美國金屬學會熱處理手冊 C卷 感應加熱與熱處理

中文版前言
序
前言
使用計量單位說明
第1章感應加熱的基本原理1
1.1感應加熱的發(fā)展歷程與應用1
1.1.1感應加熱的發(fā)展歷程1
1.1.2感應加熱的應用2
1.1.3感應加熱的優(yōu)勢3
致謝4
參考文獻4
1.2基本原理4
1.2.1熱傳遞4
1.2.2直流電路、交流電路及其
基本定律15
1.2.3電磁場理論的基本概念18
參考文獻32
1.3材料的電磁性能和熱性能33
1.3.1熱性能33
1.3.2電磁性能37
參考文獻44
選擇參考文獻44
1.4感應加熱基本參數(shù)的估算45
1.4.1透熱加熱工件應用的功率估計45
1.4.2線圈效率46
1.4.3頻率選擇47
1.4.4結論50
參考文獻52
第2章鋼的感應熱處理53
2.1鋼的感應淬火冶金原理53
2.1.1概述53
2.1.2鋼鐵熱處理基礎53
2.1.3感應熱處理應用60
2.1.4感應熱處理用鋼67
致謝67
參考文獻68
選擇參考文獻68
2.2感應淬火與檢測的基本原理69
2.2.1概述69
2.2.2冶金學綜述69
2.2.3電磁感應和熱學基礎70
2.2.4感應淬火技術79
2.2.5感應器和熱形控制84
2.2.6淬火冷卻技術89
2.2.7頻率、功率和加熱時間的選擇92
2.2.8硬化層深度評估95
2.2.9表面硬度測試101
2.2.10感應淬火工件的無損檢測102
參考文獻103
2.3感應加熱鋼的淬火冷卻104
2.3.1淬火冷卻工藝105
2.3.2淬火硬化和淬火殘余應力105
2.3.3淬火方式111
2.3.4淬火冷卻介質114
2.3.5淬火冷卻介質的維護121
2.3.6淬火冷卻系統(tǒng)的設計122
2.3.7常見問題及原因123
致謝124
參考文獻124
選擇參考文獻124
2.4感應淬火鋼中的殘余應力125
2.4.1概述125
2.4.2感應淬火硬化的一般特點125
2.4.3殘余應力126
2.4.4淬火冷卻引起的殘余應力131
2.4.5殘余應力的分布135
2.4.6疲勞強度139
2.4.7感應淬火對疲勞強度和殘余應力的
影響145
2.4.8復合感應熱處理156
參考文獻160
2.5感應淬火鋼的回火162
2.5.1鋼淬火后的回火163
2.5.2感應加熱工藝要求168
2.5.3自回火171
2.5.4感應回火方法173
2.5.5感應回火工藝參數(shù)174
2.5.6回火溫度和時間的選擇176
2.5.7工藝參數(shù)的影響186
2.5.8感應回火實踐192
2.5.9回火零件的性能193
2.5.10小結203
致謝205
參考文獻205
2.6驅動軸的感應淬火206
2.6.1概述206
2.6.2驅動軸206
2.6.3感應淬火驅動軸的性能208
2.6.4感應淬火的后續(xù)加工223
參考文獻224
2.7曲軸和凸輪軸的感應淬火224
2.7.1曲軸的感應淬火224
2.7.2凸輪軸的感應淬火235
參考文獻240
選擇參考文獻241
2.8齒輪和類齒零件的感應淬火241
2.8.1概述241
2.8.2齒輪技術242
2.8.3材料的選擇245
2.8.4齒輪淬火層熱形及其適用性247
2.8.5單齒沿齒溝淬火與旋轉掃描
淬火248
2.8.6穿透加熱的表面淬火256
2.8.7計算機建模260
2.8.8檢驗和測試261
2.8.9典型的失效形式及預防270
致謝270
參考文獻270
2.9工程機械零件的感應淬火272
2.9.1典型應用272
2.9.2感應淬火用材料274
2.9.3工藝因素276
2.9.4工藝驗證279
2.9.5設備因素281
2.9.6前景展望282
致謝282
參考文獻283
2.10航空航天領域的感應淬火283
2.10.1要求和特點283
2.10.2零件的應用和材料285
2.10.3工藝監(jiān)測288
2.10.4經(jīng)濟方面288
參考文獻288
2.11感應淬火零件的缺陷和異常特征289
2.11.1原始顯微組織和晶粒尺寸289
2.11.2脫碳290
2.11.3殘余應力291
2.11.4碳和殘余合金含量291
2.11.5夾雜物291
2.11.6過熱或過燒291
2.11.7淬火裂紋292
2.11.8螺旋紋效應293
2.11.9內部裂紋和晶粒異常長大293
2.11.10裂縫、重疊和其他磁粉顯示的
缺陷295
2.11.11硬度和顯微組織不合格296
2.11.12機械矯直裂紋302
2.11.13淬硬層深度不合格302
2.11.14鑄鐵件303
參考文獻303
第3章感應熱處理的建模與仿真304
3.1物理過程分析設計方法、工具和
軟件304
3.1.1靜態(tài)、瞬態(tài)、頻域耦合問題和多物
理場304
3.1.2解析法——分離變量法306
3.1.3有限差分法309
3.1.4有限單元法和能量變分法312
3.1.5體積積分耦合電路法315
3.1.6典型的數(shù)值模擬程序結構316
參考文獻324
3.2電磁問題求解325
3.2.1麥克斯韋方程組326
3.2.2電磁場數(shù)學模型327
參考文獻329
3.3溫度問題求解330
3.3.1概述330
3.3.2數(shù)學模型330
參考文獻332
3.4耦合問題求解332
3.4.1弱耦合法333
3.4.2準耦合法334
3.4.3硬耦合法334
參考文獻334
3.5鋼感應淬火中應力應變的建模和
模擬335
3.5.1鋼的化學成分和顯微組織335
3.5.2奧氏體形成和分解模型336
3.5.3應力和變形的數(shù)值模擬341
3.5.4開裂問題347
3.5.5感應淬火的應力350
3.5.6整體感應淬火的應力狀態(tài)353
參考文獻358
選擇參考文獻359
第4章感應加熱成形360
4.1溫成形與熱成形360
4.1.1普通碳素鋼和低合金鋼360
4.1.2微合金鍛鋼362
4.1.3不銹鋼364
4.1.4鋁合金366
4.1.5鈦合金367
4.1.6高溫合金368
4.1.7銅合金370
4.2碳素鋼和合金鋼的溫熱成形371
4.2.1微觀組織對鋼感應加熱的
影響371
4.2.2不同合金鋼感應加熱注意事項373
4.2.3熱鍛溫度374
4.2.4合金鋼的成分范圍374
參考文獻375
4.3高溫合金和不銹鋼加熱溫度要求375
4.3.1不銹鋼375
4.3.2鎳基高溫合金376
4.3.3不銹鋼和高溫合金的感應加熱
工藝376
4.3.4感應加熱過程的數(shù)值模擬380
參考文獻382
4.4鈦合金、鋁合金、鎂合金和銅合金的
加熱溫度要求384
4.4.1鋁及鋁合金384
4.4.2銅合金387
4.4.3鎂合金388
4.4.4鈦合金390
4.4.5鈦合金、鋁合金、鎂合金和銅合金
的電阻率與電導率394
參考文獻408
4.5坯料、桿材和棒料的感應加熱技術410
4.5.1感應加熱基本工藝參數(shù)的估算412
4.5.2坯料感應加熱設計理念419
參考文獻430
4.6局部感應加熱431
4.6.1棒材、桿材和坯料的端部
加熱431
4.6.2螺旋形端部感應加熱線圈435
4.6.3橢圓形線圈438
4.6.4隧道形感應器439
4.6.5棒料和坯料端部加熱的計算機
模擬440
4.6.6局部去應力441
4.6.7管子端部去應力441
4.6.8焊縫去應力442
4.6.9彎管的局部加熱445
4.6.10其他應用和感應器設計446
參考文獻447
4.7電磁設備的優(yōu)化設計原理和多目標
優(yōu)化447
4.7.1設計、優(yōu)化和電磁學計算447
4.7.2設計問題的多目標公式化448
4.7.3帕累托優(yōu)化方法概述449
4.7.4進化計算451
4.7.5基于場的優(yōu)化問題452
4.7.6盤狀石墨的感應加熱——餅狀感
應器的優(yōu)化設計453
4.7.7計算結果454
4.7.8小結455
參考文獻455
4.8金屬溫熱成形前的感應加熱優(yōu)化
控制456
4.8.1感應加熱過程的優(yōu)化問題456
4.8.2金屬感應加熱優(yōu)化過程的計算
方法463
4.8.3靜態(tài)感應加熱過程的優(yōu)化控制466
4.8.4步進式和連續(xù)式感應加熱過程的
優(yōu)化控制489
4.8.5復雜金屬熱成形操作中技術流程的
復合優(yōu)化497
參考文獻503
第5章感應熔煉505
5.1感應熔煉的基本原理505
5.1.1感應熔煉過程的物理原理506
5.1.2坩堝式感應爐的基本原理506
5.1.3溝槽式感應爐的基本原理511
5.1.4冷坩堝式感應爐的基本原理515
5.1.5渣殼感應熔煉的基本原理517
參考文獻518
5.2感應熔煉的計算模型和試驗驗證518
5.2.1基本熱現(xiàn)象518
5.2.2流體動力學的基本現(xiàn)象526
5.2.3質量傳遞現(xiàn)象532
5.2.4湍流流動與熱質交換536
5.2.5流體流動的數(shù)值計算543
5.2.6坩堝式感應爐內湍流流動的數(shù)值
模型550
參考文獻557
5.3坩堝式感應爐的構成與設計559
5.3.1爐體559
5.3.2供電電源566


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