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第1章 热处理质量管理1

1.1 概论1

1.1.1 质量管理和质量保证基本术语1

1.1.2 现代质量管理特点1

1.1.3 热处理质量管理和质量管理体系4

1.1.4 热处理技术标准化与质量管理4

1.2 产品设计中的热处理质量控制5

1.2.1 材料选择5

1.2.2 热处理技术要求的确定5

1.3 热处理工艺设计中的质量控制7

1.3.1 热处理工艺流程及规范的优化设计7

1.3.2 热处理技术文件的制订8

1.3.3 热处理工艺设计中的经济分析10

1.3.4 设计中的评审与更改11

1.4 采购质量控制11

1.4.1 制订采购与委托服务文件11

1.4.2 选择合格的供货或委托单位11

1.4.3 签订质量保证协议11

1.4.4 采购品或委托热处理零件的质量验收11

1.5 原材料质量控制11

1.6 热处理车间质量管理13

1.6.1 待处理工件的核查13

1.6.2 建立工序管理点，进行工序控制13

1.6.3 车间作业环境管理14

1.6.4 车间设备管理14

1.6.5 车间节能管理15

1.6.6 工艺材料管理15

1.7 热处理质量检验16

1.7.1 质量检验工作的职能16

1.7.2 质量检验方式16

1.7.3 常用热处理质量检验方法16

1.7.4 热处理检测设备的检定和管理17

1.8 不合格品的控制与纠正措施18

1.9 热处理后的质量服务18

1.10 热处理质量改进19

1.11 质量成本19

1.11.1 核算质量成本的必要性19

1.11.2 质量成本构成19

1.11.3 质量成本构成比例及质量成本分析19

1.12 人员培训20

1.12.1 人员培训形式20

1.12.2 培训内容20

1.12.3 资格20

1.13 计算机在质量管理中的应用20

1.13.1 热处理工艺过程的控制20

1.13.2 质量检验22

1.13.3 质量档案及质量信息检索22

1.13.4 工序质量分析23

1.13.5 计算机信息集成化技术的应用23

1.14 数理统计方法在热处理质量管理中的应用28

1.14.1 热处理统计过程控制28

1.14.2 数理统计方法用于热处理质量改进28

参考文献30

第2章 热处理过程中的质量控制31

2.1 待热处理工件的核查或验收31

2.1.1 原始资料31

2.1.2 待热处理件的外观、形状及尺寸要求32

2.2 加热质量控制32

2.2.1 热处理的炉温控制32

2.2.2 热处理加热介质控制35

2.2.3 正确选择加热参数38

2.2.4 加热缺陷及其控制38

2.3 正火与退火质量控制39

2.3.1 加热设备39

2.3.2 工件装炉39

2.3.3 冷却速度控制39

2.3.4 质量检验39

2.3.5 正火与退火缺陷及其控制40

2.4 淬火与回火质量控制41

2.4.1 加热设备41

2.4.2 淬火冷却介质及淬火槽41

2.4.3 淬火操作44

2.4.4 回火操作45

2.4.5 淬火、回火后的附属工序45

2.4.6 质量检验45

2.4.7 淬火、回火质量缺陷及其控制45

2.5 感应淬火与火焰淬火质量控制53

2.5.1 感应淬火质量控制53

2.5.2 火焰淬火质量控制55

2.6 化学热处理质量控制56

2.6.1 渗碳和碳氮共渗质量控制56

2.6.2 渗氮质量控制60

2.6.3 渗硼质量控制62

2.6.4 渗金属质量控制64

参考文献66

第3章 材料化学成分的检验67

3.1 钢的火花检验67

3.1.1 火花的形成及结构67

3.1.2 检验设备与操作68

3.1.3 钢的成分与火花特征68

3.2 光谱分析73

3.2.1 原子吸收光谱分析73

3.2.2 原子荧光光谱分析74

3.2.3 原子发射光谱分析74

3.2.4 X射线荧光光谱分析75

3.2.5 红外光谱分析76

3.3 微区化学成分分析76

3.3.1 透射电镜中的能谱与能量损失谱76

3.3.2 俄歇电子能谱分析77

3.3.3 光电子能谱分析78

3.3.4 探针显微分析79

3.3.5 穆斯堡尔谱分析83

参考文献84

第4章 宏观组织检验及断口分析85

4.1 宏观检验85

4.1.1 钢的酸蚀检验85

4.1.2 印痕法检验90

4.1.3 着色渗透法90

4.2 断口分析92

4.2.1 断口试样的选择92

4.2.2 断口试样的清洗94

4.2.3 断口试样的保存96

4.3 宏观断口分析97

4.3.1 断裂分类97

4.3.2 各类断口形貌特征98

4.3.3 裂纹源位置及裂纹扩展方向的判别101

4.4 显微断口分析101

4.4.1 显微断口分析方法101

4.4.2 断口显微形貌特征103

4.4.3 断口显微形貌与显微组织的关系104

4.4.4 断口的典型显微形貌特征举例106

4.5 失效分析108

4.5.1 失效108

4.5.2 失效分析的目的109

4.5.3 失效分析方法110

参考文献112

第5章 显微组织分析与检验113

5.1 金相试样的制备113

5.1.1 取样113

5.1.2 制样113

5.1.3 显微组织的显示118

5.2 光学显微镜及电子显微镜在显微分析中的应用119

5.2.1 光学显微镜119

5.2.2 电子显微镜124

5.3 定量金相方法128

5.3.1 定量金相的标准符号及基本公式128

5.3.2 测量方法129

5.3.3 定量金相数据的统计分析130

5.3.4 常用显微组织参数测定举例131

5.3.5 图像分析仪135

5.4 彩色金相技术135

5.4.1 彩色成像的基本原理135

5.4.2 干涉膜形成方法136

5.4.3 彩色显微摄影138

5.4.4 彩色金相在显微检验中的应用138

5.5 典型工程合金的显微组织检验技术142

5.5.1 结构钢与工具钢142

5.5.2 钢中非金属夹杂物的显微检验149

5.5.3 灰铸铁151

5.5.4 不锈钢和奥氏体锰钢154

5.5.5 非铁合金156

5.5.6 粉末冶金材料与硬质合金161

5.6 热处理质量及缺陷组织检验162

5.6.1 偏析与带状组织163

5.6.2 过热与过烧164

5.6.3 脱碳165

5.6.4 表面硬化层深度的测定166

5.6.5 表面渗金属（或涂覆处理）的显微检验168

参考文献170

第6章 力学性能试验172

6.1 硬度试验172

6.1.1 硬度试验的意义及分类172

6.1.2 布氏硬度试验172

6.1.3 洛氏硬度试验177

6.1.4 维氏硬度和努氏硬度试验180

6.1.5 肖氏硬度试验188

6.1.6 莫氏硬度试验189

6.1.7 里氏硬度试验190

6.1.8 硬度与强度及各种硬度之间的换算关系191

6.2 静拉伸试验195

6.2.1 静拉伸试验的特点与意义195

6.2.2 试样195

6.2.3 拉伸试验机195

6.2.4 应力－应变曲线及其力学性能指标198

6.2.5 正应力－应变曲线200

6.2.6 缺口拉伸与缺口偏斜拉伸试验201

6.2.7 低温拉伸试验203

6.2.8 拉伸试样断口分析203

6.2.9 几种常用钢材的静拉伸数据204

6.2.10 影响拉伸试验性能数据的主要因素204

6.2.11 拉伸试验中的计算机控制205

6.3 压缩、弯曲及扭转试验205

6.3.1 压缩试验205

6.3.2 弯曲试验206

6.3.3 静扭转试验207

6.3.4 剪切试验209

6.4 冲击试验210

6.4.1 冲击试验的意义210

6.4.2 冲击试验与冲击试验机210

6.4.3 冲击试验的应用212

6.4.4 几种接近实际服役条件的冲击试验215

6.5 断裂韧度试验219

6.5.1 断裂过程和断裂力学的一般概念219

6.5.2 应力强度因子K和平面应变断裂韧度KIC219

6.5.3 裂纹尖端张开位移CTOD和J积分226

6.5.4 断裂韧度测试技术228

6.6 疲劳试验231

6.6.1 疲劳失效特点231

6.6.2 疲劳性能指标231

6.6.3 常用结构钢、球墨铸铁及热处理后的疲劳特性236

6.6.4 多次冲击抗力试验240

6.6.5 疲劳裂纹萌生与扩展的性能241

6.6.6 疲劳试验技术244

6.6.7 疲劳试验机247

6.7 磨损试验248

6.7.1 磨损分类249

6.7.2 磨损试验机253

6.7.3 磨损量的测量及表示方法255

6.8 高温力学性能试验255

6.8.1 高温蠕变255

6.8.2 松弛稳定性259

6.8.3 其他高温力学性能261

参考文献264

第7章 无损检测265

7.1 内部缺陷检测265

7.1.1 X射线与γ射线检测技术265

7.1.2 超声波检测276

7.1.3 声发射检测292

7.2 表面及近表面缺陷检测295

7.2.1 磁力检测295

7.2.2 涡流检测302

7.3 表面缺陷的检测305

7.3.1 渗透检测原理、方法、分类及应用305

7.3.2 渗透检测剂及设备307

7.3.3 对比试块309

7.3.4 渗透检测基本步骤和渗透剂显示特征310

7.4 材质与热处理质量的无损检测311

7.4.1 硬度的无损检测311

7.4.2 表面硬化层深度的无损检测313

7.4.3 力学性能、显微组织的无损检测316

7.4.4 混料分选318

7.5 红外检测与微波检测320

7.5.1 红外检测320

7.5.2 微波检测321

参考文献322

第8章 残余应力的测定323

8.1 概述323

8.1.1 残余应力的分类323

8.1.2 残余应力与质量控制的关系323

8.2 残余应力的产生325

8.2.1 残余应力产生的根本原因325

8.2.2 热处理淬火时的残余应力325

8.2.3 表面淬火的残余应力326

8.2.4 表面化学热处理的残余应力327

8.2.5 表面强化的残余应力328

8.3 残余应力的测定329

8.3.1 残余应力的特点及测试方法329

8.3.2 常用残余应力测试方法330

8.3.3 X射线应力测定法334

参考文献350

第9章 合金相分析及相变过程测试351

9.1 合金相分析方法351

9.1.1 X射线衍射分析351

9.1.2 电子衍射法353

9.1.3 中子衍射法357

9.1.4 低能电子衍射358

9.1.5 场离子显微分析359

9.2 相变过程测量360

9.2.1 相变点测定360

9.2.2 奥氏体等温转变图与奥氏体连续冷却转变图的建立方法365

9.3 钢中残留奥氏体测定369

9.3.1 金相法测定残留奥氏体369

9.3.2 磁性法测定残留奥氏体370

9.3.3 X射线衍射法测定残留奥氏体370

9.4 其他物理方法简介372

9.4.1 内耗法372

9.4.2 正电子湮没技术373

9.4.3 穆斯堡尔谱仪374

9.4.4 核磁共振法376

参考文献377

第10章 金属腐蚀与防护试验379

10.1 概述379

10.1.1 金属腐蚀定义与分类379

10.1.2 金属的氧化379

10.1.3 电化学腐蚀381

10.1.4 影响金属腐蚀的因素384

10.1.5 金属腐蚀试验及评定方法389

10.2 全面腐蚀试验390

10.2.1 液态金属及熔盐腐蚀390

10.2.2 高温氧化390

10.3 局部腐蚀392

10.3.1 点蚀392

10.3.2 缝隙腐蚀393

10.3.3 电偶腐蚀395

10.3.4 晶间腐蚀395

10.4 金属在不同环境介质中的腐蚀398

10.4.1 大气腐蚀398

10.4.2 淡水中的腐蚀401

10.5 应力作用下的腐蚀破坏401

10.5.1 应力腐蚀断裂401

10.5.2 腐蚀疲劳406

10.5.3 氢致损伤408

10.6 防腐蚀技术411

10.6.1 合理选择与使用材料411

10.6.2 表面防护411

10.6.3 缓蚀剂413

10.6.4 电化学防腐蚀415

参考文献415

第11章 热处理常用数据417

11.1 常用物理化学数据417

11.1.1 元素周期表417

11.1.2 常见碳化物和金属间化合物点阵结构420

11.1.3 元素的物理和化学性质420

11.1.4 常用无机化合物的物理化学性质420

11.1.5 常用有机化合物的物理化学性质436

11.1.6 元素饱和蒸气压对应的温度443

11.1.7 氧化物饱和蒸气压对应的温度444

11.1.8 钢的温度色445

11.1.9 回火温度色445

11.2 常用金属材料牌号、化学成分、力学性能和物理性能445

11.2.1 钢445

11.2.2 铸钢519

11.2.3 合金材料524

11.3 常用金属材料热处理工艺参考数据572

11.3.1 钢572

11.3.2 高温合金606

11.4 常用钢热处理工艺参考曲线612

11.4.1 常用钢奥氏体等温转变图612

11.4.2 常用钢奥氏体连续冷却转变图647

11.4.3 常用钢改型连续冷却转变图682

11.4.4 常用钢的淬透性曲线712

11.5 常用钢的回火曲线和方程737

11.5.1 常用钢的回火曲线737

11.5.2 常用钢的回火方程778

11.6 金属相关表示方法780

11.6.1 钢铁及合金统一数字代号780

11.6.2 钢铁牌号中的代号784

11.6.3 钢产品标记代号785

11.6.4 变形铝及铝合金状态代号787

11.7 近代材料分析方法概要788

11.8 常用标准806

11.8.1 我国标准代号、含义及热处理相关标准806

11.8.2 国外标准代号、含义及热处理相关标准817

参考文献825

附录826

附录A 法定计量单位826

附录B 常用物理量的法定计量单位827

附录C 常用物理量单位换算832

附录D 拉伸性能指标名称和符号新旧对照839