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目录1

前言1

编者的话1

第一章　热处理的基本原理及工艺1

第一节　奥氏体的形成1

一、奥氏体的形成过程1

二、影响奥氏体形成速度的因素2

三、非平衡组织加热时奥氏体的形成3

四、奥氏体晶粒的长大与控制3

第二节　珠光体转变5

一、珠光体的组织形态及形成机制5

二、先析相析出及组织形态7

三、影响珠光体转变的因素10

五、钢中碳化物的相间析出12

四、珠光体的力学性能12

第三节　贝氏体转变13

一、贝氏体形成的条件和组织形态13

二、贝氏体的转变机理15

三、影响贝氏体转变的因素17

四、贝氏体的力学性能及在生产中的应用17

第四节　马氏体转变19

一、马氏体晶体结构和转变特征19

二、马氏体的组织形态20

三、影响马氏体转变的因素22

四、马氏体的性能24

第五节 回火时组织的转变25

一、淬火马氏体的分解25

二、残留奥氏体的转变30

三、非马氏体组织回火时发生的转变32

四、淬火钢回火时力学性能的变化33

第六节　退火与正火35

一、退火35

二、正火43

三、退火、正火后的组织和性能45

四、退火、正火的典型实例46

五、退火、正火的质量控制及缺陷防治49

第七节　淬火与回火53

一、淬火介质53

二、淬火工艺68

三、淬透性和淬硬性76

四、新型淬火方法简介80

五、回火工艺及回火脆性83

六、淬火、回火件的质量控制86

七、淬火、回火件的断裂分析88

八、清洗、中间防锈及喷砂、喷丸处理94

第八节　真空热处理96

一、真空热处理原理96

二、真空热处理工艺要求99

三、真空退火、真空淬火、回火工艺102

四、真空渗碳113

第九节　低碳马氏体用钢的热处理119

第十节　冷处理121

第十一节　铸钢件的热处理123

一、铸钢件的热处理工艺特点及要求123

二、各种铸钢件的热处理123

第十二节　低温用钢的热处理126

第二章　钢的表面热处理128

第一节　感应加热淬火的基本知识128

一、感应加热原理128

二、感应加热的相变特点130

三、感应加热淬火后的组织和性能131

第二节　感应加热淬火工艺参数确定133

一、零件技术条件的确定133

二、感应加热设备频率、加热比功率的选择与确定144

三、感应加热淬火加热方式和加热工艺参数确定149

四、冷却方法和冷却时间的确定159

五、感应加热淬火件的回火164

第三节　感应加热淬火设备的电参数调整166

一、中频感应加热淬火设备的调整166

二、高频感应加热淬火设备的调整170

第四节　高、中频感应加热淬火实例173

一、典型零件的高频感应加热淬火173

二、典型零件的中频感应加热淬火175

二、工频感应加热淬火实例180

第五节　工频感应加热淬火工艺180

一、工频感应加热变压器及供电线路180

第六节　感应加热淬火件的质量检验186

第七节　感应加热淬火件的常见缺陷与对策191

第八节　感应器的设计与制造194

一、感应器设计的基本参数选择194

二、高、中频感应器的制造步骤203

三、常用的高、中频感应器的结构和应用实例205

四、工频感应器227

第九节　感应加热淬火典型案例分析228

一、轻型汽车前悬架扭杆断裂228

二、吉普车半轴早期断裂233

第十节　火焰加热淬火235

第十一节　接触电阻加热淬火242

一、激光淬火243

第十二节　激光淬火和电子束淬火243

二、电子束淬火249

第三章　钢的化学热处理251

第一节　可控气氛的制取251

一、各种可控气氛的制取方法251

二、炉气成分的控制原理和方法262

第二节　钢的渗碳269

一、气体渗碳269

二、液体渗碳292

三、固体渗碳300

四、其他渗碳方法304

五、渗碳后的热处理307

六、渗碳件的质量检验310

第三节　渗碳件的常见缺陷与对策314

一、轻型卡车转向螺杆断裂320

第四节　渗碳件失效的典型案例分析320

二、中巴车主动齿轮轴断裂324

第五节　钢的碳氮共渗327

一、碳氮共渗的工艺特点327

二、气体碳氮共渗工艺327

三、液体碳氮共渗工艺335

四、碳氮共渗件的质量检验337

五、碳氮共渗件的常见缺陷与对策340

第六节　碳氮共渗件的案例分析341

一、载货汽车驻车制动扇形齿轮断齿341

二、转向拉杆球接头座早期磨损342

第七节　渗氮343

一、气体渗氮343

二、离子渗氮360

三、渗氮件的质量检验370

一、气体氮碳共渗374

第八节　氮碳共渗374

二、熔盐液体氮碳共渗380

第九节　渗氮和氮碳共渗的典型案例384

一、内燃机凸轮轴氮碳共渗层剥落384

二、渗氮丝杆脆性断裂387

第十节　渗硫及复合渗388

一、低温电解渗硫388

二、硫氮共渗390

三、硫氮碳共渗391

第十一节　气相沉积处理398

一、化学气相沉积（CVD）398

二、物理气相沉积（PVD）400

三、离子注入技术404

一、固体渗硼406

第十二节　渗硼406

二、盐浴渗硼407

第十三节　渗金属413

一、渗铬413

二、渗铝415

三、渗钒、渗铌、渗钛417

四、渗金属件的质量检验419

第四章　热处理应力、变形及裂纹控制423

第一节　热处理应力及控制423

一、淬火应力423

二、表面淬火时的残余应力428

三、化学热处理淬火后的残余应力436

第二节　热处理变形及控制437

一、热处理变形概述437

二、热处理变形的一般规律437

三、影响热处理变形的因素442

四、控制和减少热处理变形的措施452

五、热处理变形的矫正458

第三节　热处理裂纹与控制459

一、热处理裂纹的类型和特征459

二、热处理裂纹形成的原因462

三、热处理裂纹的控制与对策466

第五章　齿轮的热处理472

第一节　齿轮的渗碳472

一、齿轮渗碳用钢472

二、齿轮渗碳工艺476

三、齿轮渗碳层深的确定原则479

第二节　齿轮渗碳的工艺缺陷及控制479

一、工艺缺陷及控制479

二、渗碳、催渗技术的发展481

第三节　汽车齿轮失效形式及典型案例分析483

一、汽车齿轮的失效案例485

二、汽车齿轮失效的预防措施485

第四节　齿轮的碳氮共渗486

一、齿轮的碳氮共渗用钢486

二、齿轮的碳氮共渗工艺487

三、齿轮的碳氮共渗工艺实例488

四、齿轮碳氮共渗的工艺缺陷及控制492

第五节　汽车齿轮碳氮共渗的失效案例分析493

一、轻型汽车变速箱三档齿轮的台架断裂试验493

二、轿车变速箱接合齿圈崩齿493

第六节　齿轮的渗氮和氮碳共渗496

一、渗氮齿轮用钢、预备热处理和渗氮层深496

二、齿轮的渗氮工艺497

三、齿轮的氮碳共渗工艺502

一、齿轮变形503

第七节　齿轮的热处理变形与控制503

二、影响变形的因素504

三、变形与控制的方法举例505

第六章　轴、杆类零件的热处理510

第一节　内燃机轴杆件的热处理典型案例分析510

一、曲轴热处理及断裂分析510

二、凸轮轴热处理及断裂分析518

三、内燃机连杆的热处理527

第二节　汽车前轴、后半轴的热处理典型案例分析529

一、前轴热处理及断裂分析529

二、半轴热处理及断裂分析533

第三节　机床轴、杆件的热处理540

一、机床主轴的热处理540

二、机床丝杠的热处理543

第四节　其他轴、杆件的热处理549

第五节　轴、杆件的热处理变形与控制551

第七章　套环类零件的热处理556

第一节　套圈类零件的热处理556

一、泥浆泵缸套的热处理556

二、油封衬套的热处理559

三、内燃机飞轮齿圈的热处理559

四、轴承套圈的贝氏体等温淬火560

第二节　环类零件的热处理561

一、石油钻机吊环的热处理561

二、活塞环的热处理562

三、汽轮发电机无磁性护环的热处理570

第三节　锅炉钢管构件的热处理571

第四节　套圈环类零件的热处理变形与控制574

一、套圈环类零件的变形规律574

二、套环类零件淬火变形及控制576

三、套圈环类零件感应加热淬火和快速加热淬火变形及控制579

四、化学热处理对套环零件变形的影响582

五、淬火介质对零件内孔变形的影响584

六、套环类零件淬火变形允差585

七、套环类零件孔径变形的矫正586

第八章　紧固件的热处理588

第一节　紧固件的失效、性能要求和选材588

一、紧固件的失效588

二、对紧固件的性能要求589

三、紧固件用钢591

第二节　螺纹紧固件热处理592

一、螺纹紧固件坯料的预备热处理592

二、螺纹紧固件的最终热处理596

二、耐腐蚀螺纹紧固件的热处理599

一、自攻螺钉、自攻锁紧螺钉、自钻自攻螺钉、紧定螺钉的热处理599

第三节　专用螺纹紧固件的热处理599

三、耐高温螺纹连接副的热处理601

四、低温条件工作螺栓、螺母的热处理604

五、耐磨螺栓、螺母的热处理604

第四节　垫圈、挡圈、销和铆钉的热处理605

一、垫圈和挡圈的热处理605

二、销的热处理606

三、铆钉的热处理606

第五节　紧固件的表面处理607

一、电镀锌607

二、镀锌、铬609

三、氧化和磷化处理610

第六节　紧固件的质量检验610

第七节　螺纹紧固件的失效案例分析612

一、轻型汽车后桥差速器螺栓的断裂分析612

二、汽车传动轴支撑螺钉的断裂分析615

三、发动机导轮支架固定螺栓的断裂分析617

第九章　弹簧的热处理620

第一节　弹簧钢的预备热处理620

第二节　弹簧钢的最终热处理621

第三节　弹簧的热处理质量检验及缺陷防治626

第四节　钢板弹簧的热处理及失效案例分析628

一、钢板弹簧的热处理工艺628

二、钢板弹簧的断裂分析629

第五节　圆柱螺旋弹簧的热处理及失效案例分析632

一、螺旋弹簧的热处理632

二、螺旋弹簧的断裂分析634

第六节　膜片弹簧的热处理637

第七节　扭杆弹簧的热处理638

一、喷丸强化处理639

第八节　提高弹簧疲劳寿命的措施639

二、形变处理644

三、高应力弹簧的离子渗氮645

四、弹簧淬火后回火与氮碳共渗相结合645

五、板簧的预变形处理645

六、抗应力松弛处理645

第十章　滚动轴承零件的热处理647

第一节　滚动轴承零件的预备热处理647

第二节　滚动轴承零件的最终热处理652

一、淬火工艺652

二、回火工艺657

三、滚动轴承零件淬火、回火后的质量控制660

四、高碳铬轴承钢的等温淬火667

第三节　微型轴承和精密轴承零件的热处理669

一、微型轴承零件的热处理669

第四节　耐蚀轴承零件的热处理672

二、精密轴承零件的热处理672

第五节　耐高温轴承零件的热处理676

第六节　铁路车辆轴承零件的热处理680

一、客车轴承零件的热处理680

二、货车轴承零件的热处理682

三、限制淬透性钢套圈的表面淬火684

第七节　防磁轴承零件的热处理685

一、7Mn15Cr2Al3V2WMo合金滚动轴承零件的热处理686

二、00Cr40Ni55Al3、00Cr40Ni55Al3.5合金滚动轴承零件的固溶时效处理686

三、Cr23Ni28Mo5Ti3AlV合金滚动轴承零件的热处理687

四、MonelK—500合金滚动轴承零件的固溶时效处理688

五、00Cr15Ni60Mo16W4合金滚动轴承零件的固溶时效处理688

第八节　滚动轴承零件的热处理典型案例分析688

一、汽车轮毂轴承的损坏分析688

二、滚动轴承钢球的剥落原因分析693

第十一章　大件、小件的热处理696

第一节　大锻件的热处理696

一、大锻件的锻后热处理696

二、大锻件的最终热处理699

三、四机架连轧机工作辊的表面剥落失效分析706

第二节 自行车零件热处理708

一、中轴的热处理710

二、轴碗、轴挡等零件的热处理710

三、飞轮零件的热处理712

四、链条零件的热处理713

第三节　手表零件的热处理714

第四节　缝纫机及纺织机械零件的热处理718

一、家用缝纫机零件的热处理718

二、工业缝纫机零件的热处理719

三、纺织机械零件的热处理722

第五节　农机具零件的热处理724

第六节　液压件的热处理728

第十二章　工模具钢的热处理738

第一节　碳素工具钢的热处理738

一、碳素工具钢的预备热处理738

二、碳素工具钢及其制件的最终热处理740

第二节　低合金钢刃具的热处理748

一、低合金钢刃具的预备热处理748

二、低合金钢刃具的最终热处理749

三、低合金钢刃具的热处理质量控制750

四、低合金钢刃具的热处理实例751

五、低合金钢刃具的失效分析752

第三节　高速工具钢的热处理及典型件失效案例分析755

一、高速钢的预备热处理755

二、高速钢制件的最终热处理758

三、高速钢刀具的热处理质量控制775

四、高速钢刀具常见的热处理缺陷及防止措施778

五、高速钢刀具的热处理实例782

六、高速钢刀具失效分析786

第四节　冷作模具的热处理及失效案例分析787

一、冷作模具钢的预备热处理787

二、冷作模具钢的最终热处理789

三、冷作模具的热处理变形、开裂控制794

四、冷作模具钢热处理后的金相组织控制797

五、冷作模具的失效分析799

第五节　热作模具钢的热处理及典型件失效案例分析803

一、热作模具钢的预备热处理803

二、热作模具钢的最终热处理804

三、其他热作模具钢的热处理808

四、热作模具的热处理质量控制809

五、典型热作模具热处理实例812

六、专用塑料模具用钢的热处理814

七、热作模具的失效分析815

第六节　量具钢的热处理820

第十三章　铸铁的热处理827

第一节　灰铸铁的热处理827

一、低温去应力退火827

二、石墨化退火829

三、灰铸铁热处理工艺实例829

第二节　球墨铸铁的热处理829

一、去应力退火829

二、石墨化退火831

三、正火和回火831

四、淬火和回火840

二、珠光体基体黑心可锻铸铁的热处理849

三、球墨可锻铸铁的热处理849

第三节　可锻铸铁的热处理849

一、铁素体基体黑心可锻铸铁的热处理849

四、白心可锻铸铁的热处理856

五、可锻铸铁退火常见的缺陷与对策857

六、可锻铸铁件退火过程中的中间检验859

第四节　蠕墨铸铁的热处理860

一、正火860

二、淬火和回火860

三、等温淬火和硬环化处理860

四、质量控制861

第五节　其他铸铁的热处理861

一、耐磨铸铁的热处理861

二、耐蚀铸铁的热处理868

一、各种铸铁金相组织的控制范围869

第六节　铸铁热处理后的质量控制869

二、铸铁热处理后的质量检验872

第十四章　非铁合金的热处理873

第一节　铝及铝合金的热处理873

一、变形铝及铝合金的热处理873

二、铸造铝合金的热处理888

三、铝合金件的失效分析901

第二节　铜及铜合金的热处理903

一、退火903

二、淬火及回火904

三、铜合金件的失效分析916

第三节　镁合金的热处理918

一、铸造镁合金的热处理918

二、加工镁合金的热处理921

三、热处理设备、工艺要求与注意事项923

第四节　钛及钛合金的热处理925

一、钛合金的分类925

二、钛合金的热处理925

第五节　镍和镍合金的热处理934

第六节　铸造锌合金的热处理935

第十五章　特殊钢及合金的热处理937

第一节　不锈钢的热处理937

第二节　耐热钢的热处理941

第三节　高温合金的热处理946

第四节　高锰铸钢的热处理960

第五节　铁基粉末冶金零件的热处理965

第六节　钢结硬质合金和硬质合金热处理969

一、钢结硬质合金的热处理969

二、硬质合金的热处理974

一、软磁材料的热处理977

第七节　功能材料的热处理977

二、硬磁材料的热处理982

三、弹性合金的热处理986

四、膨胀合金的热处理991

五、形状记忆合金的热处理993

第八节　不锈钢、耐热钢件热处理典型案例分析998

一、汽轮机叶片断裂分析998

二、内燃机阀门的常见热处理缺陷纠正与预防措施1002

第十六章　热处理设备和仪器、仪表的安装、调试及故障排除1004

第一节　热处理盐浴炉的技术规范、盐浴校正和常见故障排除1004

一、盐浴炉常用加热介质及工作温度1004

二、常用盐浴校正方法和校正剂1008

三、盐浴炉常见故障及排除方法1011

四、盐浴炉安全操作注意事项1012

一、电阻炉的安装原则1013

五、流态床炉的维护和安全操作1013

第二节　热处理电阻炉的修理和故障排除1013

二、电阻炉的修理和筑炉注意事项1015

三、电阻炉的故障与排除1016

四、电阻炉的安全操作1017

第三节　感应加热装置的安装、调试及常见故障排除1018

一、电子管式高频感应加热装置1018

二、SIT全固态高频电源装置1024

三、机械式中频变频装置1029

四、IGBT全固态中频电源装置1031

五、晶闸管中频电源装置1035

六、工频感应加热装置1039

第四节　真空淬火炉的操作与维护1040

一、操作程序1040

三、真空淬火炉的常见故障原因及排除方法1042

二、真空淬火炉的维护与保养1042

四、真空淬火炉的性能考核1045

第五节　多用箱式可控气氛炉的调试和故障排除1046

一、调试与生产1046

二、常见故障的分析与排除1047

第六节　连续贯通式气体渗碳炉的调试和故障排除1048

一、贯通式气体渗碳炉的调试1048

二、贯通式气体渗碳炉的验收1051

三、贯通式气体渗碳炉的常见故障原因及排除方法1052

第七节　热处理燃料炉的使用、维护及常见故障排除1054

一、燃料炉的干燥与烘炉1054

二、煤气炉的操作1054

三、煤气炉的常见故障原因及排除方法1055

四、油炉的操作1056

五、燃油炉的常见故障原因及改进方法1057

二、真空炉体的日常维护1059

第八节　等离子热处理炉的维护与保养1059

一、电源控制系统1059

第九节　热处理测温仪器、仪表常见故障与维修1062

一、热电偶的故障与维修1062

二、电子电位差计的常见故障及排除1064

第十节　氧探头的使用、维护及常见故障原因与排除1068

一、氧探头的使用与维护1068

二、氧探头的常见故障原因、排除方法1069

三、氧电势与碳势的关系1070

第十七章　热处理工艺规程的制定和质量控制1074

第一节　热处理工艺文件的制定1074

一、热处理工艺的制定原则和依据1074

二、热处理工艺文件的编制1076

三、热处理工艺卡片和热处理工艺守则1079

一、工装设计1101

四、热处理工艺的验证1101

第二节　热处理工艺装备1101

二、工装管理1102

第三节　热处理的质量控制1109

一、热处理的质量管理体系1109

二、热处理质量控制常用的基本方法1109

第四节　热处理车间的日常管理1122

一、热处理车间节能1122

二、热处理的生产管理1123

三、热处理的技术管理1125

四、热处理的质量管理1126

五、热处理的经济责任制1127

六、热处理的劳动管理1128

七、热处理车间的班组管理1129

一、失效分析的方法和程序1133

第五节　热处理件失效分析的基础知识1133

二、失效件断口的宏观分析1134

三、失效件断口的显微形貌及形成机制1138

四、热处理件失效分析案例1140

附录1142

附录A　现有热处理标准题录1142

附录B　金属热处理工艺分类标准、代号及常用的热处理工艺代号1148

附录C　常用钢的临界温度1151

附录D　热处理常用的辅助材料1156

附录E　硬度换算1161

附录F　常用钢的回火曲线1169

附录G　常用钢的回火方程1221

附录H　常用钢铁材料及有色金属材料的新旧牌号对照1225

附录I　国家职业标准——金属热处理工（节录技师、高级技师）1241

参考文献1245