简介
本书对热处理缺陷进行了全面系统论述,着重阐述了热处理裂纹、
变形超指标、残余应力过大、组织不合格、性能不合格、脆性等常见
热处理缺陷,采取理论分析与实际经验相结合的方法,讨论了各种热
处理缺陷的特征、产生原因、危害性及预防挽救措施,专门介绍了真
空热处理、保护热处理及有色金属热处理可能出现的缺陷;从预防的
角度介绍了热处理质量全面控制;最后一章还列举了各种类型热处理
缺陷分析的案例。
本书可供热处理研究、生产、检验的工程技术人员及管理人员阅
读,对机械产品设计、冷热加工工艺和维修人员,以及高等院校金属
材料及热处理专业师生也具有重要参考价值。
片断:
残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷,
从发生频率及严重性来讲,相对裂纹和变形,属于第三位,一
般统称为第三类热处理缺陷。这类缺陷的特点是一般需用专
门仪器和方法来检测,漏检可能性较大,对使用带来较大的
潜在危害,所以在热处理生产中要特别重视全面质量控制,加
强检验,减少这类缺陷,严防漏检。
热处理缺陷产生的原因是多方面的,概括起来可分为热
处理前、热处理中、热处理后三方面的原因。
热处理前可能因设计不良、原材料或毛坯缺陷等原因,热
处理时产生或扩展成热处理缺陷,其责任不在热处理。零件
设计中可能因选材不当、热处理技术要求不当、断面急剧变
化、锐角过渡、打标记处应力集中等不合理设计,导致热处
理缺陷。原材料各种缺陷及热处理前各种加工工序缺陷,在
热处理时也可导致热处理缺陷。可能导致热处理缺陷的原材
料缺陷有化学成分波动和不均匀、杂质元素偏多、严重偏析、
非金属夹杂物、疏松、带状组织、折痕、发纹、白点、微裂
纹、氧化脱碳、划痕等;可能导致热处理缺陷的铸造、锻造、
焊接、机械加工的缺陷主要有裂纹、组织不良、外观缺陷等。
目录
第1章 概论
第2章 热处理裂纹
1 热处理裂纹的一般概念
2加热不当形成的裂纹
2.1升温速度过快引起的裂纹
2.2表面增碳或脱碳引起的裂纹
2.3过热或过烧引起的裂纹
2.4在含氢气氛中加热引起的氢致裂纹
3 金属零件的淬火裂纹
3.1马氏体的显微裂纹
3.2淬火裂纹
3.2.1纵向裂纹
3.2.2横向裂纹(弧形裂纹)
3.2.3网状裂纹
3.2.4剥离裂纹
3.2.5应力集中裂纹
3.2.6过热淬火裂纹
4 影响淬火裂纹形成的因素
4.1冶金因素的影响
4.1.1钢件的冶金质量
4.1.2钢件的化学成分
4.1.3原始组织的影响
4.2零件尺寸和结构的影响
4.3工艺因素的影响
4.3.1加热因素的影响
4.3.2冷却因素的影响
5 预防淬火裂纹的方法
5.1正确进行产品设计
5.1.1材料选择
5.1.2零件的结构设计
5.1.3热处理技术条件
5.2合理安排工艺路线
5.3恰当确定加热参数
5.3.1加热介质
5.3.2加热速度
5.3.3加热温度
5.3.4保温时间
5.4选定合适的淬火方法
5.5淬火介质的选择
5.5.1淬火介质的冷却能力
5.5.2淬火介质特点与选择
5.6防止淬火裂纹的其他措施
6其他热处理裂纹
6.1回火裂纹
6.2冷处理裂纹
6.3时效裂纹
6.4磨削裂纹
6.5电镀裂纹
第3章 热处理变形
1 工件热处理的尺寸变化
2 工件热处理的形状畸变
3 热处理变形的一般规律
3.1 淬火变形的趋势
3.2影响热处理变形的因素
3.2.1化学成分对热处理变形的影响
3.2.2原始组织和热应力状态对热处理变形的影响
3.2.3工件几何形状对热处理变形的影响
3.2.4工艺参数对热处理变形的影响
3.2.5时效与冷处理对热处理变形的影响
3.3化学热处理工件的变形
3.3.1渗碳工件的变形
3.3.2渗氮工件的变形
4热处理变形的校正
4.1机械校正法
4.2热处理校正法
第4章 残余内应力
1 热处理内应力
1.1热应力
1.2组织应力
1.3热处理工件的残余应力分布及影响因素
1.4表面淬火工作的残余应力
1.5化学热处理工件的残余应力
2残余应力对力学性能的影响
2.1残余应力与硬度
2.2残余应力与磨损
2.3残余应力与疲劳
2.3.1残余压应力提高工件的疲劳强度
2.3.2残余应力对疲劳强度影响的机理
2.4残余应力与腐蚀
2.5残余应力与电镀
3残余应力的调整和消除
3.1热处理对消除残余应力的作用
3.1.1消除应力退火
3.1.2回火与残余应力的去除
第5章 组织不合格
1 热处理与组织、性能的关系
2 氧化与脱碳
2.1氧化
2.2脱碳
2.3防止和减轻氧化脱碳的措施
3过热与过烧
3.1过热
3.2过烧
4 低、中碳钢预备热处理球化体级别不合格
5 渗碳组织缺陷
5.1表层碳化物过多,呈大块状或网状分布
5.2残余奥氏体量过多
5.3马氏体粗大
5.4内氧化
5.5黑色组织
5.5.1黑色点状组织
5.5.2黑色网状组织
5.5.3托氏体黑色网带组织
6 渗氮组织缺陷
6.1渗前原始组织中铁素体过多、回火索氏体组织粗大
6.2化合物层疏松
6.3针状组织
6.4网状和脉状氮化物
7 渗硼组织缺陷
7.1渗硼层的非正常组织
7.2硼化层较多孔洞
第6章 力学性能不合格
1 热处理和硬度
1.1软点
1.2硬度不足
1.3高频淬火和渗碳工件的软点和硬度不足
2 拉伸性能和疲劳强度不合格
2.1拉伸性能不合格
2.2疲劳性能不合格
2.2.1淬火不充分的影响
2.2.2渗碳层内氧化的影响
2.2.3碳氮共渗渗层中黑色组织的影响
2.2.4渗碳层中过量残余奥氏体的影响
2.2.5渗碳层中网状和大块状碳化物的影响
2.2.6脱碳的影响
3耐腐蚀性能不良
3.1热处理对晶间腐蚀和点腐蚀性能的影响
3.2热处理对应力腐蚀开裂的影响
4 持久蠕变性能不合格
4.1高温合金热处理与持久蠕变性能
4.1.1高温合金中的常见相
4.1.2高温合金热处理对持久蠕变性能的影响
4.2高温蠕变脆性
5非铁金属合金力学性能不合格
第7章 脆性
1回火脆性
1.1第一类回火脆性
1.1.1第一类回火脆性机理
1.1.2第一类回火脆性的抑制和防止
1.2第二类回火脆性
1.2.1影响第二类回火脆性的因素
1.2.2第二类回火脆性机理
1.2.3第二类回火脆性的抑制和防止
2低温脆性
2.1低温脆性的评定
2.2钢的成分和组织对低温脆性断裂的影响
2.2.1合金元素和杂质的影响
2.2.2组织的影响
3氢脆性
3.1氢脆及其分类
3.2钢的成分和组织对氢脆的影响
4σ脆性
4.1σ相的性质及其对性能的影响
4.2钢的成分、热处理与σ相的形成
5电镀脆性
5.1电镀脆性的影响因素
5.2防止电镀脆性的措施
6渗层脆性
6.1渗氮层脆性
6.2渗硼层脆性
第8章 其他热处理缺陷
1 化学热处理和表面热处理特殊缺陷
1.1渗碳硬化层深度不合格
1.2渗氮硬化层深度不合格
1.3渗硼、渗铝硬化层深度不合格
1.4感应加热淬火硬化层深度不合格
1.5火焰加热淬火硬化层深度不合格
2直空热处理和保护热处理缺陷
2.1直空热处理表面合金元素贫化与粘连
2.2表面不光亮和氧化色
2.3表面增碳或增氮
3有色金属合金热处理缺陷
3.1铝合金热处理缺陷
3.2镁合金热处理缺陷
3.3钛合金热处理缺陷
3.4铜合金热处理缺陷
3.5高温合金热处理缺陷
第9章 热处理缺陷预防与全面质量控制
1 热处理全面质量控制的概念
2 基础条件控制
2.1 环境条件控制
2.1.1厂房
2.1.2温度
2.1.3照明与噪声
2.2设备与仪表控制
2.2.1 热处理炉的炉温均匀性及分类
2.2.2热处理炉气氛控制
2.2.3冷却设备控制
2.2.4检验设备控制
2.2.5温度仪表及控制系统
2.2.6气氛仪表及控制系统
2.3人员素质和管理水平
2.3.1人员素质
2.3.2质量管理
3 热处理前质量控制
3.1热处理零件设计的质量控制
3.1.1材料选择
3.1.2热处理技术要求的确定和标注
3.1.3热处理零件结构形状设计
3.2原材料质量控制
3.2.1零件原材料质量控制
3.2.2热处理工艺材料质量控制
3.3热处理前各工序质量控制
3.3.1锻造质量控制
3.3.2铸造质量控制
3.3.3焊接质量控制
3.3.4机械加工质量控制
4热处理中质量控制
4.1待处理件的核查
4.2预备热处理质量控制
4.3最终热处理质量控制
4.3.1工艺控制
4.3.2设备选择与槽液控制
4.3.3生产操作控制
4.3.4质量要求与检验
4.4表面热处理与化学热处理的质量控制
4.4.1工艺方法选择
4.4.2表面淬火质量控制
4.4.3渗碳质量控制
4.4.4渗氮质量控制
4.4.5渗硼质量控制
4.4.6渗铝质量控制
5热处理后质量控制
5.1后处理质量控制
5.1.1热处理后防锈
5.1.2表面强化
5.1.3磨削加工
5.1.4电镀
5.2完善质量服务工作
5.3重视环保技术安全工作
5.3.1热处理生产的环境保护
5.3.2热处理生产的技术安全
第10章 热处理缺陷分析案例
1 汽车半轴淬火开裂与疲劳断裂的分析及防止措施
2 45钢工件在易裂尺寸范围开裂的分析及防止措施
3 本体淬火裂纹的分析及防止措施
4 三硝水-空气双液淬火裂纹的分析及防止措施
5 绞肉机孔板淬火工艺的改进
6 高碳钢及轴承钢零件淬火裂纹的分析及防止措施
7 机床活塞超音频淬火裂纹的分析及防止措施
8 汽车转向节中频淬火裂纹的分析及防止措施
9 大型工件热处理过程中内裂的分析及防止措施
10 高速钢焊接工具裂纹的分析及防止措施
11曲线齿锥齿轮热处理变形的分析及防止措施
12 无压淬火减少曲线齿锥齿轮平面翘曲变形
13 齿轮淬火变形的分析及防止措施
14 锥齿轮花键孔变形的分析及防止措施
15 汽车稳定杆淬火工艺的改进
16 工字卡规热处理变形的分析及防止措施
17 利用热应力预弯曲减少上导轨淬火变形
18 碟形刀片的防止变形热处理
19 65Mn弹簧片热处理变形的分析及防止措施
20 空心辊中频表面淬火变形的分析及防止措施
21 气体氮碳共渗零件变形的分析及防止措施
22 T10A模具线切割开裂的分析及防止措施
23 大型冷冲模具热处理缺陷分析及改进措施
24 热处理工艺对零件表面组织及磨削裂纹的影响
25 木工锯条热处理残品的挽救措施
26 气体渗碳件的补修工艺
27 高频淬火构件低应力疲劳脆断的分析及防止措施
28 20钢板冷冲压产生裂纹的原因及解决方法
29 20CrMnTi钢预备处理组织缺陷分析
30 20MnV钢圆环链质量分析
31 15Cr钢活塞销淬火工艺的改进
32游标卡尺测尺热处理新工艺
33球墨铸铁底座退火工艺的改进
34 冷作模具失效分析及改进措施
35 叉车半轴中频淬火质量分析与工艺改进
36 曲轴气体渗氮后表面硬度偏低的挽救措施
37 65Mn钢爪型接地弹簧垫圈热处理工艺改进
38 高强度钢甲醇裂解气保护热处理氢脆
39 20CrMnTi钢齿轮碳氮共渗中的氢脆
40 渗碳齿轮通氨淬火的氢脆现象
41 Z10硅钢片的脆化与防止
42 25Cr2Mo1V钢高温紧固螺栓脆化及恢复热处理
43 汽车渗碳零件失效分析
44 1Cr18Ni9Ti钢桔皮状表面的探讨
参考文献
第2章 热处理裂纹
1 热处理裂纹的一般概念
2加热不当形成的裂纹
2.1升温速度过快引起的裂纹
2.2表面增碳或脱碳引起的裂纹
2.3过热或过烧引起的裂纹
2.4在含氢气氛中加热引起的氢致裂纹
3 金属零件的淬火裂纹
3.1马氏体的显微裂纹
3.2淬火裂纹
3.2.1纵向裂纹
3.2.2横向裂纹(弧形裂纹)
3.2.3网状裂纹
3.2.4剥离裂纹
3.2.5应力集中裂纹
3.2.6过热淬火裂纹
4 影响淬火裂纹形成的因素
4.1冶金因素的影响
4.1.1钢件的冶金质量
4.1.2钢件的化学成分
4.1.3原始组织的影响
4.2零件尺寸和结构的影响
4.3工艺因素的影响
4.3.1加热因素的影响
4.3.2冷却因素的影响
5 预防淬火裂纹的方法
5.1正确进行产品设计
5.1.1材料选择
5.1.2零件的结构设计
5.1.3热处理技术条件
5.2合理安排工艺路线
5.3恰当确定加热参数
5.3.1加热介质
5.3.2加热速度
5.3.3加热温度
5.3.4保温时间
5.4选定合适的淬火方法
5.5淬火介质的选择
5.5.1淬火介质的冷却能力
5.5.2淬火介质特点与选择
5.6防止淬火裂纹的其他措施
6其他热处理裂纹
6.1回火裂纹
6.2冷处理裂纹
6.3时效裂纹
6.4磨削裂纹
6.5电镀裂纹
第3章 热处理变形
1 工件热处理的尺寸变化
2 工件热处理的形状畸变
3 热处理变形的一般规律
3.1 淬火变形的趋势
3.2影响热处理变形的因素
3.2.1化学成分对热处理变形的影响
3.2.2原始组织和热应力状态对热处理变形的影响
3.2.3工件几何形状对热处理变形的影响
3.2.4工艺参数对热处理变形的影响
3.2.5时效与冷处理对热处理变形的影响
3.3化学热处理工件的变形
3.3.1渗碳工件的变形
3.3.2渗氮工件的变形
4热处理变形的校正
4.1机械校正法
4.2热处理校正法
第4章 残余内应力
1 热处理内应力
1.1热应力
1.2组织应力
1.3热处理工件的残余应力分布及影响因素
1.4表面淬火工作的残余应力
1.5化学热处理工件的残余应力
2残余应力对力学性能的影响
2.1残余应力与硬度
2.2残余应力与磨损
2.3残余应力与疲劳
2.3.1残余压应力提高工件的疲劳强度
2.3.2残余应力对疲劳强度影响的机理
2.4残余应力与腐蚀
2.5残余应力与电镀
3残余应力的调整和消除
3.1热处理对消除残余应力的作用
3.1.1消除应力退火
3.1.2回火与残余应力的去除
第5章 组织不合格
1 热处理与组织、性能的关系
2 氧化与脱碳
2.1氧化
2.2脱碳
2.3防止和减轻氧化脱碳的措施
3过热与过烧
3.1过热
3.2过烧
4 低、中碳钢预备热处理球化体级别不合格
5 渗碳组织缺陷
5.1表层碳化物过多,呈大块状或网状分布
5.2残余奥氏体量过多
5.3马氏体粗大
5.4内氧化
5.5黑色组织
5.5.1黑色点状组织
5.5.2黑色网状组织
5.5.3托氏体黑色网带组织
6 渗氮组织缺陷
6.1渗前原始组织中铁素体过多、回火索氏体组织粗大
6.2化合物层疏松
6.3针状组织
6.4网状和脉状氮化物
7 渗硼组织缺陷
7.1渗硼层的非正常组织
7.2硼化层较多孔洞
第6章 力学性能不合格
1 热处理和硬度
1.1软点
1.2硬度不足
1.3高频淬火和渗碳工件的软点和硬度不足
2 拉伸性能和疲劳强度不合格
2.1拉伸性能不合格
2.2疲劳性能不合格
2.2.1淬火不充分的影响
2.2.2渗碳层内氧化的影响
2.2.3碳氮共渗渗层中黑色组织的影响
2.2.4渗碳层中过量残余奥氏体的影响
2.2.5渗碳层中网状和大块状碳化物的影响
2.2.6脱碳的影响
3耐腐蚀性能不良
3.1热处理对晶间腐蚀和点腐蚀性能的影响
3.2热处理对应力腐蚀开裂的影响
4 持久蠕变性能不合格
4.1高温合金热处理与持久蠕变性能
4.1.1高温合金中的常见相
4.1.2高温合金热处理对持久蠕变性能的影响
4.2高温蠕变脆性
5非铁金属合金力学性能不合格
第7章 脆性
1回火脆性
1.1第一类回火脆性
1.1.1第一类回火脆性机理
1.1.2第一类回火脆性的抑制和防止
1.2第二类回火脆性
1.2.1影响第二类回火脆性的因素
1.2.2第二类回火脆性机理
1.2.3第二类回火脆性的抑制和防止
2低温脆性
2.1低温脆性的评定
2.2钢的成分和组织对低温脆性断裂的影响
2.2.1合金元素和杂质的影响
2.2.2组织的影响
3氢脆性
3.1氢脆及其分类
3.2钢的成分和组织对氢脆的影响
4σ脆性
4.1σ相的性质及其对性能的影响
4.2钢的成分、热处理与σ相的形成
5电镀脆性
5.1电镀脆性的影响因素
5.2防止电镀脆性的措施
6渗层脆性
6.1渗氮层脆性
6.2渗硼层脆性
第8章 其他热处理缺陷
1 化学热处理和表面热处理特殊缺陷
1.1渗碳硬化层深度不合格
1.2渗氮硬化层深度不合格
1.3渗硼、渗铝硬化层深度不合格
1.4感应加热淬火硬化层深度不合格
1.5火焰加热淬火硬化层深度不合格
2直空热处理和保护热处理缺陷
2.1直空热处理表面合金元素贫化与粘连
2.2表面不光亮和氧化色
2.3表面增碳或增氮
3有色金属合金热处理缺陷
3.1铝合金热处理缺陷
3.2镁合金热处理缺陷
3.3钛合金热处理缺陷
3.4铜合金热处理缺陷
3.5高温合金热处理缺陷
第9章 热处理缺陷预防与全面质量控制
1 热处理全面质量控制的概念
2 基础条件控制
2.1 环境条件控制
2.1.1厂房
2.1.2温度
2.1.3照明与噪声
2.2设备与仪表控制
2.2.1 热处理炉的炉温均匀性及分类
2.2.2热处理炉气氛控制
2.2.3冷却设备控制
2.2.4检验设备控制
2.2.5温度仪表及控制系统
2.2.6气氛仪表及控制系统
2.3人员素质和管理水平
2.3.1人员素质
2.3.2质量管理
3 热处理前质量控制
3.1热处理零件设计的质量控制
3.1.1材料选择
3.1.2热处理技术要求的确定和标注
3.1.3热处理零件结构形状设计
3.2原材料质量控制
3.2.1零件原材料质量控制
3.2.2热处理工艺材料质量控制
3.3热处理前各工序质量控制
3.3.1锻造质量控制
3.3.2铸造质量控制
3.3.3焊接质量控制
3.3.4机械加工质量控制
4热处理中质量控制
4.1待处理件的核查
4.2预备热处理质量控制
4.3最终热处理质量控制
4.3.1工艺控制
4.3.2设备选择与槽液控制
4.3.3生产操作控制
4.3.4质量要求与检验
4.4表面热处理与化学热处理的质量控制
4.4.1工艺方法选择
4.4.2表面淬火质量控制
4.4.3渗碳质量控制
4.4.4渗氮质量控制
4.4.5渗硼质量控制
4.4.6渗铝质量控制
5热处理后质量控制
5.1后处理质量控制
5.1.1热处理后防锈
5.1.2表面强化
5.1.3磨削加工
5.1.4电镀
5.2完善质量服务工作
5.3重视环保技术安全工作
5.3.1热处理生产的环境保护
5.3.2热处理生产的技术安全
第10章 热处理缺陷分析案例
1 汽车半轴淬火开裂与疲劳断裂的分析及防止措施
2 45钢工件在易裂尺寸范围开裂的分析及防止措施
3 本体淬火裂纹的分析及防止措施
4 三硝水-空气双液淬火裂纹的分析及防止措施
5 绞肉机孔板淬火工艺的改进
6 高碳钢及轴承钢零件淬火裂纹的分析及防止措施
7 机床活塞超音频淬火裂纹的分析及防止措施
8 汽车转向节中频淬火裂纹的分析及防止措施
9 大型工件热处理过程中内裂的分析及防止措施
10 高速钢焊接工具裂纹的分析及防止措施
11曲线齿锥齿轮热处理变形的分析及防止措施
12 无压淬火减少曲线齿锥齿轮平面翘曲变形
13 齿轮淬火变形的分析及防止措施
14 锥齿轮花键孔变形的分析及防止措施
15 汽车稳定杆淬火工艺的改进
16 工字卡规热处理变形的分析及防止措施
17 利用热应力预弯曲减少上导轨淬火变形
18 碟形刀片的防止变形热处理
19 65Mn弹簧片热处理变形的分析及防止措施
20 空心辊中频表面淬火变形的分析及防止措施
21 气体氮碳共渗零件变形的分析及防止措施
22 T10A模具线切割开裂的分析及防止措施
23 大型冷冲模具热处理缺陷分析及改进措施
24 热处理工艺对零件表面组织及磨削裂纹的影响
25 木工锯条热处理残品的挽救措施
26 气体渗碳件的补修工艺
27 高频淬火构件低应力疲劳脆断的分析及防止措施
28 20钢板冷冲压产生裂纹的原因及解决方法
29 20CrMnTi钢预备处理组织缺陷分析
30 20MnV钢圆环链质量分析
31 15Cr钢活塞销淬火工艺的改进
32游标卡尺测尺热处理新工艺
33球墨铸铁底座退火工艺的改进
34 冷作模具失效分析及改进措施
35 叉车半轴中频淬火质量分析与工艺改进
36 曲轴气体渗氮后表面硬度偏低的挽救措施
37 65Mn钢爪型接地弹簧垫圈热处理工艺改进
38 高强度钢甲醇裂解气保护热处理氢脆
39 20CrMnTi钢齿轮碳氮共渗中的氢脆
40 渗碳齿轮通氨淬火的氢脆现象
41 Z10硅钢片的脆化与防止
42 25Cr2Mo1V钢高温紧固螺栓脆化及恢复热处理
43 汽车渗碳零件失效分析
44 1Cr18Ni9Ti钢桔皮状表面的探讨
参考文献
编著者还有:石康才、周敬恩、曹敏达、王志刚等
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