鋼件的淬火開裂及防止方法

前言

　　開拓創(chuàng)新，發(fā)展我國的熱處理技術?！　〗陙?，我國制造業(yè)蓬勃發(fā)展，專業(yè)熱處理工廠像雨后春筍般地涌現(xiàn)和發(fā)展起來，急需適用的熱處理技術。鋼件的淬火開裂與變形是熱處理生產(chǎn)中常常碰到和需要處理的棘手問題。1991年出版的《鋼件的淬火開裂及防止方法》一書，受到了業(yè)界廣泛的歡迎。為了適應當前制造業(yè)發(fā)展的需求，作者對該書進行了修訂。書中補充了新理論、新技術、新工藝。　　本書的內(nèi)容包括馬氏體相變的基本知識和新觀念、新理論。馬氏體相變理論是指導鋼件淬火技術和解決淬火變形、開裂的基本依據(jù)。理論向技術的轉化，必促進技術創(chuàng)新。從第2章鋼的淬火顯微開裂開始，闡述了馬氏體淬火顯微裂紋的形貌和成因。第3章詳細敘述了鋼件熱處理應力的類型、產(chǎn)生和防止措施。第4章敘述了淬火宏觀裂紋的形貌和成因，尤其是分析了淬火裂紋斷口的形貌以及淬火沿晶開裂的微觀機制。第5、6兩章，敘述了影響淬火裂紋的各種因素，進一步指出了防止淬火開裂的措施和工藝方法。第7章介紹了近年來解決典型零件淬火開裂的經(jīng)驗和工藝。熱處理變形歪扭往往與淬火開裂相伴，控制和減少變形歪扭極為重要。在本書第8章中，闡述了熱處理變形種類、成因和防止方法?！　”緯奶攸c：　?。?）理論與實踐相結合，以馬氏體相變理論為先導，闡述鋼件淬火開裂和變形的基本規(guī)律。詳細敘述了影響開裂和變形的因素和防止方法?！　。?）補充了新理論、新觀念和新工藝，其中許多內(nèi)容是我們多年來的研究成果?！　∵M入21世紀以來，我國熱處理行業(yè)和技術迅速發(fā)展。熱處理零件達到零變形、零開裂、零廢品率已經(jīng)成為國內(nèi)外熱處理技術發(fā)展的戰(zhàn)略目標之一，但是解決和闡述這些問題的專著極為少見。作者將修改補充后的本書貢獻給熱處理同行，以提高熱處理技術水平，從而促進我國制造業(yè)的進一步蓬勃發(fā)展。　　撰寫本書時參考了許多相關資料，在此，對這些資料的作者們表示感謝。　　由于作者水平所限，書中難免存在缺點或錯誤，敬請讀者提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　《鋼件的淬火開裂及防止方法(第2版)》內(nèi)容以鋼件的淬火裂紋及其防止方法為中心，介紹了與淬火開裂相關的馬氏體的晶體結構特點和切變特征；詳細論述了導致鋼件淬火裂紋的內(nèi)部因素和外部條件，如淬火馬氏體的本質脆性及影響因素；闡述了淬火宏觀內(nèi)應力的成因及變化規(guī)律，并分析了從馬氏體的顯微開裂到鋼件的宏觀開裂的形成機理；最后介紹了生產(chǎn)中影響鋼件淬裂的因素及其防止措施和工藝方法等?！　　朵摷拇慊痖_裂及防止方法(第2版)》既有深入的理論分析，又有較豐富的生產(chǎn)技術經(jīng)驗，對于防止實際生產(chǎn)中的鋼件開裂有較好的指導作用?！朵摷拇慊痖_裂及防止方法(第2版)》可供從事鋼鐵材料科學研究的科研人員及從事鋼件熱處理生產(chǎn)的技術人員閱讀，也可供大專院校金屬材料等熱加工類專業(yè)師生參考。

作者簡介

　　劉宗昌，1940年生，內(nèi)蒙古科技大學教授。1965年畢業(yè)于北京鋼鐵學院（現(xiàn)北京科技大學）金屬學系?，F(xiàn)為中國熱處理學會理事，《金屬熱處理》、《熱處理技術與裝備》、《熱處理》等雜志編委會委員，享受政府特殊津貼。1992年被評為冶金工業(yè)部高校先進科技工作者；1993年獲全國優(yōu)秀教師稱號并獲得獎章。2007年被評為內(nèi)蒙古教學名師。　　長期從事金屬材料、固態(tài)相變和鋼的冶金質量研究，完成橫向、縱向課題共計30多項。獲省部級科技進步獎10項，專利兩項。出版的學術著作和教材有：《鋼件的淬火開裂及防止方法》、《材料組織結構轉變原理》、《金屬材料工程概論》、《過冷奧氏體擴散型相變》、《金屬學與熱處理》、《金屬固態(tài)相變教程》、《冶金類熱處理及計算機應用》等；發(fā)表學術論文200余篇。

書籍目錄

1　鋼中馬氏體相變與淬火1.1　馬氏體相變的特征及定義1.1.1　馬氏體相變的基本特征1.1.2　馬氏體相變的判據(jù)1.1.3　馬氏體相交及馬氏體的定義1.2　馬氏體相變的分類1.2.1　按相變驅動力分類1.2.2　按馬氏體相變動力學特征分類1.3　馬氏體相變熱力學及馬氏體點1.3.1　Fe～C合金馬氏體相變熱力學條件1.3.2　相變驅動力和相變阻力的熱力學運算1.3.3　純鐵的馬氏體點1.3.4　鋼的馬氏體點1.3.5　馬氏體點在生產(chǎn)實際中的應用1.4　馬氏體的物理本質及組織形態(tài)1.4.1　鋼中馬氏體的物理本質1.4.2　體心立方馬氏體（小于0.2％C)1.4.3　體心正方馬氏體（0.2％～1.9％C)1.4.4　馬氏體的晶體結構與質量體積的關系1.4.5　Fe～M系合金馬氏體1.4.6　有色合金馬氏體1.5　馬氏體相變的形核1.5.1　引言1.5.2　位錯圈相界面模型1.5.3　應變核胚模型1.5.4　層錯形核及長大模型1.6　馬氏體相變晶體學的經(jīng)典模型1.6.1　馬氏體相變的K—S切變模型1.6.2　馬氏體相變的G—T模型，均勻切變和非均勻切變1.6.3　馬氏體相變的8—B雙重切變模型1.7　馬氏體相變晶體學的唯象學說1.7.1　不變平面應變的概念1.7.2　貝茵應變不是不變平面應變1.7.3　不畸變平面的產(chǎn)生1.7.4　簡單切變1.7.5　剛性轉動1.7.6　矩陣式描述1.8　奧氏體的穩(wěn)定化及殘留奧氏體1.8.1　奧氏體的熱穩(wěn)定化1.8.2　奧氏體的機械穩(wěn)定化1.8.3　殘留奧氏體1.9　馬氏體的力學性能1.9.1　馬氏體的強度和硬度1.9.2　馬氏體的韌性和脆性1.9.3　馬氏體相變超塑性1.10　鋼件的淬火1.10.1　淬火的定義1.10.2　淬火加熱溫度1.10.3　淬火冷卻介質1.10.4　鋼的淬透性1.10.5　常用淬火方法參考文獻2　鋼的淬火顯微開裂2.1　馬氏體顯微裂紋的形態(tài)2.2　馬氏體顯微裂紋的形成2.3　影響淬火顯微開裂的因素2.3.1　淬火介質溫度的影響2.3.2　馬氏體轉變分數(shù)的影響2.3.3　馬氏體中固溶碳量的影響2.3.4　馬氏體片長度是控制因素2.4　顯微裂紋對鋼力學性能的影響2.4.1　顯微裂紋對韌性的影響2.4.2　顯微裂紋對強度的影響參考文獻3　熱處理應力3.1　基礎應力及殘余應力3.1.1　急冷熱應力及殘余應力3.1.2　急冷相變應力及殘余應力3.1.3　急熱熱應力引起的殘余應力……4　鋼件的淬火裂紋形態(tài)及斷口5　影響淬火開裂的因素6　防止的鋼件淬火開裂的方法7　鋼件開裂實例分析8　熱處理變形及防止方法附錄

章節(jié)摘錄

　　3　熱處理應力　　鋼件在熱處理中產(chǎn)生的應力有第一、第二、第三類內(nèi)應力，即鋼件各部位之間的宏觀內(nèi)應力（第一類內(nèi)應力）和晶粒范圍內(nèi)的應力（第二類應力），以及晶格內(nèi)部應力（第三類應力）。僅僅第一類內(nèi)應力就足以引起工件的扭曲和產(chǎn)生裂紋。本章討論的是指第一類內(nèi)應力?！　」ぜ诩訜岷屠鋮s過程中，將發(fā)生熱脹冷縮的體積變化，以及因組織轉變時新舊相比容差而發(fā)生的體積改變。由于熱傳導過程，工件表面比心部先加熱或先冷卻，在截面上各部分之間產(chǎn)生溫差，導致鋼件表層和心部不能在同一時刻發(fā)生上述體積變化。各部位體積變化的相互牽制便形成內(nèi)應力。加熱或冷卻速度越大，工件截面上的溫差越大，所形成的內(nèi)應力也越大?！　崽幚磉^程中所形成的內(nèi)應力是不斷變化著的瞬時應力。熱處理后在工件中存在的內(nèi)應力是殘余內(nèi)應力。瞬時應力隨著溫度的變化和組織轉變的進程而不斷地改變其大小和方向，也改變著分布狀態(tài)。　　根據(jù)內(nèi)應力形成的原因，可分為溫差引起的脹縮不均勻而產(chǎn)生的熱應力和由相變不同期及組織不均勻而產(chǎn)生的組織應力?！　嶋H上，熱處理應力有功有過，它是鋼件變形、開裂的重要因素之一。但是，它也有其有利作用，例如，經(jīng)表面強化熱處理、噴丸、滾壓等工序，在工件表層造成有益的殘余壓應力分布，能有效地提高力學性能，特別是大幅度地提高疲勞強度，延長工件使用壽命?！　「闱鍍?nèi)應力的起因及其變化規(guī)律，對于發(fā)揮其有利作用及控制并消除其有害作用——變形和開裂，有著重要意義?！　?.1　基礎應力及殘余應力　　熱處理應力可以說是基于各種原因而產(chǎn)生的基礎應力的綜合。主要包括急冷熱應力、急冷相變應力、急熱熱應力，以及表面硬化層和心部獲得不同組織時的相變應力?，F(xiàn)在以這些因素單個起作用而產(chǎn)生的應力進行分析。　　3.1.1　急冷熱應力及殘余應力　　急冷熱應力是普通淬火、滲碳淬火等熱處理操作中廣泛出現(xiàn)的應力，它是由零件急冷時表層和心部的熱收縮不等時所造成的。

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