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第一章　化学热处理总论1

第一节　概论1

一、化学热处理特点1

二、化学热处理分类及应用3

三、化学热处理技术发展概况8

第二节　化学热处理基本原理10

一、化学热处理基本过程10

二、固体扩散基本规律14

三、扩散层形成规律及渗层相组成与组织18

第三节　催化剂及催渗剂在化学热处理中的作用23

一、催化剂23

二、催渗剂27

第四节　化学热处理过程中的制约因素分析及加速化学热处理的途径30

一、化学热处理过程中的制约因素分析30

二、加速化学热处理的途径32

第二章　钢的渗碳（5310）35

第一节　概论35

一、渗碳过程35

二、渗碳层相组成和组织39

三、渗碳层的技术要求及对力学性能的影响40

第二节　渗碳钢45

一、对渗碳钢的要求45

二、渗碳钢的合金化46

三、常用渗碳钢51

第三节　渗碳介质72

一、气体渗碳介质72

二、固体渗碳介质及膏剂渗碳介质82

三、液体渗碳介质84

四、防渗剂87

第四节　碳势控制88

一、炉气碳势控制方法和基础88

二、渗碳过程计算机控制原理106

三、热处理气氛控制系统与控制类别109

四、渗碳全过程的计算机控制及应用112

第五节　渗碳后的热处理120

一、渗碳后的冷却方式120

二、渗碳后的热处理121

第六节　渗碳件的金相组织与性能130

一、渗碳件的金相组织130

二、渗碳层及渗碳件的力学性能135

第七节　渗碳件的质量检验141

一、对钢材和预备热处理后的质量检验141

二、渗碳层淬火前的组织检验142

三、渗碳层总深度的检验143

四、渗碳层碳浓度梯度的检验146

五、渗碳件淬火回火后表面硬度和心部硬度的检验146

六、有效硬化层深度的检验148

七、重载齿轮渗碳层球化处理后金相组织检验150

八、渗碳热处理件最终金相组织检验151

第八节　钢的气体渗碳（5311G）156

一、井式炉气体渗碳156

二、密封箱式炉气体渗碳171

三、连续炉气体渗碳184

第九节　真空渗碳（5311V）207

一、真空渗碳技术发展概况207

二、真空渗碳炉209

三、真空热处理基础知识213

四、真空渗碳工艺及操作219

五、真空渗碳应用实例225

第十节　离子渗碳（5317）231

一、离子渗碳设备231

二、离子渗碳原理与工艺234

三、离子渗碳与气体渗碳比较238

四、离子渗碳应用实例245

第十一节　其他渗碳方法247

一、液体渗碳（5311L）247

二、固体渗碳（5311S）251

三、膏剂渗碳256

四、感应加热渗碳257

五、流态床渗碳（5311F）257

第十二节　深层渗碳259

一、概述259

二、大型重载齿轮深层渗碳热处理261

三、大型重载齿轮轴深层渗碳热处理实例263

四、大型矿山、冶金轴承深层渗碳热处理267

第十三节　渗碳热处理缺陷分析及预防补救措施274

一、渗碳件的表面裂纹274

二、磨削裂纹283

三、渗碳热处理件低应力脆断292

四、错料或渗碳热处理工艺不当引起的开裂297

五、碳势自动控制出现较大的碳势偏差301

六、有效渗碳硬化层深度超标及渗碳层深度不均匀303

七、渗碳热处理件硬度不足和软点306

八、渗碳热处理件的组织缺陷308

九、渗碳热处理件的其他缺陷311

第三章　钢的渗氮（5330）313

第一节　渗氮原理313

一、气体渗氮基本过程313

二、铁氮相图和渗氮层相组成315

三、碳及合金元素对渗层中的相和组织的影响319

四、渗氮层中的相变323

五、渗氮层的性能特点327

第二节　渗氮钢329

一、常用渗氮钢及其应用329

二、常用渗氮钢调质后的力学性能331

三、常用渗氮钢（合金调质钢）的化学成分及相关数据333

四、30Cr2MoV快速渗氮钢336

五、渗氮钢（合金调质钢）的预备热处理338

第三节　钢的气体渗氮（5331G）341

一、渗氮介质、氨分解率测定仪及非渗氮部位的防护341

二、气体渗氮设备及装置343

三、结构钢强化渗氮工艺参数的确定344

四、气体渗氮工艺347

五、预氧化催渗气体渗氮356

六、氮势控制技术358

第四节　离子渗氮（5337）365

一、离子渗氮原理366

二、离子渗氮设备370

三、离子渗氮主要工艺参数377

四、离子渗氮与气体渗氮在渗层性能上的差别386

五、离子渗氮的应用389

第五节　真空脉冲渗氮及其他渗氮方法398

一、真空脉冲渗氮的优点398

二、真空脉冲化学热处理炉399

三、真空脉冲渗氮工艺参数及其对组织和性能的影响400

四、真空脉冲渗氮（或氮碳共渗）应用实例404

五、其他渗氮工艺方法407

第六节　渗氮件的质量检验408

一、检验标准、检验项目及检验方法408

二、渗氮件的质量检验409

第七节　渗氮件常见缺陷分析418

一、气体渗氮常见缺陷418

二、离子渗氮常见缺陷421

三、渗氮件组织缺陷分析423

四、渗氮件硬度低、渗层浅的原因分析430

第四章　钢的碳氮共渗（5320）434

第一节　碳氮共渗的特点及共渗层深度和碳氮浓度的选择434

一、碳氮共渗基本过程434

二、碳氮共渗的特点435

三、碳氮共渗层深度和碳氮浓度的选择436

第二节　碳氮共渗工艺参数的确定438

一、共渗温度438

二、共渗时间440

三、渗剂用量及换气次数441

第三节　碳氮共渗用钢及其热处理444

一、碳氮共渗用钢444

二、碳氮共渗后的热处理445

第四节　碳氮共渗热处理后的组织与性能449

一、共渗层组织449

二、碳氮共渗件的力学性能450

第五节　气体碳氮共渗（5320G）460

一、气体碳氮共渗设备460

二、气体碳氮共渗介质460

三、气体碳氮共渗工艺质量控制措施465

四、催渗技术在碳氮共渗中的应用469

五、气体碳氮共渗实例473

第六节 液体碳氮共渗及其他碳氮共渗工艺方法482

一、液体（盐浴）碳氮共渗（5320L）482

二、离子碳氮共渗487

三、其他碳氮共渗方法491

第七节　碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷分析493

一、碳氮共渗件的质量检验493

二、碳氮共渗热处理件组织缺陷分析496

三、碳氮共渗热处理件硬度、渗层及畸变方面的缺陷分析503

第八节　渗碳及碳氮共渗件的低应力脆断505

一、工件中氢的来源505

二、氢脆断裂的主要特征506

三、氢脆的敏感因素507

四、钢中氢含量的检测507

五、钢中的氢含量对冶金质量和力学性能的影响508

六、渗碳及碳氮共渗件发生氢脆断裂的基本规律512

七、氢脆开裂机理513

第五章　渗硫及钢铁材料在铁素体状态下的二元和多元共渗514

第一节　渗硫（5350S）514

一、渗硫技术发展概况514

二、铁硫相图、渗层相组成、组织及性能519

三、渗硫工艺方法523

第二节　硫氮共渗（5370S-N）及硫氮碳共渗（5370S-N-C）535

一、硫氮共渗及复合渗535

二、硫氮碳共渗542

三、硫氮及硫氮碳共渗件的质量检验及缺陷分析554

第三节　氮碳共渗（5340）558

一、氮碳共渗特点及工艺原理558

二、氮碳共渗层组织和性能560

三、气体氮碳共渗（5340G）564

四、液体氮碳共渗（5340L）575

五、离子氮碳共渗585

六、真空脉冲氮碳共渗590

七、其他氮碳共渗方法593

八、氮碳共渗件的质量检验599

九、氮碳共渗缺陷分析600

第四节　其他共渗实例605

一、三元共渗605

二、四元共渗606

三、五元共渗608

第五节 五种低温化学热处理工艺方法选用原则609

一、选择工艺方法的一般原则610

二、齿轮类、轴类及模具类低温化学热处理工艺方法选择参考614

第六章　钢的渗硼（5350B）616

第一节　渗硼原理及渗硼层组织与性能616

一、铁硼相图及渗硼层的相组成616

二、渗硼层形成机理619

三、渗硼层组织及其类型622

四、渗硼件的性能629

五、影响钢铁材料渗硼的因素及渗硼后的热处理635

第二节　渗硼工艺639

一、固体渗硼（5351BS）639

二、液体渗硼（5351BL）664

三、气体渗硼（5351BG）674

四、离子渗硼（5357）675

五、真空渗硼（5351BV）678

六、电解渗硼679

七、感应加热渗硼处理684

第三节　渗硼件的质量检验685

一、渗硼件的质量检验685

二、渗硼件常见缺陷分析及预防688