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第1章 先进热处理制造技术发展概况1

1.1引言1

1.2美国热处理工业2020年的远景1

1.2.1美国的热处理工业情况1

1.2.2热处理工业的远景2

1.2.3热处理工业面临的挑战2

1.2.4主要结论4

1.3美国热处理技术发展道路5

1.3.1热处理工业主要技术需求5

1.3.2三类关键优先研究项目5

1.3.3热处理执行目标7

1.3.4热处理工业的研究方向7

1.4中国热处理技术发展规划8

1.4.1中国热处理行业的基本情况8

1.4.2面临的形势和市场需求9

1.4.3发展战略和目标10

1.4.4重点发展的技术、设备和工艺材料11

1.4.5发展规划的政策措施和建议11

1.5先进热处理技术的新进展13

1.5.1可控气氛热处理的一些进展13

1.5.2真空热处理技术进展14

1.5.3感应加热技术的一些进展16

1.5.4热处理冷却技术的一些进展17

1.5.5清洁热处理技术与环境问题20

1.5.6未来热处理一些新技术22

参考文献25

第2章 可控气氛热处理技术26

2.1直生式渗碳技术26

2.1.1概述26

2.1.2碳势测量和控制26

2.1.3直生式气氛的产生27

2.1.4应用实例28

2.1.5优点和限制29

2.1.6直生式渗碳设备30

2.1.7结论31

2.2低压渗碳技术31

2.2.1低压渗碳原理及应用31

2.2.2真空低压乙炔渗碳34

2.3高温渗碳技术37

2.3.1概述37

2.3.2试验方法37

2.3.3试验结果38

2.3.4结论41

2.3.5高温等离子渗碳技术的应用42

2.4连续式渗碳（氮）工艺控制及设备技术42

2.4.1连续式快速渗碳42

2.4.2渗氮工艺控制技术45

2.4.3渗碳工艺控制技术47

2.4.4连续式渗碳设备48

2.4.5气氛回收技术50

2.5渗碳（氮）检测技术、检测元件和传感器技术51

2.5.1用HydroNit（氢分压）探头控制渗氮和氮碳共渗的方法51

2.5.2气体渗氮和氮碳共渗二氧化锆固体电解质气体传感器55

2.5.3渗氮氧探头——氧测量技术新发展55

参考文献56

第3章 真空热处理技术58

3.1概述58

3.2真空热处理工艺和应用59

3.2.1真空高压气冷淬火59

3.2.2真空渗碳和真空渗氮67

3.2.3真空烧结新技术71

3.3离子热处理72

3.3.1离子渗氮72

3.3.2离子渗碳74

3.3.3真空离子喷涂76

3.3.4 PI3—等离子体浸没式离子注入78

3.3.5金属陶瓷涂覆——等离子体化学气相沉积（PCVD）技术82

3.4真空热处理设备进展82

3.4.1燃气真空炉研制开发和应用83

3.4.2真空炉研制结构设计优化85

3.4.3半连续式和连续式真空炉及其特点88

3.4.4流态化真空炉92

3.4.5热壁式真空渗碳炉及其特点92

3.4.6先进的真空烧结炉93

3.4.7高压气淬真空炉智能控制系统95

3.4.8真空热处理设备制造的专业化生产95

3.4.9真空清洗设备97

3.4.10高温超高压真空热处理炉108

3.5离子热处理设备111

3.5.1离子渗氮设备111

3.5.2离子渗碳设备112

3.6真空热处理技术的新进展114

3.6.1真空热处理自动化在线控制系统114

3.6.2热等压淬火技术115

3.6.3具有双对流循环系统的真空高压气淬炉117

3.6.4低压渗碳技术及低压渗碳多用炉（ICBP）系列118

3.6.5真空热处理技术发展展望122

参考文献124

第4章 感应热处理技术129

4.1概述129

4.2感应加热电源129

4.2.1感应加热电源发展概述129

4.2.2感应加热电源中常用的晶体管132

4.3感应淬火机床134

4.3.1通用感应淬火机床134

4.3.2族类零件感应淬火机床和CVJ钟形壳生产线140

4.3.3曲轴感应淬火机床142

4.3.4凸轮轴感应淬火机床149

4.4感应热处理生产线151

4.4.1双频齿轮淬火与齿轮感应淬火生产线151

4.4.2驱动轴感应淬火生产线155

4.4.3 PC钢筋感应热处理生产线156

4.5整体加热表面淬火与低淬钢齿轮感应淬火158

4.5.1整体加热表面淬火158

4.5.2低淬钢齿轮感应淬火158

4.5.3整体加热表面淬火应用实例159

4.6纵向旋转感应加热整体淬火技术159

4.6.1纵向感应加热机理159

4.6.2纵向感应加热技术的应用161

4.7淬火感应器设计与制造新技术161

4.7.1感应器设计162

4.7.2感应器制造技术165

4.7.3感应器导体载流密度值的计算与限值168

4.8感应淬火设备的冷却与淬火液循环系统168

4.8.1板式换热器感应淬火设备冷却水系统168

4.8.2板式换热器感应淬火液循环系统168

4.8.3感应淬火新型冷却系统169

4.9工艺与质量控制技术及故障诊断和保护装置169

4.9.1步进式伺服电机传动169

4.9.2能量监控器170

4.9.3淬火液流量计170

4.9.4功率分配器170

4.9.5感应器喷液防滴装置170

4.9.6水温、水压和流量超限报警装置171

4.9.7 CRT工况显示与故障诊断装置171

4.9.8接地故障断流器171

参考文献172

第5章 表面改性处理技术173

5.1低温化学热处理新进展173

5.1.1盐浴氮碳共渗（TUFFTRIDE QPQ）技术173

5.1.2气体渗氮175

5.1.3气体氮碳共渗175

5.1.4离子渗氮气相分析及应用177

5.2离子沉积金刚石薄膜技术及其在刀具上的应用179

5.2.1金刚石薄膜涂层制备方法和特点179

5.2.2金刚石薄膜的性能及应用效果185

5.2.3金刚石涂层刀具的发展前景189

5.3热喷涂技术及其应用190

5.3.1热喷涂方法和特点190

5.3.2火焰喷涂192

5.3.3电弧喷涂194

5.3.4等离子喷涂196

5.3.5热喷涂技术的应用200

5.4激光表面改性技术202

5.4.1激光相变硬化（LTH）202

5.4.2激光熔凝与激光上釉203

5.4.3激光合金化204

5.4.4激光熔覆技术205

5.4.5激光冲击硬化206

5.4.6激光熔渗处理206

5.4.7几种激光材料加工新技术206

5.4.8激光材料加工技术展望207

5.5化学镀技术的新进展208

5.5.1化学镀的种类及特点208

5.5.2化学镀镍209

5.5.3不锈钢基体化学镀镍工艺211

5.5.4化学镀和电镀镍磷合金复合技术211

5.5.5多元合金化学镀镍211

5.5.6化学镀硼212

5.5.7化学镀其他金属213

5.5.8复合镀技术214

5.6功能梯度材料（FGM）涂层技术及其应用216

5.6.1梯度涂层材料的制备216

5.6.2梯度涂层材料的应用217

5.6.3梯度涂层材料改性技术220

参考文献221

第6章 热处理冷却技术223

6.1冷却技术概况223

6.2冷却性能测试技术223

6.2.1冷却特性测试标准223

6.2.2淬火冷却过程和湿润特性227

6.2.3实验淬火槽的搅拌和标定229

6.3冷却介质及新型淬火方法230

6.3.1淬火油230

6.3.2聚合物淬火介质233

6.3.3熔盐淬火剂235

6.3.4流态床淬火236

6.3.5盐水溶液淬火介质237

6.3.6高压气淬238

6.4可控冷却技术及装置239

6.4.1可控延时淬火（CDQ）方法239

6.4.2控时浸淬（ITQ）技术及系统241

6.4.3增强淬火方法（IQM）244

6.4.4聚合物水溶性淬火液的隔膜分离技术（RO）245

参考文献248

第7章 计算机在热处理中的应用249

7.1概述249

7.2材料热处理工艺与设备计算机模拟技术249

7.2.1材料热处理试验计算机模拟249

7.2.2材料热处理工艺过程计算机模拟258

7.2.3材料热处理设备计算机模拟262

7.2.4精确热处理技术263

7.2.5应用实例268

7.3材料热处理工艺与设备CAD技术271

7.3.1材料热处理工艺CAD271

7.3.2材料热处理设备CAD272

7.3.3材料淬火冷却技术CAD273

7.3.4应用实例273

7.4热处理过程控制与网络技术273

7.4.1过程控制273

7.4.2适时控制（JIT）277

7.4.3统计过程控制（SPC）278

7.4.4柔性控制系统（FCS）279

7.4.5网络系统（Network）281

7.4.6管理控制系统（Management）282

7.5热处理预测技术、数据库技术及专家系统283

7.5.1热处理工艺与设备预测技术283

7.5.2热处理数据库技术及专家系统287

7.6材料热处理工艺与设备的智能化仪表288

7.7计算机在热处理中的应用新进展297

7.7.1热处理计算机集成系统297

7.7.2热处理制造岛298

7.7.3热处理虚拟制造技术与智能化技术299

参考文献301

第8章 热处理节能和清洁生产技术307

8.1概述307

8.1.1热处理与可持续发展307

8.1.2热处理与环境保护308

8.1.3热处理与清洁生产309

8.2热处理的节能途径310

8.2.1热处理设备节能措施310

8.2.2热处理工艺节能措施313

8.2.3零件材料选择313

8.3节能与清洁热处理技术315

8.3.1可控气氛热处理316

8.3.2真空热处理318

8.4冷却技术中的节能与环保320

8.4.1开发无公害淬火介质321

8.4.2淬火介质的维护与管理321

8.5感应热处理的节能途径321

8.6环保型清洗技术321

8.7计算机模拟、传感技术和节能323

参考文献324

第9章 热处理行业和企业情况326

9.1热处理行业情况326

9.1.1国际热处理和表面工程联合会（IFHTSE）326

9.1.2美国热处理行业情况328

9.1.3日本热处理行业情况329

9.1.4中国热处理行业简况332

9.1.5中、美、日热处理行业基本情况比较332

9.2热处理企业情况332

9.2.1美国热处理企业情况332

9.2.2日本热处理企业情况338

9.2.3德国热处理企业情况342

9.2.4英国热处理企业情况344

9.2.5其他欧美国家热处理情况346

9.2.6韩国材料热处理情况349

9.2.7其他亚洲国家热处理情况351

9.2.8发展热处理专业化的几个问题352

9.2.9国内外热处理企业差距思考353

参考文献354