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金屬熱處理缺陷分析及案例第2版
《金屬熱處理缺陷分析及案例(第2版)》采取理論分析與實際經(jīng)驗相結(jié)合的方法,對金屬熱處理缺陷進行了全面系統(tǒng)論述!督饘贌崽幚砣毕莘治黾鞍咐ǖ2版)》著重介紹了熱處理裂紋、熱處理變形超指標(biāo)、殘留內(nèi)應(yīng)力過大、組織不合格、力學(xué)性能不合格、脆性等常見熱處理缺陷的特征、產(chǎn)生原因、危害性及預(yù)防挽救措施;專門介紹了真空熱處理、保護熱處理及非鐵金屬熱處理可能出現(xiàn)的缺陷;從預(yù)防的角度介紹了熱處理質(zhì)量全面控制;最后列舉了84個各種類型的熱處理缺陷分析案例,可供讀者有針對性的參考。
《金屬熱處理缺陷分析及案例(第2版)》可供熱處理工程技術(shù)人員和管理人員閱讀,對從事機械產(chǎn)品設(shè)計和冷熱加工工藝編制的技術(shù)人員,以及相關(guān)專業(yè)在校師生也具有重要參考價值。
前言
熱處理質(zhì)量直接影響各種機械產(chǎn)品的性能和使用安全,對開發(fā)新產(chǎn)品和提高產(chǎn)品競爭力有著重要作用。因此,減少和避免熱處理缺陷、提高熱處理質(zhì)量是機械行業(yè)關(guān)注的焦點之一,也是熱處理工作者的重要使命。為了推動熱處理技術(shù)進步和生產(chǎn)發(fā)展,促進機械產(chǎn)品質(zhì)量提高,我們受全國熱處理學(xué)會委托,于1997年編寫出版了《金屬熱處理缺陷分析及案例》(第1版)。此書全面系統(tǒng)地闡述了熱處理缺陷分析理論,列舉了生產(chǎn)中發(fā)生的典型實例,填補了熱處理專業(yè)書庫的缺項,對熱處理生產(chǎn)具有借鑒和參考價值。
熱處理缺陷主要有熱處理裂紋、變形超指標(biāo)、殘留應(yīng)力過大、組織不合格、力學(xué)性能不合格、脆性,還有表面熱處理和化學(xué)熱處理硬化層深度不合格、真空熱處理和保護熱處理表面層元素變化、表面不光亮,以及非鐵金屬熱處理特殊缺陷等。本書對各種熱處理缺陷的形態(tài)和危害、產(chǎn)生原因、預(yù)防和補救措施等方面,進行了全面分析論述。從預(yù)防熱處理缺陷角度介紹了熱處理全面質(zhì)量控制,根治熱處理缺陷的重要措施是對熱處理全過程,包括熱處理前、熱處理中、熱處理后,進行認(rèn)真質(zhì)量控制,對熱處理生產(chǎn)的環(huán)境、設(shè)備、工藝、原材料、人員等環(huán)節(jié)嚴(yán)格要求和控制,把熱處理缺陷消滅在形成過程中。在全國廣大熱處理工作者支持下,我們收集并選登了各種熱處理缺陷案例,從缺陷形貌特征、試驗分析、驗證試驗及預(yù)防挽救措施等方面詳實地介紹了常見熱處理缺陷分析結(jié)果。
《金屬熱處理缺陷分析及案例》第1版自1997年出版以來,深受讀者歡迎,已多次重印。近年來熱處理技術(shù)迅速發(fā)展,熱處理缺陷研究更為系統(tǒng)和深入。為了適應(yīng)熱處理行業(yè)發(fā)展形勢和需求,我們對該書進行了增補和修訂。在“第1章概論”中,增加了“熱處理缺陷分析方法”一節(jié);在“第5章組織不合格”中,增加了“感應(yīng)加熱淬火組織缺陷”一節(jié);在“第8章其他熱處理缺陷”一章中,對“真空熱處理和保護熱處理缺陷”進行了重寫,增加了較多內(nèi)容;在“第9章熱處理缺陷預(yù)防與全面質(zhì)量控制”中,重寫了“質(zhì)量管理”有關(guān)內(nèi)容;第10章新增了40個案例,總共介紹了84個熱處理缺陷分析案例,并按熱處理缺陷性質(zhì)對這84個案例進行了分類編排。此外,我們又對書中內(nèi)容進行了更新,對不妥之處進行了修改。
本書第1、8、9章由王廣生編寫;第2章由石康才編寫;第3、4、6、7章由周敬恩編寫;第5章由王廣生、石康才編寫,第10章的案例由有關(guān)工廠、研究院所的專業(yè)人員提供,由王廣生、曹敏達、王志剛進行整理。全書由王廣生統(tǒng)稿。在熱處理缺陷分析案例收集過程中,得到了有關(guān)作者和《金屬熱處理》雜志編輯部的大力支持;在編寫過程中,航空熱處理中心的同志給予了很多幫助,在此表示衷心感謝。
由于我們水平有限,書中難免有缺點和不妥之處,望廣大讀者批評指正。
作者
前言
第1章概論1
1.1熱處理缺陷及分類1
1.2熱處理缺陷分析方法4
第2章熱處理裂紋8
2.1熱處理裂紋的一般概念8
2.2加熱不當(dāng)形成的裂紋9
2.2.1升溫速度過快引起的
裂紋9
2.2.2表面增碳或脫碳引起
的裂紋10
2.2.3過熱或過燒引起的
裂紋10
2.2.4在含氫氣氛中加熱引
起的氫致裂紋11
2.3金屬零件的淬火裂紋13
2.3.1馬氏體的顯微裂紋13
2.3.2淬火裂紋14
2.4影響淬火裂紋形成的因素21
2.4.1冶金因素的影響21
2.4.2零件尺寸和結(jié)構(gòu)的
影響25
2.4.3工藝因素的影響27
2.5預(yù)防淬火裂紋的方法29
2.5.1正確進行產(chǎn)品設(shè)計29
2.5.2合理安排工藝路線35
2.5.3確定合理的加熱參數(shù)36
2.5.4選定合適的淬火方法41
2.5.5淬火介質(zhì)的選擇47
2.5.6防止淬火裂紋的其他
措施51
2.6其他熱處理裂紋51
2.6.1回火裂紋51
2.6.2冷處理裂紋52
2.6.3時效裂紋53
2.6.4磨削裂紋53
2.6.5電鍍裂紋55
第3章熱處理變形56
3.1工件熱處理的尺寸變化56
3.2工件熱處理的形狀畸變59
3.3熱處理變形的一般規(guī)律60
3.3.1淬火變形的趨勢60
3.3.2影響熱處理變形的
因素62
3.3.3化學(xué)熱處理工件的
變形71
3.4熱處理變形的校正75
3.4.1機械校正法75
3.4.2熱處理校正法75
第4章殘留內(nèi)應(yīng)力77
4.1熱處理內(nèi)應(yīng)力77
4.1.1熱應(yīng)力77
4.1.2組織應(yīng)力78
4.1.3熱處理工件的殘留應(yīng)
力分布及影響因素78
4.1.4表面淬火工件的殘留
應(yīng)力80
4.1.5化學(xué)熱處理工件的殘
留應(yīng)力82
4.2殘留應(yīng)力對力學(xué)性能的
影響83
4.2.1殘留應(yīng)力與硬度84
4.2.2殘留應(yīng)力與磨損84
4.2.3殘留應(yīng)力與疲勞86
4.2.4殘留應(yīng)力與腐蝕92
4.2.5殘留應(yīng)力與電鍍92
4.3殘留應(yīng)力的調(diào)整和消除93
第5章組織不合格96
5.1熱處理與組織、性能的關(guān)系96
5.2氧化與脫碳99
5.2.1氧化99
5.2.2脫碳100
5.2.3防止和減輕氧化脫碳
的措施101
5.3過熱與過燒102
5.3.1過熱102
5.3.2過燒105
5.4低、中碳鋼預(yù)備熱處理球化
體級別不合格106
5.5感應(yīng)加熱淬火組織缺陷107
5.6滲碳組織缺陷109
5.6.1表層碳化物過多、呈
大塊狀或網(wǎng)狀分布109
5.6.2殘留奧氏體量過多111
5.6.3馬氏體粗大111
5.6.4內(nèi)氧化112
5.6.5黑色組織114
5.7滲氮組織缺陷116
5.7.1滲前原始組織中鐵素
體過多、回火索氏體組
織粗大116
5.7.2化合物層疏松117
5.7.3針狀組織119
5.7.4網(wǎng)狀和脈狀氮化物119
5.8滲硼組織缺陷120
5.8.1滲硼層的非正常組織120
5.8.2滲硼層存在較多孔洞121
Ⅵ金屬熱處理缺陷分析及案例第6章力學(xué)性能不合格122
6.1熱處理和硬度122
6.1.1軟點123
6.1.2硬度不足123
6.1.3高頻感應(yīng)加熱淬火和
滲碳工件的軟點和
硬度不足124
6.2拉伸性能和疲勞強度不
合格124
6.2.1拉伸性能不合格125
6.2.2疲勞性能不合格126
6.3耐腐蝕性能不良129
6.3.1熱處理對晶間腐蝕和
點腐蝕性能的影響130
6.3.2熱處理對應(yīng)力腐蝕開
裂的影響132
6.4持久蠕變性能不合格132
6.4.1高溫合金熱處理與持
久蠕變性能133
6.4.2高溫蠕變脆性137
6.5非鐵金屬合金力學(xué)性能不
合格138
第7章脆性140
7.1回火脆性140
7.1.1第一類回火脆性140
7.1.2第二類回火脆性142
7.2低溫脆性146
7.2.1低溫脆性的評定146
7.2.2鋼的成分和組織對低
溫脆性斷裂的影響147
7.3氫脆性151
7.3.1氫脆及其分類151
7.3.2鋼的成分和組織對氫
脆的影響152
7.4σ脆性153
7.4.1σ相的性質(zhì)及其對性
能的影響153
7.4.2鋼的成分、熱處理與σ
相的形成153
7.5電鍍脆性154
7.5.1電鍍脆性的影響因素154
7.5.2防止電鍍脆性的措施155
7.6滲層脆性155
7.6.1滲氮層脆性155
7.6.2滲硼層脆性156
第8章其他熱處理缺陷158
8.1化學(xué)熱處理和表面熱處理
特殊缺陷158
8.1.1滲碳硬化層深度不合格159
8.1.2滲氮硬化層深度不合格160
8.1.3滲硼、滲鋁硬化層深
度不合格161
8.1.4感應(yīng)加熱淬火硬化層
深度不合格161
8.1.5火焰加熱淬火硬化層
深度不合格162
8.2真空熱處理和保護氣氛熱
處理缺陷162
8.2.1表面不光亮和氧化色163
8.2.2表面增碳或增氮164
8.2.3真空熱處理表面合金
元素貧化與粘連167
8.2.4保護氣氛熱處理氫脆169
8.3非鐵金屬合金熱處理缺陷171
8.3.1鋁合金熱處理缺陷171
8.3.2鎂合金熱處理缺陷172
8.3.3鈦合金熱處理缺陷173
8.3.4銅合金熱處理缺陷174
8.3.5高溫合金熱處理缺陷174
第9章熱處理缺陷預(yù)防與
全面質(zhì)量控制177
9.1熱處理全面質(zhì)量控制的概念177
9.2基礎(chǔ)條件控制178
9.2.1環(huán)境條件控制178
9.2.2設(shè)備與儀表控制181
9.2.3人員素質(zhì)和管理水平192
9.3熱處理前質(zhì)量控制198
9.3.1熱處理零件設(shè)計的質(zhì)
量控制198
9.3.2原材料質(zhì)量控制205
9.3.3熱處理前各工序質(zhì)量
控制209
9.4熱處理中質(zhì)量控制215
9.4.1待處理件的核查215
9.4.2預(yù)備熱處理質(zhì)量控制216
9.4.3淬火回火質(zhì)量控制221
9.4.4表面熱處理與化學(xué)熱
處理的質(zhì)量控制230
9.5熱處理后質(zhì)量控制240
9.5.1后處理質(zhì)量控制240
9.5.2完善質(zhì)量服務(wù)工作244
9.5.3重視環(huán)境保護和技術(shù)
安全工作244
目錄Ⅶ第10章熱處理缺陷分析
案例248
10.1熱處理裂紋248
10.1.1汽車半軸淬火開裂與
疲勞斷裂的分析及
防止措施248
10.1.245鋼工件在易裂尺寸
范圍開裂的分析及
防止措施251
10.1.3本體淬火裂紋的分析
及防止措施252
10.1.4三硝水空氣雙液淬
火裂紋的分析及
防止措施254
10.1.5絞肉機孔板淬火工藝
的改進256
10.1.6高碳鋼及軸承鋼零件
淬火裂紋的分析及
防止措施257
10.1.7機床活塞超音頻感應(yīng)
加熱淬火裂紋的分析
及防止措施260
10.1.8汽車轉(zhuǎn)向節(jié)中頻感應(yīng)
加熱淬火裂紋的分析
及防止措施262
10.1.9大型工件熱處理過程
中內(nèi)裂的分析及防
止措施265
10.1.10高速鋼焊接工具裂紋
的分析及防止
措施271
10.1.11石油鉆桿接頭表面開
裂原因分析274
10.1.12高碳低合金冷作模具
鋼開裂原因分析277
10.1.1345A鋼卡爪淬火開裂原
因分析280
10.1.14高碳馬氏體鋼球淬火
開裂原因分析284
10.1.1542CrMo鋼高強度螺母
裂紋分析288
10.1.16銷軸淬火裂紋的產(chǎn)生
及預(yù)防措施291
Ⅷ金屬熱處理缺陷分析及案例10.2熱處理變形294
10.2.1曲線齒錐齒輪熱處理
變形的分析及防止
措施294
10.2.2無壓淬火減少曲線齒
錐齒輪平面翹曲變形297
10.2.3齒輪淬火變形的分析
及防止措施300
10.2.4錐齒輪花鍵孔變形的
分析及防止措施303
10.2.5汽車穩(wěn)定桿淬火工藝
的改進304
10.2.6工字卡規(guī)熱處理變形
的分析及防止措施305
10.2.7利用熱應(yīng)力預(yù)彎曲減
少上導(dǎo)軌淬火變形308
10.2.8碟形刀片的防止變形
熱處理310
10.2.965Mn彈簧片熱處理變
形的分析及防止措施312
10.2.10空心輥中頻感應(yīng)加熱
表面淬火變形的分析
及防止措施313
10.2.11氣體氮碳共滲零件變
形的分析及防止
措施317
10.2.12大型滲碳齒輪圈熱處
理畸變及控制319
10.2.13高速柴油機曲軸滲氮畸
變規(guī)律與控制措施322
10.2.14活塞環(huán)的滲氮變形與
控制327
10.2.15半聯(lián)軸器滲碳淬火畸變
的分析及改進措施330
10.2.16控制氮碳共滲零件變形
的措施332
10.2.1750CrV鋼針熱處理
工藝335
10.2.18傳動軸凸緣內(nèi)孔收縮
產(chǎn)生的原因及改進
方法337
10.2.19主減齒輪滲碳淬火畸
變的控制339
10.3殘留內(nèi)應(yīng)力342
10.3.1T10A模具線切割開裂的
分析及防止措施342
10.3.2大型冷沖模具熱處理缺
陷分析及改進措施343
10.3.3熱處理工藝對零件表面
組織及磨削裂紋的
影響344
10.3.4大直徑曲軸熱處理后的
殘留應(yīng)力研究349
10.3.5CrWMn鋼模具炸裂原因
分析352
10.4組織不良355
10.4.1木工鋸條熱處理殘品的
挽救措施355
10.4.2氣體滲碳件的補修
工藝357
10.4.3高頻感應(yīng)加熱淬火構(gòu)件
低應(yīng)力疲勞脆斷的
分析及防止措施360
10.4.420鋼板冷沖壓產(chǎn)生裂紋
的原因及解決方法362
10.4.520CrMnTi鋼預(yù)備熱處理
組織缺陷分析364
10.4.645鋼渣漿泵主軸早期疲
勞斷裂分析366
10.4.7橋間差速器殼輸入花鍵
軸失效分析370
10.4.8鉆機制動轂裂紋失效分
析和改進373
10.4.9Cr12MoV鋼旋壓成形輪
早期斷裂失效原因
分析378
目錄Ⅸ10.4.10Q235鋼波形護欄室溫
脆斷原因分析382
10.4.11斜齒輪早期斷裂的原
因分析386
10.4.1240Cr鋼活塞開裂原因
分析389
10.4.13W18Cr4V鋼拉刀斷裂
分析392
10.4.14碳氮共滲離合器主軸
的疲勞斷裂395
10.4.15通用汽油機曲軸斷裂
分析399
10.4.1627SiMnMoV鋼滲碳針閥
體斷裂失效分析402
10.5力學(xué)性能不合格405
10.5.120MnV鋼圓環(huán)鏈質(zhì)量
分析405
10.5.215Cr鋼活塞銷淬火工藝
的改進408
10.5.3游標(biāo)卡尺測尺熱處理新
工藝409
10.5.4球墨鑄鐵底座退火工藝
的改進411
10.5.5冷作模具失效分析及改
進措施413
10.5.6叉車半軸中頻感應(yīng)加熱
淬火質(zhì)量分析與工藝
改進416
10.5.7曲軸氣體滲氮后表面硬
度偏低的挽救措施418
10.5.865Mn鋼爪型接地彈簧墊
圈熱處理工藝改進420
10.5.916MnCr5鋼軟化退火
工藝421
10.5.10中碳鉻鉬釩鋼調(diào)質(zhì)熱
處理力學(xué)性能不足的
原因分析及對策425
10.6脆性429
10.6.1高強度鋼甲醇裂解氣保
護熱處理氫脆429
10.6.220CrMnTi鋼齒輪碳氮共
滲中的氫脆433
10.6.3滲碳齒輪通氨淬火的氫
脆現(xiàn)象437
10.6.4Z10硅鋼片的脆化與
防止440
10.6.525Cr2Mo1V鋼高溫緊固螺
栓脆化及恢復(fù)熱處理442
10.6.665Mn鋼墊片開裂失效
分析445
10.6.7閥體開裂原因分析448
10.6.8彈性薄壁緊固件產(chǎn)生脆
性斷裂的原因分析及
防止措施452
10.6.9液壓缸斷裂分析456
10.6.10扭力軸斷裂原因
分析459
10.7其他熱處理缺陷463
10.7.1汽車滲碳零件失效
分析463
10.7.21Cr18Ni9Ti鋼桔皮狀
表面的探討469
10.7.3EQ1060變速器總成二軸
斷裂失效分析471
10.7.4踏板式摩托車后輪輸出
軸斷裂失效分析473
10.7.55B05防銹鋁預(yù)絞絲斷裂
失效分析47910.7.6Q5251型摩托車車輪
開裂原因分析482
10.7.7控制1J79合金磁性能
的新工藝485
10.7.8GH2132高溫合金熱處理
后硬度低的原因分析487
參考文獻490
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