热处理原理及工艺

第1章 绪论

1.1 热处理的概念及其在金属材料生产中的作用

1.2 热处理技术的发展历史

1.3 热处理的基本过程

1.4 热处理的分类

1.5 本课程的任务、要求和学习方法

第2章 钢的奥氏体加热转变

2.1 概述

2.2 珠光体向奥氏体的转变机制

2.3 奥氏体等温形成动力学

2.4 钢在连续加热时珠光体向奥氏体的转变

2.5 奥氏体晶粒度及其控制

第3章 珠光体转变

3.1 珠光体的组织形态与晶体结构

3.2 珠光体的形成过程

3.3 珠光体转变动力学

3.4 合金元素对珠光体转变的影响

3.5 亚(过)共析钢的珠光体转变

3.6 珠光体的机械性能

第4章 马氏体转变

4.1 钢中马氏体的晶体结构

4.2 马氏体转变的主要特点

4.3 钢中马氏体的组织形态

4.4 马氏体转变的热力学条件

4.5 马氏体转变动力学

4.6 马氏体转变机理

4.7 马氏体的机械性能

第5章 贝氏体转变

5.1 贝氏体转变的基本特征

5.2 钢中贝氏体的组织形态

5.3 贝氏体转变的热力学条件及转变过程

5.4 钢中贝氏体的机械性能

第6章 钢的过冷奥氏体转变图

6.1 过冷奥氏体转变图

6.2 过冷奥氏体连续冷却转变图

6.3 过冷奥氏体转变图的应用

第7章 淬火钢回火时的转变

7.1 淬火钢回火时的组织转变

7.2 合金元素对回火转变的影响

7.3 钢在回火时机械性能的变化

第8章 钢的退火及正火

8.1 钢的退火

8.2 钢的退火工艺

8.3 钢的正火

8.4 退火、正火后的组织和性能

8.5 退火、正火缺陷及预防

第9章 钢的淬火及回火

9.1 钢的淬火

9.2 淬火介质

9.3 钢的淬透性

9.4 淬火应力、变形及开裂

9.5 钢的淬火工艺规范及应用

9.6 淬火新工艺的发展与应用

9.7 钢的回火

9.8 钢的回火特性

9.9 钢的回火工艺制定

9.1 0钢的淬火、回火缺陷及其预防

第10章 表面热处理

10.1 表面热处理的目的、分类及应用

10.2 感应加热表面淬火

10.3 火焰加热表面淬火

10.4 激光束、电子束热处理

10.5 其他表面热处理方式

第11章 化学热处理

11.1 钢的渗碳

11.2 钢的渗氮

11.3 钢的碳氮共渗

11.4 其他化学热处理方法

第12章 形变热处理

12.1 形变热处理的分类和应用

12.2 形变热处理强韧化的机理

12.3 影响形变热处理强韧化效果的工艺因素

第13章 真空热处理

13.1 真空在热处理中的作用

13.2 真空热处理的优越性

13.3 真空热处理工艺

13.4 真空化学热处理

第14章 热处理工艺设计

14.1 热处理工艺与机械零件设计的关系

14.2 热处理工艺与其他加工工艺的关系

14.3 加工工艺之间的组合与复合热处理

14.4 热处理工艺设计的步骤和方法

参考文献

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本书主要介绍了金属材料热处理的基本原理和工艺，内容包括：奥氏体转变、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变、回火转变、等温转变曲线、连续冷却转变曲线、退火及正火、淬火及回火、表面淬火、化学热处理、形变热处理、真空热处理等，此外还对热处理工艺设计进行了简要介绍。

热处理工艺技术步骤

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。

热处理工艺技术加热

加热是热处理的重要步骤之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间或保温时间很短，而化学热处理的保温时间往往较长。

热处理工艺技术冷却

也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

金属材料的应用

在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的 ，尤其是钢铁材料，在工业。农业。交通运输。建筑以及国防等各方面都离不开他。随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。后者是最广泛，最常用的方法。热处理是一种综合工艺。热处理工艺学就是研究这种综合工艺的原理及规律的一门学科。

热处理工艺在我国已有悠久的历史，早在商代就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物，在洛阳出土的战国时代的铁锛，系由白口铁脱碳退火制成。热处理工艺最早的史料记载见于《汉书。王褒传》中。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。

悠久的历史

在战国时代燕都遗址出土的大量兵器，向人们展示了在当时钢件已经采用了淬火，正火，渗碳等工艺。近代出土的秦兵俑佩带的长剑，箭镞等都有力的证明当时已经出现铜合金的复合材料，而且还掌握了精湛的表面保护处理方法，从而保持数千年不锈。

最早的史料记载

中国明代科学家宋应星在《天工开物》一书中对热处理工艺已有记载。大量事实证明，中国曾是世界上发展和应用热处理技术最早的国家之一。但是长期的封建统治，阻碍了中国科学技术的进步，在一段相当长的时间内，中国热处理技术的发展处于停止状态，有的技术甚至失传。直至解放以后热处理技术在中国才重新迅速发展起来，出现了许多新工艺，新设备。但和当代世界先进水平比较，中国的热处理技术仍较落后。

《金属热处理工艺学》经审定为工科高等学校金属材料与热处理专业教材。内容包括金属加热、退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理及热处理工艺设计等有关金属热处理的工艺原理。

《金属热处理工艺学》结合金属热处理及化学热处理近年来的成就，着重在工艺原理上进行了阐述，并对热处理及化学热处理的发展趋势在理论上进行了分析；介绍了真空热处理，可控气氛热处理，形变热处理，激光、电子束表面淬火，真空渗碳，等离子化学热处理及复合热处理等新工艺；最后阐述了热处理工艺与设计及其他加工工艺间的关系，并结合实例介绍了热处理工艺设计的基该方法及最优化工艺设计的概念。

《金属热处理工艺学》也可供从事金属材料及热处理研究和生产的广大科技人员参考。