热处理技术400问解析

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出版者:机械工业出版社
作者:李泉华
出品人:
页数:652
译者:
出版时间:2002-1
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787111095095
丛书系列:
图书标签:
  • 热处理
  • 金属热处理
  • 材料科学
  • 机械工程
  • 制造工艺
  • 技术问答
  • 工业技术
  • 金属材料
  • 热处理技术
  • 工程技术
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具体描述

《热处理技术400问解析》以问题的解析形式,重点介绍了钢件常规热处理、化学热处理、工模具热处理、铸件热处理及有色金属件热处理控制畸变等内容。

精密铸造工艺与新材料应用 图书简介 本书系统梳理了现代精密铸造领域的前沿技术、关键工艺参数控制以及新型耐高温、高强度合金材料在精密铸件制造中的应用。全书内容紧密围绕提升铸件尺寸精度、表面质量、内部组织均匀性以及使用寿命等核心目标展开,旨在为从事航空航天、能源动力、高端装备制造等行业的工程技术人员和研究人员提供一本实用且深入的技术参考手册。 第一部分:精密铸造基础理论与工艺流程优化 第一章 铸造缺陷的本质与控制 本章深入探讨了精密铸造过程中常见的各种缺陷,如气孔、缩松、裂纹、夹渣、表面粗糙度不达标等。通过微观组织分析和凝固理论模型,阐释了缺陷产生的物理和化学根源。重点介绍了如何通过优化型壳制备工艺(如砂浆渗透性、烘干曲线控制)和熔炼精炼技术(如真空感应熔炼、非真空精炼除气)来从源头上消除缺陷。详细分析了引入晶粒细化剂和变质处理对改善铸件机械性能和组织均匀性的影响机制。 第二章 计算机辅助设计与模拟技术(CAD/CAE) 本章聚焦于现代铸造生产中不可或缺的数字化工具。详细介绍了基于有限元分析(FEA)的铸件凝固过程模拟软件(如MAGMA、Flow-3D在铸造中的应用)。内容涵盖了型腔内充型流动分析、凝固收缩预测、残余应力与变形评估等核心模块。指导读者如何根据模拟结果反向设计浇注系统(如内浇口位置、流道截面)、冒口形式与尺寸,实现“一次成功”的试模目标,显著缩短研发周期,降低试制成本。 第三章 先进熔炼与合金化技术 本节详细阐述了精密铸件对金属液纯净度的严苛要求。深入介绍了高真空感应熔炼炉(VIM)和电渣重熔(ESR)工艺在制备高性能合金,特别是镍基、钴基高温合金中的应用优势。对氧、氮、氢等气体杂质的控制技术进行了详尽的阐述,包括真空度等级的选择、脱氧剂的选择与加入时机、以及在线气体分析技术的应用。此外,还探讨了微量元素(如硼、铈等)对晶界强化和蠕变性能的微妙影响。 第二部分:关键工艺控制与质量保证体系 第四章 型壳制备的精细化控制 精密铸件的最终质量在很大程度上取决于型壳的稳定性。本章系统介绍了锆英石、莫来石等耐火材料的选择标准、砂浆的配比设计(包括粘结剂、悬浮剂的选择与作用机理)。重点讲解了型壳烘干过程中的热应力控制,如何通过多阶段、分区域的温度梯度控制,防止型壳在高温下开裂或分层。对型壳的强度测试(常温与高温抗软化度)和渗透性检测方法进行了规范性的介绍。 第五章 凝固过程的精确调控 凝固是决定铸件最终微观结构和宏观性能的决定性阶段。本章详细剖析了定向凝固技术在制备单晶叶片和定向凝固涡轮叶片中的应用原理。讨论了如何通过控制冷却速率和温度梯度(G值与R值)来控制晶粒的生长形态。针对复杂截面铸件,介绍了利用电磁感应加热或局部冷却技术(如冷板、冷铁)来补偿不同部位的冷却速度差异,以确保充型和凝固的同步性。 第六章 铸后处理与增材制造的融合 本章内容延伸至铸件的最终性能提升。详细介绍了热处理工艺对改善铸件机械性能和消除残余应力的作用。针对镍基高温合金,深入解析了固溶处理、时效处理(如$gamma'$相的析出与控制)的温度窗口和时间参数。此外,本章还引入了增材制造(AM)技术在制备复杂结构模具和挂具方面的应用,探讨了传统精密铸造与先进3D打印技术在供应链中的协同发展趋势。 第三部分:新型耐高温合金与功能性铸件 第七章 镍基高温合金的迭代与应用 本章聚焦于航空发动机和燃气轮机核心部件所依赖的先进镍基高温合金。系统梳理了三代、四代及五代镍基合金的发展脉络(如向高铼、高铪/钽合金的发展)。详细对比了定向凝固与单晶技术在提高合金抗蠕变、抗氧化和抗热腐蚀能力方面的差异和优势。对新型CM247LC、DD6等商业化合金的微观组织特征、强化机制(如$gamma/gamma'$相间距、拓扑密切堆积结构)进行了深入剖析。 第八章 难熔金属与特种合金铸件 针对对熔点要求极高的应用场景,本章专门介绍了钨、钼、铌、钽等难熔金属合金的精密铸造挑战。讨论了如何在高真空或惰性气氛下有效控制难熔金属的增碳、增氧问题。同时,对复合材料铸件的制备技术进行了探讨,如金属基体复合材料(MMC)的渣层控制技术,以及陶瓷/金属界面结合的优化策略。 第九章 质量检测与无损评估技术 本书强调了精确的质量控制流程。详细介绍了适用于精密铸件的无损检测技术,包括高分辨率X射线CT扫描(用于内部缺陷的三维可视化分析)、荧光渗透检测(PT)在表面微裂纹检测中的应用标准。对声发射技术在监测铸件凝固过程中的潜力进行了展望。最后,结合国际标准(如ASTM、AMS标准),为铸件的验收提供了明确的技术指标和评估流程。 通过对以上九个关键领域的详尽阐述,本书力求构建一个从材料选择、工艺设计、过程控制到最终质量评估的完整知识体系,为推动精密铸造技术迈向更高精度、更高可靠性的发展提供坚实的理论与实践支撑。

作者简介

第一章金属材料及热处理基础

第一节钢的热处理基础知识

一、铁碳合金相图

(一)Fe-Fe3C及Fe-C合金相图的结构

(二)Fe-Fe3C及Fe-C合金相图中重要的点和线

二、合金元素在钢中的作用

(一)合金元素与铁和碳的作用及其在钢中的分布

(二)合金元素对Fe-Fe3C相图的影响

(三)合金元素对钢的相变和热处理的影响

(四)合金元素对过冷奥氏体转变的影响

(五)合金元素对淬火钢回火转变的影响

(六)非调质机械结构钢中的微合金元素

三、钢的热处理原理

(一)钢在加热过程的组织转变

(二)钢的过冷奥氏体转变

四、钢铁的常规热处理工艺

(一)钢铁零件的退火

(二)钢铁零件的正火处理

(三)钢铁零件退火、正火常见缺陷

(四)钢的淬火

(五)钢在回火时的转变

(六)钢的冷处理

五、金属材料的性能与材料的选择

六、钢的生产加工过程对钢组织和性能的影响

(一)冶炼过程对钢组织和性能的影响

(二)铸造过程对钢组织和性能的影响

(三)压力加工过程对钢组织和性能的影响

(四)焊接对钢组织和性能的影响

(五)零件设计、机械加工对热处理的影响

第二节碳钢、易切削钢、铸钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

一、碳钢的分类、性能及常用热处理方法

二、碳素结构钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

三、碳素工具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

四、易切削结构钢的牌号、类型与两种状态下的纵向力学性能

五、工程用铸钢的牌号、性能与热处理工艺

第三节合金结构钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

一、合金钢的分类

二、合金结构钢的牌号、临界点与热处理工艺

三、低合金高强度结构钢的牌号与性能

四、弹簧钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

五、轴承用钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

六、非调质机械结构钢的牌号与性能

第四节合金工具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

一、高速工具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

二、冷作模具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

三、热作模具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

四、塑料模具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

五、量具刃具用钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

六、耐冲击工具用钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

七、无磁模具钢的牌号、临界点、性能与热处理工艺

八、部分美国工具钢的淬火一回火参考工艺规范

九、部分美国高速钢的淬火一回火参考工艺规范

第五节特殊性能钢的牌号、性能与热处理工艺

一、不锈钢的性能与热处理工艺

二、耐热钢的性能与热处理工艺

三、耐磨钢的水韧处理

四、核电装备用材料与热处理工艺

五、高温合金的牌号与热处理工艺

(一)高温合金牌号命名法

(二)铁基变形高温合金的热处理工艺

(三)镍基变形高温合金的热处理工艺

(四)铸造高温合金的热处理工艺

第六节铸铁的牌号、性能与热处理工艺

一、灰铸铁

(一)灰铸铁的牌号与性能

(二)灰铸铁的热处理工艺

二、球墨铸铁

(一)球墨铸铁的牌号与性能

(二)球墨铸铁的热处理工艺

三、可锻铸铁

(一)可锻铸铁的牌号与性能

(二)可锻铸铁的热处理工艺

四、蠕墨铸铁

五、耐磨铸铁

六、抗磨铸铁

七、耐热铸铁

八、高硅耐蚀铸铁

第七节有色金属的牌号、性能与热处理工艺

一、铝及铝合金

(一)铝的性能

(二)工业纯铝的牌号及化学成分

(三)变形铝合金

(四)铸造铝合金

(五)铝合金热处理常见缺陷及预防对策

二、铜及铜合金

(一)纯铜

(二)铜合金

三、镁及镁合金

四、钛及钛合金

(一)钛及钛合金的牌号及化学成分

(二)钛及钛合金的热处理

(三)钛合金的热氢处理

五、形状记忆合金

六、膨胀合金

第八节铁基粉末冶金材料的牌号、性能与热处理工艺

一、铁基粉末冶金材料的牌号和特点

二、铁基粉末冶金材料的标记方法

三、铁基粉末冶金件的制造工艺流程

四、粉末冶金材料的热处理

第二章真空热处理

第一节真空获得技术、真空测量和真空检漏

一、真空基本知识

二、真空获得技术

(一)真空热处理炉常用的真空泵

(二)真空系统

(三)真空系统的主要附件

三、真空测量

四、真空检漏

第二节真空热处理工艺

一、真空热处理工艺原理

二、真空热处理加热工艺参数的确定

三、真空热处理的冷却方法

(一)真空油淬

(二)真空气淬

(三)其他冷却方法

四、真空气淬热处理技术的发展动向

五、真空热处理工艺

(一)真空退火

(二)真空淬火、真空回火

六、真空渗碳

(一)常规的真空渗碳

(二)低压真空渗碳

(三)AvaC乙炔低压渗碳

(四)真空渗碳的发展

第三节真空热处理炉

一、真空热处理炉的分类及功率确定

二、真空热处理炉的主要结构

(一)炉壳

(二)加热器

(三)隔热屏

(四)真空隔热闸门

三、常用真空热处理炉简介

(一)外热式真空热处理炉

(二)内热式真空热处理炉

(三)抽空炉

(四)真空回火炉

(五)真空退火炉

四、真空热处理炉的辅助设施

(一)真空热处理炉循环水冷却系统

(二)氮气供给系统

五、真空热处理炉的选用、保养及其他

(一)真空热处理炉的选用原则

(二)真空热处理炉的基本技术指标

(三)真空热处理炉的性能试验方法

(四)真空热处理炉的验收工作

(五)真空热处理炉的保养技术

第三章表面改性热处理

第一节表面加热淬火

一、火焰淬火

二、脉冲淬火

第二节钢的渗碳

一、概述

二、固体渗碳

三、气体渗碳

四、渗碳后的热处理

五、渗碳工艺的发展

(一)高温渗碳

(二)深层渗碳

(三)高浓度渗碳(碳氮共渗)

(四)真空渗碳

六、渗碳件的常见缺陷、产生原因及防止措施

第三节钢的渗氮

一、基本概念

二、常用渗氮钢及其预备热处理

三、气体渗氮

(一)工件渗氮前的准备工作

(二)气体渗氮工艺

(三)典型工件应用实例

四、离子渗氮

(一)工件渗氮前的准备工作

(二)离子渗氮工艺

(三)典型工件应用实例

五、渗氮工艺的发展

(一)活性屏离子渗氮

(二)不锈钢固溶渗氮(真空渗氮)

(三)不锈钢的低温渗氮和渗碳

六、渗氮件的常见缺陷、产生原因及防止措施

第四节碳氮共渗与氮碳共渗

一、气体碳氮共渗

(一)气体碳氮共渗前的准备工作

(二)气体碳氮共渗工艺

(三)典型工件应用实例

(四)碳氮共渗用钢及共渗后的热处理

(五)碳氮共渗件的常见缺陷、产生原因及防止措施

二、气体氮碳共渗

(一)气体氮碳共渗前的准备工作

(二)气体氮碳共渗工艺

(三)应用实例

(四)气体氮碳共渗件的常见缺陷、产生原因及防止措施

三、液体氮碳共渗

(一)液体氮碳共渗前的准备工作

(二)液体氮碳共渗工艺

(三)氮碳共渗用钢及共渗后的性能

(四)液体氮碳共渗的常见缺陷、产生原因及防止措施

第五节激光热处理

一、激光发生器

二、激光加热金属的特点

三、激光淬火

(一)激光淬火的适用钢材和铸铁

(二)激光淬火前的准备工作

(三)激光淬火工艺

(四)应用实例

第六节气相沉积表面改性

一、概述

二、物理气相沉积技术

(一)真空蒸发镀

(二)溅射镀

(三)离子镀

三、化学气相沉积

(一)CVD中的化学反应

(二)CVD常用的硬质涂层方法

(三)其他方法

四、气相沉积技术的应用和发展

(一)气相沉积硬质涂层

(二)CVD涂层工具钢的热处理

第四章感应热处理

第一节感应加热原理

一、电磁感应

二、表面效应(集肤效应)

三、邻近效应

四、圆环效应

五、导磁体槽口效应

六、尖角效应

第二节感应热处理工艺

一、硬化层深度

二、电流频率

三、功率

四、加热方法和冷却方式

五、感应淬火温度

六、冷却方法和冷却介质

七、感应淬火件的回火

八、工件感应淬火硬化区域的合理分布

第三节感应器的选用和设计制作

一、工频感应器设计

二、中高频感应器设计

三、常用中高频感应器举例

第四节感应热处理设备

一、高频感应加热电源装置

二、中频感应加热电源装置

三、超音频感应加热电源装置

四、工频感应加热电源装置

五、感应淬火机床

(一)淬火机床的选择

(二)常用感应淬火机床规格

第五节感应热处理件的常见缺陷及预防措施

第五章控制(可控)气氛热处理

第一节控制气氛基础知识

一、几个物理量及相关定律

二、气氛的主要组成

三、炉内气氛的气体反应

四、气氛的碳势

第二节常用热处理气氛及其获得

一、常用热处理气氛

二、制备气氛的主要原料

三、常用气氛的制备

四、气氛的分析测量和仪器设备

第三节控制气氛热处理炉

一、控制气氛热处理炉的特性和基本要求

二、常用控制气氛热处理炉

第四节控制气氛热处理操作的安全

一、预防火灾和爆炸

二、预防窒息和中毒

三、车间安全生产指南

……

第六章淬火冷却和冷却介质

第七章典型零件热处理

第八章热处理件的质量检测及评定分析

第九章热处理通用设备

第十章热处理安全、卫生、环保要求及节能

新技术展望

附录

参考文献

目录信息

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