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| 內容簡介： |
本书主要介绍了钢的热处理基础知识和工艺流程，详细讲解了钢的热处理原理和淬火、渗碳、渗氮等热处理工艺。本书将热处理工艺作为整个产品生产过程中的一个环节加以综合考虑，为产品设计者和热处理工程师进行产品设计和工艺制订，提供了大量实用翔实的参考资料。本书由世界上钢铁材料热处理各研究领域的专家撰写而成，反映了当代热处理工艺的技术水平，具有先进性、全面性和实用性。
本书主要介绍了各种不同的热处理工艺、设备与控制技术，淬火冷却介质的特性及其冷却技术，以及热处理畸变控制与裂纹预防，如畸变模型与模拟技术，还介绍了热处理总体过程和工艺影响因素及其控制，其中包括炉温均匀性测定、成本计算、脱碳控制等。本书由世界上热处理各研究领域的专家撰写而成，反映了当代热处理工艺技术水平，具有先进性、全面性和实用性。
本书全面系统地介绍了感应加热与热处理技术。主要内容包括：感应加热的基本原理，钢的感应热处理，感应热处理的建模与仿真，感应加热成形，感应熔炼，感应加热设备，过程控制、检测、设计和质量保障，感应加热的特殊应用。本书提供了大量翔实、权威、可靠的感应加热与热处理技术数据，理论深入浅出，图表简明实用。本书由世界上感应加热与热处理领域的著名专家撰写而成，反映了当代感应加热与热处理的技术水平，具有先进性、全面性和实用性。
本书主要介绍了各类典型钢铁材料的热处理工艺，深入探讨了钢铁材料的热处理与性能的关系，详细介绍了整体淬火钢和表面强化钢的选材过程与步骤。本书将热处理工艺作为整个产品生产过程中的一个环节加以综合考虑，为热处理工程技术人员和产品设计人员提供了大量的实用技术资料。本书由世界上钢铁材料热处理各研究领域的专家撰写而成，反映了当代热处理工艺技术水平，具有先进性、全面性和实用性。
本书主要介绍了非铁合金的热处理工艺，深入探讨了非铁合金的热处理与性能的关系。主要内容包括：非铁合金热处理基础、铝和铝合金的热处理、铜和铜合金的热处理、镍和镍基合金的热处理、钛和钛合金的热处理、其他非铁合金的热处理。本书紧密联系生产实际和热处理新工艺，将热处理工艺作为整个产品生产过程中的一个环节加以综合考虑，为产品设计者和热处理工程师进行产品设计和工艺制订，提供了大量具有性的、翔实的参考资料。本书由世界上非铁合金热处理各研究领域的专家撰写而成，反映了当代非铁合金热处理技术水平。
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| 目錄：
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\译者序
序
前言
使用计量单位说明
第1章钢的热处理基础1
1.1钢的热处理概论1
1.1.1引言1
1.1.2铁的晶体结构2
1.1.3钢的热处理组织6
1.1.4转变图17
1.1.5热应力和残余应力23
参考文献25
1.2钢的硬度和淬透性28
1.2.1引言28
1.2.2乔米尼末端淬火试验30
1.2.3淬冷烈度33
1.2.4理想临界直径35
1.2.5淬透性相关曲线37
1.2.6其他淬透性试验方法42
1.2.7乔米尼末端淬火试验等效图表45
1.2.8淬透性要求的确定47
1.2.9影响淬透性的因素51
1.2.10乔米尼末端淬火数据集的可变性51
1.2.11钢的淬透性计算53
1.2.12根据淬透性选择钢种55
1.2.13淬透性极限和H钢57
1.2.14根据末端淬火试验位置对H钢进行分类65
参考文献69
1.3碳钢和低中碳低合金钢淬透性的计算70
1.3.1引言70
1.3.2淬透性计算原则70
1.3.3钢淬透性的建模方法71
1.3.4卡特彼勒淬透性计算器（1E0024）75
1.3.5非硼钢DI的计算77
1.3.6硼钢DI的计算80
1.3.7根据成分估计末端淬火曲线81
1.3.8非硼钢（8645钢）计算实例82
1.3.9硼钢（86B45钢）计算实例82
1.3.10欧洲地区的淬透性回归分析（报告）91
参考文献93
1.4高碳钢淬透性的计算95
1.4.1背景98
1.4.2淬透性系数推导100
1.4.3淬透性系数101
1.4.4淬透性系数的使用103
1.4.5淬透性系数的局限性104
致谢104
参考文献104
引用文献104
第2章钢的淬火原理与工艺105
2.1钢的淬火105
2.1.1淬火机理105
2.1.2淬火过程变量108
2.1.3冶金学特性109
2.1.4淬冷烈度115
2.1.5淬火冷却介质的检测和评估119
2.1.6冷却曲线试验121
2.1.7传热系数计算128
2.1.8普通淬火工艺参数132
2.1.9淬火系统141
2.1.10空气和水淬火冷却介质143
2.1.11盐水（浓盐水）溶液144
2.1.12熔融金属淬火冷却介质147
2.1.13熔融盐和热油淬火冷却介质149
2.1.14淬火油153
2.1.15淬火槽的维护保养165
2.1.16油淬火系统的监测169
2.1.17矿物油淬火冷却介质的安全使用171
2.1.18聚合物淬火冷却介质172
2.1.19夹具178
参考文献179
2.2淬火过程中的传热特性188
2.2.1传热基础189
2.2.2显微组织转变生成热191
2.2.3液体淬火传热193
2.2.4活跃的传热边界条件198
参考文献203
2.3描述工业淬火过程的大型探头207
2.3.1评估液态淬火冷却介质冷却强度的实验室测试207
2.3.2实验室测试与工业淬火过程表征的区别210
2.3.3液态淬火冷却介质的临界热流密度211
2.3.4用温度梯度法评估车间条件下的冷却强度212
2.3.5Licˇic′/Petrofer探头212
2.3.6任意形状的轴对称工件淬火硬度分布预测215
2.3.7热传导反问题的数值解法217
2.3.8测量温度的平滑化220
2.3.9工业实例222
参考文献223
2.4淬火过程传感器*224
2.4.1淬火中的流体流动224
2.4.2流体流动的测量225
参考文献229
2.5钢件的强烈淬火230
2.5.1力学性能与淬火冷却速率231
2.5.2强烈淬火与其他淬火方法231
2.5.3淬火过程中的传热233
2.5.4批量强烈淬火(IQ-2)234
2.5.5单个零件的强烈淬火(IQ-3)236
2.5.6钢的显微组织、力学性能及应力状态的改善237
2.5.7IQ处理与零件变形240
2.5.8强烈淬火生产系统设计241
2.5.9强烈淬火工艺的实际应用244
参考文献246
2.6逆淬火247
2.6.1散热动力学247
2.6.2冶金方面249
2.6.3可控预冷淬火的淬火冷却介质251
2.6.4性能252
2.6.5总结253
参考文献253
2.7气冷淬火254
2.7.1概述254
2.7.2物理学原理254
2.7.3气冷淬火设备255
2.7.4气体类型256
2.7.5冷却曲线257
2.7.6心部硬度预测259
2.7.7气流转向260
2.7.8气冷淬火动力学261
2.7.9气冷淬火夹具262
2.7.10高压气淬（HPGQ）变形控制263
参考文献263
2.8盐浴淬火264
2.8.1盐浴淬火设备265
2.8.2时间和温度的选择265
2.8.3盐浴淬火系统的操作要点266
2.8.4盐浴淬火中环境和安全注意事项268
参考文献269
引用文献269
2.9流态床淬火270
2.9.1淬火流态床设计270
2.9.2淬火能力271
2.9.3流态床淬火的应用274
参考文献276
2.10喷射淬火276
2.10.1概述276
2.10.2水淬过程中的传热278
参考文献281
2.11加压淬火283
2.11.1设备284
2.11.2变形控制因素287
参考文献288
2.12线材索氏体化淬火288
2.12.1线材索氏体化处理工艺288
2.12.2试验材料冷却行为和程序288
2.12.3冷却曲线和冷却速率曲线结果与分析289
2.12.4浓度-雾流量效应292
2.12.5加入CMC添加剂的可控雾冷索氏体化处理293
2.12.6结论293
参考文献294
第3章钢的热处理工艺296
3.1热处理工序中钢的清理296
3.1.1热处理零件表面污染物297
3.1.2清理方法298
3.1.3清洁度检测303
3.1.4如何清理干净304
3.1.5案例分析304
3.1.6污染控制和资源回收305
3.1.7安全性305
3.1.8总结307
参考文献307
引用文献308
3.2钢的去应力热处理308
3.2.1残余应力的来源308
3.2.2热处理去应力的方法309
3.2.3弹簧的去应力处理312
参考文献313
3.3钢的正火313
3.3.1简介313
3.3.2加热和冷却314
3.3.3不同钢种的正火工艺运用314
3.3.4锻件322
3.3.5棒材和管材产品323
3.3.6铸件323
3.3.7板材和带材324
致谢325
参考文
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| 內容試閱：
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”《美国金属手册》4A卷——《钢的热处理基础和工艺流程》，是热处理分册中的第1卷。如书名所示，4A卷集中介绍了钢的热处理基础知识和工艺流程。计划以后出版的4B卷，将涵盖多种类型钢与铸铁的热处理工艺及其性能。
编辑人员认为，与本卷的上一个版本一样，就使用4A卷的研究人员、工程师、技术人员和学生的理解水平而言，其需求有所不同。在基础知识方面，提供了与钢铁热处理相关的深入背景和科学原理的文章，关于各种热处理工艺流程的文章更加接近实际。编辑人员也试图提出一个全面的参考依据，以便供多种多样的热处理社会团体使用。
本卷的所有篇幅均经过审读，以确保其能够反映目前的技术现状。对许多篇幅进行了扩展，如钢的渗碳和渗氮的基础知识和工艺方法等部分。钢的淬透性范围也有所扩展，并添加了一些淬火基本原理和工艺流程方面的新内容。对许多资料做了适当的更新，并努力采用新的资料，包括图表、例子和来自学会及其前身（美国金属学会和美国钢铁协会）的实体档案文件的参考资料。在美国金属学会成立一百周年之际，特别适合出版这本书。
感谢我们的许多同事，他们担任了本书的编辑，也要感谢那些单篇文章的作者们。特别的是，编辑们也要深深感激热处理学会（美国金属学会联盟学会）及其成员，他们为本书的出版以及其他事件、会议和教育培训提供了资金。如果没有他们的努力，本卷的出版将是不可能实现的。
Jon L.DossettGeorge E.Totten”
”本书是对《美国金属学会热处理手册A卷钢的热处理基础和工艺流程》的延续。和上版一样，其目的是为各类从事热处理生产、研究的群体，包括研究人员、工程师、技术员和大学生提供综合参考，按照其各种不同工作和熟练程度满足其不同的需求。
本书包括钢的热处理设备、运行和工艺方面的内容。其中包括工艺控制手段和影响钢的热处理生产效果和经济性的各种规程参数。本书开始部分介绍了过程控制总概念，讨论了热处理作业中最重要变数之一的炉温均匀性的评价方法，还介绍了成本计算和热处理出现问题的原因，如热处理前和实施过程中的脱碳、淬火畸变和开裂等。
修改和新增补章节包括现代炉型、耐火部件、控制、气氛控制、测温、淬火冷却介质、淬火冷却和搅拌系统。另外，本书也针对畸变和残余应力控制难题给出了当代工程前景。这一关键课题是解决钢在热处理过程中遇到的一些难题的核心。残余应力和畸变控制的工程理论（包括计算机模型和模拟）是值得肯定的，在实际生产中的应用不断拓展，前景光明。不论全能型热处理厂还是热处理加工车间都需求更具柔性化和可信效果，这是一种工艺过程的改进。在此项工作中，我们要特别感谢卡尔斯鲁尔理工技术学院的沃克尔·舒尔茨教授(Prof.Volker Schulze)、材料科学基础研究所的托马斯·鲁本博士（Dr.Thomas Lübben），他们为残余应力和畸变工程章节的编写付出了艰辛努力。
如同其他分册的编写出版工作，本书也在编写范围和成果取舍方面有综合考虑。例如，对淬火冷却系统中冷却介质的处理和过滤的介绍用了较多篇幅，对通用设备的设计和维护的介绍也更加详细。另外，某些专题（例如“热传导方程”）可能超出了常规热处理工作内容的范围，尽管热处理同行能够成功地依靠实际经验确定加热和冷却规范，但是日常还需要一定的理论能够为突发事件的分析提供坚实基础。
最后，我们对所有作者和审稿人表示感谢，他们为本书的撰写、编辑和出版付出了时间，没有他们的辛劳，本书是不可能问世的。
Jon L.Dossett
George E.Totten”
”中文版前言
知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
——中国古代思想家和教育家孔子
本书是2014年出版的《美国金属手册》的4C卷《感应加热与热处理》的中文版。在此，我们特别感谢中国热处理学会和机械工业出版社组织翻译出版发行本卷手册。感应加热是一种涉及电磁感应效应、传热学、材料和冶金因素、电路分析及其复杂交互作用的多学科物理现象，这些复杂因素相互之间紧密关联、多方位而且非线性。
本书是一本全面反映当代感应热加工工艺的综合巨著，由来自10多个国家的著名大学、国家级研究实验室和工业公司的专家们撰稿，介绍了电磁感应相关的感应热加工世界顶尖技术和先进原理。这些年，专业学会在世界范围内出版发行了许许多多关于感应加热与热处理的论文、会议论文集和多种多样的技术书籍，但是本书中的绝大部分内容以前从来没有发表过。
在本书编撰过程中，所有作者表现出极大的热情，很显然，本书涵盖的主题感应加热不仅仅是他们的工作领域，也是许多专家们的一份感情，他们乐于把积累的知识财富分享给全球同行。操作者、学生、设计者、工程师、研究者、科学家和教授们总是处于好奇去探索他们每天工作中所碰到的常见感应加热问题的有效解决方法，而本书正是目前最全面、最前沿的感应加热应用手册。
我们愿意借用荀子的一句名言作为前言的结束语：不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之；学至于行之而止矣。
我们衷心希望读者通过阅读学习本书，能在掌握和运用实际专业技能的基础上更上一层，并借此机会把最美好的祝愿献给多年来不仅仅局限于专业学术技术交流并且结下深厚友谊的中国同行。
Valery Rudnev
George E.Totten
前言
这卷新编写的《感应加热与热处理手册》是《美国金属手册》的一个重要扩展，超出了以往手册中热处理部分只聚焦传统炉内热处理的范畴。电磁感应加热是一个非常重要的技术主题，而且正在向多种不同的热加工工艺领域加速拓展，如淬火、回火、去应力、钎焊、焊接、熔炼，以及铁基和非铁金属温锻和热加工之前的预热等。正因为如此，本书实现了感应加热领域同行们力图编撰一本全新并综合概括21世纪感应加热加工工艺进展的大型工具书的雄心壮志。
延续《美国金属手册》系列的传统，本书为读者提供了便于使用的相图、工艺程序、使用指南，以及与其他技术不同的感应工艺规范与先进理论知识完美结合的成功实践。从温习与感应加热相关的电学、电磁学、传热学和材料科学基础开始，涵盖了与这一技术相关的以下几个关键方面：
1）论述了感应淬火、回火、去应力、锻前加热和熔炼相关的非平衡相变本质和其他冶金学基础。
2） 研究了汽车、工程机械、航空航天工程、农业机械、电器、石油和燃气机械领域的关键零部件，如齿轮、曲轴、凸轮轴、曲柄轴和其他零件的感应淬火。
3）评述了ASTM 和SAE关于正确测量硬化层深度及热影响区的标准和应用指南，与不同硬度测定技术、破坏性测试或无损检测相关的典型规范及其争议等复杂问题。
4）叙述了如何精心选择关键工艺参数和感应器类型来控制加热模式，怎样使用磁力线聚集器和设计冷却系统，并对一些常见错误概念和假设进行了评述和解释。
5）阐述了热处理过程中瞬变应力和残余应力的形成机理。
6）给出了碳素钢、合金钢、超合金、钛合金、铝合金和铜合金以及其他材料在热锻或温锻之前的加热温度要求，钢坯、钢棒、管材、杆材和其他金属工件的加热技术新进展。
7）根据多种不同的技术条件、服役极限和成本因素（如产量最大化、温度均匀性、节能效果、占地面积最小和材料节省），获得最佳工艺过程控制算法，从而实现整个工艺程序和策略的优化。
8）对感应热处理零件进行失效分析，并对组织缺陷和性能反常现象进行深入分析。
9）研究长寿命感应线圈的设计和制造方法，以及失效预防措施。
10）电磁感应加热的特殊应用，如玻璃和氧化物熔炼、光学纤维拉拔、纳米粒子加热和热疗应用。
11）感应加热用晶体管和闸流管电源的设计原理和运行细则。
12）现代感应加热工艺过程计算机建模和模拟细则。
本书还给出了很多颇具挑战性和高难度系数工件感应加热的案例。无论你是操作者、学生，还是工程师和科学家们总是试图找到解决常见感应加热问题的简单方案，本书将会告诉读者如何运用所学知识，去透彻理解现实中多种不同的相关物理现象。
本书囊括了相当数量的实践数据，包括标准和定制设备评述，还特别描述了质量保证、过程监控、安全维护程序、节能环保措施，如何控制暴露在外的磁场，评述了国际标准和规范。尽管美国金属学会年年出版发行有关感应加热与热处理方面的论文、会议论文集和各种各样的技术书籍，但是本书的绝大部分内容在这之前从来没有发表过。
本书的编撰工作对我们而言是一项艰巨的工作。作为主编，我们非常感激所有作者给予的支持、奉献和投入。没有这些作者，这一浩大的巨作是不可能完成的。还要特别感谢Steve Lampman和美国金属学会工作人员。在许多场合下，作者向我们”
\回顾1991年美国金属学会出版的美国金属手册（ASM Handbook）第4分册热处理部分，可以清楚地认识到，当时该手册仅一卷，现已完全无法容纳和满足当今热处理领域的数据更新和热处理技术发展的需要，出版更新和扩展日益增长的钢铁材料和有色金属材料热处理数据手册显得尤为重要和刻不容缓。此外， 考虑到美国金属学会已收集和出版的大量有关钢铁材料热处理的参考资料，仅钢铁材料热处理原理和工艺流程的内容就需要一整册篇幅，才能将其囊括其中。在还未介绍特殊工艺过程和典型钢铁材料热处理和性能前，仅热处理基础及工艺流程控制、热处理炉和感应加热等重要内容，也各需要1册的篇幅才能确保将其涵盖。
通过艰苦卓绝的努力，在这次出版的金属手册（ASM Handbook）的热处理分册中，包括了D卷《钢铁材料的热处理》在内的5卷。
本手册详细介绍了不同类型钢铁材料的热处理和性能，介绍了热处理工艺对不同合金钢工艺过程选择和性能的影响。新出版的手册不仅在内容上进行了更新，而且在内容上也进行了较大扩充。例如，增加了工业中齿轮钢和轴承钢热处理的重要内容，增加了含硼钢、含铜钢和锻钢的热处理，扩充了作为主体钢铁材料的碳钢和低合金钢的热处理。此外，工具钢和不锈钢的热处理内容也进行了深度的扩充。虽然该手册进行了大量更新，但我们还得承认，本书不可避免地会存在一些缺点和错误。
在此，我们要由衷地感谢所有为该书出版付出辛勤劳动的编辑、作者、审阅人和美国金属学会
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