第1章 金属热处理概述 1
1.1 金属的主要性能 1
1.1.1 金属的物理性能 1
1.1.2 金属的化学性能 3
1.1.3 金属的力学性能 3
1.1.4 金属的工艺性能 4
1.1.5 金属的经济性 5
1.2 金属的强化与韧化机制简介 5
1.2.1 固溶强化 5
1.2.2 细晶强化 6
1.2.3 位错强化 6
1.2.4 第二相强化 7
1.3 金属热处理分类 8
1.3.1 热处理概念 8
1.3.2 热处理分类 9
1.4 典型钢种及用途 10
1.4.1 钢的分类 10
1.4.2 合金元素在钢中的作用 10
1.4.3 低碳钢 12
1.4.4 中碳钢 13
1.4.5 高碳钢 15
1.5 固态相变概述 17
1.5.1 固态相变的一般特征 17
1.5.2 固态相变的形核 19
1.5.3 晶核的长大 21
1.5.4 固态相变动力学 23
本章小结 23
思考题 24
第2章 金属的加热 25
2.1 加热方法及设备 25
2.1.1 箱式电阻加热炉 25
2.1.2 井式加热炉 27
2.1.3 浴炉 27
2.2 工件表面的热交换 28
2.2.1 对流传热 28
2.2.2 辐射传热 29
2.2.3 传导传热 30
2.3 加热温度和时间 30
2.3.1 加热时间概念 31
2.3.2 加热温度 31
2.4 相变和组织应力 32
2.4.1 过饱和固溶体的脱溶与第二相溶解 32
2.4.2 成分均匀化 33
2.4.3 多形性转变 33
2.4.4 回复、再结晶和应力变化 33
2.4.5 组织应力 33
2.5 加热时发生的化学反应 33
2.5.1 金属加热时的氧化与脱碳 33
2.5.2 钢在渗碳气氛中的渗碳反应 35
2.5.3 钢在氨气氛中的氮化反应 36
2.5.4 金属与其他气氛间的相互作用 36
2.5.5 氧化脱碳的控制 36
本章小结 37
思考题 38
第3章 合金的时效 39
3.1 脱溶沉淀过程的热力学 39
3.2 脱溶沉淀过程 40
3.2.1 G.P.区的形成 40
3.2.2 θ"的形成 41
3.2.3 θ′的形成 41
3.2.4 6的形成 42
3.3 脱溶沉淀后的显微组织及性能 43
3.3.1 固溶态Cu-Ag-Cr合金显微组织及性能 43
3.3.2 形变对固溶态Cu-Ag-Cr合金性能的影响 44
3.3.3 时效对Cu-Ag-Cr合金导电率和硬度的影响 45
3.3.4 形变时效对Cu-Ag-Cr合金导电率和硬度的影响 45
3.4 时效工艺的应用 46
3.4.1 时效工艺在铜合金中的应用 46
3.4.2 时效工艺在铝合金中的应用 48
3.4.3 时效工艺在镁合金中的应用 50
3.4.4 时效工艺在钛合金中的应用 52
3.4.5 时效工艺在不锈钢中的应用 54
3.4.6 时效工艺在高碳钢中的应用 54
本章小结 54
思考题 54
第4章 钢中奥氏体的形成 55
4.1 奥氏体的结构、组织与性能 55
4.1.1 奥氏体的结构 55
4.1.2 奥氏体的组织 56
4.1.3 奥氏体的性能 56
4.2 奥氏体的形成 56
4.2.1 钢的临界温度 56
4.2.2 奥氏体核的形成 58
4.2.3 奥氏体核的长大 59
4.2.4 渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化 60
4.3 奥氏体形成动力学 60
4.3.1 奥氏体等温形成动力学 61
4.3.2 奥氏体连续加热形成动力学图 65
4.4 奥氏体晶粒长大及其控制 66
4.4.1 晶粒度概念及奥氏体晶粒长大现象 66
4.4.2 奥氏体晶粒长大现象 67
4.4.3 控制奥氏体晶粒尺寸的工艺措施 68
4.5 过热过烧及其校正 70
4.5.1 过热及其校正 71
4.5.2 过烧及其校正 71
本章小结 72
思考题 72
第5章 过冷奥氏体转变动力学 73
5.1 四种冷却类型 73
5.1.1 平衡冷却 73
5.1.2 等温冷却 73
5.1.3 恒速冷却 73
5.1.4 变速冷却 74
5.2 过冷奥氏体等温转变动力学图 74
5.2.1 等温转变动力学图的测定方法 74
5.2.2 过冷奥氏体等温转变动力学图基本形式 74
5.2.3 影响过冷奥氏体等温转变动力学图的因素 77
5.2.4 过冷奥氏体等温转变动力学图的应用 79
5.3 过冷奥氏体连续转变动力学图 79
5.3.1 常见过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式 79
5.3.2 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定 80
5.3.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的应用 81
5.4 相变动力学形式理论 82
5.4.1 约翰逊-迈尔方程 82
5.4.2 形核率和长大速率 83
5.4.3 各向异性生长 85
5.4.4 非恒速长大 86
5.4.5 形核率不为常数的情况分析 88
5.4.6 JMA方程 88
5.4.7 单位体积内晶粒数 88
5.4.8 等温转变动力学曲线和动力学图的数学关系 89
5.4.9 可叠加性和连续转变动力学图 89
5.4.10 相变的独立性假设 91
5.4.11 k与温度的经验关系 91
本章小结 92
思考题 93
第6章 珠光体转变和钢的退火与正火 94
6.1 铁素体和珠光体的组织与性能 94
6.1.1 铁素体的组织与性能 94
6.1.2 片状珠光体的组织与性能 94
6.1.3 粒状珠光体的组织与性能 96
6.1.4 铁素体和片状珠光体混合组织与性能 97
6.1.5 魏氏组织与性能 98
6.2 珠光体形成机制 99
6.2.1 珠光体形成的热力学特点 99
6.2.2 片状珠光体形成机制 99
6.2.3 粒状珠光体形成机制 101
6.3 亚（过）共析钢的珠光体转变 103
6.3.1 伪共析转变 103
6.3.2 先共析相的析出 104
6.4 珠光体转变动力学 106
6.4.1 珠光体等温转变的形核率及长大速率 106
6.4.2 珠光体等温转变动力学曲线 107
6.4.3 影响珠光体转变动力学的因素 108
6.5 退火概念及其分类 110
6.5.1 退火概念 110
6.5.2 退火工艺的分类 110
6.6 退火工艺 110
6.6.1 去氢退火 110
6.6.2 再结晶退火 111
6.6.3 去应力退火 113
6.6.4 均匀化退火 114
6.6.5 亚共析钢的等温退火 114
6.6.6 球化退火 115
6.7 正火 118
6.8 退火、正火的缺陷 119
本章小结 120
思考题 120
第7章 马氏体转变 122
7.1 马氏体组织与性能 122
7.1.1 马氏体的形态 123
7.1.2 影响马氏体形态的因素 125
7.1.3 马氏体的强度和硬度 126
7.1.4 马氏体的韧性 127
7.1.5 马氏体转变超塑性 128
7.1.6 马氏体的物理性能 128
7.1.7 高碳马氏体的显微裂纹 128
7.2 马氏体转变主要特征 129
7.2.1 马氏体转变的非恒温性 129
7.2.2 马氏体转变的表面浮凸现象和共格性 130
7.2.3 马氏体转变的无扩散性 130
7.2.4 马氏体转变的位向关系及惯习面 131
7.2.5 马氏体转变的可逆性 131
7.3 马氏体转变的晶体学和转变机制 132
7.3.1 马氏体的晶体结构 132
7.3.2 马氏体的异常正方度 133
7.3.3 惯习面与位向关系 133
7.3.4 马氏体转变的形核理论 134
7.3.5 马氏体转变的切变模型 135
7.4 马氏体转变的热力学和动力学 137
7.4.1 马氏体转变的热力学条件 137
7.4.2 马氏体转变的驱动力 139
7.4.3 影响Ms点的因素 139
7.4.4 马氏体转变动力学 140
7.5 热弹性马氏体与形状记忆效应 143
7.5.1 形状记忆效应 143
7.5.2 热弹性马氏体 144
7.5.3 伪弹性 145
7.5.4 形状记忆效应的本质 145
7.5.5 形状记忆合金的应用 145
本章小结 146
思考题 146
第8章 贝氏体转变 147
8.1 贝氏体组织和性能 147
8.1.1 无碳化物贝氏体 147
8.1.2 上贝氏体 147
8.1.3 下贝氏体 148
8.1.4 粒状贝氏体 149
8.1.5 其他类型贝氏体 149
8.1.6 贝氏体的力学性能 149
8.2 贝氏体转变基本特征 151
8.2.1 贝氏体转变温度 151
8.2.2 贝氏体转变产物 152
8.2.3 贝氏体转变 152
8.2.4 贝氏体转变不完全性 153
8.2.5 贝氏体转变的扩散性 153
8.2.6 贝氏体转变晶体学特征 153
8.3 贝氏体转变动力学 154
8.3.1 贝氏体等温转变动力学 154
8.3.2 贝氏体转变时碳的扩散 155
8.3.3 影响贝氏体转变动力学的因素 156
8.4 贝氏体转变机制 157
8.4.1 贝氏体相变的形核 157
8.4.2 贝氏体转变切变机制 157
8.4.3 贝氏体转变的台阶机制 158
8.5 贝氏体钢 159
8.5.1 贝氏体钢的分类 160
8.5.2 空冷贝氏体钢的应用 161
8.6 等温淬火及其应用 162
8.6.1 等温淬火 162
8.6.2 等温淬火后工件的力学性能及应用 163
本章小结 164
思考题 164
第9章 钢的淬火和回火 165
9.1 淬火和回火概述 165
9.1.1 淬火概念 165
9.1.2 淬火工艺方法分类 166
9.1.3 淬火方法（冷却方式） 166
9.1.4 回火 167
9.2 淬火介质 167
9.2.1 对淬火介质的要求 167
9.2.2 淬火介质冷却能力的测定与评价 168
9.2.3 水基淬火介质 170
9.2.4 淬火油 170
9.2.5 熔盐（碱） 171
9.3 钢的淬透性和淬硬性 172
9.3.1 淬透性和淬硬性概念 172
9.3.2 淬透性测试方法 172
9.3.3 影响淬透性的因素 174
9.3.4 淬透性的计算 175
9.3.5 淬透性曲线的应用 175
9.4 淬火应力及其控制 176
9.4.1 热应力 176
9.4.2 组织应力 178
9.4.3 热处理变形及其控制 178
9.4.4 淬火裂纹及其预防 180
9.5 回火时的转变及性能变化 181
9.5.1 回火转变概述 181
9.5.2 马氏体中碳原子的偏聚 181
9.5.3 马氏体的分解 181
9.5.4 碳化物的析出、转变及聚集长大 183
9.5.5 α相状态的变化 184
9.5.6 残余奥氏体的转变 184
9.5.7 回火后力学性能的变化 185
9.5.8 二次硬化现象 187
9.5.9 回火脆性 187
9.6 制定淬火和回火工艺的基本原则 189
9.6.1 淬火加热规范的确定 189
9.6.2 淬火冷却方法的选择 191
9.6.3 回火工艺的确定 194
9.7 淬火回火新工艺 195
9.7.1 形变热处理 195
9.7.2 奥氏体晶粒超细化 196
9.7.3 控制马氏体组织形态的热处理 197
9.7.4 改善钢中第二相形态的热处理 198
9.8 淬火过程数值模拟简介 199
9.8.1 热处理数值模拟的基本特点 200
9.8.2 数学模型 200
9.8.3 一维问题计算模型 201
9.8.4 计算方法 202
本章小结 204
思考题 205
第10章 表面淬火 206
10.1 表面淬火工艺分类 207
10.1.1 实现表面淬火的基本条件 207
10.1.2 表面淬火方法分类 207
10.2 快速加热时的相变特点 208
10.2.1 提高相变临界温度 208
10.2.2 奥氏体起始晶粒得到细化 208
10.2.3 奥氏体成分均匀性降低 209
10.2.4 降低过冷奥氏体的稳定性 210
10.2.5 自回火现象 211
10.3 表面淬火后的组织及性能 212
10.3.1 表面淬火后的组织 212
10.3.2 表面淬火后的有效硬化层深度 213
10.3.3 表面残余应力 213
10.3.4 表面淬火后的性能 214
10.4 感应加热表面淬火 216
10.4.1 感应加热的基本原理 217
10.4.2 感应加热用感应器 221
10.4.3 感应加热淬火工艺控制 223
10.4.4 感应加热的应用与发展 228
10.5 其他高能密度加热淬火 232
10.5.1 火焰加热表面淬火 232
10.5.2 高频脉冲淬火 236
10.5.3 激光加热表面淬火 237
10.5.4 电子束加热表面淬火 239
本章小结 240
思考题 240
第11章 化学热处理 241
11.1 化学热处理概述 241
11.2 化学热处理原理 242
11.2.1 化学热处理基本过程 242
11.2.2 渗剂的化学反应机理与热力学 242
11.2.3 渗剂中的扩散（外扩散） 244
11.2.4 相界面反应 245
11.2.5 工件表层的扩散过程 245
11.2.6 多元共渗时的某些规律 250
11.2.7 加速化学热处理过程的途径 252
11.3 钢的渗碳 253
11.3.1 渗碳概念 253
11.3.2 渗碳件的主要技术要求和渗碳用钢 253
11.3.3 渗碳方法及工艺 255
11.3.4 渗碳工艺控制 263
11.3.5 渗碳后的热处理 267
11.3.6 渗碳后的质量检验 269
11.3.7 渗碳件的常见热处理缺陷及预防 269
11.3.8 渗碳后组织与性能的关系 271
11.3.9 渗碳工艺的发展 272
11.4 钢的渗氮 273
11.4.1 渗氮基本原理 273
11.4.2 渗氮用钢 276
11.4.3 渗氮工艺 276
11.4.4 渗氮层的性能 278
11.4.5 渗氮层的质量检验 279
11.4.6 氮化件常见缺陷及预防 280
11.5 钢的碳氮共渗与氮碳共渗 282
11.5.1 碳氮同时渗入时的特点 282
11.5.2 碳氮共渗 283
11.5.3 氮碳共渗（软氮化） 287
11.5.4 碳氮共渗工艺的发展 289
11.6 钢的渗硼 290
11.6.1 渗硼方法 290
11.6.2 渗硼工艺 291
11.7 渗金属 293
11.7.1 直接扩散渗金属法的原理 293
11.7.2 渗金属层的组织和性能 294
11.8 多元共渗 295
11.8.1 铬铝共渗工艺 295
11.8.2 硼铝共渗工艺 296
本章小结 297
思考题 298
参考文献 299
