第1章 金属材料基础知识 1
1.1 合金相结构与晶体缺陷 1
1.1.1 合金相结构 1
1.1.2 合金的晶体缺陷 4
1.2 金属的扩散 5
1.2.1 金属扩散的原理 5
1.2.2 扩散的规律 6
1.2.3 影响扩散的因素 6
1.3 金属材料的性能 7
1.3.1 金属材料的物理性能 7
1.3.2 金属材料的化学性能 10
1.3.3 金属材料的力学性能 11
1.3.4 工艺性能 16
1.4 钢铁零件的分类及表示方法 17
1.4.1 钢铁的分类 18
1.4.2 钢号的表示方法及应用 20
1.4.2.1 碳素钢的表示方法和应用 20
1.4.2.2 合金钢的表示方法和应用 22
1.4.2.3 铸铁的表示方法、分类及应用 26
1.5 有色金属的分类、性能与用途 33
1.5.1 铝和铝合金 34
1.5.1.1 纯铝 34
1.5.1.2 铝合金 34
1.5.2 铜和铜合金 36
1.5.2.1 纯铜 36
1.5.2.2 铜合金 37
1.5.3 镁和镁合金 40
1.5.3.1 纯镁 40
1.5.3.2 镁合金 40
1.5.4 钛和钛合金 41
1.5.4.1 钛 41
1.5.4.2 钛合金 41
1.6 合金元素对钢的力学性能的影响 42
1.6.1 合金元素对退火（或正火）状态下钢的力学性能的影响 42
1.6.2 合金元素对钢的淬火回火状态下力学性能的影响 43
1.6.3 合金元素对钢在高温、低温时力学性能的影响 45
第2章 钢铁材料的热处理原理 46
2.1 奥氏体的形成过程和晶粒度的意义 46
2.1.1 钢在加热时的转变 46
2.1.1.1 奥氏体的形成和长大 47
2.1.1.2 奥氏体的晶粒度及其作用 49
2.1.1.3 影响奥氏体长大的因素 51
2.2 钢的过冷奥氏体的转变及其应用 52
2.2.1 过冷奥氏体的等温转变 53
2.2.2 奥氏体在连续冷却时的转变 57
2.3 淬火钢的回火转变 58
2.3.1 钢回火的目的 59
2.3.2 钢回火时的组织变化和回火的种类 59
第3章 钢铁材料的热处理工艺和操作技术 65
3.1 钢铁材料普通热处理工艺与操作 65
3.1.1 概述 65
3.1.2 钢的退火和正火 66
3.1.2.1 退火 66
3.1.2.2 正火 70
3.1.3 钢的淬火 71
3.1.3.1 淬火的目的 72
3.1.3.2 钢的淬火温度的选择 73
3.1.3.3 钢的加热介质 73
3.1.4 钢的回火 90
3.1.5 淬火方法和冷却介质的选择 92
3.1.5.1 淬火方法 94
3.1.5.2 冷却介质 100
3.1.5.3 盐浴和碱浴、硝盐浴等冷却介质的特点及应用 104
3.2 典型零件的热处理工艺分析和操作技术 108
3.2.1 结构钢的热处理 110
3.2.1.1 渗碳钢的热处理 111
3.2.1.2 渗碳钢的热处理工艺规范 113
3.2.1.3 典型渗碳零件的热处理 114
3.2.2 调质钢的热处理 120
3.2.2.1 调质钢的特点和种类 120
3.2.2.2 调质钢的热处理 122
3.2.2.3 典型调质零件的热处理 122
3.2.3 弹簧钢的热处理 125
3.2.3.1 弹簧钢的一般特点 125
3.2.3.2 常见弹簧钢的种类、钢种和热处理工艺规范 126
3.2.3.3 弹簧的热处理 126
3.2.4 轴承钢的热处理 130
3.2.4.1 轴承用钢的类型和特点 131
3.2.4.2 轴承钢的热处理 132
3.2.5 工具钢的热处理技术 135
3.2.5.1 刃具钢 135
3.2.5.2 模具钢的热处理 145
3.2.5.3 量具钢的热处理 150
3.3 常见零件热处理缺陷分析及对策 153
3.3.1 钢的退火和正火缺陷与对策 154
3.3.2 钢的淬火和回火缺陷 155
3.4 钢的表面淬火与操作 158
3.4.1 概述 158
3.4.2 钢的感应加热表面淬火 159
3.4.2.1 感应表面加热的基本原理 159
3.4.2.2 常见感应加热设备的类型和特点 160
3.4.2.3 感应表面加热的特点和处理的材料 161
3.4.2.4 高频感应加热淬火工艺参数的选择和要求 162
3.4.3 火焰加热表面淬火 167
3.4.3.1 火焰加热淬火的特点 168
3.4.3.2 火焰淬火方法 168
3.4.3.3 影响火焰淬火表面质量的因素 170
3.4.4 电解液加热表面淬火 170
3.4.5 电接触加热表面淬火 172
3.5 典型零件的表面热处理工艺分析和操作技术 173
3.5.1 齿轮的表面淬火 173
3.5.1.1 齿轮的工作特点和技术要求 173
3.5.1.2 齿轮的表面淬火 174
3.5.2 机床导轨的表面淬火 176
3.5.2.1 机床导轨的工作条件和要求 176
3.5.2.2 机床的表面淬火方法 176
3.5.3 轴类零件的表面淬火 179
3.5.3.1 机床主轴的表面淬火 179
3.5.3.2 汽车半轴的热处理 181
3.6 常见表面淬火缺陷分析和对策 186
3.6.1 感应加热表面淬火的常见质量缺陷及返工措施 186
3.6.2 火焰淬火的常见质量缺陷 188
第4章 钢铁材料的化学热处理工艺和操作技术 190
4.1 概述 190
4.2 钢的渗碳和渗氮 191
4.2.1 钢的渗碳 191
4.2.1.1 钢的渗碳种类和工艺 192
4.2.1.2 渗碳钢的热处理工艺规范 196
4.2.2 钢的渗氮（简称硬氮化） 198
4.2.2.1 渗氮用钢 200
4.2.2.2 渗氮工艺 200
4.3 钢的氮碳共渗和碳氮共渗 205
4.3.1 钢的氮碳共渗（软氮化） 205
4.3.1.1 气体软氮化 206
4.3.1.2 液体氮碳共渗 207
4.3.1.3 固体氮碳共渗工艺 209
4.3.2 钢的碳氮共渗 210
4.3.2.1 钢的碳氮共渗材料 211
4.3.2.2 气体碳氮共渗 211
4.4 钢的渗铬和渗硼 213
4.4.1 钢的渗铬 213
4.4.2 钢的渗硼 217
4.5 典型零件的化学热处理工艺分析和操作技术 220
4.5.1 齿轮的化学热处理 220
4.5.1.1 齿轮的渗碳和碳氮共渗 221
4.5.1.2 齿轮的渗氮、低温氮碳共渗 226
4.5.2 丝杠和轴类的渗氮或渗碳 229
4.5.2.1 镗杆和磨床主轴的渗氮 229
4.5.2.2 20CrMnTi钢汽车半轴的渗碳 230
4.5.2.3 15CrMn丝杠的渗碳 232
4.5.3 模具的渗氮和氮碳共渗 233
4.5.3.1 3Cr2W8V钢压铸模的渗氮工艺 233
4.5.3.2 3Cr2W8V钢气门锻模的氮碳共渗工艺 234
4.5.4 凸轮轴、曲轴、气门的氮碳共渗 236
4.5.4.1 合金铸铁SH760凸轮轴的氮碳共渗 236
4.5.4.2 曲轴的氮碳共渗 238
4.5.4.3 气门的氮碳共渗 241
4.6 化学热处理常见缺陷分析和对策 245
4.6.1 渗碳缺陷分析与对策 245
4.6.2 渗氮缺陷分析与对策 249
4.6.3 氮碳共渗的缺陷分析与对策 253
4.6.4 碳氮共渗缺陷分析与对策 256
第5章 钢铁零件的表面处理、涂敷处理和操作技术 259
5.1 概述 259
5.2 表面处理工艺的应用 259
5.2.1 发黑（发蓝） 259
5.2.2 磷化 265
5.2.3 蒸汽处理 270
5.3 气相沉积（或碳化钛等涂覆工艺） 273
5.3.1 化学气相沉积（CVD）工艺 274
5.3.2 物理气相沉积（PVD）工艺 275
5.3.3 等离子化学气相沉积（PECVD） 276
5.4 部分典型零件的表面处理、涂覆处理操作技术 277
5.4.1 丝锥、圆板牙、钻头和高速钢刀具的发黑处理 277
5.4.2 挺杆的磷化处理 279
第6章 铸铁、有色金属的热处理工艺和操作技术 283
6.1 概述 283
6.2 铸铁的热处理 284
6.2.1 灰口铸铁的热处理 285
6.2.2 可锻铸铁的热处理 289
6.2.3 球墨铸铁的热处理 291
6.3 有色金属的热处理 297
6.3.1 铜和铜合金的热处理 297
6.3.1.1 黄铜的热处理 297
6.3.1.2 青铜的热处理 299
6.3.2 铝和铝合金的热处理 301
6.3.2.1 不能强化的铝合金的热处理 301
6.3.2.2 可强化铝合金的热处理 302
6.3.2.3 铸造铝合金的热处理 304
6.4 典型零件的热处理工艺分析和操作技术 305
6.4.1 C620-3型车床铸铁导轨的热处理 306
6.4.2 有色金属零件的热处理 307
6.4.2.1 拖拉机用发动机中铸造铝合金活塞的热处理 307
6.4.2.2 铝青铜轴套的热处理 308
第7章 热处理新技术的发展和应用 310
7.1 概述 310
7.2 真空热处理 311
7.3 形变热处理 315
7.4 激光热处理 318
7.5 离子渗碳和渗氮 321
7.6 电子束表面热处理 322
第8章 热处理工艺规范的合理制定 324
8.1 概述 324
8.2 工艺制定的原则和依据 325
8.2.1 热处理工艺标准制订的依据和思路 325
8.2.2 工艺守则或操作指导书编制的原则和依据 326
8.2.3 工艺规程（含流程）编制的原则和依据 326
8.2.4 热处理工艺的编制和修改 328
8.2.5 热处理技术文件 331
8.3 材料与热处理工艺的关系 331
8.3.1 零件材料的选择原则 331
8.3.2 零件的机械加工与热处理的相互关系 333
8.4 影响热处理工艺制定的因素 334
8.4.1 加热介质和加热设备对工艺制定的影响 334
8.4.2 装炉量、摆放或吊挂方式等对工艺制定的影响 335
8.4.3 材质、形状和截面尺寸对制定工艺的影响 335
8.4.4 零件的失效方式对于热处理工艺制定的影响 336
8.4.5 冷却介质的选择对热处理工艺制定的影响 337
第9章 热处理常用设备及操作技术 338
9.1 概述 338
9.2 耐火材料、保温材料及其特性 339
9.2.1 耐火材料和特性 339
9.2.2 保温材料和特性 340
9.3 热处理加热设备和测温仪表 341
9.3.1 加热设备的类别、型号和应用 342
9.3.1.1 设备的分类 342
9.3.1.2 加热设备的型号和应用 343
9.3.2 温度测量仪表 365
9.4 辅助设备 369
9.4.1 冷却设备 369
9.4.2 清洗设备 373
9.4.3 表面清理设备 374
9.4.4 校直（或校正）设备 376
9.4.5 起重设备 377
第10章 零件的热处理质量控制、检测和操作技术 379
10.1 概述 379
10.1.1 分析热处理产品质量的思路 379
10.1.2 热处理产品质量的控制手段和方法 380
10.2 热处理加热过程和加热介质 381
10.3 钢在加热过程中的氧化脱碳及其控制方法 384
10.3.1 氧化的原理 384
10.3.2 脱碳的原理 385
10.3.3 防止或减少氧化脱碳的控制方法 387
10.4 热处理质量缺陷 388
10.4.1 热处理变形和开裂 388
10.4.1.1 热处理变形 388
10.4.1.2 热处理裂纹 390
10.4.2 工件组织和力学性能不合格 392
10.5 检测设备和仪器 396
10.5.1 无损探伤检测设备 396
10.5.2 硬度检测设备 397
10.5.3 抗拉强度的检测 398
10.5.4 其他检测设备 399
参考文献 400