 600

第四节 其他共渗实例 605

一、三元共渗 605

二、四元共渗 606

三、五元共渗 608

第五节 五种低温化学热处理工艺方法选用原则 609

一、选择工艺方法的一般原则 610

二、齿轮类、轴类及模具类低温化学热处理工艺方法选择参考 614

第六章 钢的渗硼（5350B） 616

第一节 渗硼原理及渗硼层组织与性能 616

一、铁硼相图及渗硼层的相组成 616

二、渗硼层形成机理 619

三、渗硼层组织及其类型 622

四、渗硼件的性能 629

五、影响钢铁材料渗硼的因素及渗硼后的热处理 635

第二节 渗硼工艺 639

一、固体渗硼（5351BS） 639

二、液体渗硼（5351BL） 664

三、气体渗硼（5351BG） 674

四、离子渗硼（5357） 675

五、真空渗硼（5351BV） 678

六、电解渗硼 679

七、感应加热渗硼处理 684

第三节 渗硼件的质量检验 685

一、渗硼件的质量检验 685

二、渗硼件常见缺陷分析及预防 688