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内容简介

　　《热处理原理与工艺（第2版）》主要介绍钢铁热处理原理和热处理工艺的基本知识。全书分为热处理原理和热处理工艺两大部分，共十七章。热处理原理部分主要介绍钢在热处理中发生的相变类型及其相变规律、特点，相变与组织、性能的关系。具体包括：奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体转变、过冷奥氏体转变图、回火转变等内容。热处理工艺部分主要介绍常用热处理工艺的工艺原理、工艺参数如何确定、确定工艺参数的道理及工艺参数对组织、性能的影响规律。具体包括：钢的加热规范确定原则、退火、正火、淬火、回火工艺、淬火应力及变形开裂、表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗及热处理工艺编制基础等内容。

目录

第2版前言
第1版前言
绪论1
第一部分热处理原理
第一章钢在加热时的奥氏体转变4
第一节奥氏体的形成过程4
一、奥氏体的结构、组织和性能4
二、奥氏体形成条件5
三、奥氏体形成过程6
第二节奥氏体转变速度8
一、奥氏体等温转变速度8
二、影响奥氏体转变速度的因素10
三、连续加热时的奥氏体转变11
第三节奥氏体晶粒度的控制12
一、晶粒度的有关概念12
二、奥氏体晶粒的长大过程14
三、细化奥氏体晶粒的途径15
四、组织遗传15
本章小结16
习题17
第二章珠光体转变19
第一节过冷奥氏体转变图简介19
一、过冷奥氏体等温转变图19
二、过冷奥氏体连续冷却转变图20
第二节珠光体的组织形态和力学性能21
一、珠光体的组织形态21
二、珠光体的片层间距及其与过冷度的关系22
三、珠光体的力学性能23
第三节珠光体形成过程25
一、片状珠光体的形成过程25
二、粒状珠光体的形成过程27
第四节珠光体转变速度及其影响因素28
一、珠光体形核率和长大速度28
二、影响珠光体转变速度的因素29
第五节非共析钢的珠光体转变及先共析相30
一、非共析钢的珠光体转变30
二、先共析相的组织形态32
三、先共析相形态对力学性能的影响34
本章小结34
习题35
第三章马氏体转变36
第一节马氏体的结构与组织形态36
一、马氏体的晶体结构36
二、马氏体组织形态和亚结构37
三、影响马氏体形态和亚结构的因素40
第二节马氏体转变的主要特点41
一、马氏体转变不依赖扩散（无扩散性）41
二、表面浮凸现象和切变共格41
三、具有特定的惯习面和位向关系41
四、降温转变及转变不完全42
五、亚结构43
六、马氏体转变可逆43
第三节马氏体转变的热力学条件及影响Ms点的因素44
一、马氏体转变的热力学条件44
二、影响Ms点的主要因素44
第四节马氏体的力学性能46
一、马氏体的硬度和强度46
二、马氏体的塑性和韧性47
第五节奥氏体稳定化48
一、热稳定化48
二、机械稳定化49
本章小结50
习题50
第四章贝氏体转变52
第一节贝氏体的组织形态52
一、上贝氏体52
二、下贝氏体53
三、其他贝氏体54
第二节贝氏体转变特点和形成过程56
一、贝氏体转变特点56
二、贝氏体形成过程57
第三节影响贝氏体转变的因素60
一、化学成分的影响60
二、奥氏体化温度及塑性变形的影响60
三、冷却时在不同温度下停留的影响61
第四节贝氏体的力学性能与应用61
一、贝氏体的力学性能61
二、贝氏体转变与贝氏体的应用63
本章小结64
习题64
第五章钢的过冷奥氏体转变图65
第一节过冷奥氏体等温转变图65
一、过冷奥氏体等温转变图的建立65
二、过冷奥氏体等温转变图分析67
三、影响等温转变图的因素67
四、等温转变图的基本类型70
第二节过冷奥氏体连续冷却转变图71
一、过冷奥氏体连续冷却转变图的建立71
二、过冷奥氏体连续冷却转变图分析71
三、连续冷却转变图与等温转变图的比较与应用72
本章小结75
习题75
第二部分热处理工艺
第六章钢的加热78
第一节确定加热工艺参数的一般原则78
一、加热温度的确定78
二、加热速度的确定79
三、加热时间的确定80
四、大锻件的加热83
第二节加热介质83
一、常用加热介质83
二、加热介质及设备的选择86
第三节钢件加热时的氧化、脱碳及其预防措施86
一、钢件加热时的氧化现象86
二、脱碳现象87
三、氧化、脱碳的危害及其预防措施88
本章小结88
习题88
第七章钢的退火与正火90
第一节钢的退火90
一、概述90
二、常用退火工艺91
第二节钢的正火104
一、正火与退火的组织、性能区别104
二、普通正火工艺105
三、其他正火工艺107
四、正火与退火的选用108
五、退火、正火工艺编制练习109
第三节退火、正火质量检验及常见缺陷110
一、退火与正火件的质量检验110
二、常见退火、正火缺陷110
三、退火、正火质量缺陷分析练习111
本章小结112
习题112
第八章钢的淬火 114
第一节淬火冷却介质114
一、理想淬火冷却介质及淬火冷却介质分类114
二、工件在淬火冷却介质中的冷却过程115
三、淬火冷却介质冷却能力的测定及影响因素117
四、常用淬火冷却介质及冷却特性118
第二节钢的淬透性125
一、淬透性及其影响因素125
二、淬透性的测定方法129
三、淬透性曲线的应用132
第三节淬火工艺133
一、淬火加热工艺参数的确定133
二、常用淬火工艺方法135
三、其他淬火工艺方法150
四、冷处理153
五、淬火工艺编制练习154
第四节淬火技术的发展155
一、形变淬火155
二、真空淬火156
三、控制马氏体、贝氏体形态的淬火157
四、奥氏体晶粒超细化处理157
五、碳化物超细化处理158
六、淬火-分配（Q-P）处理158
第五节淬火常见缺陷及其预防措施159
一、淬火常见缺陷159
二、淬火缺陷分析实例161
三、淬火缺陷分析练习162
本章小结162
习题163
第九章钢的回火 166
第一节回火组织转变与回火组织166
一、碳钢的回火组织转变166
二、回火组织形貌169
第二节回火时力学性能及内应力的变化171
一、力学性能的变化171
二、内应力的变化173
三、合金元素对回火件性能的影响174
四、回火脆性175
五、非马氏体组织回火时的性能变化177
第三节回火工艺178
一、回火的目的和分类178
二、回火工艺参数的确定179
三、其他回火方法182
四、回火后的稳定化处理183
五、回火工艺实例184
六、回火工艺编制练习184
第四节淬火与回火后工件的质量检验及回火缺陷185
一、淬火、回火件的质量检验185
二、回火常见缺陷185
三、回火质量缺陷分析练习185
本章小结186
习题187
第十章淬火应力与畸变、开裂 189
第一节淬火应力189
一、淬火应力的分类189
二、淬火应力的形成规律190
第二节淬火畸变、开裂及预防措施192
一、淬火畸变192
二、淬火开裂194
三、减小畸变、防止开裂的措施197
四、畸变工件的校直199
五、淬火畸变、开裂实例分析与练习200
本章小结201
习题201
第十一章表面淬火203
第一节感应淬火203
一、概述203
二、感应加热基本原理与过程204
三、感应淬火后的组织与性能206
四、感应淬火工艺207
五、感应淬火后的回火211
六、感应淬火件质量检验及常见缺陷213
七、感应淬火工艺实例214
八、高、中频感应淬火工艺编制与质量缺陷分析练习215
第二节其他表面淬火方法216
一、火焰淬火216
二、激光淬火217
本章小结218
习题218
第十二章化学热处理基础220
第一节化学热处理基本过程221
一、渗剂的分解221
二、活性原子在工件表面的吸收221
三、扩散222
四、化学热处理过程的控制因素222
五、加速化学热处理过程的途径222
第二节渗层组织的形成规律223
一、渗层组织与相图的关系223
二、影响渗层各相区厚度的因素224
本章小结225
习题225
第十三章渗碳 226
第一节渗碳质量的评定226
一、表面碳含量226
二、渗碳层深度227
三、渗碳层碳含量梯度227
第二节气体渗碳228
一、气体渗碳常用渗碳剂228
二、炉气成分及主要化学反应230
三、碳势的测量231
四、渗碳用钢及渗碳件加工工艺路线233
五、气体渗碳工艺234
六、气体渗碳技术的发展243
第三节固体、液体渗碳246
一、固体渗碳246
二、液体渗碳246
第四节渗碳后的热处理246
一、直接淬火247
二、一次淬火248
三、二次淬火248
四、高温回火后淬火249
五、回火249
六、典型件渗碳后热处理工艺实例249
七、渗碳热处理工艺编制练习250
第五节渗碳件的组织性能、质量检验及常见缺陷250
一、渗碳件的组织与性能250
二、渗碳件的质量检验252
三、渗碳件常见缺陷及预防、消除措施255
四、渗碳质量缺陷分析实例255
五、渗碳质量缺陷分析练习256
本章小结257
习题257
第十四章钢的渗氮260
第一节渗氮层组织与性能260
一、Fe-N相图与基本相260
二、纯铁渗氮层组织261
三、碳及合金元素对渗氮层组织与性能的影响261
第二节气体渗氮263
一、渗氮钢和渗氮前的预备热处理263
二、气体渗氮装置264
三、气体渗氮工艺265
四、渗氮层的性能特点270
五、典型零件渗氮工艺实例270
六、渗氮工艺编制练习272
第三节离子渗氮272
一、离子渗氮基本原理272
二、离子渗氮工艺参数273
三、离子渗氮的特点273
第四节渗氮技术的发展274
一、真空脉冲渗氮274
二、深层渗氮274
三、短时渗氮274
四、表面纳米化渗氮275
五、增压渗氮275
六、洁净渗氮275
七、预氧化渗氮275
第五节渗氮件的质量检验及常见缺陷276
一、渗氮件质量检验276
二、渗氮件常见质量缺陷278
三、渗氮质量缺陷分析练习279
本章小结280
习题280
第十五章钢的碳氮共渗与氮碳共渗282
第一节气体碳氮共渗282
一、概述282
二、气体碳氮共渗介质及化学反应283
三、碳氮共渗工艺284
四、碳氮共渗后的热处理287
五、碳氮共渗层的组织与性能287
六、碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷289
七、碳氮共渗工艺编制及质量缺陷分析练习291
第二节气体氮碳共渗291
一、气体氮碳共渗介质291
二、气体氮碳共渗工艺292
三、氮碳共渗层的组织与性能295
四、氮碳共渗件质量检验及常见缺陷297
五、氮碳共渗工艺编制及质量缺陷分析练习298
本章小结298
习题298
第十六章其他常用化学热处理 300
第一节渗硼300
一、渗硼层组织与性能300
二、渗硼工艺301
三、渗硼后的热处理303
四、渗硼的应用及实例303
五、渗硼件质量检验304
第二节渗硫305
一、渗硫层的组织和性能305
二、低温电解渗硫305
三、硫氮共渗305
第三节渗金属306
一、固体法渗金属306
二、盐浴法渗金属307
三、渗层组织与性能307
本章小结308
习题309
第十七章热处理工艺编制基础 310
第一节概述310
一、热处理工艺编制的有关概念310
二、热处理在零件加工工艺路线的位置311
第二节热处理工艺编制的原则、依据和步骤312
一、热处理工艺编制的原则312
二、热处理工艺编制的依据313
三、热处理工艺编制的步骤313
第三节常用热处理工艺文件315
一、热处理工艺卡315
二、热处理工艺守则316
本章小结317
习题318
附录硬度换算319
参考文献322

前言/序言

　　本书是按照教育部《关于开展“十二五”职业教育国家规划教材选题立项工作的通知》，经过出版社初评、申报，由教育部专家组评审确定的“十二五”职业教育国家规划教材，是根据《教育部关于“十二五”职业教育教材建设的若干意见》及教育部新颁布的《高等职业学校专业教学标准（试行）》，同时参考国家金属热处理工职业资格标准，在第1版的基础上修订而成的。
　　本书主要介绍从事热处理岗位工作所必需的热处理原理和工艺知识。本书的编写致力于实用、好用，力求体现以下特色：①内容起点低，表述通俗、清楚、扼要，形式活泼，兼顾知识的系统性与实用性。②实际应用内容丰富，提供较多实例、示例及工艺编制与质量缺陷分析练习。③吸收企业专家参加教材修订，着力体现与职业标准和岗位需求的对接。④注重原理与工艺内容的结合。⑤配合边学边练教学模式编排教学内容。
　　本书在第1版的基础上，主要从以下几方面进行了修订：①增加了实例、示例及实例分析。②进一步降低了内容起点，便于中高职衔接。③增加了岗位工艺实施技术的介绍，注意对接职业标准。④加强了热处理行业“十二五”重点推广技术及企业技术升级采用新技术的介绍，培养学生适应这些新技术的能力。⑤根据数学实践及用书学校和读者的建议，对原书内容进行了删减、增补，并对原书遗漏及不妥处进行了修补。⑥将感应器设计内容划至设备课中。
　　关于本书使用，有以下几点说明：①鉴于行业“十二五”重点推广技术项目较多，近年热处理行业技术升级步伐较快，本书对其中一些作了介绍，若在教学中完成这些内容，学时可能不足，各校可根据实际情况，自主选择、灵活安排。但这些内容对于学生适应新形势，显然是需要的。②热处理现场的很多操作较简单、易上手，且对动作精确性要求较低，一人会干，其他人模仿、跟干，也可完成作业。但如没有必要的理论支撑，其作业就成为盲目完成的简单体力劳动，一旦出现质量问题或情况变化，就会不知所措，更谈不上改进提高热处理质量，其职业发展也会受很大影响。故书中热处理工艺实施必需的基本理论必须给予保证。③各校可根据条件选择本课程教学模式，但根据教学实践，以工艺内容讲授与工艺编制练习同步进行（即边学边练）模式组织教学，对培养知识应用能力、热处理工艺编制能力的效果较好、效率较高，适合职业教育特点。故建议使用本书学校，另安排适当学时于热处理工艺编制与质量缺陷分析练习。
　　参加本次修订的人员有：包头职业技术学院高美兰、侯旭明，陕西航空职业技术学院陈海英，四川工程职业技术学院单丽梅，河北机电职业技术学院安会芬，陕西工程职业技术学院王博，内蒙古第一机械集团有限公司尚利平。具体分工如下：高美兰编写第一、十二、十六章，陈海英编写第二、五、十一章，王博参加了第二章编写，侯旭明编写第三、四、六、八、九、十三、十四、十七章，侯旭明、尚利平合编第七章，安会芬、侯旭明合编第十章，单丽梅编写第十五章。企业专家及技术人员王忠诚、尚利平、武明亮、徐庆元、张利琴、徐永旺、张莲凤、杨志华、刘新龙、金要强、武文革、刘淑琴、卢宇阳、牛晓飞、程健立参加了本书的策划、咨询工作。全书由侯旭明主编并统稿，济南沃德汽车零部件有限公司王忠诚和四川工程职业技术学院李志宏主审。
　　本书经全国职业教育教材审定委员会审定。教育部评审专家在评审过程中对本书提出了很多宝贵的建议，在此对他们表示衷心的感谢！本书在编写过程中参阅了国内外出版的有关教材和资料，在此对相关作者一并表示衷心感谢！
　　最后，对本书出版付出辛勤汗水的编辑加工人员表示特别的感谢！
　　由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者为了进一步贯彻《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》的文件精神，加强职业教育教材建设，满足现阶段职业院校对教材建设的要求，根据现阶段职业院校该专业还没有一套较为合适的教材，大部分院校采用自编或本科教材组织教学，非常不适合职业教育的实际情况，机械工业出版社于2008年8月在北京召开了“职业教育金属材料与热处理技术专业教学研讨会”。在会上，来自全国该专业的骨干教师、企业专家研讨了新的职业教育形势下该专业的课程体系和内容。本书是根据会议精神，结合专业培养目标和各用人单位的要求以及职业资格考试的需要编写的。
　　本书包括了热处理原理和工艺的基本知识和内容。热处理原理部分（约需40学时）主要介绍生产现场从事热处理技术工作的高技能人才“必需、够用”的基本理论（钢在热处理中发生的相与组织转变的规律、特点，常见组织的特点及与性能的关系，影响转变的因素等），热处理工艺部分（约需90学时）主要介绍正确制订热处理工艺所必需的工艺知识（常用热处理工艺的工艺原理，工艺参数的确定，工艺参数对组织、性能的影响规律等）及相关热处理应用技术。
　　本书主要具有如下特点：①内容合理、实用，表述通俗、清楚，深度和广度恰当，兼顾知识的实用性和系统性。②加强了工艺实施过程中的应用技术内容。③为适应职业院校教学特点，每种工艺都给出了典型工件实例及分析、工艺编制练习与质量分析练习。④每章后的小结对本章内容进行了总结，并给出学习要求和指引。⑤为方便教学，对部分热处理原理与工艺内容的衔接顺序进行了调整，将回火转变与回火工艺合为一章（第九章钢的回火），并置于淬火工艺之后。⑥书中热处理名词术语、检验标准等都采用最新国家标准。
　　实践表明，对从事热处理一线技术工作的人员，如果工艺原理、参数确定等掌握不好，其工作的盲目性就很大，很难甚至无法分析、解决热处理中出现的质量问题，则更谈不上改进、提高产品质量。为此希望本书能对热处理相关工作人员有所帮助。
　　参加本书编写的人员有：福州工程学院热处理专家洪家篪，河北机电职业技术学院许晓坤、安会芬，包头职业技术学院高美兰、侯旭明。其中第一、五、十二、十六章由高美兰编写，第二、三、四章由洪家篪编写，第六、七、八、十三章由侯旭明编写，第九章由安会芬、侯旭明编写，第十章由安会芬编写，第十一章由许晓坤编写，第十四、十七章由许晓坤、侯旭明编写，第十五章由洪家篪、侯旭明编写。全书由侯旭明主编并统稿，由河北机电职业技术学院热处理专家汪守朴主审。
　　本书在编写过程中得到武汉材料保护研究所吴勇研究员的帮助并引用了其他资料、文献中一些观点和内容，在此对相关人员表示衷心的感谢。
　　由于作者水平有限，书中错误和疏漏在所难免，恳请同行、读者指正。
　　编者

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