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出版者:机械工业出版社

作者:叶卫平

出品人:

页数:346

译者:

出版时间:2005-6

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111164937

丛书系列:

图书标签:

• 热处理
• 金属材料
• 材料科学
• 工程技术
• 实用手册
• 数据查询
• 工业应用
• 机械工程
• 金属加工
• 工艺技术

《金属材料热处理工艺详解与案例分析》 本书全面深入地探讨了金属材料热处理的核心理论、关键工艺参数及其在实际生产中的应用。内容覆盖了从基础的热力学原理到复杂的相变过程，再到各种典型热处理方法的原理、操作要点、工艺流程及质量控制。 第一部分：热处理基础理论 本部分将深入剖析金属材料热处理的基石。我们将从原子结构和晶体学入手，阐述金属固有的特性，以及这些特性如何受到温度和时间的影响。随后，详细讲解固态相变的热力学驱动力，包括自由能、化学势等概念，以及相图在理解相变过程中的重要作用。我们将重点介绍各种相变，如珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变等，并深入分析其形成机理、动力学过程以及对材料性能的影响。此外，还会涵盖扩散理论，解释原子在固相中的迁移机制，这对理解退火、正火等过程至关重要。晶粒生长、回复、再结晶等退火工艺相关的微观结构变化也将得到详尽的阐述，揭示其对材料力学性能的影响。 第二部分：常见热处理工艺详解 本部分将对金属材料中最常用的热处理工艺进行系统性的讲解。 退火（Annealing）：我们将详细介绍各种退火工艺，包括退火（退火）、退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再结晶退火、扩散退火、去应力退火等。对于每种退火，我们将深入分析其目的、加热温度、保温时间、冷却方式，以及对材料微观结构和宏观性能（如硬度、强度、塑性、韧性、加工性）的影响。例如，球化退火如何改善高碳钢的加工性能，去应力退火如何消除焊接或冷加工引起的残余应力。 正火（Normalizing）：本节将阐述正火的工艺流程，包括加热温度、保温时间和冷却方式（通常为空气冷却）。我们将分析正火如何细化晶粒，均匀组织，提高钢的综合力学性能，并与其退火过程进行对比，突出其在改善材料均匀性和强度方面的优势。 淬火（Quenching）：我们将重点讲解淬火的目的——获得高硬度的马氏体组织。详细介绍淬火的加热、保温、冷却介质（水、油、盐浴、气体等）的选择及其优缺点。深入分析淬火过程中的冷却速度、临界冷却速度，以及过冷奥氏体的转变路径。我们会讨论过冷、欠淬、回火脆性等常见问题及其预防措施。 回火（Tempering）：淬火后通常需要进行回火以消除淬火应力，降低脆性，获得所需的应用性能。本部分将详细介绍各种回火工艺，包括低温回火（获得回火索氏体，提高韧性）、中温回火（获得回火托氏体，提高强度和塑性）、高温回火（获得回火贝氏体，提高强度和韧性）。分析回火温度、保温时间和冷却速度对回火组织和性能的影响，以及不同钢种的回火特性。 调质（Quenching and Tempering）：调质是淬火和高温回火的组合，旨在同时获得高强度、高韧性，是机械零件常用的热处理方法。我们将详细讲解调质的工艺过程、温度选择以及对材料性能提升的机制。 表面热处理：针对零件表面性能的要求，本书还将详细介绍多种表面热处理技术。 感应加热淬火：阐述感应淬火的原理、设备、工艺参数，以及其特点（如加热速度快、变形小、可局部处理）。 火焰加热淬火：介绍火焰淬火的工艺特点、设备以及适用范围。 渗碳（Carburizing）：深入讲解渗碳的目的、渗碳层组织形成机理、渗碳剂（气体、固体、液体）的选择，以及渗碳后的淬火和回火工艺，以获得表面高硬度、耐磨损、心部韧性的工件。 氮化（Nitriding）：介绍氮化的原理、分类（气体氮化、离子氮化、盐浴氮化），氮化层组织形成，以及其对材料表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性的提升。 碳氮共渗（Carbonitriding）：结合渗碳和氮化的优点，介绍碳氮共渗的工艺及其在提高表面性能方面的作用。 第三部分：特殊热处理工艺与材料应用 本部分将拓展至更广泛的热处理领域。 时效处理（Aging Treatment）：针对某些合金（如铝合金、不锈钢、铜合金等）的沉淀硬化机制，详细介绍自然时效和人工时效的原理、工艺参数，以及时效对材料强度、硬度和塑性的影响。 固溶处理（Solution Treatment）：解释固溶处理的目的——将合金元素充分固溶于基体中，为后续的沉淀硬化或强化做准备。介绍固溶处理的温度、保温时间及冷却方式，以及对后续性能的影响。 化学热处理：除了渗碳、氮化等，还会介绍其他化学热处理方法，如渗铬、渗铝、渗硅等，以及它们在提高材料耐高温、耐腐蚀性能方面的应用。 真空热处理（Vacuum Heat Treatment）：探讨真空环境下的热处理优势，如防止氧化、脱碳，提高表面光洁度，并介绍真空热处理的设备和工艺要点。 控制气氛热处理（Controlled Atmosphere Heat Treatment）：介绍不同气氛（如保护气氛、还原气氛、氧化气氛）对热处理过程中材料表面质量的影响，以及如何通过控制气氛来满足特定工艺要求。 第四部分：热处理质量控制与故障分析 本部分将聚焦于实际生产中的质量保障。 热处理质量检测方法：详细介绍各种检测手段，包括金相检验（组织观察、晶粒度评定、夹杂物评定）、硬度测试（洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度）、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验、残余应力检测等，以及这些检测方法如何用于评估热处理效果。 常见热处理缺陷与失效分析：系统分析热处理过程中可能出现的各种缺陷，如淬火开裂、回火脆性、组织不均匀、硬度不足、表面脱碳、渗层深度不够等。深入剖析这些缺陷的产生原因，并提供相应的预防和纠正措施。 第五部分：典型材料热处理实例 本部分将结合实际应用，提供不同材料的热处理案例分析。 碳钢与合金钢的热处理：以45号钢、60Si2MnA弹簧钢、Cr12MoV模具钢等典型钢种为例，详细阐述其淬火、回火、调质以及其他特殊热处理的工艺参数、微观组织变化及性能改善。 不锈钢的热处理：介绍奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢等不同种类不锈钢的固溶处理、退火、淬火、时效等热处理工艺及其对耐腐蚀性、力学性能的影响。 铝合金的热处理：重点阐述不同牌号铝合金（如7075、2024、6061）的固溶处理、时效处理工艺，以及如何通过合理的热处理获得优异的强度和韧性。 铜合金的热处理：介绍铜合金（如黄铜、青铜）的退火、固溶处理、时效处理等工艺，以及它们在提高导电性、强度和耐腐蚀性方面的作用。 本书旨在为从事金属材料研究、生产、设计和应用的工程师、技术人员以及相关专业的学生提供一套系统、全面、实用的参考，帮助读者深入理解热处理的奥秘，掌握各项工艺技术，并能有效解决实际生产中遇到的问题。

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从设计美学的角度来看，这本书的设计也体现了一种工业美感。封面设计简约大气，没有花哨的图形干扰，深沉的色调让人一看就知道其专业严肃的定位。内文的字体选择和字号控制得恰到好处，即使在光线不佳的环境下长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。更让我感到惊喜的是，它似乎考虑到了实际使用中的各种“意外情况”。比如，在一些关键的相变温度表旁边，作者竟然贴心地加入了温度转换的小表格——摄氏度、华氏度和开氏度的快速互算。这在跨国合作或使用进口设备时显得尤为重要，省去了我频繁掏出手机计算器的麻烦。这种对用户体验的极致追求，让我觉得这本书的价值已经超越了单纯的数据集合，它更像是一件精心打造的专业工具。它不是那种需要你完全理解理论才能使用的书，而是可以让你带着问题去，带着答案回的“武器”。

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说实话，这本书的深度和广度，是许多同类参考书难以企及的。很多手册在奥氏体化、马氏体转变点这些基础数据上做得不错，但一旦涉及到热处理后的表面工程技术，比如氮化、渗碳层的均匀性控制，或者复杂合金体系的析出相研究，往往就戛然而止了。但这部手册在这方面做了深入的挖掘。它收录了大量关于扩散层深度的计算模型简化版，以及不同气氛控制对表面残余应力的影响图谱。这些内容在标准的材料性能手册中是找不到的，或者需要查阅多篇专业期刊才能拼凑起来。我曾用它来优化过一个喷气发动机部件的渗碳工艺，通过参考书中的推荐冷却曲线和终冷温度范围，成功地将批次间的硬度波动控制在了百分之二以内。这种解决实际工程难题的能力，是衡量一本技术书籍是否真正优秀的试金石，而这本书无疑是上乘之作。

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购买这本书之前，我对热处理工艺的理解更多停留在教科书式的理解层面，知道“加热、保温、冷却”这几个步骤，但对于如何精确控制这些步骤以达到最佳的组织性能，一直缺乏一个系统的、可量化的参考框架。这本书就像一位无声的导师，通过严谨的数据和清晰的流程图，帮我构建了一个完整的工艺思维链条。它不仅告诉你“应该怎么做”，更深层次地帮你理解“为什么这么做”。例如，在分析不同冷却速度对马氏体晶粒尺寸和碳化物析出的影响时，它提供的对比数据是如此细致入微，让我第一次清晰地感知到冷却速率的微小变化如何对最终机械性能产生雪崩效应。这种由表及里的引导，极大地深化了我对热处理这门学科的认识，从一个操作者的心态，逐渐向一个工艺工程师的心态转变。对于正在学习或刚刚入行的技术人员来说，它提供的不仅仅是数据，更是一种科学、严谨的工作方法论。

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我通常对这种“速查手册”类的书籍抱有一种审慎的态度，因为很多号称“实用”的书，最终都会变成放在书架上落灰的摆设，内容要么过于陈旧，要么就是对现有国家标准的简单堆砌，缺乏实际操作的指导意义。然而，这本手册在细节的处理上展现出了编者深厚的行业洞察力。特别值得称赞的是，它不仅罗列了常见的碳素钢和合金钢的热处理规范，还对一些特殊工件，比如异形件、薄壁件的热处理注意事项做了专项说明。我尤其欣赏它在“常见缺陷与预防措施”这一章节的编排。它用对比图的方式展示了淬火裂纹、回火脆性、渗碳层过深等问题，并直接给出了对应工艺调整的建议，而不是空泛地谈论机理。这对于现场操作人员来说，简直是救命稻草。我感觉这本书的作者一定是在生产一线摸爬滚打了很久，他知道我们真正遇到问题时，需要的是一个马上能用的解决方案，而不是一篇需要花费数小时去消化的学术论文。

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这本工具书的排版实在是太棒了，简直是为一线技术人员量身定制的。我拿到手的时候，第一印象就是“干货满满，毫不拖泥带水”。书的开本适中，方便随身携带，而且纸张质量也很好，耐磨损，这点对于经常在车间或者实验室里翻阅的同行来说至关重要。内容组织上，它摒弃了冗长枯燥的理论阐述，直接切入了核心数据和工艺参数。比如，我最近在处理一批高强度钢的淬火问题，以前查资料总得翻阅好几本厚厚的标准和教材，费时费力，而且很容易因为版本不同而出现偏差。但有了这本手册，我能迅速定位到不同钢种、不同截面尺寸下的冷却速率曲线和推荐的淬火介质，甚至连回火温度与硬度的关系图表都清晰可见，线条锐利，数据标注一目了然。这种直观高效的信息获取方式，极大地提升了我的工作效率，减少了试错成本。它就像一个经验丰富的老工程师，把毕生积累的经验和关键数据浓缩进了这本小小的册子里，让人感觉非常踏实可靠。

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