钢铁热处理实用技术

第一章 金属材料基础知识1 第一节 钢铁材料分类1

一、钢、铸铁（生铁）1

二、钢中元素对钢的性能影响1 第二节 金属材料性能5

一、物理性能5

二、化学性能6

三、机械性能7

四、工艺性能8 第三节 金属晶体结构10

一、晶体概念10

二、金属结构11

三、结晶概念12

四、金属结晶过程12

五、金属结晶过程的一般规律13

六、影响形核和长大的因素13

七、金属铸锭缺陷14

八、合金的相结构15 第二章 铁碳合金16 第一节 金属在固态下的转变16 第二节 铁碳合金基本组织结构及其性能18 第三节 钢铁基本组织21

一、铁素体21

二、渗碳体21

三、珠光体22

四、莱氏体22

五、奥氏体22 第四节 铁碳合金状态图22

一、对铁碳合金状态图及其分析23

二、共晶转变24

三、共析转变24

四、平衡组织25

五、白口铸铁25

六、工业纯铁25 第三章 钢的热处理原理27 第一节 概述27 第二节 临界点27 第三节 热处理对钢性能的影响28

一、马氏体28

二、索氏体29

三、屈氏体29

四、贝氏体29 第四节 钢在加热时的组织转变30

一、奥氏体形成过程30

二、奥氏体晶核形成30

三、奥氏体晶核长大30

四、奥氏体成分均匀化31

五、奥氏体粒度31

六、钢的加热工艺33

七、加热温度的选择34

八、加热时间的估算35 第五节 钢在冷却时的组织转变36

一、过冷度36

二、临界冷却速度36

三、奥氏体冷却方式37

四、C-曲线37

五、过冷奥氏体等温转变37 第六节 钢在连续冷却时的组织转变40

一、钢的马氏体转变43

二、残余奥氏体的影响43 第七节 钢在回火时的转变43 第四章 钢的热处理工艺47 第一节 钢的退火与正火47

一、退火47

二、退火的目的48

三、退火类别48

四、影响退火因素55

五、正火55

六、退火与正火常见缺陷及补救方法56 第二节 钢的淬火与实例57

一、完全淬火57

二、不完全淬火57

三、淬火的目的57

四、淬火加热温度的确定57

五、淬火加热时间的确定58

六、热处理工件加热时间的计算58

七、淬火介质（淬火剂）60

实例1：淬火用硝酸盐冷却介质61

八、几种介质的淬火冷却曲线64

九、淬火方法66

实例2：钢锹制造、热处理等温淬火及制造工艺71

实例3：对尖铲、扁铲等工具采用局部淬火法73

十、淬火冷却操作方式方法74

十一、把已透热工件或工具浸入淬火剂时必须遵循的基本规律75 第三节 钢的冷处理与时效处理76

一、冷处理76

二、时效处理79 第四节 钢的回火80

一、回火的主要目的80

二、钢的回火工艺及应用80

三、制定回火工艺时的注意事项83 第五章 钢的表面热处理84 第一节 表面淬火84

一、表面淬火的应用84

二、表面淬火的分类84

三、火焰加热表面淬火法84

实例4：齿轮用火焰表面淬火法90

四、感应加热表面淬火90

实例5: 采用高频感应加热炼钢对各种机械设备小型零件、 精密铸造及其热处理工艺95

实例6：单根大直径弹簧电阻加热进行热处理98

实例7: 采用电阻加热炭精棒发出热量炉对小型工件局部热处理100 第二节 钢的化学热处理及实例101

一、概述101

二、钢的化学热处理目的102

三、钢的化学热处理种类102

四、钢的化学热处理特点102

五、钢的化学热处理原理102

六、钢的渗碳103

实例8：固体渗碳104

七、气体渗碳106

八、液体渗碳106

九、渗碳件常见的缺陷及其补救方法108

十、钢的氮化(渗氮)109

十一、渗金属110 第三节 氧化处理及实例110

一、简介110

二、氧化处理（发蓝处理）应用111

三、氧化处理的目的111

四、氧化处理操作技术111

实例9：发蓝处理111

五、发蓝工件缺陷产生原因及其防止与补救的方法120

六、氧化处理用设备及要求121

七、氧化槽液和酸洗槽液的配制方法和注意事项122

八、氧化处理操作时的注意事项122

九、氧化处理安全技术124 第六章 合金钢的热处理125 第一节 合金元素在钢中的作用125

一、合金元素与铁的作用125

二、合金元素与碳的作用126 第二节 结构钢的热处理与实例126

一、渗碳钢127

二、调质钢127

实例10：内燃机车东方红型拉臂销制造工艺及调质处理129

三、弹簧钢的热处理131

实例11：冷成形弹簧及其热处理133

实例12：内燃机车牵引电机弹性垫片的制造及热处理工艺136

实例13: 铁道线上预应力筋混凝土轨枕上面使用的 铁路配件--弹条扣件的制造工艺及热处理138

四、轴承钢的热处理143 第三节 工具钢的热处理与实例145

一、切削工具钢的基本要求145

二、刃具钢（低合金刃具钢）及其热处理146

实例14：钢的分级淬火、等温淬火及回火使用硝酸盐配方148

实例15: 碳素钢与合金钢淬火加热、高速钢和高合金钢预热使用 中性盐浴炉配方148

三、碳素工具钢及其热处理148

四、高速钢及其热处理151

五、模具钢及其热处理158

六、制造冲模的工艺169

实例16: 东风型内燃机车使用的“钢背铝瓦”在制造时，冷压 成形大型模具热处理173

实例17：焊接高速钢机械加工用刀具的药品配方176

实例18: 捣固机上，采用极薄弹簧片组装一起的成组弹簧片的 热处理176 第四节 特殊性能钢及其热处理178

一、不锈钢的热处理178

二、耐热钢热处理183

三、耐磨钢热处理186 第七章 铸铁热处理188 第一节 铸铁分类188

一、白口铸铁188

二、灰口铸铁188

三、可锻铸铁188

四、球墨铸铁189

五、普通铸铁成分189

六、铸铁的石墨化过程189

七、铸铁组织191

八、铸铁的性能192

九、石墨的影响192 第二节 铸铁热处理基础192

一、铸铁热处理的必要性192

二、铸铁热处理的特点193

三、铸铁热处理时应采取的措施194 第三节 灰口铸铁热处理194

一、灰口铸铁的化学成分194

二、灰口铸铁的退火和正火195

三、灰口铸铁的淬火与回火196 第四节 可锻铸铁热处理197

一、可锻铸铁化学成分197

二、可锻铸铁的牌号、机械性能和应用举例198

三、可锻铸铁的热处理198

四、白心可锻铸铁的热处理199

五、黑心可锻铸铁的热处理201

六、可锻铸铁热处理过程中的缺陷及其防止与补救方法203

七、获得不同基体可锻铸铁的方法204 第五节 石墨化钢与激冷铸铁热处理206

一、工厂中常用石墨化退火方法206

二、激冷铸铁及其热处理207 第六节 球墨铸铁热处理208

一、球墨铸铁分类及化学成分208

二、球墨铸铁热处理209

三、球墨铸铁的化学热处理212 第七节 特殊性能铸铁213

一、耐磨铸铁214

二、耐热铸铁214

三、耐蚀铸铁215

实例19：活塞环热处理215 第八章 金属热处理缺陷分析及其防止措施217 第一节 概论217 第二节 过热与过烧217

一、过热217

二、过烧218 第三节 氧化与脱碳218

一、氧化218

二、脱碳219

三、防止和减轻氧化、脱碳的措施219

实例20：工件在热处理加热过程中防止氧化和脱碳方法219 第四节 热处理变形220

一、热处理变形原因220

二、热处理变形规律222

三、热处理变形的校正226

四、防止淬火工件变形及常用的补救变形的方法227 第五节 热处理裂纹228

一、热处理裂纹的一般概念228

二、金属零件的淬火裂纹228

三、影响淬火裂纹形成的因素232

四、预防淬火裂纹的方法236

五、热处理技术条件239

六、预防淬火裂纹的工艺路线与淬火方法240

七、淬火介质的选择241

八、其他热处理裂纹241 第六节 残余内应力244

一、热处理内应力244

二、表面淬火工件的残余应力244 第七节 力学性能不合格245

一、热处理和硬度245

二、软点产生的主要原因及应采取措施245

三、硬度不足的主要原因246

四、高频淬火工件的软点和硬度不足246

五、防止感应加热淬火时产生硬化层过浅或过深缺陷现象及应 采取的措施247

六、感应加热淬火产生硬化层不均匀缺陷的原因及防止方法247

七、化学热处理渗碳硬化层深度不合格的原因及防止方法247 第八节 热处理缺陷预防与全面质量控制249

一、热处理全面质量控制的概念249

二、基础条件控制249 第九节 热处理前各工序质量控制253

一、铸造质量控制253

二、锻件质量控制254

三、焊接质量控制256

四、机械加工质量控制257 第十节 热处理中质量控制258

一、待处理的核查258

二、预备热处理质量控制258

三、最终热处理质量控制259

四、安排热处理位置259

五、对淬火介质的一般要求260

六、热处理生产操作控制260 第十一节 热处理工件质量要求与检验260

一、淬火回火件的金相检查260

二、淬火回火件的变形要求261

三、校形后应达到的要求261

四、表面热处理与化学热处理的质量控制261 第十二节 热处理生产技术安全263

一、热处理生产中常见危险因素263

二、热处理生产的技术安全防护措施264 参考文献265

钢铁热处理技术的应用对金属材料的物理性能、化学性能、机械性能及工艺性能起着重要作用。本书先简要介绍金属学有关基础知识、热处理原理，并结合作者几十年工作经验，重点全面介绍了钢铁的各种热处理工艺以及操作技术方法、注意事项、安全技术规程、热处理高新技术等。本书还列举了20个成熟的工艺实例，包括机械、运输、工模具、机车、车辆、铁路典型配件、各种弹簧、钢锹、表面热处理、化学热处理、铸铁热处理等。

本书的特点是体现了技术的实用性、新颖性、先进性、可靠性及可操作性。针对生产中的技术难点与缺陷进行了详尽的分析与解答。很适合于从事金属材料热处理的技术人员参考，并可作为企业中技术工人的培训及入门教材。