金屬熱處理（再版）

第一章 緒 論（1） 1.1 引 言（1） 1.2 熱處理在金屬材料生產中的作用（2） 1.3 熱處理的基本類型（5） 第二章 均勻化退火（9） 2.1 鑄態(tài)合金的組織及性質（9） 2.2 均勻化退火時合金組織及性能的變化（14） 2.3 均勻化退火工藝（14） 第三章 基于回復及再結晶過程的退火（30） 3.1 回 復（30） 3.2 再結晶（36） 3.3 再結晶晶粒長大及晶粒大?。?6） 3.4 二次再結晶（57） 3.5 退火織構（62） 3.6 有序合金的回復與再結晶（69） 3.7 復相合金的再結晶（73） 3.8 回復退火及再結晶退火工藝規(guī)程（86） 3.9 消除應力退火（99） 第四章 基于固態(tài)相變的退火（105） 4.1 固態(tài)相變的基本類型及其一般規(guī)律（105） 4.2 鋼的退火（132） 4.3 有色金屬合金的退火（179） 第五章 無多型性轉變合金的淬火和時效（186） 5.1 固溶化及固溶處理（187） 5.2 過飽和固溶體分解過程熱力學（189） 5.3 脫溶序列（197） 5.4 時效后合金的組織特征（214） 5.5 時效時合金性能的變化（228） 5.6 影響時效過程及材料性能的因素（238） 5.7 淬火（固溶處理）及時效規(guī)程（244） 5.8 無序—有序轉變及有序化強化（266） 第六章 有多型性轉變合金的淬火和回火（276） 6.1 馬氏體相變的基本理論（276） 6.2 鋼中的馬氏體相變（289） 6.3 鋼的淬火（305） 6.4 鋼中貝氏體轉變和等溫淬火（311） 6.5 鋼的回火（322） 6.6 鋼的時效硬化（343） 6.7 鋼的表面淬火（347） 6.8 有色合金貝氏體轉變（358） 6.9 有色合金馬氏體和彈性馬氏體（361） 6.10 鈦合金的淬火及時效（回火）（377） 第七章 形變熱處理（387） 7.1 熱變形時金屬組織的變化（387） 7.2 時效型合金的形變熱處理（395） 7.3 馬氏體轉變型合金的形變熱處理（403） 第八章 化學熱處理（412） 8.1 化學熱處理的基本過程（412） 8.2 鋼的化學熱處理（419） 8.3 鈦合金的化學熱處理（428） 8.4 元素的擴散去除（430） 第九章 熱處理的工藝基礎（432） 9.1 加熱方法（432） 9.2 熱處理加熱氣氛（436） 9.3 冷卻介質（449） 9.4 熱處理時的變形和裂紋（458） 主要參考書目（467）

【作 者】：周善初

【出 版 社】：中南大學出版社

【出版時間】：2005-02

【ISBN】：7-81061-734-6/TB·026

【字 數(shù)】：369（千字）

【頁 碼】：468（頁）

【定 價】：￥38（元）

【開 本】：32開

加熱是金屬熱處理主要工序之一。選用合理的加熱方法可以保證和提高金屬熱處理的質量（見金屬熱處理質量控制）。有些零件在熱處理后出現(xiàn)的缺陷就是由于加熱方法不當造成的。加熱時，應保持溫度適當而均勻以避免或減少金屬表面氧化、脫碳，同時還應控制加熱速度。這些都與恰當?shù)剡x擇加熱方法有關。早期的加熱是以木炭或煤為燃料，在敞開的灶式爐中進行的。后來改變燃燒室的位置，制成不同形式的反射爐，提高了加熱效率。為了改變因火焰直接接觸工件而引起的表面氧化脫碳，一些中、小型工件常采用間接加熱方法，如將工件埋在熔融鹽液等介質中加熱，即“浴爐”加熱，可以基本上避免氧化，減少脫碳。液體和氣體燃料的采用，電加熱的擴大應用，使金屬熱處理的加熱方法更趨完善，加熱溫度更易于控制，同時避免了環(huán)境污染。在第一次世界大戰(zhàn)前后出現(xiàn)專門制造熱處理加熱爐的企業(yè) 。

金屬熱處理綜述

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。

金屬熱處理加熱

加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理目的不同而異，但一般都是加熱到某特性轉變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致， 使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。

金屬熱處理冷卻

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。

金屬熱處理加熱方法，加熱是金屬熱處理主要工序之一。

選用合理的加熱方法可以保證和提高金屬熱處理的質量（見金屬熱處理質量控制）。有些零件在熱處理后出現(xiàn)的缺陷就是由于加熱方法不當造成的。加熱時，應保持溫度適當而均勻以避免或減少金屬表面氧化、脫碳：同時還應控制加熱速度。這些都與恰當?shù)剡x擇加熱方法有關。早期的加熱是以木炭或煤為燃料，在敞開的灶式爐中進行的。后來改變燃燒室的位置，制成不同形式的反射爐，提高了加熱效率。為了改變因火焰直接接觸工件而引起的表面氧化脫碳，一些中、小型工件常采用間接加熱方法，如將工件埋在熔融鹽液等介質中加熱，即“浴爐”加熱，可以基本上避免氧化，減少脫碳。液體和氣體燃料的采用，電加熱的擴大應用，使金屬熱處理的加熱方法更趨完善，加熱溫度更易于控制，同時避免了環(huán)境污染。在第一次世界大戰(zhàn)前后出現(xiàn)專門制造熱處理加熱爐的企業(yè)。30年代初期，可控氣氛光亮加熱法和機械化連續(xù)熱處理設備的出現(xiàn)，使熱處理的加熱方法又前進一步。60年代以后真空熱處理的問世，可控氣氛的擴大應用，新熱源的移植，氧探頭和微處理機的應用等，使熱處理加熱方法有了更新的發(fā)展。按熱源的不同，金屬熱處理加熱方法大致可分為燃料燃燒加熱法、電加熱法和高能量密度能源加熱法3大類。燃料燃燒加熱法　所用燃料可以是固體（煤）、液體（油）和氣體（煤氣、天然氣、液化石油氣）。燃煤加熱　煤的資源豐富，燃煤反射爐在熱處理加熱方法中有過一定的地位。煤的性質和反射爐的結構，決定了煤不易完全燃燒，因而煤爐熱效率低，加熱質量和勞動條件差，煤煙污染環(huán)境。這些缺點，使得燃煤加熱法逐漸被其他加熱方法所取代。液體燃料加熱　主要使用重柴油作燃料，適用于大型加熱爐加熱，也用于外熱式鹽浴爐的加熱，一般在爐子加熱室外墻一側或兩側安裝噴嘴。液體燃料用于加熱外熱式鹽浴爐時，噴嘴則安裝在坩堝外的爐殼上。液體燃料在噴嘴中與空氣混合，并在壓縮空氣的作用下霧化，然后噴出噴嘴，在加熱室中（或在鹽浴爐的坩堝外）燃燒，以加熱工件（或坩堝）。噴嘴的合理設計與布置，對保持爐溫均勻、節(jié)省燃料起著關鍵作用。噴嘴噴出的霧化油也可以在爐內的輻射管中燃燒，加熱輻射管以間接加熱工件。燃油比燃煤容易控制加熱溫度，適用于大件整體的加熱和供油量充足的地區(qū)。氣體燃料加熱　在噴嘴中，氣體與一定比例的空氣混合后噴出燃燒。這種方法可直接加熱放在加熱室中的工件，也可以把火焰噴入裝在加熱室中的輻射管，間接加熱工件。用于鹽浴爐時，噴嘴裝在坩堝外的爐殼上，火焰射向坩堝外側以加熱熔鹽。用于加熱的氣體燃料有煤氣、天然氣和液化石油氣等。調節(jié)空氣與氣體的比值可以獲得氧化或還原的燃燒氣氛，從而減少工件加熱時的氧化脫碳程度。這種加熱方法適用于大件整體加熱和燃氣供應充足的地區(qū)。另一種方式是用噴嘴的火焰直接加熱工件表面，這時噴嘴和工件作相對移動，所用氣體為氧-乙炔、氧-丙烷、氧-甲烷等。這種加熱方法即火焰淬火，適用于工件的表面淬火。電加熱法　以電為熱源，通過各種方法使電能轉變?yōu)闊崮芤约訜峁ぜ?。電加熱時，溫度易于控制，無環(huán)境污染，熱效率高。電加熱有多種方法。電熱元件加熱　利用工頻（50～60赫）交變電流通過電熱元件時產生的電阻熱加熱工件。電熱元件常布置在加熱室內四周或兩側，以保證加熱室內溫度均勻；也有把元件裝在輻射管內對工件間接加熱的。對于外熱鹽浴爐或金屬浴爐，則把電熱元件布置在坩堝外、殼體內的空間。這種加熱方法也可用于氧化鋁粒子的浮動粒子爐。它適用于工件整體加熱和電能充足的地區(qū)。工件電阻加熱　降壓后的交變電流直接通過工件，由工件本身電阻產生熱量使工件溫度提高。這種方法適用于對截面均勻的工件進行整體加熱。還有一種方式是利用滾動銅輪壓在金屬工件上，通以低電壓大電流的交變電流，利用銅輪與工件間的接觸電阻產生熱量而加熱工件表面。工件感應加熱　把工件放在一個螺旋線圈內，線圈中通以一定頻率（一般高于工頻）的交流電，使放在線圈中的工件產生渦流電流，利用工件本身的電阻產生熱量而被加熱。這種加熱的深度可隨電流頻率提高而變淺，稱為感應加熱熱處理。感應加熱主要用于加熱工件表面，但采用較低頻率而工件直徑又小時，也可以進行整體加熱。這種加熱方法效率高，耗電少，多用于中、小零件的加熱淬火。加熱介質電阻加熱　將工業(yè)頻率的低壓交變電流導入埋在介質中的電極，利用電流流過介質時產生的電阻熱使介質本身達到高溫。工件放在這種高溫介質中進行加熱，可以減少或避免氧化脫碳。這種介質都是導電體，如鹽、石墨粒子等。加熱爐的爐型有內熱式鹽浴爐和石墨浮動粒子爐。這種加熱方法主要用于中、小零件的加熱淬火。高能量密度能源加熱　以很大的功率密度加熱工件表面，加熱時間以毫秒計，功率密度可達106～108瓦／厘米2，采用的熱源有太陽能、激光束和電子束等。太陽能加熱　以聚光式太陽能加熱器加熱工件。激光束加熱　利用CO2連續(xù)激光發(fā)生器產生的激光，經過聚焦產生高溫射束照射工件，使工件局部表面薄層瞬時達到淬火溫度或熔化溫度。照射停止后，表面熱量迅速傳入基底材料而使表面淬硬或迅速凝固。利用激光束加熱的工藝有相變硬化-淬硬、表面“上光”-快速凝固、表面合金化等。使反射鏡可以改變光束的方向，所以這種方法最適用于內壁（如汽缸套）加熱，但熱效率較低。電子束加熱　利用高速運動的電子轟擊工件表面，使很高的動能迅速轉變?yōu)闊崮埽瑢⒐ぜ砻鏈囟妊杆偬岣叩酱慊饻囟然蛉刍瘻囟?。照射停止后，表面熱量在瞬時間即可傳入冷態(tài)的基底材料而淬硬或迅速凝固。與激光加熱一樣，電子束加熱的工藝也有相變硬化、表面“上光”和表面合金化等。由于加熱需要在真空室內進行，工件批量受到一定限制，但熱效率較高。參考書目　南京機器制造學校編：《熱處理爐及車間設備》，機械工業(yè)出版社，北京，1984?！×何牧志帲骸陡袘訜嵫b置》，機械工業(yè)出版社，北京，1982。 2100433B