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第一篇 合金钢概论1

第一章 常用名词和物理、化学数据1

第1节 常用名词1

目录1

第2节 常用物理、化学数据16

§1 物理常数16

§2 化学元素周期表17

§3 元素的点阵结构19

§4 元素的物理性能22

§5 常见的碳化物和金属间化合物的点阵结构26

第1节 概述27

§1 钢中的合金元素27

第二章 合金元素在钢中的作用27

§2 合金元素对铁碳平衡相图的影响28

§3 合金元素在钢中的分布和存在状态32

§4 合金元素对钢的组织及热处理的影响33

§5 合金元素对钢的性能的影响37

第2节 硅在钢中的作用42

§1 平衡相图42

§2 硅对钢的组织及热处理的影响44

§3 硅对钢的性能的影响45

§4 硅在钢中的应用48

第3节 锰在钢中的作用50

§1 平衡相图50

§2 锰对钢的组织及热处理的影响52

§3 锰对钢的性能的影响55

§4 锰在钢中的应用57

第4节 铝在钢中的作用59

§1 平衡相图59

§2 铝对钢的组织及热处理的影响61

§3 铝对钢的性能的影响64

§4 铝在钢中的应用67

第5节 钼在钢中的作用69

§1 平衡相图69

§2 钼对钢的组织和热处理的影响70

§3 钼对钢的性能的影响76

§4 钼在钢中的应用78

§1 平衡相图80

第6节 钨在钢中的作用80

§2 钨对钢的组织及热处理的影响81

§3 钨对钢的性能的影响85

§4 钨在钢中的应用86

第7节 钒在钢中的作用89

§1 平衡相图90

§2 钒对钢的组织及热处理的影响92

§3 钒对钢的性能的影响94

§4 钒在钢中的应用96

第8节 钛在钢中的作用99

§1 平衡相图99

§2 钛对钢的组织及热处理的影响100

§3 钛对钢的性能的影响103

§4 钛在钢中的应用107

第9节 铌和钽在钢中的作用110

§1 平衡相图110

§2 铌和钽对钢的组织及热处理的影响112

§3 铌和钽对钢的性能的影响和在钢中的应用115

第10节 锆在钢中的作用118

§1 平衡相图118

§2 锆对钢的组织及热处理的影响119

§3 锆对钢的性能的影响120

§4 锆在钢中的应用123

第11节 铬在钢中的作用124

§1 平衡相图124

§2 铬对钢的组织及热处理的影响128

§3 铬对钢的性能的影响130

§4 铬在钢中的应用133

笫12 节镍在钢中的作用135

§1 平衡相图135

§2 镍对钢的组织及热处理的影响136

§3 镍对钢的性能的影响138

§4 镍在钢中的应用140

第13节 钴在钢中的作用141

§1 平衡相图141

§2 钴对钢的组织及热处理的影响142

§3 钴对钢的性能的影响144

§4 钴在钢中的应用146

§1 平衡相图148

笫14节 铜在钢中的作用148

§2 铜对钢的组织及热处理的影响149

§3 铜对钢的性能的影响151

§4 铜在钢中的应用154

笫15节 铅和铋在钢中的作用155

§1 平衡相图155

§2 铅对钢的性能的影响155

§3 铅在钢中的应用157

笫16节 硫及硒、碲在钢中的作用158

§1 平衡相图158

§2 硫及硒、碲对钢的组织及热处理的影响159

§3 硫及硒、碲对钢的性能的影响160

§4 硫及硒、碲在钢中的应用162

笫17节 磷及砷、锑在钢中的作用163

§1 平衡相图163

§2 磷及砷、锑对钢的组织及热处理的影响164

§3 磷及砷、锑对钢的性能的影响166

§4 磷及砷、锑在钢中的应用167

第18节 稀土元素在钢中的作用168

§1 平衡相图169

§2 稀土元素对钢的组织及热处理的影响169

§3 稀土元素对钢的性能的影响175

§4 稀土元素在钢中的应用178

§5 常用的稀土合金及其加入方法179

第19节 铍在钢中的作用181

§1 平衡相图181

§3 铍对钢的性能的影响和在钢中的应用182

§2 铍对钢的组织及热处理的影响182

第20节 硼在钢中的作用184

§1 平衡相图184

§2 硼对钢的组织及热处理的影响184

§3 硼对钢的性能的影响188

§4 硼在钢中的应用189

笫21节 氮在钢中的作用191

§1 平衡相图191

§2 氮对钢的组织及热处理的影响192

§3 氮对钢的性能的影响193

§4 氮在钢中的应用195

§1 平衡相图197

第22节 氢在钢中的作用197

§2 氢对钢的组织及性能的影响198

§3 氢在钢中产生的几种严重缺陷199

§4 消除或降低钢中氢含量的措施201

第23节 氧在钢中的作用202

§1 平衡相图202

§2 氧对钢的组织及热处理的影响203

§3 氧对钢的性能的影响和在钢中的作用203

第三章 钢的热处理原理205

第1节 概述205

§1 铁碳系相图与热处理的关系205

§2 相变与热处理的关系208

第2节 钢在加热时的转变211

§1 奥氏体化211

§2 奥氏体晶粒的变化218

§1 等温转变和连续冷却转变221

第3节 钢在冷却时的转变221

§2 珠光体转变及先共析相的析出227

§3 马氏体转变235

§4 贝氏体转变243

第4节 钢在回火时的转变和时效析出247

§1 回火时的转变247

§2 沉淀硬化254

§3 淬火时效和应变时效261

§4 蠕变过程的时效与析出266

第1节 退火和正火269

§1 退火工艺269

第四章 钢的热处理基本工艺及设备269

§2 正火工艺273

第2节 淬火275

§1 淬火加热275

§2 淬火冷却279

§3 淬火方法282

第3节 回火289

§1 回火工艺289

§2 回火脆性291

第4节 炉内气氛的作用和控制292

§1 炉内各种气氛的作用292

§2 放热型控制气氛294

§3 吸热型控制气氛297

§1 关于加热、保温和冷却303

第5节 热处理应注意的一些问题303

§2 热处理应力和热处理变形306

§3 关于工件的尺寸、形状和设计308

第6节 热处理主要设备309

§1 热处理燃料炉309

§2 热处理电阻炉315

§3 热处理复合作业炉322

§4 热处理浴炉326

§5 可控气体多用热处理炉332

§6 冷却设备335

第7节 热处理技术的新进展338

§1 热处理新工艺338

§2 热处理设备和方法的改进340

§3 热处理技术发展的某些新趋向343

第五章 钢的表面淬火和化学热处理344

第1节 表面淬火344

§1 感应加热表面淬火344

§2 火焰加热表面淬火356

第2节 渗碳、渗氮及碳氮共渗360

§1 渗碳360

§2 渗氮369

§3 碳氮共渗374

第3节 渗铝、渗铬及渗硅379

§1 渗铝379

§2 渗铬383

§3 渗硅及铬硅铝共渗387

第4节 渗硼、渗硫及其他388

§1 渗硼389

§2 渗硫和硫氮共渗391

§3 蒸汽发蓝处理及与硫氮共渗的复合处理393

§4 钛氮共渗395

第六章 钢锭、钢材及常用钢类的热处理特点397

第1节 钢锭的热处理特点397

§1 钢锭的特征及热处理的目的397

§2 钢锭的热处理工艺特点398

第2节 热锻轧钢材的热处理特点402

§1 热锻轧钢材热处理的目的和方法403

§2 热锻轧钢材的热处理工艺特点403

§1 冷拉钢材热处理的目的和方法407

第3节 冷拉钢材的热处理特点407

§2 冷拉钢材的热处理工艺特点408

§3 关于低温退火和再结晶的一些问题411

第4节 结构钢和弹簧钢的热处理特点412

§1 调质钢的热处理特点413

§2 渗碳钢的热处理特点417

§3 弹簧钢的热处理特点418

笫5节 工具钢和轴承钢的热处理特点419

§1 工具钢钢材和锻坯的热处理特点419

§2 刀具的热处理特点420

§3 模具的热处理特点422

§4 量具的热处理特点424

§5 铬轴承钢的热处理特点425

§1 奥氏体不锈钢的热处理特点426

第6节 不锈钢的热处理特点426

§2 铁素体不锈钢的热处理特点427

§3 马氏体不锈钢的热处理特点428

§4 沉淀硬化不锈钢的热处理特点430

第二篇 钢的试验检验方法概述437

第一章 钢的力学性能试验437

第1节 硬度试验437

§1 布氏硬度试验437

§2 洛氏硬度试验439

§3 维氏及显微硬度试验442

§4 肖氏硬度试验443

§5 高温硬度试验444

第2节 拉力试验445

§1 拉力－伸长及应力－应变曲线445

§2 试验设备及条件446

§3 试样制备447

§4 试验操作要点及结果整理451

§5 高温短时拉力试验454

笫3节 冲击试验455

§1 横梁式冲击试验455

§2 冲击值－温度曲线458

§3 影响冲击值的因素459

§4 试验结果整理460

§5 多次重复冲击试验461

§1 弯曲疲劳试验原理463

第4节 疲劳试验463

§2 试验设备和试样制备465

§3 试验操作要点及结果整理468

§4 影响试验结果的因素468

第5节 扭转试验469

§1 原理简介469

§2 试验设备和试样制备471

§3 试验操作要点及结果整理471

§4 线材扭转试验472

第6节 弯曲试验472

§1 挠曲公式和弯曲力矩及挠度关系曲线472

§2 脆性材料的弯曲试验473

§3 塑性材料的弯曲试验475

§4 焊接接头的弯曲试验477

第7节 高温蠕变及有关试验478

§1 原理简介478

§2 蠕变试验480

§3 持久试验482

§4 松弛试验482

第二章 钢的物理性能试验484

第1节 线胀系数及临界温度的测定484

§1 原理简介484

§2 测定用仪器和试验操作要点484

§3 线胀系数和临界温度的确定487

第2节 等温转变曲线的测定487

§1 原理简介488

§2 影响奥氏体等温转变曲线的因素489

§3 常用的测定方法492

§1 原理简介498

§2 常用的测定方法498

第3节 导热系数的测定498

第4节 电阻系数的测定500

§1 原理简介500

§2 常用的测定方法500

第5节 磁学性能的测定502

§1 概述502

§2 直流冲击测定法504

§3 铁心损耗及交流磁感应测定法509

§4 弱磁材料磁化率及磁导率测定法512

§1 钢的腐蚀与抗蚀性514

§2 抗蚀性试验的目的与方法514

第1节 概述514

第三章 钢的化学性能试验514

§3 抗蚀性试验结果的评定及表示方法515

第2节 大气腐蚀试验516

§1 大气暴露腐蚀试验516

§2 大气加速腐蚀试验517

第3节 全浸、间浸腐蚀试验518

§1 试验条件519

§2 试验方法及影响因素520

§3 试验结果的处理及评定521

第4节 晶间腐蚀试验522

§1 试验条件522

§2 试验方法524

§3 晶间腐蚀倾向的评定527

第5节 应力腐蚀试验和腐蚀疲劳试验530

§1 应力腐蚀试验530

§2 腐蚀疲劳试验531

第6节 高温抗氧化性试验532

§1 试验条件533

§2 试验方法533

§3 试验结果的处理及评定534

第四章 钢的工艺性能试验536

第1节 淬透性试验536

§1 概述536

§2 碳素工具钢淬透性试验法536

§3 末端淬透性试验法537

第2节 焊接性试验541

§1 概述541

§2 常用的试验方法541

第3节 切削加工性试验545

§1 概述545

§2 常用的试验方法546

§3 影响切削加工性的因素549

第4节 钢的磨损试验551

§1 概述551

§2 常用的试验方法551

第五章 钢的宏观检验554

第1节 酸蚀试验554

§1 取样和检验面的制备554

§2 热酸蚀试验及其常见的组织和缺陷556

§3 电解腐蚀试验561

§4 冷酸蚀试验562

第2节 断口检验563

§1 取样和断口的制备563

§2 常见断口组织和缺陷564

第3节 塔形车削发纹检验566

§1 试样制备566

§2 关于发纹的显示、识别和计量566

第4节 硫印试验566

§1 试验方法566

§2 硫印试验的化学反应567

§1 试样的切取568

§2 试样的镶嵌568

第六章 钢的显微检验568

第1节 试样的选择和制备568

§3 试样的磨制569

§4 试样的抛光570

第2节 显微组织的显示方法575

§1 化学浸蚀法575

§2 物理显示法579

§3 复制膜法579

第3节 使用金相显微镜应注意的一些问题586

§1 物镜及目镜的类型、性能及识别586

§2 光圈的使用590

§4 平面玻璃和棱镜的使用591

§3 滤光片的作用591

§5 特殊金相研究方法的使用范围594

第4节 晶粒度的测定595

§1 本质晶粒度的显示方法595

§2 晶粒度的测定和记录601

第5节 脱碳层的测定602

§1 测定方法602

§2 测定脱碳层的一些问题602

第七章 钢中非金属夹杂物检验604

第1节 非金属夹杂物的评级和鉴定604

§1 非金属夹杂物的评级604

§2 非金属夹杂物的鉴定605

§1 夹杂物的电解分离及总含量的测定619

第2节 夹杂物的电解分离、总含量的测定及成分的分析619

§2 电解分离出夹杂物的化学分析621

第八章 X射线显微分析和电子显微镜技术622

第1节 X射线显微分析622

§1 射线的基本性质622

§2 晶体学基础知识623

§3 X射线衍射方法627

§4 X射线衍射的应用631

§5 X射线化学及金相分析634

第2节 电子显微镜技术636

§1 电子显微镜的特点与工作原理636

§2 电子显微镜的调整和维护638

§3 电子显微镜所用试样的制备640

§1 原理简介644

第1节 磁粉检验644

第九章 钢的无损检验644

§2 磁化方法及磁化电流645

§3 检验方法、磁粉和悬浮液646

第2节 渗透检验647

§1 荧光法647

§2 着色法648

第3节 射线探伤649

§1 原理简介649

§2 射线探伤设备及防护652

第4节 超声波探伤652

§1 阴影法及共振法653

§2 脉冲反射法653

§3 其他超声波探伤方法655

第5节 涡流探伤657

§1 基本原理和设备659

§2 检验方法和应用659

第十章 钢的化学成分分析660

第1节 化学分析及仪器分析简介660

§1 化学分析方法660

§2 气体分析方法664

§3 光谱化学分析方法666

§4 其他仪器分析方法669

第2节 火花鉴别和点滴试验671

§1 钢的火花鉴别法671

§2 钢中锰、铝、铬、镍等元素的点滴试验676

§2 度量衡和物理单位换算系数679

附录1 常用单位及换算表679

§1 公制计量单位679

§3 腐蚀速度单位换算系数680

§4 长度、面积换算（英制→公制）681

§5 重量换算（英制→公制）684

§6 硬度的换算和对照686

§7 应力和功换算（英制→公制）692

§8 热工单位换算（英制→公制）693

§9 温度换算694

附录2 常用热电偶的主要技术条件、检定、分度及使用要点696

§1 常用热电偶主要技术条件696

§2 热电偶的检定696

§3 热电偶自由端温度的处理696

§4 常用热电偶分度表697

附录3 加热温度颜色及回火温度颜色706

附录4 试验数据的处理707

§1 基本概念707

§2 试验数据的表示方法710

附录5 腐蚀试验参考数据714

§1 金属的标准电极电位714

§2 基准电极对标准氢电极的电位714

§3 人工海水的配制方法715

附录6 钢中非金属夹杂物评级图SAE评级图716

附录7 其他720

§1 希腊字母表720

§2 钢材重量计算表721