《钢及其热处理 博福斯手册》

目 录1

1． 金相学的基本概念1

1.1铁的相变和晶体结构1

1.2铁-碳平衡图3

1.2.1加热5

1.2.2冷却7

1.3时间-温度-转变7

1.3.1加热7

1.3.2冷却12

1.3.3珠光体的形成14

1.3.4贝氏体的形成14

1.3.5马氏体的形成15

1.3.6残留奥氏体19

1.3.7时间-温度-转变图（TTT图）21

1.4回火时马氏体和残留奥氏体的分解22

1.5扩散25

1.5.1扩散的性质25

1.5.2影响扩散速度的因素26

1.5.3扩散距离的计算27

1.6位错31

1.7晶粒度35

1.7.1晶界35

1.7.2晶粒度的测定方法37

1.7.3晶粒度测定实例41

2．材料试验46

2.1硬度试验46

2.1.1布氏硬度试验46

2.1.2维氏硬度试验47

2.1.3努氏（Knoop）硬度试验48

2.1.4洛氏硬度试验48

2.1.5肖氏硬度试验52

2.1.6各种硬度标尺的换算表53

2.2拉力试验56

2.2.1按不同标准得到的各机械性能之间的对比60

2.3冲击试验60

2.4扭转冲击试验63

2.5疲劳试验65

2.5.1概述65

2.5.2试验方法67

2.5.3疲劳断口的不同类型69

2.5.4古德曼（Goodman）图71

2.5.5疲劳极限一极限抗拉强度72

2.5.6表面光洁度73

2.5.7截面变化的影响76

2.5.8提高疲劳极限的方法77

2.6蠕变试验77

2.7脆性断裂和韧性断裂79

2.8断裂韧性84

2.8.1断裂韧性的意义88

3． 钢中的合金元素91

3.1固本91

3.1.1奥氏体形成元素91

3.1.2铁素体形成元素92

3.1.3多元合金钢94

3.1.4碳化物形成元素94

3.1.6氮化物形成元素95

3.1.5碳化物稳定元素95

3.1.7对铁素体硬度的影响96

3.1.8对晶粒长大的影响96

3.1.9对共析点的影响97

3.1.10对马氏体形成温度的影响99

8.1.11对等温转变过程中珠光体和贝氏体的形成的影响100

3.1.12对回火稳定性的影响116

3.2气体122

3.2.1氢122

3.2.2氮126

3.2.3氧129

3.3新的炼钢法132

3.3.2电渣精炼133

3.3.1真空重熔133

3.3.3真空除气136

3.3.4博福斯脱硫法137

3.3.5硫对钢的性能的影响138

4． 淬透性144

4.1总论144

4.2格罗斯曼（Grossmann）淬透性试验146

4.2.1根据化学成分计算D1值148

4.3顶端淬透性试验154

4.3.1根据化学成分计算顶端淬火曲线155

4.3.2顶端淬火曲线的实际应用163

4.4 TTT图和CCT图的实际应用172

4.5淬透性的实际应用182

4.5.1高淬透性182

4.5.2低淬透性184

4.6硬化深度对应力分布的影响193

5．普通热处理200

5.1退火200

5.1.1获得最低硬度的退火或球化退火201

5.1.2再结晶退火207

5.1.3消除应力退火208

5.1.4等温退火212

5.1.5硬化退火213

5.1.6均匀化退火215

5.1.7氢退火215

5.1.8脱氢215

5.2正火216

5.3.1加热介质219

5.3淬火219

5.3.2加热速度229

5.3.3淬火温度233

5.3.4淬火温度下的保温时间237

5.3.5冷却方法241

5.3.6淬火介质248

5.3.7淬火设备259

5.4回火264

5.4.1加热温度264

5.4.2加热速度265

5.4.3保温时间270

5.4.4双重回火275

5.4.5回火脆性276

5.5残留奥氏体的转变280

5.6沉淀硬化284

5.7矫直288

5.8加工余量289

6．特殊热处理293

6.1工具钢的淬火和回火293

6.1.1碳钢和钒合金钢293

6.1.2低合金冷作模具钢297

6.1.3低合金冷作模具钢和热作模具钢306

6.1.4高合金冷作模具钢309

6.1.5热作模具钢324

6.1.6高速钢348

6.2.1定义355

6.2.2普通碳钢355

6.2结构钢的淬火和回火355

6.2.3合金钢358

6.2.4不锈钢366

6.2.5弹簧钢370

6.2.6高强度钢372

6.2.7哈特菲尔德钢376

6.3表面硬化376

6.3.1定义376

6.3.2钢的牌号380

6.3.3渗碳方法380

6.3.4热处理和钢的成分对渗层深度、398

表面硬度和心部硬度的影响398

6.3.5表面硬化守则410

6.3.6工具钢的表面硬化411

6.3.7渗碳的防护（局部渗碳）413

6.3.8表面硬化深度的选择415

6.4氮化417

6.4.1氮化方法421

6.4.2气体氮化和盐浴氮化的对比428

6.4.3氮化能力437

6.4.4氮化深度的测定447

6.4.5各种类型的氮化钢448

6.4.6氮化钢的性能462

6.5碳氮共渗471

6.5.1定义471

6.5.2理论基础472

6.6.1基本原理477

6.6感应淬火477

6.5.3结论477

6.6.2感应淬火用钢480

6.6.3感应淬火设备480

6.6.4感应圈和夹具481

6.6.5感应淬火法483

6.6.6各种因素对硬度和硬化深度的影响486

6.6.7感应淬火机件的实例494

6.6.8感应淬火的优点和缺点497

6.7火焰淬火498

6.7.1淬火方法498

6.7.2硬度和硬化深度500

6.7.3火焰淬火机件和工具的实例505

7.1.1热应力514

7.1.2相变应力514

7.1淬火时的尺寸变化514

7． 淬火和回火时的尺寸变化514

7.2回火时的尺寸变化520

7.2.1体积变化520

7.2.2应力状态的变化522

7.3工具钢淬火和回火时的尺寸变化实例523

7.3.1普通碳钢523

7.3.2低合金钢524

7.3.3高合金冷作模具钢541

7.3.4热作模具钢544

7.3.5高速钢554

7.4表面硬化时的尺寸变化559

7.5氮化时的尺寸变化569

7.6时效574

7.7热处理对结构设计的要求578

8． 附录584

8.1与Bofors和Uddeholm（UHB）584

钢相对照的一些标准钢号584

表8.1美国标准钢号584

表8.2英国标准钢号585

表8.3西德标准钢号586

表8.4瑞典标准钢号587

表8.5 AFNOR代号（法国）589

表8.6 ASSAB代号（瑞典）590

8.2钢棒重量表591

表8.7圆钢和方钢591

表8.8六角钢和八角钢592

表8.9扁钢，宽10至40毫米593

表8.10扁钢，宽45至130毫米594

表8.11扁钢，宽140至350毫米595

表8.12圆钢和方钢596

表8.13六角钢和八角钢597

表8.14扁钢，宽3/8至1 1/2英寸597

表8.15扁钢，宽1 5/8至5英寸598

表8.16扁钢，宽5 1/2至15英寸599

8.3尺寸换算表600

表8.17a英寸换算成毫米600

表8.17b英寸换算成毫米601

表8.18英寸（小数）换算成毫米602

8.4重量（质量）换算表603

表8.19磅换算成公斤603

表8.20英制单位换算成公斤604

表8.21吨／英寸2换算成公斤／毫米2605

8.5应力（压力）换算表605

表8.22吨／英寸2换算成牛顿／毫米2606

表8.23公斤／毫米2换算成牛顿／毫米2607

表8.24磅／英寸2换算成公斤／毫米2609

8.6能量换算表610

表8.25公斤·米换算成英尺·磅610

表8.26英尺·磅换算成公斤·米611

表8.27公斤·米换算成焦耳612

表8.28英尺·磅换算成焦耳614

8.7断裂韧性单位换算表615

表8.29断裂韧性单位615

8.8一些常用单位的换算615

表8.30常用的标准国际制单位换算成英制单位615

表8.31常用的非国际制单位换算成英制单位616

表8.32非国际制单位换算成国际制单位616