上编 珠光体转变 1
0 概述 1
0.1 自然界系统演化的自组织 1
0.2 过冷奥氏体的共析分解 2
1 珠光体的组织结构与性能 6
1.1 珠光体的组织形貌及定义 6
1.1.1 珠光体的定义 6
1.1.2 珠光体的组织形态 6
1.1.3 珠光体的片间距 9
1.1.4 珠光体转变的自组织 12
1.2 珠光体的晶体学 14
1.3 铁素体-珠光体的力学性能 16
1.3.1 钢铁材料的力学性能 18
1.3.2 珠光体的力学性能 19
1.3.3 铁素体＋珠光体组织的力学性能 21
参考文献 22
2 珠光体转变机理 23
2.1 珠光体转变中原子的扩散 23
2.1.1 扩散 24
2.1.2 体扩散和晶界扩散 25
2.1.3 碳原子的扩散 26
2.1.4 合金元素对碳原子扩散的影响 27
2.1.5 合金元素的扩散 28
2.1.6 铁原子的自扩散 29
2.2 珠光体相变热力学 29
2.2.1 奥氏体与珠光体的自由能之差 30
2.2.2 共析分解热力学条件 30
2.2.3 共析分解驱动力的计算模型 31
2.3 过冷奥氏体共析分解机理 33
2.3.1 非均匀形核的一般规律 33
2.3.2 珠光体的形核 35
2.3.3 珠光体晶核的长大 40
2.4 钢中粒状珠光体的形成机理 45
2.4.1 析出相聚集长大理论 45
2.4.2 纤维状组织的粗化 47
2.4.3 低温退火时片状珠光体的球化 48
2.4.4 特定条件下过冷奥氏体的分解 49
2.4.5 高温回火 50
2.5 共析分解的特殊形式：相间沉淀 52
2.5.1 形成（F+MC）的热力学条件 52
2.5.2 相间沉淀产物的形态 53
2.5.3 相间沉淀机制 54
2.6 先共析铁素体的析出 57
2.6.1 亚共析钢中先共析铁素体的析出 58
2.6.2 先共析铁素体的析出速度 61
2.6.3 先共析魏氏组织铁素体的形成 63
2.6.4 伪共析转变 65
2.7 先共析碳化物的析出 67
参考文献 69
3 珠光体转变动力学 71
3.1 珠光体形核率及长大速度 71
3.1.1 形核率 71
3.1.2 Johnson-Mehl方程 72
3.1.3 Avrami方程 73
3.2 过冷奥氏体转变C-曲线 74
3.2.1 等温转变图 74
3.2.2 连续冷却转变图 77
3.3 退火用C-曲线 79
3.3.1 典型工具钢的退火用TTT图 79
3.3.2 退火用TTT图、CCT图的应用价值 82
3.4 钢中TTT图的类型 83
3.4.1 类型一 共析分解和贝氏体相变曲线重叠 83
3.4.2 类型二 珠光体TTT与贝氏体TTT逐渐分离，形成河湾区 84
3.4.3 类型三 合金结构钢的贝氏体TTT曲线普遍在珠光体TTT的左方 85
3.4.4 类型四 渗碳后贝氏体转变C-曲线右移 86
3.4.5 类型五 贝氏体转变C-曲线严重右移直至消失 89
3.4.6 类型六 Cr-Ni-Mo合金系中，珠光体的C-曲线严重右移，直至消失 90
3.5 影响铁素体-珠光体转变的内在机制 91
3.5.1 奥氏体化状态的影响 91
3.5.2 奥氏体固溶碳量的影响 92
3.5.3 奥氏体中合金元素的影响 92
3.5.4 系统整合的作用 96
参考文献 98
下编 退火工艺与技术 100
4 钢锭节能退火 100
4.1 去应力原理及退火工艺设计 100
4.1.1 以往的工艺及存在的问题 101
4.1.2 钢锭退火工艺理论及设计 103
4.1.3 退火新工艺制订 110
4.2 典型钢锭退火新工艺 113
4.2.1 第一组钢钢锭退火工艺 113
4.2.2 第二组钢钢锭退火工艺 114
4.2.3 第三组钢钢锭退火工艺 114
4.2.4 第四组钢钢锭退火工艺 114
4.2.5 第五组钢钢锭退火工艺 114
参考文献 117
5 钢锭、钢坯的均质化退火 119
5.1 钢中的液析碳化物及其消除 120
5.1.1 液析碳化物形貌 120
5.1.2 消除液析碳化物措施 121
5.2 钢中的白点和去氢退火 122
5.2.1 钢中的白点 122
5.2.2 防止白点的措施 126
5.3 去氢退火工艺设计 127
5.3.1 Fe-H平衡图及氢在铁中的溶解度 128
5.3.2 氢在钢中的扩散 129
5.3.3 去氢退火工艺设计 131
5.4 典型钢种的去氢退火 134
5.4.1 42CrMo钢锻件去氢退火 134
5.4.2 45Cr2NiMoVSi等特殊钢锻件去氢退火工艺 138
5.4.3 5CrNiMo、5CrMnMo钢锻件去氢退火工艺 141
5.4.4 4Cr5MoV1Si模具钢锻件退火工艺 144
5.4.5 35CrNi2Mo、35CrNi3MoV钢大锻件去氢退火工艺 145
5.4.6 锻轧材的坑冷（徐冷）去氢工艺 148
5.4.7 去氢退火工艺要点 149
5.5 去氢退火工艺整合 149
5.5.1 整合退火工艺的原则 150
5.5.2 整合工艺曲线图 150
参考文献 153
6 锻轧材的软化退火 154
6.1 工具钢锻轧材退火软化机理 154
6.1.1 决定退火钢硬度的要素 154
6.1.2 减少零维障碍物的固溶强化作用以实现软化 155
6.1.3 减少一维障碍物的强化作用以实现软化 155
6.1.4 减少二维障碍物以促进软化 156
6.1.5 削弱三维障碍物的强化作用以实现软化 156
6.2 工具钢退火用C-曲线及应用 159
6.2.1 退火用C-曲线和淬火用C-曲线 159
6.2.2 退火用TTT图和CCT图测定 159
6.2.3 退火用C-曲线与淬火用C-曲线的比较 162
6.2.4 轧锻材退火新工艺 164
6.3 典型钢种锻轧材的软化退火 165
6.3.1 H13钢大型锻轧材软化退火工艺 166
6.3.2 X45CrNiMo4钢锻件的退火软化 168
6.3.3 23MnCrNiMo煤机链条钢锻轧材的退火软化 169
6.3.4 模具钢5Cr2NiMoVSi大锻件的退火软化 171
6.4 大锻件软化退火工艺整合 173
6.4.1 整合软化退火工艺的原则 174
6.4.2 整合工艺的编制 174
6.4.3 各类钢的整合工艺曲线 175
参考文献 180
7 合金钢中的带状组织及退火 182
7.1 钢中的带状组织形貌 182
7.1.1 带状组织的形貌 182
7.1.2 带状组织的成因 183
7.1.3 热处理对带状组织的影响 185
7.2 合金钢带状组织形成机理 188
7.2.1 带状组织形成的一般认识 188
7.2.2 一次带状组织和二次带状组织 189
7.2.3 二次带状组织的形成 191
7.2.4 钢锭非平衡冷却造成偏析 192
7.3 消除和减轻带状组织的工艺措施 193
7.3.1 扩散退火 193
7.3.2 锻材的两相区处理 194
参考文献 195
8 钢材的混晶和防止措施 196
8.1 钢中的混晶 196
8.1.1 粗大奥氏体晶粒的组织遗传 196
8.1.2 35CrNi3MoV钢锻件产生混晶的原因 199
8.2 防止混晶的措施及工艺 201
8.2.1 消除34CrNi3MoV钢锻件的混晶 201
8.2.2 消除Q345板材中的晶粒不均匀现象 202
参考文献 203
9 塑料模具钢及其预硬化处理 204
9.1 塑料模具钢的研究现状 204
9.1.1 塑料制品成型模的工作条件及性能要求 204
9.1.2 塑料模具钢钢材的选择及要求 205
9.1.3 热塑性塑料注射模模具钢的组织和硬度 206
9.1.4 非调质贝氏体塑料模具钢 207
9.1.5 Mn-V系低合金非调质钢塑料模具钢 207
9.1.6 4Cr2Mn2NiMoV塑料模具钢 208
9.2 P20、718钢的动力学图 209
9.2.1 P20钢等温转变TTT图 209
9.2.2 P20钢等温转变产物的组织结构 211
9.2.3 35Cr2NiMo钢等温转变CCT图 212
9.3 塑料模具钢的预硬化 213
9.4 718、P20钢预硬化的组织 217
9.4.1 P20钢的预硬化组织 217
9.4.2 718钢预硬化组织及硬度 221
9.5 大型塑料模具钢锻坯的淬火 222
9.5.1 P20、718钢锻坯的分类 223
9.5.2 奥氏体化，均温、保温时间 223
9.5.3 淬火介质和淬火方法 223
参考文献 225
10 美国工具钢退火工艺简介 227
10.1 碳素工具钢退火 227
10.2 低合金工具钢的退火 228
10.2.1 210系低合金工具钢的退火 228
10.2.2 220系低合金工具钢的退火 229
10.2.3 230系低合金工具钢的退火 229
10.2.4 240系低合金工具钢的退火 230
10.3 特殊用途工具钢的退火 231
10.3.1 300系基体钢 231
10.3.2 310系硅工具钢 231
10.3.3 320系钨凿子工具钢 232
10.3.4 330系不回火的凿子工具钢 232
10.3.5 340系钨精加工用钢 232
10.3.6 350系高碳低合金工具钢 233
10.3.7 360系半高速钢 233
10.3.8 370、380系模型用钢 233
10.3.9 390系石墨工具钢 234
10.4 冷作模具钢的退火 235
10.4.1 410系油淬冷作模具钢 235
10.4.2 420系空淬冷作模具钢 236
10.4.3 430系高碳高铬冷作模具钢 237
10.4.4 440系特殊耐磨冷作模具钢 238
10.5 热作模具钢的退火 239
10.5.1 510系铬热作模具钢 240
10.5.2 520系铬钼热作模具钢 241
10.5.3 530系铬、钨热作模具钢 241
10.5.4 540系钨热作模具钢 242
10.6 高速工具钢的退火 243
10.7 美国工具钢退火工艺述评 244
10.7.1 退火工艺曲线简单 244
10.7.2 退火加热温度较低 244
10.7.3 退火冷却速度控制较严格 244
10.7.4 工具钢退火时多采用保护措施 244
10.7.5 美国工具钢的退火工艺的缺点 245
参考文献 245
附录 246
附表1 各类钢的相变临界点 246
附表2 相关常数 256