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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