美國金屬學會熱處理手冊：鋼鐵材料的熱處理(D卷)

譯者序
序
前言
使用計量單位說明
第1章概論1
1.1鋼的選材和熱處理設計問題1
1.1.1簡介1
1.1.2熱處理零件的鋼種選擇4
1.1.3殘餘應力6
1.1.4變形9
1.1.5尺寸變形計算12
1.1.6變形控制技術15
1.1.7脫碳17
1.1.8加熱中的問題19
1.1.9熱處理裂紋20
1.1.10與材料相關的問題22
1.1.11與設計相關的問題23
1.1.12熱處理設計實例24
參考文獻29
1.2淬火鋼的選擇30
1.2.1合金化31
1.2.2合金的選擇35
1.2.3淬火硬化層深度39
1.2.4拉伸力學性能43
1.2.5硬度和淬透性與耐磨性45
1.3鋼的淬火開裂傾向模擬48
1.3.1淬火開裂的早期研究48
1.3.2淬火開裂的分析和模擬54
1.3.3淬火開裂類比實例57
1.3.4使用模擬預防淬火開裂61
參考文獻62
1.4表面硬化鋼的選擇64
1.4.1滲碳鋼65
1.4.2碳氮共滲鋼71
1.4.3滲氮鋼72
1.4.4感應或火焰淬火鋼73
參考文獻74
1.5滲碳鋼的選擇75
1.5.1滲碳鋼的淬透性75
1.5.2淬火冷卻介質76
1.5.3滲碳應力分析76
1.5.4滲碳層深度和類型77
1.5.5熱處理工藝79
1.5.6滲碳齒輪鋼81
參考文獻85
1.6滲碳鋼的微觀組織和性能85
1.6.1滲碳濃度和硬度梯度86
1.6.2馬氏體和殘留奧氏體86
1.6.3合金元素的影響88
1.6.4奧氏體晶間斷裂89
1.6.5滲碳鋼中的微裂紋91
1.6.6過多的殘留奧氏體和碳化物91
1.6.7殘餘應力93
1.6.8表面和內氧化94
1.6.9疲勞機制95
參考文獻96
1.7滲氮層組織和性能99
1.7.1滲氮層99
1.7.2滲氮鋼類型99
1.7.3滲氮工藝及其對組織和性能的
影響101
1.7.4展望106
參考文獻106
第2章碳鋼和低合金鋼的熱處理108
2.1碳鋼的熱處理108
2.1.1統一編號系統(UNS)110
2.1.2熱處理工藝112
2.1.3碳鋼的熱處理分類115
2.1.4組織轉變圖116
2.1.5碳鋼的淬透性122
2.1.6回火127
2.1.7熱處理指導128
2.1.8易切削鋼132
2.1.9鑄造碳鋼133
參考文獻135
選擇閱讀135
2.2低合金鋼的熱處理136
2.2.1低合金鋼的分類136
2.2.2合金元素的作用145
2.2.3錳系低合金鋼156
2.2.4鉬系低合金鋼161
2.2.5鉻鉬系低合金鋼168
2.2.6鎳鉻鉬系低合金鋼175
2.2.7鎳鉬系低合金鋼187
2.2.8鉻系低合金鋼192
2.2.9鉻釩系低合金鋼199
2.2.10矽錳系低合金鋼200
參考文獻202
2.3空冷淬火高強度結構鋼的熱處理202
2.3.1空冷淬火鋼的熱處理原理203
2.3.2空冷淬火高強度結構鋼的熱處理
實踐204
2.3.3空冷淬火馬氏體不銹鋼的熱處理
實踐211
參考文獻215
2.4硼鋼的熱處理215
2.4.1硼鋼的淬透性215
2.4.2硼鋼的熱處理工藝217
2.4.3硼鋼熱處理模擬223
2.4.4硼鋼的應用224
參考文獻226
2.5銅析出強化鋼的熱處理226
2.5.1概述227
2.5.2應用227
2.5.3美國材料和試驗協會標準227
2.5.4銅析出強化鋼的相組織229
2.5.5銅析出強化鋼的成分和合金元素
作用230
2.5.6形變熱處理231
2.5.7熱處理工藝231
2.5.8熱處理工藝、微觀組織和力學性能
之間的關係239
致謝241
參考文獻241
2.6鋼制齒輪的熱處理245
2.6.1齒輪熱處理的概述246
2.6.2大型齒輪的熱處理257
2.6.3工藝過程建模與設計優化258
2.6.4綜合計算材料工程和設計優化261
參考文獻262
2.7軸承的熱處理264
2.7.1軸承類型264
2.7.2軸承的設計參數、性能特點和
材料要求265
2.7.3金相組織要求和熱處理工藝
選擇265
2.7.4整體淬火266
2.7.5馬氏體熱處理266
2.7.6熱處理變形控制266
2.7.7整體淬火軸承鋼尺寸的穩定性267
2.7.8整體淬火軸承鋼晶粒尺寸268
2.7.9影響整體淬火軸承鋼的淬火
問題268
2.7.1052100軸承鋼系列中的高淬
透性鋼270
2.7.11貝氏體熱處理(貝氏體等溫
淬火)270
2.7.12特殊用途整體淬火軸承鋼272
2.7.13複合強化277
2.7.14滲碳277
2.7.15專用滲碳鋼279
2.7.16專用鋼的滲碳和滲氮281
2.7.17碳氮共滲283
2.7.18感應淬火285
參考文獻286
2.8鍛造直接熱處理工藝與技術288
2.8.1鍛熱淬火和直接熱處理的定義和
用途288
2.8.2直接熱處理的微合金鋼291
2.8.3控制軋製技術生產細晶組織棒材和
線材294
2.8.4碳含量對微合金直接熱處理(DHT)
鋼韌性的影響294
2.8.5微合金鋼生產典型汽車零部件的
應用297
2.8.6連杆298
2.8.7鍛熱直接熱處理設備299
參考文獻300
2.9粉末冶金鋼的熱處理301
2.9.1粉末冶金工藝概述302
2.9.2粉末冶金鋼的牌號命名305
2.9.3粉末冶金鋼熱處理簡介307
2.9.4孔隙率對粉末冶金鋼熱處理的
影響307
2.9.5合金元素含量對粉末冶金鋼淬透性
的影響310
2.9.6原料粉對均質性的影響312
2.9.7淬火和回火313
2.9.8燒結硬化316
2.9.9溫壓成形317
2.9.10粉末鍛造317
2.9.11表面硬化318
2.9.12滲氮319
2.9.13蒸汽處理320
2.9.14發黑處理320
2.9.15感應淬火321
致謝322
參考文獻322
第3章工具鋼的熱處理324
3.1工具鋼熱處理簡介324
3.1.1工具鋼的分類324
3.1.2工具鋼的生產330
3.1.3工具鋼的熱處理330
參考文獻337
3.2工具鋼熱處理過程與設備337
3.2.1工具鋼奧氏體化、淬火和回火的
設備337
3.2.2工具鋼滲氮和氣體氮碳共滲
設備347
參考文獻350
擴展閱讀350
3.3工具鋼的變形351
……….

回顧1991年美國金屬學會出版的美國金屬手冊（ASM Handbook）第4分冊熱處理部分，可以清楚地認識到，當時該手冊僅一卷，現已完全無法容納和滿足當今熱處理領域的資料更新和熱處理技術發展的需要，出版更新和擴展日益增長的鋼鐵材料和有色金屬材料熱處理資料手冊顯得尤為重要和刻不容緩。此外, 考慮到美國金屬學會已收集和出版的大量有關鋼鐵材料熱處理的參考資料，僅鋼鐵材料熱處理原理和工藝流程的內容就需要一整冊篇幅，才能將其囊括其中。在還未介紹特殊工藝過程和典型鋼鐵材料熱處理和性能前，僅熱處理基礎及工藝流程控制、熱處理爐和感應加熱等重要內容，也各需要1冊的篇幅才能確保將其涵蓋。

通過艱苦卓絕的努力，在這次出版的金屬手冊（ASM Handbook）的熱處理分冊中，包括了D卷《鋼鐵材料的熱處理》在內的5卷。

本手冊詳細介紹了不同類型鋼鐵材料的熱處理和性能，介紹了熱處理工藝對不同合金鋼工藝過程選擇和性能的影響。新出版的手冊不僅在內容上進行了更新，而且在內容上也進行了較大擴充。例如，增加了工業中齒輪鋼和軸承鋼熱處理的重要內容，增加了含硼鋼、含銅鋼和鍛鋼的熱處理，擴充了作為主體鋼鐵材料的碳鋼和低合金鋼的熱處理。此外，工具鋼和不銹鋼的熱處理內容也進行了深度的擴充。雖然該手冊進行了大量更新，但我們還得承認，本書不可避免地會存在一些缺點和錯誤。

在此，我們要由衷地感謝所有為該書出版付出辛勤勞動的編輯、作者、審閱人和美國金屬學會的工作人員。此外，我們還要特別感謝自始至終在整個出版工作中起到至關重要作用的編輯們，他們是：

感應熱處理設備公司(美)(Inductoheat Inc.INDUCTOHEAT)，Valery Rudnev.
阿賈克斯托科感應設備有限公司(Ajax Tocco Magnethermic Inc.)，Ronald R.Akers.
漢諾威萊布尼茲大學(Leibniz University of Hannover)，Egbert Baake.
美國金屬學會(ASM International)，Vicki Burt.
鮑迪克技術有限公司(Bodycote)，Madhu Chatterjee.
新萊昂州聖尼古拉斯·德洛斯加爾薩大學(Universidad Autnoma de Nuevo Len)，Rafael Cols.
墨爾本皇家理工學院(RMIT University)，Edward (Derry) Doyle.
變形控制技術有限公司(FASM, Deformation Control Technology, Inc.)，ASM會員B.Lynn Ferguson.
德納有限公司(Dana Corporation)，Gregory A.Fett.
移動和衛星通信技術研究所(顧問)(IMST Institute (Consultant)),Kiyoshi Funatani.
迪爾公司(美)(Deere & Company)，Robert J.Gaster.
迪肯大學(澳),前沿材料學院(Institute for Frontier Materials, Deakin University)，Peter Hodgson.
不來梅大學材料科學研究所(德)(IWT Bremen)，Franz Hoffmann.
卡爾斯魯厄理工學院(德) (Karlsruhe Institute of Technology)，Jürgen Hoffmeister.
耐世特汽車公司(Nexteer Automotive Corp.)，Ron Hoppe.
美國金屬學會(ASM International)，Steve Lampman.
材料科學基礎研究所(德)［Stiftung Institut für Werkstofftechnik (Foundation Institute of Materials Science)］，Thomas Lübben.
好富頓國際公司(Houghton International)，D.Scott MacKenzie.
科羅拉多礦業大學(Colorado School of Mines)，David Matlock.
威廉爾金屬公司(Villares Metals SA)，Rafael A.Mesquita.
漢諾威大學(Leibniz Universitt of Hannover)，Bernard Nacke.
伊利諾伊斯理工大學(Illinois Institute of Technology)，Philip Nash.
美國金屬學會(ASM International)，Amy Nolan.
阿賈克斯托科 股份有限公司(Ajax Tocco Incorporated)，George Pfaffmann.
鐵姆肯公司(The Timken Company)，Michael J.Schneider.
上奧地利應用科學大學(University of Applied Sciences, Upper AustriaWels)，Reinhold E.Schneider.
卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology)，Volker Schulze.
伍斯特理工學院(FASM, Worcester Polytechnic Institute)，ASM會員Richard Sisson.
科羅拉多礦業大學(Colorado School of Mines) Chester J.Van Tyne.
凱特林大學(退休) (Kettering University (retired))，Charles V.White.
鐵熱股份有限公司(Ferrotherm Incorporated)，Stan Zinn.

Jon L.DossettDr.George E.Totten