《金属热处理工艺学》首先介绍了金属传热方式和加热时常见的物理化学现象，随后系统介绍了钢的常用热处理工艺，包括退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理，并结合近年来材料领域热处理技术和工艺的最新进展，相应增加了各种先进热处理工艺技术。其次详细阐述了常用有色金属（铝合金、镁合金、铜合金、钛合金及镍基合金）的热处理工艺及真空热处理、形变热处理、复合热处理等特种热处理工艺。最后介绍了热处理工艺设计原则、步骤，并列举了三个实例说明热处理工艺设计过程。
本书可作为金属材料工程、材料成型与控制、材料科学与工程等专业本科生教材，也可作为金属材料及热处理等相关专业的学习资料，还可供从事金属材料研究和生产的科研人员参考。
夏鹏成，山东科技大学副教授，硕士生导师，韩国科学技术研究院访问学者。主要从事高强高塑钢、铝基复合材料及材料表面改性方面的研究和教学工作。承担和参与者省部级项目12项。发表论文55篇。申请和授权专利15项。获省部级以上奖励3项。
绪论 1
0.1 热处理工艺及应用 1
0.2 热处理工艺的作用和意义 5
0.3 热处理工艺发展历程及发展方向 7
0.4 本课程主要内容 9
参考文献 9
第1章 金属的加热与冷却 10
1.1 金属加热热源 10
1.1.1 燃料燃烧加热 11
1.1.2 电加热 11
1.1.3 高能量密度能源加热 12
1.2 金属加热的物理过程 12
1.2.1 工件表面的传热 13
1.2.2 工件内部的传热 15
1.2.3 热处理加热时间 16
1.2.4 影响工件加热的因素 17
1.3 金属在加热时常见的物理化学现象 20
1.3.1 钢在加热时氧化 20
1.3.2 钢在加热时脱碳 21
1.4 加热介质的选择 27
1.4.1 真空加热 27
1.4.2 保护气氛 27
1.4.3 其他加热介质 30
1.5 金属冷却 30
习题 31
参考文献 31
第2章 退火和正火 32
2.1 钢的退火 33
2.1.1 退火定义、目的和分类 33
2.1.2 常用退火工艺方法 33
2.2 钢的正火 43
2.2.1 正火定义和目的 43
2.2.2 正火应用 43
2.3 退火、正火后钢的组织和性能 44
2.4 退火、正火工艺的选择 48
2.5 退火、正火缺陷及预防 48
习题 51
参考文献 51
第3章 淬火及回火 52
3.1 钢的淬火 52
3.1.1 淬火的定义、背景与目的 52
3.1.2 淬火的必要条件 52
3.2 淬火介质 53
3.2.1 淬火介质的分类 53
3.2.2 有物态变化的淬火介质 54
3.2.3 无物态变化的淬火介质 60
3.2.4 其他新型淬火介质简介 61
3.3 钢的淬透性 62
3.3.1 淬透性的基本概念、实际意义及其影响因素 62
3.3.2 淬透性的测定方法 65
3.3.3 淬透性在选择材料和制订热处理工艺时的应用 69
3.4 淬火应力、淬火变形及淬火裂纹 71
3.4.1 淬火应力 71
3.4.2 淬火变形 76
3.4.3 淬火裂纹 79
3.5 淬火工艺 82
3.5.1 淬火加热方式及加热温度的确定 82
3.5.2 淬火加热时间的确定 83
3.5.3 淬火介质及淬入方式的选择原则 85
3.5.4 淬火方法及其应用 85
3.5.5 冷处理 89
3.6 钢的回火 89
3.6.1 回火的定义与目的 89
3.6.2 回火工艺的选择与制订 90
3.7 淬火新工艺的发展与应用 92
3.7.1 循环快速加热淬火 92
3.7.2 高温淬火 93
3.7.3 高碳钢低温、快速、短时加热淬火 93
3.7.4 亚共析钢的亚温淬火 93
3.7.5 等温淬火的新发展 94
3.7.6 其他淬火方法 95
3.8 淬火、回火缺陷及其预防、补救 95
3.8.1 淬火缺陷及其预防、补救 95
3.8.2 回火缺陷及其预防、补救 97
习题 98
参考文献 98
第4章 表面淬火 99
4.1 表面淬火的目的、分类及应用 99
4.1.1 表面淬火的目的 99
4.1.2 表面淬火的分类 99
4.1.3 表面淬火的应用 100
4.1.4 表面淬火技术与常规淬火技术的区别 101
4.2 感应表面淬火 101
4.2.1 感应加热基本原理 102
4.2.2 感应表面淬火后的组织与性能 106
4.2.3 感应表面淬火工艺 107
4.2.4 感应热处理件的质量检查 110
4.2.5 感应热处理件常见质量问题及产生原因 111
4.2.6 感应表面淬火技术的局限性 111
4.2.7 应用实例 111
4.3 其他种类表面淬火 113
4.3.1 火焰表面淬火 113
4.3.2 激光、电子束、等离子束表面淬火 114
习题 121
参考文献 122
第5章 化学热处理 123
5.1 化学热处理概述 123
5.1.1 化学热处理定义及目的 123
5.1.2 化学热处理方法 123
5.1.3 化学热处理特点 124
5.1.4 化学热处理分类 124
5.2 化学热处理基本原理 125
5.2.1 化学热处理的基本过程 125
5.2.2 化学热处理渗剂及其在化学热处理过程中的化学反应机制 125
5.2.3 化学热处理的吸附过程及其影响因素 126
5.2.4 化学热处理的扩散过程 127
5.2.5 加速化学热处理过程的途径 129
5.3 渗碳 131
5.3.1 渗碳的目的、分类及应用 131
5.3.2 渗碳的工艺过程 139
5.3.3 渗碳后的组织与性能 142
5.3.4 渗碳工艺的发展 145
5.3.5 渗碳件的质量检查 146
5.3.6 渗碳缺陷及控制 147
5.4 渗氮 148
5.4.1 渗氮原理 148
5.4.2 渗氮层的组织和性能 157
5.4.3 渗氮件质量检测 159
5.4.4 氮化件常见缺陷及预防 161
5.5 碳氮共渗 162
5.5.1 碳和氮同时渗入时的特点 163
5.5.2 碳氮共渗工艺 164
5.5.3 碳氮共渗层的组织与性能 167
5.5.4 碳氮共渗的应用 168
5.5.5 氮碳共渗(软氮化） 169
5.6 渗硼 171
5.6.1 渗硼方法 172
5.6.2 渗硼后的热处理 174
5.6.3 渗硼层的组织性能 174
5.7 渗金属 175
5.7.1 金属渗入方法 176
5.7.2 渗金属层的组织和性能 177
5.8 辉光放电离子化学热处理 178
5.8.1 离子化学热处理的基本原理 178
5.8.2 离子化学热处理设备及工艺 179
5.8.3 离子渗氮（氮化） 180
5.8.4 离子渗碳 184
5.8.5 离子渗硼和渗金属 185
习题 185
参考文献 186
第6章有色金属热处理 187
6.1 有色金属强化 187
6.1.1 形变强化 187
6.1.2 固溶强化 188
6.1.3 细晶强化 189
6.1.4 第二相强化 189
6.1.5 热处理强化 190
6.1.6 其他强化方法 192
6.2 有色金属热处理工艺 193
6.2.1 去应力退火 194
6.2.2 均匀化退火 194
6.2.3 再结晶退火 195
6.2.4 基于固态相变的退火 196
6.2.5 形变热处理 196
6.2.6 固溶处理（淬火）和时效 196
6.2.7 化学热处理 199
6.3 铝合金的热处理 199
6.3.1 铝合金的分类和编号 199
6.3.2 铝合金热处理工艺 202
6.3.3 铝合金的时效过程和脱溶物的结构 203
6.4 镁合金的热处理 208
6.4.1 退火 208
6.4.2 固溶和时效处理 209
6.4.3 氢化处理 210
6.4.4 表面热处理 210
6.5 铜及铜合金的热处理 210
6.5.1 铜及铜合金分类 210
6.5.2 铜及铜合金热处理工艺 211
6.6 钛合金的热处理 212
6.7 镍基合金的热处理 212
6.7.1 镍基合金及其分类 212
6.7.2 镍基合金的合金元素及其作用 213
6.7.3 镍基合金热处理 214
习题 215
参考文献 215
第7章 特种热处理 217
7.1 真空热处理 217
7.1.1 真空的基本知识 217
7.1.2 真空热处理的特点 219
7.1.3 真空热处理研究进展 220
7.1.4 真空热处理的应用 221
7.2 形变热处理 223
7.2.1 形变热处理的分类、工艺特点及应用 223
7.2.2 形变热处理强韧化的机理 226
7.3 复合热处理 228
7.3.1 亚温淬火加浅层氮碳共渗 228
7.3.2 锻热淬火加高温回火 229
7.3.3 高温形变正火加低碳马氏体淬火 230
7.3.4 渗氮与电子束淬火（N + EBH） 231
习题 232
参考文献 232
第8章热处理工艺设计 233
8.1 热处理工艺设计概述 233
8.1.1 热处理工艺的重要性 233
8.1.2 热处理工艺设计含义 233
8.1.3 热处理工艺设计要求和步骤 234
8.1.4 热处理工艺在材料加工工艺路线中的位置 234
8.2 热处理工艺设计原则 235
8.2.1 热处理工艺的先进性 235
8.2.2 热处理工艺的合理性 235
8.2.3 热处理工艺的经济性 236
8.2.4 热处理工艺的安全性 237
8.2.5 热处理工艺的可行性 237
8.2.6 热处理工艺的可检性 238
8.2.7 热处理工艺的标准化 238
8.3 零件热处理工艺设计实例 239
8.3.1 拉杆热处理工艺设计 239
8.3.2 65Mn 制作磨床头架主轴热处理工艺设计 240
8.3.3 数控机床（CNC）导轨热处理工艺优化设计 242
习题 244
参考文献 244
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