美國金屬學(xué)會熱處理手冊 A卷 鋼的熱處理基礎(chǔ)和工藝流程

譯者序
序
前言
使用計(jì)量單位說明
第1章鋼的熱處理基礎(chǔ)1
1.1鋼的熱處理概論1
1.1.1引言1
1.1.2鐵的晶體結(jié)構(gòu)2
1.1.3鋼的熱處理組織6
1.1.4轉(zhuǎn)變圖17
1.1.5熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力23
參考文獻(xiàn)25
1.2鋼的硬度和淬透性28
1.2.1引言28
1.2.2喬米尼末端淬火試驗(yàn)30
1.2.3淬冷烈度33
1.2.4理想臨界直徑35
1.2.5淬透性相關(guān)曲線37
1.2.6其他淬透性試驗(yàn)方法42
1.2.7喬米尼末端淬火試驗(yàn)等效圖表45
1.2.8淬透性要求的確定47
1.2.9影響淬透性的因素51
1.2.10喬米尼末端淬火數(shù)據(jù)集的可變性51
1.2.11鋼的淬透性計(jì)算53
1.2.12根據(jù)淬透性選擇鋼種55
1.2.13淬透性極限和H鋼57
1.2.14根據(jù)末端淬火試驗(yàn)位置對H鋼進(jìn)行分類65
參考文獻(xiàn)69
1.3碳鋼和低中碳低合金鋼淬透性的計(jì)算70
1.3.1引言70
1.3.2淬透性計(jì)算原則70
1.3.3鋼淬透性的建模方法71
1.3.4卡特彼勒淬透性計(jì)算器（1E0024）75
1.3.5非硼鋼DI的計(jì)算77
1.3.6硼鋼DI的計(jì)算80
1.3.7根據(jù)成分估計(jì)末端淬火曲線81
1.3.8非硼鋼（8645鋼）計(jì)算實(shí)例82
1.3.9硼鋼（86B45鋼）計(jì)算實(shí)例82
1.3.10歐洲地區(qū)的淬透性回歸分析（報(bào)告）91
參考文獻(xiàn)93
1.4高碳鋼淬透性的計(jì)算95
1.4.1背景98
1.4.2淬透性系數(shù)推導(dǎo)100
1.4.3淬透性系數(shù)101
1.4.4淬透性系數(shù)的使用103
1.4.5淬透性系數(shù)的局限性104
致謝104
參考文獻(xiàn)104
引用文獻(xiàn)104
第2章鋼的淬火原理與工藝105
2.1鋼的淬火105
2.1.1淬火機(jī)理105
2.1.2淬火過程變量108
2.1.3冶金學(xué)特性109
2.1.4淬冷烈度115
2.1.5淬火冷卻介質(zhì)的檢測和評估119
2.1.6冷卻曲線試驗(yàn)121
2.1.7傳熱系數(shù)計(jì)算128
2.1.8普通淬火工藝參數(shù)132
2.1.9淬火系統(tǒng)141
2.1.10空氣和水淬火冷卻介質(zhì)143
2.1.11鹽水（濃鹽水）溶液144
2.1.12熔融金屬淬火冷卻介質(zhì)147
2.1.13熔融鹽和熱油淬火冷卻介質(zhì)149
2.1.14淬火油153
2.1.15淬火槽的維護(hù)保養(yǎng)165
2.1.16油淬火系統(tǒng)的監(jiān)測169
2.1.17礦物油淬火冷卻介質(zhì)的安全使用171
2.1.18聚合物淬火冷卻介質(zhì)172
2.1.19夾具178
參考文獻(xiàn)179
2.2淬火過程中的傳熱特性188
2.2.1傳熱基礎(chǔ)189
2.2.2顯微組織轉(zhuǎn)變生成熱191
2.2.3液體淬火傳熱193
2.2.4活躍的傳熱邊界條件198
參考文獻(xiàn)203
2.3描述工業(yè)淬火過程的大型探頭207
2.3.1評估液態(tài)淬火冷卻介質(zhì)冷卻強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)室測試207
2.3.2實(shí)驗(yàn)室測試與工業(yè)淬火過程表征的區(qū)別210
2.3.3液態(tài)淬火冷卻介質(zhì)的臨界熱流密度211
2.3.4用溫度梯度法評估車間條件下的冷卻強(qiáng)度212
2.3.5Licˇic′/Petrofer探頭212
2.3.6任意形狀的軸對稱工件淬火硬度分布預(yù)測215
2.3.7熱傳導(dǎo)反問題的數(shù)值解法217
2.3.8測量溫度的平滑化220
2.3.9工業(yè)實(shí)例222
參考文獻(xiàn)223
2.4淬火過程傳感器*224
2.4.1淬火中的流體流動(dòng)224
2.4.2流體流動(dòng)的測量225
參考文獻(xiàn)229
2.5鋼件的強(qiáng)烈淬火230
2.5.1力學(xué)性能與淬火冷卻速率231
2.5.2強(qiáng)烈淬火與其他淬火方法231
2.5.3淬火過程中的傳熱233
2.5.4批量強(qiáng)烈淬火(IQ-2)234
2.5.5單個(gè)零件的強(qiáng)烈淬火(IQ-3)236
2.5.6鋼的顯微組織、力學(xué)性能及應(yīng)力狀態(tài)的改善237
2.5.7IQ處理與零件變形240
2.5.8強(qiáng)烈淬火生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)241
2.5.9強(qiáng)烈淬火工藝的實(shí)際應(yīng)用244
參考文獻(xiàn)246
2.6逆淬火247
2.6.1散熱動(dòng)力學(xué)247
2.6.2冶金方面249
2.6.3可控預(yù)冷淬火的淬火冷卻介質(zhì)251
2.6.4性能252
2.6.5總結(jié)253
參考文獻(xiàn)253
2.7氣冷淬火254
2.7.1概述254
2.7.2物理學(xué)原理254
2.7.3氣冷淬火設(shè)備255
2.7.4氣體類型256
2.7.5冷卻曲線257
2.7.6心部硬度預(yù)測259
2.7.7氣流轉(zhuǎn)向260
2.7.8氣冷淬火動(dòng)力學(xué)261
2.7.9氣冷淬火夾具262
2.7.10高壓氣淬（HPGQ）變形控制263
參考文獻(xiàn)263
2.8鹽浴淬火264
2.8.1鹽浴淬火設(shè)備265
2.8.2時(shí)間和溫度的選擇265
2.8.3鹽浴淬火系統(tǒng)的操作要點(diǎn)266
2.8.4鹽浴淬火中環(huán)境和安全注意事項(xiàng)268
參考文獻(xiàn)269
引用文獻(xiàn)269
2.9流態(tài)床淬火270
2.9.1淬火流態(tài)床設(shè)計(jì)270
2.9.2淬火能力271
2.9.3流態(tài)床淬火的應(yīng)用274
參考文獻(xiàn)276
2.10噴射淬火276
2.10.1概述276
2.10.2水淬過程中的傳熱278
參考文獻(xiàn)281
2.11加壓淬火283
2.11.1設(shè)備284
2.11.2變形控制因素287
參考文獻(xiàn)288
2.12線材索氏體化淬火288
2.12.1線材索氏體化處理工藝288
2.12.2試驗(yàn)材料冷卻行為和程序288
2.12.3冷卻曲線和冷卻速率曲線結(jié)果與分析289
2.12.4濃度-霧流量效應(yīng)292
2.12.5加入CMC添加劑的可控霧冷索氏體化處理293
2.12.6結(jié)論293
參考文獻(xiàn)294
第3章鋼的熱處理工藝296
3.1熱處理工序中鋼的清理296
3.1.1熱處理零件表面污染物297
3.1.2清理方法298
3.1.3清潔度檢測303
3.1.4如何清理干凈304
3.1.5案例分析304
3.1.6污染控制和資源回收305
3.1.7安全性305
3.1.8總結(jié)307
參考文獻(xiàn)307
引用文獻(xiàn)308
3.2鋼的去應(yīng)力熱處理308
3.2.1殘余應(yīng)力的來源308
3.2.2熱處理去應(yīng)力的方法309
3.2.3彈簧的去應(yīng)力處理312
參考文獻(xiàn)313
3.3鋼的正火313
3.3.1簡介313
3.3.2加熱和冷卻314
3.3.3不同鋼種的正火工藝運(yùn)用314
3.3.4鍛件322
3.3.5棒材和管材產(chǎn)品323
3.3.6鑄件323
3.3.7板材和帶材324
致謝325
參考文獻(xiàn)325
3.4鋼的退火325
3.4.1冶金學(xué)原理325
3.4.2退火工藝325
3.4.3退火指南327
3.4.4退火溫度328
3.4.5球化退火330
3.4.6工序間退火332
3.4.7適合機(jī)加工的退火組織332
3.4.8工業(yè)生產(chǎn)中的退火333
3.4.9板材和帶材的退火335
3.4.10鋼鍛件的退火339
3.4.11線材和棒材的退火341
3.4.12板材和管材的退火342
3.4.13快速循環(huán)退火342
參考文獻(xiàn)343
3.5亞溫退火和正火344
3.5.1亞溫退火的溫度345
3.5.2溫度和時(shí)間的關(guān)系346
3.5.3正火346
3.5.4螺紋的軟化感應(yīng)退火347
致謝347
參考文獻(xiàn)347
3.6鋼的奧氏體化347
3.6.1簡介347
3.6.2奧氏體化的目的及概述347
3.6.3奧氏體形成的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)348
3.6.4奧氏體晶粒的長大354
3.6.5奧氏體中溶質(zhì)濃度的控制355
致謝356
參考文獻(xiàn)356
3.7鋼的淬火-碳分配熱處理357
3.7.1化學(xué)成分與退火工藝357
3.7.2顯微組織與力學(xué)性能358
3.7.3殘留奧氏體的力學(xué)性能和穩(wěn)定性360
3.7.4焊接性能362
致謝366
參考文獻(xiàn)366
3.8鋼的回火367
3.8.1簡介367
3.8.2主要變量368
3.8.3回火溫度和回火階段369
3.8.4回火時(shí)間和回火溫度374
3.8.5化學(xué)成分對回火的影響378
3.8.6回火過程中的尺寸變化382
3.8.7拉伸性能和硬度382
3.8.8韌性和脆性385
3.8.9回火設(shè)備387
3.8.10特殊回火工序389
3.8.11感應(yīng)加熱回火392
致謝394
參考文獻(xiàn)394
引用文獻(xiàn)395
3.9鋼的等溫淬火396
3.9.1等溫淬火的鋼種397
3.9.2截面厚度的限制399
3.9.3應(yīng)用399
3.9.4尺寸控制402
3.9.5改良型等溫淬火405
3.9.6等溫淬火存在的問題和解決
方案406
參考文獻(xiàn)407
引用文獻(xiàn)407
3.10鋼的分級淬火407
3.10.1簡介407
3.10.2優(yōu)勢409
3.10.3分級淬火介質(zhì)410
3.10.4安全措施412
3.10.5分級淬火的鋼種415
3.10.6工藝參數(shù)的控制417
3.10.7尺寸控制419
3.10.8應(yīng)用423
3.10.9奧氏體化設(shè)備的選擇425
3.10.10分級淬火設(shè)備的選擇426
3.10.11分級淬火鹽浴的維護(hù)429
3.10.12裝料架及其處理430
3.10.13清洗作業(yè)430
參考文獻(xiàn)431
3.11鋼的冷處理及深冷處理431
3.11.1鋼的冷處理431
3.11.2鋼的深冷處理433
致謝435
參考文獻(xiàn)435
引用文獻(xiàn)436
第4章鋼的表面淬火437
4.1鋼的表面淬火簡介437
4.1.1表面淬火的擴(kuò)散方法437
4.1.2滲碳和碳氮共滲439
4.1.3滲氮和氮碳共滲442
4.1.4外加能量方法444
4.1.5其他方法445
4.1.6工藝選擇446
參考文獻(xiàn)446
4.2熱處理防滲技術(shù)447
4.2.1機(jī)械屏蔽447
4.2.2鍍銅448
4.2.3防滲涂料448
致謝453
4.3鋼的硬化層深度測量方法453
4.3.1簡介453
4.3.2測量規(guī)范453
4.3.3化學(xué)法454
4.3.4機(jī)械法456
4.3.5視覺檢測法461
4.3.6無損檢測法462
致謝463
參考文獻(xiàn)463
引用文獻(xiàn)464
第5章鋼的外加能量表面淬火465
5.1鋼的火焰淬火465
5.1.1火焰淬火方法466
5.1.2燃?xì)?67
5.1.3燃燒器及相關(guān)設(shè)備470
5.1.4操作過程與控制473
5.1.5預(yù)熱477
5.1.6硬化層深度及硬度分布477
5.1.7設(shè)備維護(hù)478
5.1.8預(yù)防性維護(hù)480
5.1.9安全注意事項(xiàng)480
5.1.10淬火方法和設(shè)備481
5.1.11淬火介質(zhì)481
5.1.12火焰淬火存在的問題及原因分析482
5.1.13火焰淬火零件的回火482
5.1.14表面狀態(tài)483
5.1.15尺寸控制483
5.1.16工藝選擇483
5.1.17材料選擇485
5.1.18火焰退火488
參考文獻(xiàn)488
引用文獻(xiàn)488
5.2鋼的表面感應(yīng)淬火488
5.2.1感應(yīng)加熱原理489
5.2.2高溫電、磁和熱性能490
5.2.3渦流分布493
5.2.4感應(yīng)淬火和回火496
5.2.5通用設(shè)備和工藝因素503
5.2.6表面感應(yīng)淬火參數(shù)508
5.2.7應(yīng)用技巧和故障排除511
致謝513
參考文獻(xiàn)514
5.3電子束表面淬火514
5.3.1電子束的產(chǎn)生及其材料的交互作用515
5.3.2工藝技術(shù)517
5.3.3電子束表面淬火技術(shù)519
5.3.4電子束設(shè)備和電子束集成制造系統(tǒng)523
5.3.5實(shí)際應(yīng)用525
致謝528
參考文獻(xiàn)528
引用文獻(xiàn)529
5.4激光表面淬火530
5.4.1常規(guī)表面淬火技術(shù)534
5.4.2激光表面淬火535
5.4.3吸收率536
5.4.4激光掃描技術(shù)537
5.4.5激光退火537
5.4.6激光熔覆537
5.4.7激光沖擊強(qiáng)化541
5.4.8激光熱處理541
5.4.9熱動(dòng)力學(xué)相變544
5.4.10獲得特定硬度的挑戰(zhàn)547
5.4.11冷卻速度的影響547
5.4.12工藝參數(shù)對溫、顯微組織和硬化層硬度的影響548
5.4.13非鐵基合金激光表面淬火551
參考文獻(xiàn)556
引用文獻(xiàn)565
第6章鋼的滲碳和碳氮共滲567
6.1滲碳和碳氮共滲簡介567
6.1.1簡介567
6.1.2歷史567
6.1.3一般滲碳過程的描述568
6.1.4如何滲碳571
6.1.5滲碳基本反應(yīng)571
6.1.6滲碳的優(yōu)點(diǎn)和局限性575
6.1.7滲碳鋼576
6.1.8質(zhì)量保證577
6.1.9可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況579
6.1.10滲碳和碳氮共滲方法580
致謝583
參考文獻(xiàn)583
引用文獻(xiàn)584
6.2滲碳零件碳濃度控制評估584
6.2.1硬度測試584
6.2.2顯微鏡檢查584
6.2.3連續(xù)剝層分析585
6.2.4定碳片分析587
6.2.5定碳軋絲分析589
6.2.6光譜分析589
6.2.7電磁測試589
6.3氣體滲碳590
6.3.1熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)590
6.3.2碳源和氣氛類型596
6.3.3碳傳遞機(jī)制599
6.3.4滲碳建模和滲碳層深度預(yù)測600
6.3.5滲碳設(shè)備602
6.3.6爐溫和氣氛控制604
6.3.7滲碳周期進(jìn)展60