美國金屬學會熱處理手冊 B卷 鋼的熱處理工藝、設備及控制

譯者序
序
前言
使用計量單位說明
第1章概論1
1.1鋼的熱處理過程控制——導言1
1.1.1時間-溫度曲線4
1.1.2溫度均勻性檢測5
1.1.3爐內(nèi)氣氛10
1.1.4淬冷參數(shù)12
1.1.5工藝能力和生產(chǎn)能力 13
1.1.6試驗設計15
1.1.7試件19
1.1.8機械動作部件21
致謝22
參考文獻22
1.2熱處理的成本計算22
1.2.1概述22
1.2.2運營細節(jié)23
1.2.3成本分類23
1.2.4采集消耗/成本數(shù)據(jù)24
1.2.5成本構成的配置25
1.2.6吸熱式氣氛成本的確定28
1.2.7結(jié)語35
參考文獻35
1.3熱處理的相關問題35
1.3.1加熱和冷卻過程中的相變36
1.3.2冷卻過程和鋼的相變40
1.3.3回火44
1.3.4材料和工藝對畸變的影響48
1.3.5淬冷57
1.3.6切削加工65
1.3.7磨削70
1.3.8殘留奧氏體72
1.3.9非金屬夾雜物76
1.3.10合金貧化80
1.3.11高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物80
1.3.12脫碳80
1.3.13碳化物82
1.3.14顯微組織特性84
1.3.15噴丸88
1.3.16結(jié)論90
致謝91
參考文獻91
延伸閱讀96
1.4鋼的脫碳機理、模型、預防、修復及其
對零件壽命的影響96
1.4.1基本化學反應96
1.4.2擴散基礎模型96
1.4.3鐵素體在脫碳過程中的作用98
1.4.4脫碳過程中的等溫相變98
1.4.5合金化對脫碳傾向的影響99
1.4.6脫碳對鋼和鑄鐵性能的影響99
1.4.7容易誘發(fā)脫碳的工藝100
1.4.8典型脫碳數(shù)據(jù)100
1.4.9感應淬火的實際影響101
參考文獻102
第2章熱處理設備和控制103
2.1熱處理爐的分類103
2.1.1間歇式爐106
2.1.2連續(xù)式爐115
2.1.3回收和再生125
2.1.4爐溫均勻性127
2.1.5熱處理爐保溫127
2.1.6爐子安全性129
參考文獻130
2.2熱處理爐內(nèi)氣氛130
2.2.1經(jīng)驗流量公式131
2.2.2氣體的基本原理131
2.2.3基本氣體及蒸氣132
2.2.4熱處理氣氛反應134
2.2.5預制氣氛的分類136
2.2.6爐內(nèi)氣氛的危害138
2.2.7放熱式發(fā)生氣氛141
2.2.8吸熱式發(fā)生氣氛143
2.2.9放熱-吸熱式氣氛146
2.2.10裂解氨式基礎氣氛148
2.2.11工業(yè)氮基氣氛149
2.2.12氬氣氣氛159
2.2.13氫氣氣氛159
2.2.14真空回填氣氛、分壓操作及淬火162
2.2.15評估氣氛需求165
參考文獻166
2.3熱處理爐內(nèi)氣氛的控制167
2.3.1熱處理氣氛的基本原理167
2.3.2碳勢控制168
2.3.3爐內(nèi)氣氛控制169
2.3.4氣氛氣源的控制170
2.3.5通入氣體的控制171
2.3.6氣體成分的實驗室分析173
2.3.7分析氣體的采樣174
2.3.8控制氣體的采樣 175
2.3.9氣體分析儀176
2.3.10分析儀推薦 184
參考文獻185
2.4熱處理的溫度控制185
2.4.1影響溫度控制的因素185
2.4.2溫度控制儀表186
2.4.3溫標188
2.4.4熱電偶188
2.4.5熱電偶檢查規(guī)程194
2.4.6電阻溫度傳感器 197
2.4.7非接觸式溫度傳感器197
2.4.8測量和控制儀表203
2.4.9能量流調(diào)節(jié)器206
2.4.10SAE-AMS 2750標準208
參考文獻209
2.5熱處理設備的控制209
2.5.1機械傳動210
2.5.2監(jiān)測循環(huán)風機和淬火攪拌器/泵211
2.5.3流量測量和控制211
2.5.4控制器214
2.5.5燃氣爐的控制回路215
2.5.6燃燒器控制215
2.5.7溫度控制216
2.5.8真空控制系統(tǒng)216
2.5.9圖表和操作界面217
2.5.10監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）
系統(tǒng)218
2.5.11過程的優(yōu)化和生產(chǎn)效率的提高218
參考文獻220
2.6真空熱處理過程220
2.6.1真空爐220
2.6.2真空熱處理的特殊應用235
致謝241
參考文獻241
2.7感應熱處理系統(tǒng)241
2.7.1發(fā)展歷程241
2.7.2感應加熱電源242
2.7.3夾具和工件輸送裝置250
2.7.4加熱單元250
2.7.5負載匹配252
2.7.6淬火系統(tǒng)254
2.7.7感應線圈255
2.7.8線圈的設計和選擇259
2.7.9感應器的構造263
致謝267
參考文獻267
2.8鹽浴熱處理和設備268
2.8.1優(yōu)越性268
2.8.2鹽269
2.8.3鹽浴熱處理270
2.8.4鹽浴設備273
2.8.5外熱式鹽浴爐274
2.8.6插入式電極爐275
2.8.7埋入式電極爐279
2.8.8等溫淬火爐281
2.8.9應用282
參考文獻283
2.9流化床熱處理設備284
2.9.1流化床熱處理原理284
2.9.2流化床爐的設計286
2.9.3流化氣體和熱處理氣氛287
2.9.4流化床爐的加熱系統(tǒng)289
2.9.5流化床爐的應用292
2.9.6流化床爐的操作294
參考文獻294
2.10熱處理爐零件、料盤和夾具材料295
2.10.1概述295
2.10.2高溫腐蝕295
2.10.3耐熱合金297
2.10.4鑄造材料和鍛造材料的對比300
2.10.5典型應用303
2.10.6碳化硅輻射管308
致謝310
參考文獻310
第3章淬火冷卻介質(zhì)與冷卻技術311
3.1鐵基合金熱處理用淬火冷卻介質(zhì)311
3.1.1淬火冷卻機制311
3.1.2水和無機鹽溶液312
3.1.3聚合物淬火冷卻介質(zhì)316
3.1.4淬火油324
3.1.5熔鹽332
3.1.6淬火油的性能控制335
3.1.7聚合物淬火冷卻介質(zhì)性能的控制340
參考文獻342
選擇參考文獻342
3.2淬火系統(tǒng)的攪拌和設計343
3.2.1淬火槽設計343
3.2.2淬火槽類型343
3.2.3淬火槽尺寸347
3.2.4淬火槽制造和材料348
3.2.5攪拌348
3.2.6配套設備367
3.2.7輔助設備及其維護370
參考文獻371
3.3鋼淬火冷卻介質(zhì)的冷卻因子372
3.3.1概述372
3.3.2淬火因子的試驗確定373
3.3.3淬火因子的相關關系373
3.3.4淬火冷卻介質(zhì)特性應用377
3.3.5TTP曲線的應用377
3.3.6總結(jié)378
參考文獻378
3.4鋼絲冷卻曲線分析379
3.4.1鋼絲的索氏體化處理379
3.4.2冷卻曲線分析用材料和試驗方法380
3.4.3試驗結(jié)果與討論380
3.4.4索氏體化處理所要求的冷卻過程382
3.4.5珠光體轉(zhuǎn)變開始的溫度和時間384
3.4.6結(jié)論384
參考文獻385
3.5淬火過程的聲學表征386
3.5.1聲音發(fā)射的測量387
3.5.2結(jié)果389
3.5.3總結(jié)392
參考文獻393
3.6熔融金屬淬火393
3.6.1熔融鉛393
3.6.2熔融鉍394
3.6.3熔融鈉394
參考文獻395
3.7納米流體用作工業(yè)熱處理淬火冷卻
介質(zhì)395
3.7.1納米流體的熱物理性能397
3.7.2納米流體的潤濕特性403
3.7.3納米流體的沸騰傳熱特性404
3.7.4納米粒子的加入對工件顯微組織和
力學性能的影響405
3.7.5納米粒子的加入對潤濕動力學和運
動學的影響406
3.7.6總結(jié)408
參考文獻408
第4章畸變和殘余應力414
4.1熱處理應力和畸變的基本原理414
4.1.1尺寸和形狀變化的測量與評估414
4.1.2熱處理過程中應力和畸變產(chǎn)生
的機理418
4.1.3熱處理的尺寸和形狀變化
及其應力變化421
4.1.4可以避免的尺寸和形狀變化429
4.1.5加熱、奧氏體化和滲碳的作用431
致謝432
參考文獻432
選擇參考文獻434
4.2淬火與回火過程的殘余應力和畸變434
4.2.1基本原理434
4.2.2理想線彈性材料在淬火過程中的
應力變化440
4.2.3彈塑性材料在淬火過程中的應力
變化443
4.2.4整體淬火引起的畸變450
4.2.5表面淬火過程中的應力變化451
4.2.6表面淬火引起的畸變454
4.2.7總結(jié)455
致謝456
參考文獻456
4.3化學熱處理的殘余應力和畸變459
4.3.1滲碳過程中的殘余應力變化459
4.3.2滲碳淬火引起的零件應力變化460
4.3.3滲碳對畸變的影響463
4.3.4用TTT圖研究淬火過程中的
畸變變化464
4.3.5由加熱引起畸變的特點465
4.3.6由滲碳和淬火引起畸變的特點465
4.3.7滲氮中的殘余應力變化471
4.3.8不同工藝步驟中殘余應力的產(chǎn)生471
4.3.9擴散區(qū)473
4.3.10化合物層473
4.3.11小結(jié)476
4.3.12滲氮過程中的畸變476
4.3.13滲氮工藝的影響476
4.3.14合金含量的影響476
4.3.15零件幾何形狀的影響477
4.3.16畸變預測477
參考文獻477
4.4畸變工程479
4.4.1畸變參數(shù)和變量的識別480
4.4.2畸變機理的識別489
4.4.3畸變補償方法的開發(fā)502
致謝502
參考文獻503
選擇參考文獻504
4.5鋼熱處理過程的建模與模擬——組織、
畸變、殘余應力和開裂的預測504
4.5.1熱處理模擬發(fā)展歷史與先進性505
4.5.2熱處理模擬基礎507
4.5.3材料數(shù)據(jù)517
4.5.4工藝數(shù)據(jù)524
4.5.5模擬驗證527
4.5.6應用案例528
4.5.7總結(jié)和展望565
致謝566
參考文獻566
第5章參考資料580
5.1氣氛使用指南580
參考文獻583
5.2氣體性能583
5.2.1爐內(nèi)氣氛586
5.2.2燃燒效率586
5.2.3燃燒性能和傳熱586
參考文獻594
5.3加熱時間和保溫時間594
5.3.1加熱時間594
5.3.2淬火594
5.3.3回火595
參考文獻596
5.4熱傳遞方程596
5.4.1熱傳導597
5.4.2對流換熱619
5.4.3熱輻射631
參考文獻639
選擇參考文獻639