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实用热处理技术手册

1.1

前言
1.2

目录
1.3

第1章钢铁材料
1.3.1

1.1 钢铁材料的分类
1.3.1.1

1.1.1 铸铁的分类
1.3.1.2

1.1.2 钢的分类
1.3.2

1.2 钢铁材料牌号的表示方法
1.3.2.1

1.2.1 基本原则
1.3.2.2

1.2.2 铸铁牌号的表示方法
1.3.2.3

1.2.3 铸钢牌号的表示方法
1.3.2.4

1.2.4 钢牌号的表示方法
1.3.3

1.3 钢铁材料的牌号统一数字代号体系
1.3.3.1

1.基本原则
1.3.3.2

2.钢铁材料统一数字代号的结构形式
1.3.3.3

3.钢铁材料的类型与统一数字代号
1.3.4

1.4 钢的化学成分
1.4

第2章热处理技术基础
1.4.1

2.1 铁碳合金相图
1.4.1.1

2.1.1 Fe-Fe3C及Fe-C合金相图
1.4.1.2

2.1.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响
1.4.2

2.2 钢在加热时的转变
1.4.2.1

2.2.1 珠光体—奥氏体转变
1.4.2.2

2.2.2 奥氏体晶粒度与晶粒长大
1.4.2.3

2.2.3 碳含量对钢的组织和力学性能的影响
1.4.3

2.3 钢的奥氏体等温转变
1.4.3.1

2.3.1 奥氏体等温转变图的类型
1.4.3.2

2.3.2 奥氏体连续冷却转变图
1.4.3.3

2.3.3 共析钢奥氏体转变产物及其特性
1.4.3.4

2.3.4 过冷奥氏体等温转变图的应用
1.4.4

2.4 淬透性和淬硬性
1.4.4.1

2.4.1 淬透性
1.4.4.2

2.4.2 淬硬性
1.4.4.3

2.4.3 淬冷烈度
1.4.5

2.5 热处理的加热
1.4.5.1

2.5.1 加热方式
1.4.5.2

2.5.2 加热介质
1.4.5.3

2.5.3 钢在空气介质中加热时的氧化和脱碳
1.4.6

2.6 热处理的冷却
1.4.6.1

2.6.1 淬火介质
1.4.6.2

2.6.2 制冷剂
1.4.7

2.7 热处理的工艺分类及代号
1.4.7.1

2.7.1 基础分类
1.4.7.2

2.7.2 附加分类
1.4.7.3

2.7.3 常用热处理工艺及代号
1.4.8

2.8 图样中标注热处理技术条件用符号
1.5

第3章钢的整体热处理
1.5.1

3.1 钢的退火与正火
1.5.1.1

3.1.1 退火与正火的目的及工艺特点
1.5.1.2

3.1.2 退火与正火操作要点
1.5.1.3

3.1.3 退火与正火常见缺陷
1.5.2

3.2 钢的淬火
1.5.2.1

3.2.1 淬火温度
1.5.2.2

3.2.2 加热时间
1.5.2.3

3.2.3 淬火冷却方法
1.5.2.4

3.2.4 淬入冷却介质的方式
1.5.2.5

3.2.5 淬火工艺装备
1.5.2.6

3.2.6 淬火操作
1.5.2.7

3.2.7 淬火缺陷
1.5.3

3.3 钢的回火
1.5.3.1

3.3.1 回火的目的及分类
1.5.3.2

3.3.2 回火工艺
1.5.3.3

3.3.3 回火方法
1.5.3.4

3.3.4 钢在回火时的组织转变
1.5.3.5

3.3.5 回火对力学性能的影响
1.5.3.6

3.3.6 回火操作要点
1.5.3.7

3.3.7 回火缺陷
1.5.4

3.4 冷处理
1.5.4.1

3.4.1 制冷方法
1.5.4.2

3.4.2 冷处理工艺
1.5.4.3

3.4.3 冷处理操作
1.5.5

3.5 钢的热处理工艺参数
1.5.5.1

3.5.1 优质碳素结构钢的热处理工艺参数
1.5.5.2

3.5.2 合金结构钢的热处理工艺参数
1.5.5.3

3.5.3 弹簧钢的热处理工艺参数
1.5.5.4

3.5.4 滚动轴承钢的热处理工艺参数
1.5.5.5

3.5.5 碳素工具钢的热处理工艺参数
1.5.5.6

3.5.6 合金工具钢的热处理工艺参数
1.5.5.7

3.5.7 高速工具钢的热处理工艺参数
1.5.5.8

3.5.8 不锈钢和耐热钢的热处理工艺参数
1.5.6

3.6 常用钢的回火经验方程
1.6

第4章钢的表面热处理
1.6.1

4.1 感应淬火
1.6.1.1

4.1.1 感应淬火的基本原理
1.6.1.2

4.1.2 感应淬火工艺
1.6.1.3

4.1.3 表面淬火后的组织与性能
1.6.1.4

4.1.4 感应加热设备的选择
1.6.1.5

4.1.5 感应加热的电气规范
1.6.1.6

4.1.6 工频感应淬火
1.6.1.7

4.1.7 感应器
1.6.1.8

4.1.8 感应淬火后的回火
1.6.1.9

4.1.9 钢的感应穿透加热调质
1.6.1.10

4.1.10 感应淬火操作
1.6.1.11

4.1.11 感应淬火缺陷
1.6.2

4.2 火焰淬火
1.6.2.1

4.2.1 常用火焰淬火用燃料
1.6.2.2

4.2.2 火焰淬火方法
1.6.2.3

4.2.3 火焰淬火工艺
1.6.2.4

4.2.4 常用火焰喷射工具
1.6.2.5

4.2.5 火焰淬火应用实例
1.6.2.6

4.2.6 火焰淬火操作及安全技术
1.6.2.7

4.2.7 火焰淬火缺陷
1.6.3

4.3 接触电阻加热淬火
1.6.3.1

4.3.1 淬火机
1.6.3.2

4.3.2 接触电阻加热淬火工艺
1.6.4

4.4 激光淬火
1.6.4.1

4.4.1 激光淬火原理
1.6.4.2

4.4.2 激光淬火工艺
1.6.4.3

4.4.3 常用表面预处理的方法
1.6.5

4.5 电解液淬火
1.6.6

4.6 电子束加热淬火
1.7

第5章钢的化学热处理
1.7.1

5.1 渗碳
1.7.1.1

5.1.1 气体渗碳
1.7.1.2

5.1.2 液体渗碳
1.7.1.3

5.1.3 固体渗碳
1.7.1.4

5.1.4 膏剂渗碳
1.7.1.5

5.1.5 真空渗碳
1.7.1.6

5.1.6 离子渗碳
1.7.1.7

5.1.7 渗碳后的热处理
1.7.1.8

5.1.8 常用渗碳钢的热处理规范
1.7.1.9

5.1.9 常见的渗碳缺陷
1.7.2

5.2 渗氮
1.7.2.1

5.2.1 气体渗氮
1.7.2.2

5.2.2 离子渗氮
1.7.2.3

5.2.3 高频感应渗氮
1.7.2.4

5.2.4 其他渗氮方法
1.7.3

5.3 碳氮共渗
1.7.3.1

5.3.1 气体碳氮共渗
1.7.3.2

5.3.2 液体碳氮共渗
1.7.3.3

5.3.3 碳氮共渗后的热处理
1.7.3.4

5.3.4 碳氮共渗常见缺陷
1.7.4

5.4 氮碳共渗
1.7.4.1

5.4.1 气体氮碳共渗
1.7.4.2

5.4.2 盐浴氮碳共渗
1.7.4.3

5.4.3 固体氮碳共渗
1.7.4.4

5.4.4 离子氮碳共渗
1.7.5

5.5 渗硼
1.7.5.1

5.5.1 固体渗硼
1.7.5.2

5.5.2 膏剂渗硼
1.7.5.3

5.5.3 气体渗硼
1.7.5.4

5.5.4 盐浴渗硼
1.7.5.5

5.5.5 电解渗硼
1.7.5.6

5.5.6 渗硼缺陷
1.7.6

5.6 渗硫
1.7.6.1

5.6.1 低温熔盐电解渗硫
1.7.6.2

5.6.2 离子渗硫
1.7.7

5.7 渗铬
1.7.7.1

5.7.1 固体渗铬
1.7.7.2

5.7.2 气体渗铬
1.7.7.3

5.7.3 液体渗铬
1.7.7.4

5.7.4 真空渗铬
1.7.7.5

5.7.5 渗铬层的组织和性能
1.7.7.6

5.7.6 渗铬缺陷及预防措施
1.7.8

5.8 渗铝
1.7.8.1

5.8.1 粉末渗铝
1.7.8.2

5.8.2 热浸镀铝
1.7.9

5.9 渗锌
1.7.9.1

5.9.1 粉末渗锌
1.7.9.2

5.9.2 热浸镀锌
1.7.10

5.10 渗硅
1.7.11

5.11 渗钛
1.7.12

5.12 渗铌、钒、锰
1.7.13

5.13 以渗硼为主的共渗
1.7.13.1

1.硼铝共渗
1.7.13.2

2.硼硅共渗
1.7.14

5.14 铝铬共渗
1.8

第6章铸铁的热处理
1.8.1

6.1 灰铸铁
1.8.1.1

6.1.1 灰铸铁的特性及力学性能
1.8.1.2

6.1.2 灰铸铁的热处理
1.8.2

6.2 球墨铸铁
1.8.2.1

6.2.1 球墨铸铁的特性及力学性能
1.8.2.2

6.2.2 球墨铸铁的热处理
1.8.3

6.3 可锻铸铁
1.8.3.1

6.3.1 可锻铸铁的特性及力学性能
1.8.3.2

6.3.2 可锻铸铁的热处理
1.8.4

6.4 蠕墨铸铁
1.8.5

6.5 特殊性能铸铁
1.8.5.1

6.5.1 耐热铸铁
1.8.5.2

6.5.2 抗磨白口铸铁
1.8.5.3

6.5.3 高硅耐蚀铸铁
1.8.6

6.6 铸铁的热处理操作
1.8.6.1

1.铸铁的退火、正火操作
1.8.6.2

2.铸铁的淬火及回火操作
1.8.7

6.7 铸铁热处理的常见缺陷
1.9

第7章其他金属材料的热处理
1.9.1

7.1 其他金属材料的分类
1.9.1.1

1.有色金属材料的分类
1.9.1.2

2.高温合金的分类
1.9.1.3

3.钢结硬质合金的分类
1.9.1.4

4.磁性合金的分类
1.9.2

7.2 铜及铜合金的热处理
1.9.2.1

7.2.1 纯铜
1.9.2.2

7.2.2 黄铜
1.9.2.3

7.2.3 青铜
1.9.2.4

7.2.4 白铜
1.9.2.5

7.2.5 铜及铜合金的热处理操作
1.9.3

7.3 铝及铝合金的热处理
1.9.3.1

7.3.1 铝及铝合金牌号的表示方法
1.9.3.2

7.3.2 铝及铝合金的牌号及化学成分
1.9.3.3

7.3.3 铝合金的热处理
1.9.3.4

7.3.4 铝合金的力学性能
1.9.3.5

7.3.5 铝合金的热处理操作
1.9.3.6

7.3.6 铝合金热处理的常见缺陷
1.9.4

7.4 镁合金及其热处理
1.9.4.1

7.4.1 镁及镁合金牌号、代号的表示方法
1.9.4.2

7.4.2 镁及镁合金的牌号及化学成分
1.9.4.3

7.4.3 镁合金的热处理
1.9.4.4

7.4.4 镁合金的力学性能
1.9.4.5

7.4.5 镁合金的热处理操作
1.9.4.6

7.4.6 镁合金的热处理缺陷
1.9.5

7.5 钛及钛合金的热处理
1.9.5.1

7.5.1 钛及钛合金牌号表示方法
1.9.5.2

7.5.2 钛及钛合金的牌号及化学成分
1.9.5.3

7.5.3 钛及钛合金的热处理
1.9.5.4

7.5.4 钛及钛合金的力学性能
1.9.5.5

7.5.5 钛合金的热处理常见缺陷
1.9.6

7.6 高温合金
1.9.6.1

7.6.1 高温合金的牌号表示法
1.9.6.2

7.6.2 高温合金的强化方法与热处理
1.9.7

7.7 钢结硬质合金
1.9.7.1

7.7.1 钢结硬质合金的牌号、化学成分及相变温度
1.9.7.2

7.7.2 钢结硬质合金的热处理
1.9.8

7.8 磁性合金的热处理
1.9.8.1

7.8.1 软磁合金的热处理
1.9.8.2

7.8.2 硬磁合金的热处理
1.10

第8章热处理设备
1.10.1

8.1 热处理设备的分类
1.10.2

8.2 电阻炉
1.10.2.1

8.2.1 箱式电阻炉
1.10.2.2

8.2.2 台车式电阻炉
1.10.2.3

8.2.3 井式电阻炉
1.10.2.4

8.2.4 电阻炉的保养和维修
1.10.3

8.3 连续作业电阻炉
1.10.4

8.4 可控气氛多用炉
1.10.5

8.5 真空热处理炉
1.10.5.1

8.5.1 真空炉的组成
1.10.5.2

8.5.2 真空炉实例
1.10.5.3

8.5.3 真空炉的操作
1.10.6

8.6 盐浴炉
1.10.6.1

8.6.1 电极式盐浴炉
1.10.6.2

8.6.2 电极盐浴炉的启动
1.10.6.3

8.6.3 盐浴炉的操作
1.10.6.4

8.6.4 盐浴炉的维护与保养
1.10.7

8.7 流态粒子炉
1.10.8

8.8 感应加热装置
1.10.8.1

8.8.1 高频感应加热装置
1.10.8.2

8.8.2 中频变频装置
1.10.8.3

8.8.3 真空管式高频感应加热装置的操作
1.10.8.4

8.8.4 感应加热装置的维护与保养
1.10.8.5

8.8.5 振荡管与瓷介电容器的使用与维护
1.10.8.6

8.8.6 感应淬火机床
1.10.9

8.9 离子渗氮炉
1.10.9.1

8.9.1 离子渗氮炉的结构
1.10.9.2

8.9.2 离子渗氮炉的技术要求
1.10.9.3

8.9.3 离子渗氮炉的技术参数
1.10.9.4

8.9.4 离子渗氮炉的操作
1.10.10

8.10 热处理炉常用材料
1.10.10.1

8.10.1 筑炉材料
1.10.10.2

8.10.2 耐热金属材料
1.10.10.3

8.10.3 电热元件
1.10.10.4

8.10.4 隔热屏
1.10.11

8.11 校正设备
1.10.11.1

8.11.1 手动压力机
1.10.11.2

8.11.2 液压校直机
1.10.11.3

8.11.3 校直机的操作
1.10.12

8.12 冷却设备
1.10.12.1

8.12.1 冷却设备的分类
1.10.12.2

8.12.2 淬火冷却设备的基本结构
1.10.12.3

8.12.3 淬火槽的操作
1.10.12.4

8.12.4 淬火油的维护
1.10.12.5

8.12.5 有机物水溶性淬火介质质量分数的测定
1.10.12.6

8.12.6 冷处理设备
1.10.13

8.13 可控气氛制备装置
1.10.13.1

8.13.1 吸热式气氛发生装置
1.10.13.2

8.13.2 放热式气氛发生器
1.10.13.3

8.13.3 氨分解气氛制备设备
1.10.13.4

8.13.4 氮制备装置
1.10.14

8.14 热工测量与控制仪表
1.10.14.1

8.14.1 温度传感器与温度计
1.10.14.2

8.14.2 温度显示与调节仪表
1.10.15

8.15 热处理气氛检测与控制仪表
1.10.15.1

8.15.1 氧气氛传感器——氧探头
1.10.15.2

8.15.2 红外线气体分析仪
1.10.15.3

8.15.3 氯化锂露点仪
1.10.15.4

8.15.4 热丝电阻法测量炉气的碳势
1.10.15.5

8.15.5 可编程碳势/温度控制仪
1.10.15.6

8.15.6 氨分解率测定仪
1.11

第9章热处理质量检验
1.11.1

9.1 热处理质量的检验项目及要求
1.11.1.1

9.1.1 一般机械零件的热处理质量检验规程
1.11.1.2

9.1.2 退火及正火件的质量检验项目及要求
1.11.1.3

9.1.3 淬火与回火件的质量检验项目及要求
1.11.1.4

9.1.4 感应淬火件的质量检验项目及要求
1.11.1.5

9.1.5 火焰淬火件的质量检验项目及要求
1.11.1.6

9.1.6 渗碳和碳氮共渗件的质量检验项目及要求
1.11.1.7

9.1.7 渗氮件的质量检验项目及要求
1.11.1.8

9.1.8 渗硼件的质量检验项目及要求
1.11.1.9

9.1.9 渗金属工件的质量检验项目及要求
1.11.2

9.2 硬度试验
1.11.2.1

9.2.1 布氏硬度试验
1.11.2.2

9.2.2 洛氏硬度试验
1.11.2.3

9.2.3 维氏硬度试验
1.11.2.4

9.2.4 努氏硬度试验
1.11.2.5

9.2.5 肖氏硬度试验
1.11.2.6

9.2.6 里氏硬度试验
1.11.2.7

9.2.7 硬度的锉刀检验方法
1.11.3

9.3 金相试验
1.11.3.1

1.金相检验方法
1.11.3.2

2.钢的晶粒度检测方法
1.11.4

9.4 静拉伸试验
1.11.4.1

9.4.1 静拉伸试样
1.11.4.2

9.4.2 力-变形曲线和应力-应变曲线
1.11.5

9.5 无损检测
1.11.5.1

9.5.1 磁粉检测
1.11.5.2

9.5.2 渗透检测
1.11.5.3

9.5.3 超声波检测
1.11.6

9.6 材料化学成分的检验
1.11.6.1

9.6.1 钢的火花鉴别
1.11.6.2

9.6.2 其他分析方法
1.12

附录
1.12.1

附录A 金属布氏硬度（HBW）数值表
1.12.2

附录B 压痕对角线长度与维氏硬度值（HV10）对照表
1.12.3

附录C 各种硬度换算表
1.12.4

附录D 工件加工预留余量与热处理变形允差
1.12.5

附录E 钢件加热颜色及回火后颜色
1.12.6

附录F 拉伸性能指标名称和符号对照
1.12.7

附录G 部分国家标准代号
1.12.8

附录H 中外常用钢牌号对照
1.12.9

附录I 中外常用有色金属及其合金牌号对照
1.13

参考文献

1.7.4.2 5.4.2 盐浴氮碳共渗

5.4.2 盐浴氮碳共渗

盐浴氮碳共渗工艺如表5-53所示。几种典型的氮碳共渗盐浴及其特点如表5-54所示。

表5-53 盐浴氮碳共渗工艺

表5-54 几种典型的氮碳共渗盐浴及特点

（续）

盐浴氮碳共渗时，不同温度持续1.5h的氮碳共渗层深度如表5-55所示。常用钢的盐浴氮碳共渗层深度和表面硬度如表5-56所示。

表5-55 不同温度保温1.5h的共渗层深度（单位：μm）

表5-56 常用钢盐浴氮碳共渗层深度和表面硬度

（续）

注：45Cr14NiW2Mo于（560±5）℃共渗3h，W18Cr4V于（550±5）℃共渗20～30min，其余材料处理工艺为（565±5）℃共渗1.5～2.0h。