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第1章 金属热处理概述1

1.1金属的主要性能1

1.1.1金属的物理性能1

1.1.2金属的化学性能3

1.1.3金属的力学性能3

1.1.4金属的工艺性能4

1.1.5金属的经济性5

1.2金属的强化与韧化机制简介5

1.2.1固溶强化5

1.2.2细晶强化6

1.2.3位错强化6

1.2.4第二相强化7

1.3金属热处理分类8

1.3.1热处理概念8

1.3.2热处理分类9

1.4典型钢种及用途10

1.4.1钢的分类10

1.4.2合金元素在钢中的作用10

1.4.3低碳钢12

1.4.4中碳钢13

1.4.5高碳钢15

1.5固态相变概述17

1.5.1固态相变的一般特征17

1.5.2固态相变的形核19

1.5.3晶核的长大21

1.5.4固态相变动力学23

本章小结23

思考题24

第2章 金属的加热25

2.1加热方法及设备25

2.1.1箱式电阻加热炉25

2.1.2井式加热炉27

2.1.3浴炉27

2.2工件表面的热交换28

2.2.1对流传热28

2.2.2辐射传热29

2.2.3传导传热30

2.3加热温度和时间30

2.3.1加热时间概念31

2.3.2加热温度31

2.4相变和组织应力32

2.4.1过饱和固溶体的脱溶与第二相溶解32

2.4.2成分均匀化33

2.4.3多形性转变33

2.4.4回复、再结晶和应力变化33

2.4.5组织应力33

2.5加热时发生的化学反应33

2.5.1金属加热时的氧化与脱碳33

2.5.2钢在渗碳气氛中的渗碳反应35

2.5.3钢在氨气氛中的氮化反应36

2.5.4金属与其他气氛间的相互作用36

2.5.5氧化脱碳的控制36

本章小结37

思考题38

第3章 合金的时效39

3.1脱溶沉淀过程的热力学39

3.2脱溶沉淀过程40

3.2.1 G.P.区的形成40

3.2.2 θ″的形成41

3.2.3 θ′的形成41

3.2.4 θ的形成42

3.3脱溶沉淀后的显微组织及性能43

3.3.1固溶态Cu-Ag-Cr合金显微组织及性能43

3.3.2形变对固溶态Cu-Ag-Cr合金性能的影响44

3.3.3时效对Cu-Ag-Cr合金导电率和硬度的影响44

3.3.4形变时效对Cu-Ag-Cr合金导电率和硬度的影响45

3.4时效工艺的应用46

3.4.1时效工艺在铜合金中的应用46

3.4.2时效工艺在铝合金中的应用48

3.4.3时效工艺在镁合金中的应用50

3.4.4时效工艺在钛合金中的应用52

3.4.5时效工艺在不锈钢中的应用54

3.4.6时效工艺在高碳钢中的应用54

本章小结54

思考题54

第4章 钢中奥氏体的形成55

4.1奥氏体的结构、组织与性能55

4.1.1奥氏体的结构55

4.1.2奥氏体的组织56

4.1.3奥氏体的性能56

4.2奥氏体的形成56

4.2.1钢的临界温度56

4.2.2奥氏体核的形成58

4.2.3奥氏体核的长大59

4.2.4渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化60

4.3奥氏体形成动力学60

4.3.1奥氏体等温形成动力学61

4.3.2奥氏体连续加热形成动力学图65

4.4奥氏体晶粒长大及其控制66

4.4.1晶粒度概念及奥氏体晶粒长大现象66

4.4.2奥氏体晶粒长大现象67

4.4.3控制奥氏体晶粒尺寸的工艺措施68

4.5过热过烧及其校正70

4.5.1过热及其校正71

4.5.2过烧及其校正71

本章小结72

思考题72

第5章 过冷奥氏体转变动力学73

5.1四种冷却类型73

5.1.1平衡冷却73

5.1.2等温冷却73

5.1.3恒速冷却73

5.1.4变速冷却74

5.2过冷奥氏体等温转变动力学图74

5.2.1等温转变动力学图的测定方法74

5.2.2过冷奥氏体等温转变动力学图基本形式74

5.2.3影响过冷奥氏体等温转变动力学图的因素77

5.2.4过冷奥氏体等温转变动力学图的应用79

5.3过冷奥氏体连续转变动力学图79

5.3.1常见过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式79

5.3.2过冷奥氏体连续转变动力学图的测定80

5.3.3过冷奥氏体连续转变动力学图的应用81

5.4相变动力学形式理论82

5.4.1.约翰逊-迈尔方程82

5.4.2形核率和长大速率83

5.4.3各向异性生长85

5.4.4非恒速长大86

5.4.5形核率不为常数的情况分析88

5.4.6 JMA方程88

5.4.7单位体积内晶粒数88

5.4.8等温转变动力学曲线和动力学图的数学关系89

5.4.9可叠加性和连续转变动力学图89

5.4.10相变的独立性假设91

5.4.11 k与温度的经验关系91

本章小结92

思考题93

第6章 珠光体转变和钢的退火与正火94

6.1铁素体和珠光体的组织与性能94

6.1.1铁素体的组织与性能94

6.1.2片状珠光体的组织与性能94

6.1.3粒状珠光体的组织与性能96

6.1.4铁素体和片状珠光体混合组织与性能97

6.1.5魏氏组织与性能98

6.2珠光体形成机制99

6.2.1珠光体形成的热力学特点99

6.2.2片状珠光体形成机制99

6.2.3粒状珠光体形成机制101

6.3亚（过）共析钢的珠光体转变103

6.3.1伪共析转变103

6.3.2先共析相的析出104

6.4珠光体转变动力学106

6.4.1珠光体等温转变的形核率及长大速率106

6.4.2珠光体等温转变动力学曲线107

6.4.3影响珠光体转变动力学的因素108

6.5退火概念及其分类110

6.5.1退火概念110

6.5.2退火工艺的分类110

6.6退火工艺110

6.6.1去氢退火110

6.6.2再结晶退火111

6.6.3去应力退火113

6.6.4均匀化退火114

6.6.5亚共析钢的等温退火114

6.6.6球化退火115

6.7正火118

6.8退火、正火的缺陷119

本章小结120

思考题120

第7章 马氏体转变122

7.1马氏体组织与性能122

7.1.1马氏体的形态123

7.1.2影响马氏体形态的因素125

7.1.3马氏体的强度和硬度126

7.1.4马氏体的韧性127

7.1.5马氏体转变超塑性128

7.1.6马氏体的物理性能128

7.1.7高碳马氏体的显微裂纹128

7.2马氏体转变主要特征129

7.2.1马氏体转变的非恒温性129

7.2.2马氏体转变的表面浮凸现象和共格性130

7.2.3马氏体转变的无扩散性130

7.2.4马氏体转变的位向关系及惯习面131

7.2.5马氏体转变的可逆性131

7.3马氏体转变的晶体学和转变机制132

7.3.1马氏体的晶体结构132

7.3.2马氏体的异常正方度133

7.3.3惯习面与位向关系133

7.3.4马氏体转变的形核理论134

7.3.5马氏体转变的切变模型135

7.4马氏体转变的热力学和动力学137

7.4.1马氏体转变的热力学条件137

7.4.2马氏体转变的驱动力139

7.4.3影响Ms点的因素139

7.4.4马氏体转变动力学140

7.5热弹性马氏体与形状记忆效应143

7.5.1形状记忆效应143

7.5.2热弹性马氏体144

7.5.3伪弹性145

7.5.4形状记忆效应的本质145

7.5.5形状记忆合金的应用145

本章小结146

思考题146

第8章 贝氏体转变147

8.1贝氏体组织和性能147

8.1.1无碳化物贝氏体147

8.1.2上贝氏体147

8.1.3下贝氏体148

8.1.4粒状贝氏体149

8.1.5其他类型贝氏体149

8.1.6贝氏体的力学性能149

8.2贝氏体转变基本特征151

8.2.1贝氏体转变温度151

8.2.2贝氏体转变产物152

8.2.3贝氏体转变152

8.2.4贝氏体转变不完全性153

8.2.5贝氏体转变的扩散性153

8.2.6贝氏体转变晶体学特征153

8.3贝氏体转变动力学154

8.3.1贝氏体等温转变动力学154

8.3.2贝氏体转变时碳的扩散155

8.3.3影响贝氏体转变动力学的因素156

8.4贝氏体转变机制157

8.4.1贝氏体相变的形核157

8.4.2贝氏体转变切变机制157

8.4.3贝氏体转变的台阶机制158

8.5贝氏体钢159

8.5.1贝氏体钢的分类160

8.5.2空冷贝氏体钢的应用161

8.6等温淬火及其应用162

8.6.1等温淬火162

8.6.2等温淬火后工件的力学性能及应用163

本章小结164

思考题164

第9章 钢的淬火和回火165

9.1淬火和回火概述165

9.1.1淬火概念165

9.1.2淬火工艺方法分类166

9.1.3淬火方法（冷却方式）166

9.1.4回火167

9.2淬火介质167

9.2.1对淬火介质的要求167

9.2.2淬火介质冷却能力的测定与评价168

9.2.3水基淬火介质170

9.2.4淬火油170

9.2.5熔盐（碱）171

9.3钢的淬透性和淬硬性172

9.3.1淬透性和淬硬性概念172

9.3.2淬透性测试方法172

9.3.3影响淬透性的因素174

9.3.4淬透性的计算175

9.3.5淬透性曲线的应用175

9.4淬火应力及其控制176

9.4.1热应力176

9.4.2组织应力178

9.4.3热处理变形及其控制178

9.4.4淬火裂纹及其预防180

9.5回火时的转变及性能变化181

9.5.1回火转变概述181

9.5.2马氏体中碳原子的偏聚181

9.5.3马氏体的分解181

9.5.4碳化物的析出、转变及聚集长大183

9.5.5 α相状态的变化184

9.5.6残余奥氏体的转变184

9.5.7回火后力学性能的变化185

9.5.8二次硬化现象187

9.5.9回火脆性187

9.6制定淬火和回火工艺的基本原则189

9.6.1淬火加热规范的确定189

9.6.2淬火冷却方法的选择191

9.6.3回火工艺的确定194

9.7淬火回火新工艺195

9.7.1形变热处理195

9.7.2奥氏体晶粒超细化196

9.7.3控制马氏体组织形态的热处理197

9.7.4改善钢中第二相形态的热处理198

9.8淬火过程数值模拟简介199

9.8.1热处理数值模拟的基本特点200

9.8.2数学模型200

9.8.3一维问题计算模型201

9.8.4计算方法202

本章小结204

思考题205

第10章 表面淬火206

10.1表面淬火工艺分类207

10.1.1实现表面淬火的基本条件207

10.1.2表面淬火方法分类207

10.2快速加热时的相变特点208

10.2.1提高相变临界温度208

10.2.2奥氏体起始晶粒得到细化208

10.2.3奥氏体成分均匀性降低209

10.2.4降低过冷奥氏体的稳定性210

10.2.5自回火现象211

10.3表面淬火后的组织及性能212

10.3.1表面淬火后的组织212

10.3.2表面淬火后的有效硬化层深度213

10.3.3表面残余应力213

10.3.4表面淬火后的性能214

10.4感应加热表面淬火216

10.4.1感应加热的基本原理217

10.4.2感应加热用感应器221

10.4.3感应加热淬火工艺控制223

10.4.4感应加热的应用与发展228

10.5其他高能密度加热淬火232

10.5.1火焰加热表面淬火232

10.5.2高频脉冲淬火236

10.5.3激光加热表面淬火237

10.5.4电子束加热表面淬火239

本章小结240

思考题240

第11章 化学热处理241

11.1化学热处理概述241

11.2化学热处理原理242

11.2.1化学热处理基本过程242

11.2.2渗剂的化学反应机理与热力学242

11.2.3渗剂中的扩散（外扩散）244

11.2.4相界面反应245

11.2.5工件表层的扩散过程245

11.2.6多元共渗时的某些规律250

11.2.7加速化学热处理过程的途径252

11.3钢的渗碳253

11.3.1渗碳概念253

11.3.2渗碳件的主要技术要求和渗碳用钢253

11.3.3渗碳方法及工艺255

11.3.4渗碳工艺控制263

11.3.5渗碳后的热处理267

11.3.6渗碳后的质量检验269

11.3.7渗碳件的常见热处理缺陷及预防269

11.3.8渗碳后组织与性能的关系271

11.3.9渗碳工艺的发展272

11.4钢的渗氮273

11.4.1渗氮基本原理273

11.4.2渗氮用钢276

11.4.3渗氮工艺276

11.4.4渗氮层的性能278

11.4.5渗氮层的质量检验279

11.4.6氮化件常见缺陷及预防280

11.5钢的碳氮共渗与氮碳共渗282

11.5.1碳氮同时渗入时的特点282

11.5.2碳氮共渗283

11.5.3氮碳共渗（软氮化）287

11.5.4碳氮共渗工艺的发展289

11.6钢的渗硼290

11.6.1渗方法290

11.6.2渗硼工艺291

11.7渗金属293

11.7.1直接扩散渗金属法的原理293

11.7.2渗金属层的组织和性能294

11.8多元共渗295

11.8.1铬铝共渗工艺295

11.8.2硼铝共渗工艺296

本章小结297

思考题298

参考文献299