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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2热处理发展简介及研究内容2

1.2.1热处理的发展历史2

1.2.2热处理的研究对象3

1.2.3金属热处理方法及工艺5

1.3热处理典型相变举例6

1.3.1平衡相变6

1.3.2非平衡相变7

1.4固态相变的分类7

1.4.1按热力学分类7

1.4.2按相变方式分类9

1.4.3按原子迁移方式分类9

1.5固态相变的一般特征10

1.5.1固态相变的驱动力和阻力10

1.5.2相界面11

1.5.3新相的形状12

1.5.4新相与母相的位向关系和惯习面13

1.5.5固态相变的其它特点13

1.6固态相变的形核和长大14

1.6.1均匀形核14

1.6.2非均匀形核15

1.6.3晶核的长大15

习题17

参考文献17

第2章 钢在高温加热时的奥氏体转变18

2.1奥氏体及其特点18

2.1.1奥氏体定义18

2.1.2奥氏体晶体结构19

2.1.3奥氏体的性能21

2.2钢的奥氏体等温转变21

2.2.1奥氏体转变热力学21

2.2.2奥氏体转变机制22

2.2.3奥氏体转变动力学26

2.2.4奥氏体转变的影响因素29

2.3钢中奥氏体的连续加热转变31

2.3.1连续加热转变动力学图31

2.3.2连续加热转变特点31

2.4奥氏体晶粒长大及控制32

2.4.1奥氏体晶粒度32

2.4.2奥氏体晶粒长大机理与控制方法33

2.5非平衡组织加热的奥氏体转变38

2.5.1针状奥氏体与颗粒状奥氏体38

2.5.2非平衡组织加热转变的影响因素39

2.5.3组织遗传现象及控制41

习题42

参考文献43

第3章 钢的过冷奥氏体转变及热处理概述44

3.1过冷奥氏体的转变类型44

3.1.1珠光体转变44

3.1.2贝氏体转变45

3.1.3马氏体转变45

3.2过冷奥氏体等温转变45

3.2.1过冷奥氏体等温转变动力学图45

3.2.2过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式47

3.2.3影响过冷奥氏体等温转变的因素49

3.3过冷奥氏体连续冷却转变54

3.3.1过冷奥氏体连续冷却转变动力学图55

3.3.2 CCT图与TTT图的比较58

3.3.3钢的临界冷却速度59

3.3.4过冷奥氏体转变图的应用60

3.4常规热处理方法63

3.4.1退火63

3.4.2正火64

3.4.3淬火65

3.4.4回火66

习题67

参考文献67

第4章 珠光体与钢的退火69

4.1珠光体组织69

4.1.1珠光体的定义69

4.1.2珠光体的组织形态69

4.1.3珠光体晶体学71

4.2珠光体转变过程72

4.2.1珠光体转变热力学72

4.2.2片状珠光体的形成机制73

4.2.3粒状珠光体的形成机制75

4.2.4亚（过）共析钢珠光体转变77

4.3珠光体转变动力学82

4.3.1珠光体的形核率及长大速度82

4.3.2珠光体等温转变动力学图83

4.3.3 CCT图中的珠光体转变84

4.3.4珠光体转变的影响因素85

4.4珠光体的力学性能87

4.4.1共析成分珠光体的力学性能88

4.4.2亚（过）共析钢的珠光体转变产物的力学性能90

4.5珠光体的应用91

4.5.1派登处理91

4.5.2钢中碳化物的相间沉淀92

习题97

参考文献97

第5章 马氏体与钢的淬火99

5.1马氏体的晶体学99

5.1.1马氏体的晶体结构99

5.1.2马氏体的取向关系和惯习面101

5.2马氏体的类型及组织形态102

5.2.1板条状马氏体102

5.2.2针状（透镜片状）马氏体103

5.2.3蝶状马氏体104

5.2.4薄板状马氏体105

5.2.5密排六方马氏体105

5.3马氏体转变的主要特点107

5.3.1表面浮凸与界面共格107

5.3.2马氏体转变的无扩散性108

5.3.3非恒温转变与转变的不完全性109

5.3.4马氏体转变的可逆性110

5.4马氏体转变机理110

5.4.1马氏体转变热力学110

5.4.2马氏体转变动力学特点115

5.4.3马氏体的形核与长大120

5.5淬火时的奥氏体稳定化124

5.5.1热稳定化124

5.5.2力学（机械）稳定化127

5.5.3化学稳定化127

5.5.4相致稳定化127

5.5.5奥氏体稳定化的工程应用127

5.6淬火马氏体的性能及其应用128

5.6.1马氏体的硬度、强度与钢的强化128

5.6.2马氏体的塑性、韧性与钢的韧化130

5.6.3马氏体中的显微裂纹131

5.6.4超弹性与形状记忆效应132

5.6.5马氏体的物理性能与功能应用134

习题134

参考文献134

第6章 贝氏体与钢的中温转变137

6.1贝氏体的组织结构和晶体学特征137

6.1.1贝氏体的定义和分类137

6.1.2贝氏体的显微组织特征139

6.1.3贝氏体铁素体的精细结构143

6.2贝氏体的相变机制145

6.2.1贝氏体相变的切变理论145

6.2.2贝氏体相变的台阶-扩散理论147

6.3贝氏体相变动力学147

6.3.1贝氏体等温转变动力学148

6.3.2贝氏体连续冷却转变动力学150

6.4贝氏体的力学性能与应用151

6.4.1贝氏体的强度和硬度151

6.4.2贝氏体的塑性和韧性153

6.4.3贝氏体组织的应用154

习题155

参考文献156

第7章 钢的回火转变157

7.1淬火碳钢在回火过程中的组织变化157

7.1.1马氏体中碳原子的偏聚158

7.1.2马氏体的分解158

7.1.3残留奥氏体转变161

7.1.4碳化物类型的变化162

7.1.5碳化物的聚集长大166

7.1.6基体α相状态的变化167

7.2影响回火转变的因素170

7.2.1合金元素170

7.2.2回火温度与回火后的组织173

7.3淬火钢回火时力学性能的变化175

7.3.1硬度和强度的变化175

7.3.2塑性和韧性的变化176

7.3.3钢的回火脆性176

7.4非马氏体组织的回火180

7.4.1非马氏体组织及其回火转变180

7.4.2回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较181

习题181

参考文献182

第8章合金的脱溶沉淀与时效183

8.1合金的时效过程183

8.1.1合金时效过程的热力学184

8.1.2时效过程185

8.2合金时效动力学及其影响因素189

8.2.1合金时效时脱溶沉淀过程的等温动力学图189

8.2.2影响合金时效动力学的因素190

8.3时效后的微观组织192

8.3.1时效过程中的析出类型及其微观组织192

8.3.2时效过程中微观组织的变化194

8.4合金时效过程中性能的变化195

8.4.1时效硬化曲线及影响时效硬化的因素195

8.4.2时效硬化机理198

8.5调幅分解200

8.5.1调幅分解的过程200

8.5.2调幅分解的组织与性能202

8.6典型合金的时效相变203

8.6.1马氏体时效钢的时效203

8.6.2铝合金的类型及时效过程205

8.6.3镁合金中的相变207

8.6.4钛合金中的相变209

8.6.5铜合金中的相变212

习题214

参考文献215

第9章 常规热处理216

9.1钢的退火与正火216

9.1.1完全退火与不完全退火216

9.1.2球化退火218

9.1.3均匀化退火221

9.1.4去应力退火与再结晶退火222

9.1.5正火及其应用222

9.2钢的淬火224

9.2.1淬火分类225

9.2.2钢的淬透性225

9.2.3淬火介质231

9.2.4淬火工艺234

9.2.5淬火缺陷与防止238

9.3钢的回火242

9.3.1低温回火与应用242

9.3.2中温回火与应用242

9.3.3高温回火与应用243

9.3.4回火时间的确定244

9.3.5回火后的冷却245

9.4有色金属的热处理245

9.4.1退火246

9.4.2固溶时效246

习题247

参考文献247

第10章 表面热处理及热处理新工艺249

10.1表面热处理249

10.1.1高频感应淬火249

10.1.2激光表面处理255

10.1.3火焰表面处理257

10.2形变热处理260

10.2.1高温形变热处理260

10.2.2低温形变热处理263

10.2.3控轧控冷265

10.3其它热处理266

10.3.1真空热处理266

10.3.2淬火-分配（Q-P）工艺271

10.3.3亚共析钢的亚温淬火272

10.3.4超细化热处理（循环热处理）273

习题273

参考文献274

第11章 化学热处理275

11.1化学热处理分类及基本过程275

11.2表面渗碳276

11.2.1渗碳的目的、分类及应用276

11.2.2渗碳剂及渗碳化学反应277

11.2.3典型的气体渗碳方法简介278

11.2.4渗碳工艺过程279

11.2.5渗碳后钢的组织与性能282

11.2.6渗碳缺陷及控制285

11.3表面渗氮287

11.3.1渗氮的特点287

11.3.2钢的渗氮原理287

11.3.3钢的气体渗氮工艺过程288

11.3.4渗氮工艺方法291

11.3.5渗氮层的组织和性能293

11.3.6合金元素对渗氮层组织和性能的影响294

11.3.7离子渗氮294

11.4表面碳氮共渗295

11.4.1碳氮共渗介质的热分解反应及相互作用295

11.4.2中温气体碳氮共渗296

11.4.3氮碳共渗（软氮化）297

11.5渗硼298

11.5.1渗硼层的组织298

11.5.2渗硼层的性能298

11.5.3常用渗硼方法299

11.5.4渗硼前处理和渗硼后热处理299

11.6表面渗金属300

11.6.1固体法渗金属300

11.6.2液体法渗金属300

11.6.3气体法渗金属301

习题302

参考文献302

第12章 常用热处理炉简介303

12.1热处理电阻炉303

12.1.1热处理电阻炉的基本类型304

12.1.2箱式电阻炉305

12.1.3井式电阻炉306

12.1.4台车式炉及罩式炉307

12.2热处理浴炉308

12.2.1热处理浴炉的特点308

12.2.2热处理浴炉的分类309

12.3可控气氛热处理炉310

12.3.1可控气氛热处理炉的分类310

12.3.2可控气氛热处理炉的结构特点310

12.3.3密封箱式炉311

12.3.4推杆式光亮淬火连续炉312

12.4真空热处理炉313

12.5表面热处理设备316

12.5.1感应加热设备316

12.5.2离子渗氮炉318

12.5.3激光表面改性设备319

习题320

参考文献321