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出版者:辽宁科技

作者:唐殿福//卯石刚

出品人:

页数:695

译者:

出版时间:2009-3

价格:44.00元

装帧:

isbn号码:9787538154412

丛书系列:

图书标签:

• 钢铁
• 热处理
• 材料科学
• 金属材料
• 化学处理
• 工艺技术
• 机械工程
• 金属热处理
• 工业技术
• 材料工程

《钢的化学热处理》 在现代工业的广阔天地中，材料的性能往往是决定产品成败的关键。而钢，作为一种应用最为广泛的金属材料，其优异的强度、韧性及耐磨性，使其在航空航天、汽车制造、能源开发、精密仪器等众多领域扮演着不可或缺的角色。然而，钢的天然属性并非总是能满足所有严苛的应用需求。为了充分挖掘钢材的潜能，实现性能的飞跃，并赋予其特殊的功能，科学家和工程师们发展出了一系列精密的工艺手段。 本书《钢的化学热处理》便是一部深入剖析这些关键工艺的专著。它并非仅仅罗列一系列操作步骤，而是从微观的原子结构和宏观的材料行为之间建立起深刻的联系，旨在揭示钢材在特定化学介质和温度场作用下，其内部组织、成分以及宏观性能所发生的系统性、可控性变化。 本书的研究范畴集中在“化学热处理”这一更为精细和功能化的热处理分支。它区别于传统的单纯的相变热处理，而是强调通过引入或改变钢材表层或整体的化学成分，进而优化其物理、化学及力学性能。这种技术的核心在于，通过特定的化学反应，在钢材的表层形成一层具有特殊性质的组织或化合物，从而大幅提升其耐磨损、抗腐蚀、高硬度、耐高温等关键性能。 全书围绕钢的化学热处理的原理、工艺、组织及性能变化展开。 第一部分：基础理论与原理 在此部分，我们将首先回顾钢的基本知识，包括其成分构成、主要相变（如奥氏体化、淬火、回火等）以及这些相变对钢的力学性能的影响。在此基础上，本书将重点阐述化学热处理所涉及的核心科学原理。这包括： 扩散理论： 深入探讨原子在固态介质中的扩散机制，这是所有化学热处理工艺实现成分改变的根本动力。我们将分析影响扩散速率的因素，如温度、浓度梯度、晶界、位错等，并结合钢材内部的扩散行为进行讲解。 相平衡与相变动力学： 详细介绍在不同气氛和温度下，钢与处理介质（如含碳、含氮、含硼的气体、液体或固体）之间的相平衡关系，以及由此引发的固-气、固-液、固-固界面反应。理解相平衡是控制化学热处理成分渗入深度的基础，而相变动力学则决定了渗层组织的形成速度和演变过程。 化学反应动力学： 探讨渗入元素与钢基体之间发生的化学反应，例如碳化物的形成、氮化物的析出等。我们将分析反应速率、反应产物以及这些产物对材料性能的直接影响。 第二部分：主要的化学热处理工艺 本书将系统介绍几种最具代表性和实用价值的钢的化学热处理工艺，并对其工艺原理、操作流程、设备要求、工艺参数控制以及各自的优缺点进行详尽的论述。 渗碳（Carburizing）： 这是最为经典和广泛应用的化学热处理工艺之一。我们将详细介绍气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳等不同方法。重点解析渗碳过程中碳原子如何扩散进入钢的表层，形成高碳的渗碳层，以及后续淬火-回火处理如何使渗碳层获得极高的硬度和耐磨性，同时保持心部的韧性。书中将深入探讨影响渗碳层深度的因素（如时间、温度、气氛组成）以及渗碳层的组织（如渗碳层形状、渗碳层深度、共晶渗碳等）与性能的关系。 氮化（Nitriding）： 氮化处理能够显著提高钢的表面硬度、耐磨损性和抗疲劳性，且处理温度较低，变形小。我们将详细介绍气体氮化、离子氮化和液体氮化等工艺。重点阐述氮原子如何进入钢的表层，形成氮化物（如Fe₂-₃N，Fe₄N）以及这些氮化物层的形成机理及其对表面硬度的贡献。书中还将涉及不同钢种（如高氮钢、合金氮化钢）的氮化特性，以及如何通过控制氮化温度、时间和气氛来优化氮化层的性能。 碳氮共渗（Carbonitriding）： 作为渗碳和氮化工艺的结合，碳氮共渗能够同时提高钢的硬度、耐磨性和抗疲劳性，并且渗层组织细小、均匀，尺寸稳定性好。本书将深入分析碳氮共渗过程中碳、氮原子协同扩散的机理，以及渗层中形成的碳氮化物相，并结合实际应用案例，说明其在齿轮、轴承等关键零件制造中的优势。 其他化学热处理工艺： 除了上述主要工艺外，本书还将简要介绍一些其他重要的化学热处理技术，例如： 渗硼（Boriding）： 硼化物层的极高硬度和耐磨性。 渗铬（Chromizing）： 提高钢的耐腐蚀性和耐高温氧化性。 渗铝（Aluminizing）： 增强钢的耐高温氧化和热腐蚀性能。 渗锌（Zine Plating）： 提高钢的防锈能力。 第三部分：组织与性能 化学热处理不仅仅是改变钢的成分，更重要的是由此引起的组织结构的变化，进而影响其宏观性能。本书将花费大量篇幅，详细分析： 渗层组织的形成与演变： 详细讲解在不同化学热处理工艺下，渗层内部出现的各种组织形态，如渗碳层中的马氏体、贝氏体、残奥氏体、共晶渗碳体等，氮化层中的氮化物层、扩散层等。 组织与性能的关系： 深入剖析渗层组织特征（如渗层形状、渗层深度、硬度梯度、显微硬度分布、碳氮化物形态和尺寸、残余应力状态等）与钢材最终性能（如表面硬度、耐磨性、抗疲劳强度、抗氧化性、抗腐蚀性、韧性等）之间的内在联系。 性能的评价与表征： 介绍用于评价化学热处理后钢材性能的各种检测方法和技术，包括硬度测试（如维氏硬度、洛氏硬度）、磨损试验、疲劳试验、金相检验、显微组织分析（如扫描电镜、透射电镜）、能谱分析、X射线衍射等。 第四部分：工艺优化与应用 本书的最后部分将聚焦于如何根据具体的应用需求，对化学热处理工艺进行优化，并介绍其在各个工业领域的广泛应用。 工艺参数优化： 探讨如何通过调整工艺参数（如温度、时间、气氛组成、升温/降温速率等），以获得最佳的渗层性能，同时控制工件的变形和氧化。 钢种的选择与匹配： 分析不同牌号钢种在化学热处理中的适用性，以及如何根据零件的服役环境和性能要求，选择合适的钢种和相应的化学热处理工艺。 实际应用案例分析： 通过大量的实际工程案例，展示钢的化学热处理在提高零件使用寿命、降低制造成本、实现高性能化等方面的巨大价值，涵盖汽车零部件、航空发动机部件、模具、刀具、机械传动件等。 《钢的化学热处理》旨在为从事材料科学、机械工程、冶金工程、金属加工等领域的科研人员、工程师以及相关专业的学生提供一本全面、深入、实用的参考书。通过阅读本书，读者将能够深刻理解钢的化学热处理的科学原理，掌握各项关键工艺的操作要领，并能灵活应用于实际生产和研发工作中，从而为推动材料性能的提升和工业技术的进步贡献力量。

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这本书的排版和字体选择堪称业界典范。字号适中，行距合理，即使在光线较弱的环境下阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是，那些涉及到晶界扩散、位错运动和界面能的示意图，无一不精细入微，线条流畅，标注清晰，完全没有一般技术书籍中那种粗糙的、像素感十足的插图。每张图表都似乎经过了反复的打磨，确保了视觉信息传递的准确性。阅读体验的提升，往往来源于这些看似不经意的细节，它们极大地降低了信息接收的认知负荷，让我的注意力可以完全集中在那些需要深度思考的冶金原理上，而不是纠结于看不清的图例符号。

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初翻开这本书，就被其严谨的逻辑结构深深吸引住了。它并非那种堆砌公式和晦涩术语的教科书，而更像是一位经验丰富的大师，耐心地引导初学者逐步深入。前几章对于铁碳合金相图的讲解，简直是教科书级别的清晰，作者没有停留在简单的图形描述上，而是结合了实际的加热与冷却速率曲线，生动地阐释了奥氏体转变、珠光体、贝氏体乃至马氏体形成的动力学过程。尤其是在讨论亚共晶和过共晶钢的组织形成时，穿插的小案例分析极具说服力，让人能立刻将理论知识与实际生产中的偏差联系起来。那种娓娓道来的叙述方式，配合着清晰的流程图和恰到好处的图表，使得原本枯燥的物理化学过程变得可视化和易于理解，对于提升对材料科学基础的认知非常有帮助。

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这本书的装帧设计实在太精妙了，硬壳封面的质感让人爱不释手，那种略带粗粝却又不失典雅的触感，完美呼应了书名中“钢”的沉稳与力量。内页的纸张选择也十分考究，白度适中，不反光，保证了长时间阅读的舒适性，这对于一本技术性书籍来说至关重要。封面主色调采用了深邃的墨黑与冷峻的金属灰，中间点缀着一抹象征高温淬火的炽热橙红，设计语言简洁有力，直击主题，让人一眼就能感受到其专业性和厚重感。特别是封底那张微缩的显微组织照片，虽然模糊，却隐约透露出金属晶格的复杂与精妙，仿佛在预示着书中将要揭示的那些深奥的冶金奥秘。装帧上的用心程度，已经超越了一本工具书的范畴，更像是一件值得收藏的工艺品，光是把玩这书的封面和侧边，就能体会到出版方在细节上倾注的心血，让人对内部的内容充满了期待，仿佛能从中触摸到真钢的脉搏。

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从内容深度来看，这本书的广度也令人印象深刻。它并没有仅仅局限于传统的渗碳、氮化和调质这些基础操作，而是花了相当大的篇幅去介绍了一些前沿技术，比如等温淬火、真空热处理，甚至提及了残余奥氏体的控制以及热处理对疲劳寿命和耐腐蚀性能的间接影响。这种兼顾基础理论的扎实性与对现代工业需求的前瞻性把握，使得这本书的生命周期得以延长。它不仅是给初入行的人准备的入门手册，对于有着多年经验的工程师来说，里面关于缺陷控制和微观结构调控的章节，也提供了极佳的参考和反思的价值，是一本真正能伴随专业人士成长的参考书。

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我特别欣赏作者在论述不同热处理工艺时的那种辩证思维。比如，在探讨淬火过程中冷却介质的选择时，书中详细对比了水冷、油冷和盐浴冷却的效率、对残余应力的影响以及对最终硬度和韧性组合的制约关系。这不仅仅是罗列参数，而是深入剖析了热力学驱动力与动力学限制之间的微妙平衡。作者没有给出“最优解”，而是强调了“适用性”，指出任何工艺都是在特定约束条件下对性能指标的一种妥协与优化。这种强调工程实践中复杂权衡的叙事方式，极大地拓宽了我的思维边界，让我认识到热处理绝非简单的“加热-冷却”，而是一场对材料内在结构、应力状态和服役环境的精密操控艺术。

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