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1化学元素1

1.1化学元素周期表1

1.2金属晶体原子位置、原型、结构符号、空间群标记和点阵参数2

2金属的晶体结构3

2.1金属的一般特征3

2.2金属的原子晶体结构4

2.3原子晶面的表示方法6

2.4金属的晶体点阵缺陷6

2.5晶体中的原子扩散10

3钢的热处理基础13

3.1 Fe-Fe3 C合金相图及其应用13

3.2合金元素对钢铁组织和性能的影响17

3.2.1 Fe-C合金相图与热处理温度的关系17

3.2.2合金元素的影响18

3.3钢在各种状态下的组织23

3.3.1奥氏体23

3.3.2铁素体23

3.3.3珠光体24

3.3.4贝氏体24

3.3.5先共析铁素体和渗碳体25

3.3.6马氏体和回火马氏体25

3.3.7回火索氏体和托氏体26

3.4钢在加热过程中的组织转变26

3.4.1珠光体-奥氏体转变26

3.4.2铁素体-珠光体向奥氏体的等温转变27

3.4.3连续加热时的奥氏体形成过程30

3.4.4钢加热时的奥氏体晶粒长大31

3.4.5钢的晶粒度对性能的影响32

3.4.6奥氏体晶粒度的显示和测定33

3.4.7过热和过烧33

3.4.8氧化和脱碳34

3.5钢的过冷奥氏体转变42

3.5.1过冷奥氏体等温转变图42

3.5.2奥氏体连续冷却转变图43

3.5.3钢的淬透性和奥氏体连续冷却转变图的关系44

3.6钢的淬透性46

3.6.1概述46

3.6.2 Grossmann的淬透性概念46

3.6.3钢淬透性测定方法48

3.6.4淬透性曲线的应用50

3.6.5低淬透性钢60

3.7钢件热处理残留应力和畸变62

3.7.1概论62

3.7.2整体热处理残留应力62

3.7.3表面淬火的残留应力64

3.7.4化学热处理的残留应力65

3.7.5残留应力的调整和消除66

3.7.6热处理畸变68

4热处理设备71

4.1热处理设备术语71

4.2对热处理设备的基本要求76

4.3热处理设备分类77

4.4热处理加热炉的标准编号78

4.5热处理设备发展方向78

4.5.1清洁的热处理设备79

4.5.2精密的热处理设备79

4.5.3节能的热处理设备80

4.5.4质量的自动控制80

5热处理工艺材料82

5.1热处理工艺材料术语82

5.2热处理工艺材料类别85

5.3热处理的加热介质86

5.3.1制备气氛的原料气87

5.3.2热处理加热用盐87

5.3.3流动粒子90

5.3.4回火油91

5.4热处理淬冷介质91

5.4.1淬火油92

5.4.2聚合物淬火介质97

5.5热处理渗剂103

5.5.1渗碳剂103

5.5.2碳氮共渗剂103

5.5.3渗硼剂104

5.5.4渗金属剂104

5.6防氧化脱碳涂料105

5.7不锈钢箔105

5.8防渗涂料105

5.9表面处理剂105

5.10辅助材料106

5.10.1清洗剂106

5.10.2防锈剂107

5.10.3干燥剂和吸收剂107

5.10.4催化剂107

6热处理工艺和术语109

6.1热处理工艺分类和代号109

6.1.1基础分类109

6.1.2附加分类与代号109

6.2金属热处理工艺术语111

7钢件的整体热处理124

7.1钢件的正火与退火124

7.1.1正火与退火工艺分类及代号124

7.1.2正火与退火工艺124

7.2钢件的淬火与回火133

7.2.1一般淬火与回火133

7.2.2锻造余热淬火与回火144

8钢件的表面热处理148

8.1感应加热表面热处理148

8.2火焰加热表面淬火188

8.3接触电阻加热表面淬火194

8.4电解液加热表面淬火195

8.5盐浴加热表面淬火195

9钢件的化学热处理196

9.1原子扩散196

9.1.1基本规律196

9.1.2碳在钢中的扩散196

9.1.3氮在钢中的扩散197

9.2钢的低温化学热处理198

9.2.1气体渗氮198

9.2.2离子渗氮205

9.2.3气体氮碳共渗208

9.2.4盐浴硫氮碳共渗212

9.2.5渗锌215

9.2.6钢件低温化学热处理的渗层组织和性能216

9.3钢的高温化学热处理219

9.3.1渗碳和碳氮共渗219

9.3.2渗硼229

9.3.3渗金属234

9.3.4钢铁件热浸铝和渗铝238

10钢的少无氧化热处理245

10.1可控气氛热处理245

10.1.1钢在气体介质中加热时的行为245

10.1.2钢在可控气氛中实现无氧化加热的原理246

10.1.3碳势控制原理246

10.1.4可控气氛的制备和应用248

10.1.5可控气氛热处理设备257

10.2真空热处理260

10.2.1金属在真空中加热时的行为261

10.2.2金属在真空中的加热速度262

10.2.3金属在真空中加热后的冷却263

10.2.4真空热处理工艺264

10.2.5真空热处理设备266

10.2.6真空热处理和真空技术术语及实用数据269

10.3盐浴热处理274

10.3.1热处理加热和冷却用盐274

10.3.2钢在盐浴中加热时的行为275

10.3.3钢在盐浴中的冷却277

10.3.4盐浴热处理炉277

10.4流态床加热热处理278

10.5其他少无氧化加热方法280

10.5.1装箱加热280

10.5.2调整燃料炉的燃烧系数280

10.5.3保护涂料281

10.5.4包装热处理281

11等离子体热处理282

11.1等离子体热处理基础282

11.1.1等离子体282

11.1.2低压气体放电282

11.2等离子体化学热处理287

11.2.1等离子体化学热处理的基本原理287

11.2.2等离子体化学热处理设备290

11.2.3等离子体化学热处理工艺292

11.3等离子体基离子注入技术299

11.3.1等离子体基离子注入技术的基本原理299

11.3.2等离子体基离子注入技术的工作模式299

11.3.3等离子体基离子注入技术的特点301

11.3.4离子注入技术改善表面性能的机理301

11.3.5等离子体基离子注入技术的应用302

参考文献302

12超硬化合物层的离子沉积法303

12.1真空溅射法304

12.2离子镀渗法307

12.3其他镀渗方法308

13高密度能加热表面热处理309

13.1高频电脉冲感应淬火309

13.2激光热处理309

13.3电子束热处理315

13.4离子注入合金化317

14淬火钢的冷处理319

14.1淬火钢组织中的残留奥氏体319

14.1.1残留奥氏体产生的原因319

14.1.2影响残留奥氏体量的因素319

14.1.3残留奥氏体对钢性能的影响320

14.2奥氏体的稳定化321

14.3钢的冰冷和深冷处理321

14.3.1冷处理工艺321

14.3.2冰冷和深冷处理注意事项321

14.4淬火钢冷处理后的性能变化322

14.5冷处理设备322

14.5.1冰冷保温罐322

14.5.2冷却循环空气的热交换器322

14.5.3液氮蒸发式深冷处理设备323

14.5.4和制冷机连通的容器323

14.6展望323

14.6.1美国冷处理和深冷处理行业现状323

14.6.2冷处理和深冷处理在其他方面的应用324

14.6.3深冷处理技术展望324

参考文献324

15铸铁的热处理325

15.1铸铁的分类和应用325

15.2铸铁热处理基础329

15.2.1 Fe-C-Si三元相图330

15.2.2铸铁的共析温度范围及其影响因素330

15.2.3加热时的组织转变330

15.2.4冷却时的组织转变332

15.3白口铸铁的热处理337

15.3.1去应力退火337

15.3.2淬火与回火337

15.3.3等温淬火338

15.4灰铸铁的热处理338

15.4.1退火338

15.4.2正火340

15.4.3淬火与回火341

15.5球墨铸铁的热处理342

15.5.1退火342

15.5.2正火345

15.5.3淬火与回火347

15.5.4等温淬火351

15.6可锻铸铁的热处理352

15.6.1白心可锻铸铁的热处理352

15.6.2黑心可锻铸铁的热处理352

15.6.3珠光体可锻铸铁的热处理353

15.6.4球墨可锻铸铁的热处理355

16非铁合金的热处理358

16.1铜和铜合金的热处理358

16.2铝和铝合金的热处理364

16.3钛和钛合金的热处理375

16.4镁和镁合金的热处理380

16.5镍和镍合金的热处理384

17粉末冶金件的热处理385

17.1粉末冶金方法和适用范围385

17.2铁基粉末冶金件的热处理388

17.2.1铁基粉末冶金材料的分类389

17.2.2铁基粉末冶金件的应用389

17.2.3铁基粉末冶金件的热处理390

17.3钢结硬质合金的热处理397

17.3.1钢结硬质合金的特点、牌号、性能和用途397

17.3.2钢结硬质合金的热处理398

17.3.3钢结硬质合金的组织与性能400

17.4粉末高速钢的热处理401

17.4.1粉末高速钢的类别和性能401

17.4.2粉末高速钢的热处理工艺402

17.5硬质合金的热处理402

17.5.1硬质合金的分类和用途403

17.5.2硬质合金的热处理工艺404

18机器零件的热处理407

18.1齿轮的热处理407

18.1.1齿轮的服役条件和失效形式407

18.1.2齿轮用钢及技术要求407

18.1.3齿轮的调质处理411

18.1.4齿轮的表面淬火412

18.1.5齿轮的渗碳和碳氮共渗420

18.1.6齿轮的渗氮和氮碳共渗426

18.1.7减少齿轮热处理畸变的措施430

18.2滚动轴承零件的热处理430

18.2.1滚动轴承零件的服役条件和失效形式430

18.2.2滚动轴承材料431

18.2.3铬钢轴承零件的热处理437

18.2.4渗碳钢制轴承零件的热处理448

18.2.5中碳合金钢轴承零件的热处理449

18.2.6微型轴承零件的热处理449

18.2.7耐蚀轴承零件的热处理451

18.2.8耐高温轴承零件的热处理451

18.2.9 08、 10钢冲压成形轴承零件的热处理454

18.3弹簧的热处理455

18.3.1弹簧的服役条件和失效方式455

18.3.2弹簧用材料456

18.3.3弹簧的一般热处理458

18.3.4弹簧的其他强化处理463

18.3.5弹簧的稳定化处理463

18.3.6耐蚀、耐热弹簧的热处理464

18.4紧固件的热处理467

18.4.1螺纹紧固件的热处理467

18.4.2垫圈、挡圈、销和铆钉的热处理473

18.5汽车、拖拉机及柴油机零件的热处理475

18.5.1活塞环的热处理475

18.5.2活塞销的热处理477

18.5.3连杆的热处理479

18.5.4曲轴的热处理481

18.5.5凸轮轴的热处理484

18.5.6气门挺杆的热处理486

18.5.7排气阀的热处理490

18.5.8半轴的热处理491

18.5.9喷油泵柱塞副和喷油嘴偶件的热处理494

18.5.10履带板的热处理498

18.6金属切削机床零件的热处理498

18.6.1机床导轨的热处理498

18.6.2机床主轴的热处理504

18.6.3机床丝杠的热处理505

18.6.4机床铸件的热稳定化处理508

18.6.5其他机床零件的热处理509

18.7大型锻件的热处理515

18.7.1大型锻件的材料和技术要求515

18.7.2大型锻件的锻后热处理515

18.7.3大型锻件的最终热处理522

18.7.4大型锻件的其他热处理工艺530

18.8轧辊的热处理531

18.8.1热轧辊的热处理531

18.8.2冷轧工作辊的热处理531

18.8.3支承辊的热处理535

18.9切削工具的热处理537

18.9.1服役条件和失效形式537

18.9.2切削工具用钢及技术要求537

18.9.3工具用钢的热处理539

18.9.4工具用钢热处理后的金相组织545

18.9.5工具热处理举例550

18.10模具的热处理553

18.10.1冷作模具的热处理553

18.10.2热作模具的热处理561

18.10.3塑料模具的热处理565

18.10.4提高模具性能和寿命的热处理方法569

18.10.5模具热处理畸变与控制572

18.11量具的热处理577

18.11.1量具用钢及要求577

18.11.2量具的热处理工艺578

18.11.3量具的热处理举例580

18.12液压元件、零件的热处理584

18.13自行车零件的热处理593

18.14手表零件的热处理595

18.15轻纺机零件的热处理600

18.15.1家用缝纫机零件的热处理600

18.15.2工业用缝纫机零件的热处理605

18.15.3纺织机械零件的热处理609

18.16农机具零件的热处理613

18.16.1农机具零件的失效形式与性能要求613

18.16.2耕作机械典型零件的热处理616

18.16.3其他农机具零件的热处理620

18.17常用五金和木工工具的热处理624

19金属和合金的化学成分分析626

19.1化学分析法626

19.2火花鉴别法633

19.3光谱分析法636

19.4微区分析636

20金属材料缺陷的宏观和低倍检验639

20.1常见的低倍缺陷特征639

20.2低倍检验的一般方法640

20.3硫、磷元素偏析的检验方法640

21断口分析641

21.1断口分析的用途641

21.2样品的切取和制备641

21.3常用的断口分析方法641

21.4断口低倍观察分析642

21.5断口的微观观察分析644

21.6典型断口形貌特征645

22显微组织检验648

22.1光学显微镜分析方法648

22.2定量金相分析方法653

22.3晶粒度测定方法655

22.4高温和低温金相分析方法657

22.5电子显微镜分析方法657

22.6钢铁零件典型热处理显微组织与缺陷的金相特征658

23力学性能测试方法661

23.1硬度661

23.2拉伸684

23.3压缩、弯曲和扭转686

23.4冲击687

23.5疲劳688

23.6断裂韧度691

23.7蠕变和持久强度693

23.8摩擦磨损695

24热处理质量的无损检测698

24.1磁粉检测698

24.2涡流检测702

24.3渗透检测703

24.4超声波检测707

24.5 X射线和γ射线检测711

25内应力测定721

25.1应力释放法721

25.2 X射线法721

25.3磁性法723

25.4超声波法724

25.5深层应力分布测量724

26耐蚀性能测试725

26.1工程上常见的腐蚀类型725

26.2腐蚀速率评定方法725

26.3均匀腐蚀试验726

26.4点腐蚀试验726

26.5晶间腐蚀试验727

26.6缝隙腐蚀试验727

26.7应力腐蚀开裂试验728

26.8大气腐蚀与高温氧化729

27热处理质量控制730

27.1热处理质量控制的目的及主要内容730

27.2热处理质量控制体系730

27.3产品设计中的热处理质量控制732

27.4工艺设计中的热处理质量控制732

27.5原材料质量控制736

27.6热处理工序的过程质量控制736

27.7热处理质量检验控制740

27.8操作者技能和责任质量控制741

27.9热处理质量控制中的统计技术741

27.10热处理产品质量的信息化控制743

27.11热处理质量控制要求（JB/T 10175—2008）745

27.12热处理炉有效加热区测定方法（GB/T 9452—2003）749

参考文献756

28温度测量传感器和测温仪表757

28.1温度传感器757

28.1.1热电偶和补偿导线757

28.1.2热电阻765

28.1.3半导体温度计765

28.1.4玻璃温度计766

28.1.5压力温度计766

28.1.6双金属温度计766

28.2温度显示与调节仪表766

28.2.1动圈式显示与调节仪表766

28.2.2电子自动平衡式温度显示与调节仪表767

28.2.3力矩电动机式温度指示调节仪768

28.3数字式温度显示调节仪表768

28.3.1 WMNK系列数字调节仪768

28.3.2 XTM系列显示调节仪768

28.3.3智能调节仪769

28.4其他温度显示仪表771

28.4.1全辐射温度计771

28.4.2光学高温计771

28.4.3光电高温计773

28.5温度控制执行器774

28.5.1电阻炉控温执行器774

28.5.2燃料炉控温执行器777

29热处理的节能780

29.1热处理的节能潜力780

29.2节能的热处理工艺781

29.2.1不均匀奥氏体化淬火781

29.2.2节能的加热时间计算782

29.2.3提高炉温的快速加热783

29.2.4渗层深度的斟酌783

29.2.5降低淬火加热温度783

29.2.6低温化学热处理784

29.2.7化学热处理催渗785

29.2.8高温渗碳786

29.2.9以局部加热代替整体加热788

29.2.10简化或取消热处理工序789

29.2.11余热利用789

29.3节能的热处理设备790

29.3.1热处理设备的节能途径790

29.3.2合理选择能源790

29.3.3合理选择炉型791

29.3.4减少炉壁散热和炉衬蓄热791

29.3.5优化燃烧过程792

29.3.6充分利用余热792

29.3.7料盘、料筐、夹具轻量化794

29.3.8热能多项综合利用的渗碳淬火、回火生产线794

29.3.9气体燃料的热化学重整794

29.4节能的管理措施795

参考文献795

30热处理生产的安全技术797

30.1热处理生产中的危险因素797

30.1.1易燃物质797

30.1.2易爆物质799

30.1.3毒性物质801

30.1.4高压电802

30.1.5炽热物体及腐蚀性物质803

30.1.6制冷剂804

30.1.7坠落物体或迸出物804

30.2热处理生产中的有害因素804

30.2.1热辐射804

30.2.2电磁辐射805

30.2.3噪声805

30.2.4粉尘806

30.2.5有害气体807

30.3热处理生产作业环境809

30.3.1作业环境809

30.3.2车间卫生809

30.3.3作业场地空气中有害物质的最高允许浓度809

30.3.4噪声控制809

30.3.5照度标准及应急照明809

30.3.6设备间的距离809

30.3.7车间通道、安全标志和报警装置810

30.4生产物料和剩余物料810

30.4.1生产物料810

30.4.2剩余物料810

30.5生产装置及其安全措施811

30.5.1电阻炉811

30.5.2燃烧炉812

30.5.3盐浴炉和流动粒子炉814

30.5.4感应加热装置816

30.5.5离子化学热处理设备817

30.5.6激光和电子束的热处理装置817

30.5.7淬火及回火油槽817

30.5.8火焰淬火装置818

30.5.9可控气氛的制备和可控气氛炉820

30.5.10冷处理设备821

30.5.11清洗设备822

30.5.12喷砂、喷丸和高压水清理设备822

30.5.13酸浸设备822

30.5.14校直机823

30.5.15炉用构件、料盘和夹具823

30.6热处理工艺安全作业824

30.6.1一般要求824

30.6.2表面热处理824

30.6.3化学热处理825

30.6.4盐浴热处理825

30.6.5真空热处理826

30.7安全、卫生防护技术措施826

30.7.1基本要求826

30.7.2四防827

31热处理生产环境及污染处理828

31.1热处理生产的污染源828

31.1.1煤的燃烧828

31.1.2油、煤气、液化气和天然气的燃烧828

31.1.3液态工艺材料的蒸发828

31.1.4喷砂粉尘828

31.1.5生产剩余物料排放对水体的影响829

31.1.6废渣829

31.1.7噪声829

31.1.8电磁辐射829

31.2热处理有害废物排放的限值829

31.2.1三废排放规定829

31.2.2空气中有害物质的限值831

31.3热处理温室气体的排放832

31.4有害有毒废弃物的无害化处理832

31.4.1有害废弃物的判定832

31.4.2有害盐渣的无害化处理833

32常用数据资料835

32.1化学元素的物理化学性质835

32.2常见无机化合物的物理化学性质839

32.3常见有机化合物的物理化学性质842

32.4钢中碳化物的结构和性质843

32.5金属氧化物的性质和结构844

32.6钢牌号表示方法845

32.6.1总则845

32.6.2碳素结构钢845

32.6.3优质碳素结构钢846

32.6.4碳素工具钢846

32.6.5易切削钢846

32.6.6合金结构钢846

32.6.7合金工模具钢、高速钢846

32.6.8高碳轴承钢846

32.6.9铸钢846

32.7常用钢的化学成分847

32.8常用钢的力学性能878

32.9常用钢铁材料的物理性质882

32.10世界各国钢牌号对照883

32.11铸铁的分类、代号、化学成分和性能893

32.11.1分类893

32.11.2灰铸铁893

32.11.3球墨铸铁893

32.11.4蠕墨铸铁894

32.11.5可锻铸铁894

32.11.6抗磨白口铸铁894

32.11.7高硅耐蚀铸铁896

32.11.8耐热铸铁896

32.12非铁金属和合金的分类、代号、化学成分和性能897

32.12.1说明及代号897

32.12.2非铁金属和合金的化学成分和性能899

32.13非铁金属和合金的热物理性质907

32.14钢的过冷奥氏体等温转变图909

32.15钢的奥氏体连续冷却转变图926

32.16钢的淬透性曲线940

32.17淬火钢在不同温度回火后的力学性能曲线965

32.18各国结构用钢牌号对照995

32.18.1碳素结构钢牌号近似对照995

32.18.2各国工具钢牌号对照1002

32.18.3各国不锈钢和耐热钢牌号对照1004

32.18.4各国铸铁牌号对照1011

32.19常用单位换算1014

32.19.1常用物理量单位换算1014

32.19.2硬度换算1023

32.19.3冲击值换算1028

32.19.4气体中水分、湿度、露点间的关系1031

32.19.5摄氏温度与华氏温度换算1031

32.20热处理标准目录1036

32.21美国与热处理行业有关的环境-安全法令1039

32.22热处理常用符号1041

32.23常用物理量法定计量单位1043

32.24与热处理有关的国际组织、术语、法规、标准的缩写和代号1048