本書主要介紹了非鐵合金的熱處理工藝，深入探討了非鐵合金的熱處理與性能的關系。主要內容包括：非鐵合金熱處理基礎、鋁和鋁合金的熱處理、銅和銅合金的熱處理、鎳和鎳基合金的熱處理、鈦和鈦合金的熱處理、其他非鐵合金的熱處理。本書緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際和熱處理新工藝，將熱處理工藝作為整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一個環(huán)節(jié)加以綜合考慮，為產(chǎn)品設計者和熱處理工程師進行產(chǎn)品設計和工藝制訂，提供了大量具有性的、翔實的參考資料。本書由世界上非鐵合金熱處理各研究領域的專家撰寫而成，反映了當代非鐵合金熱處理技術水平。
1）全球熱處理各研究領域專家的實際經(jīng)驗與理論的凝聚。
2）傳承并開拓熱處理工藝技術，反映了當代熱處理技術水平。
3）將熱處理工藝與產(chǎn)品的整個生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)完美結合，對生產(chǎn)實踐有大師級的指導價值。
4）具有先進性、全面性和實用性。
回顧1991美國金屬學會出版的《美國金屬手冊》第4分冊熱處理分冊，可以清楚地認識到，當時僅一卷的熱處理分冊，現(xiàn)已完全無法容納當今熱處理領域的數(shù)據(jù)更新和滿足熱處理技術發(fā)展的需要。為了更好地滿足非鐵合金材料熱處理方面的需要，需要對非鐵合金材料的熱處理數(shù)據(jù)進行全面補充和完善，出版這本非鐵合金熱處理手冊就顯得尤為重要和刻不容緩。此外，近年來非鐵合金的熱處理在許多方面，例如形狀記憶效應、復雜碳化物和金屬間化合物特性以及復相的相變等方面，都有許多新變化和發(fā)展。在工程應用中，與鋼鐵材料的淬火相同，非鐵合金的淬火也是極其重要的工藝過程。
本卷詳細介紹了各類非鐵金屬和合金的冶金、熱處理原理、熱處理工藝和性能，重點介紹的合金材料有鋁合金、銅合金、鎳合金和鈦合金。本卷的宗旨不僅是提供這些非鐵金屬和合金在物理冶金方面的理論基礎，而且要給出詳盡的有關這些非鐵金屬和合金的熱處理工藝、可能遇到的問題，以及某些特殊合金的性能。毫無疑問，本書可能無法涵蓋所有非鐵金屬和合金的熱處理內容，但可以說是在1991年版的第4分冊熱處理內容的基礎上，對非鐵金屬和合金的熱處理進行了充實和完善。
在此，我要由衷地感謝所有為該書出版付出辛勤勞動的作者、審閱人和美國金屬學會的工作人員。此外，我們要特別感謝自始至終在整個出版工作中起到至關重要作用的編輯們，他們是：
現(xiàn)化金屬公司（美）(NBM Metals, Inc.)，Sabit Ali
RBTi咨詢公司（美）(RBTi Consulting)，Rodney R.Boyer
美國金屬學會(ASM International)，Vicki Burt
威曼·高登鍛造公司(美)(Wyman Gordon Forgings)，Ian Dempster
羅斯托克大學(德)(Universitt Rostock)，Olaf Kessler
美國金屬學會(ASM International)，Steve Lampman
霍頓國際有限公司(美)(Houghton International, Inc.) D.Scott MacKenzie
美國金屬學會(ASM International)，Amy Nolan
美國金屬學會(ASM International)，Sue Sellers
Ronald Wallis
此外，我還要由衷感謝熱處理學會的董事會成員，感謝他們多年來在《美國金屬手冊》中熱處理分冊內容更新方面所做出的努力和貢獻。
George E.Totten
譯者序
序
前言
使用計量單位說明
第1章非鐵合金熱處理基礎1
1.1非鐵合金熱處理原理1
1.1.1簡介1
1.1.2金屬和合金中的擴散1
1.1.3冷加工金屬的退火7
1.1.4回復7
1.1.5再結晶8
1.1.6晶粒長大12
1.1.7鑄件的均勻化處理13
1.1.8固態(tài)相變16
1.1.9等溫相轉變20
1.1.10無擴散相變30
1.1.11析出強化31
致謝37
參考文獻37
1.2金屬和合金的均勻化處理38
1.2.1鑄件的均勻化39
1.2.2偏析誘發(fā)初熔溫度40
1.2.3均勻化熱處理時間估算41
1.2.4采用CALPHAD軟件優(yōu)化均勻化
熱處理42
1.2.5計算算法42
1.2.6總結44
致謝45
參考文獻45
1.3退火與再結晶45
1.3.1變形狀態(tài)46
1.3.2回復46
1.3.3再結晶47
1.3.4晶粒長大50
致謝52
參考文獻52
1.4可熱處理強化的非鐵合金52
1.4.1鋁合金53
1.4.2鎂合金59
1.4.3鎳合金65
1.4.4鈦和鈦合金68
1.4.5銅和銅合金71
1.4.6其他非鐵合金77
致謝79
參考文獻79
第2章鋁和鋁合金的熱處理80
2.1可熱處理強化鋁合金的組織80
2.1.1合金元素和相組織80
2.1.2其他微觀組織特點86
2.1.3強化機制89
2.1.4析出過程92
2.1.5具體合金體系的析出103
2.1.6固溶處理112
2.1.7淬火118
2.1.8淬火后的拉伸變形或機械變形129
2.1.9析出熱處理132
參考文獻141
2.2鋁合金的命名方法和狀態(tài)代號147
2.2.1鋁合金的命名方法147
2.2.2基本狀態(tài)代號155
2.2.3鑄造鋁合金及其狀態(tài)代號177
2.2.4變形鋁合金及其狀態(tài)代號183
致謝189
參考文獻189
2.3鋁和鋁合金的退火189
2.3.1退火機制和微觀組織演化194
2.3.2可熱處理強化鋁合金的退火201
2.3.3影響最終性能的主要退火
工藝參數(shù)204
參考文獻205
2.4鋁合金的淬火205
2.4.1鋁合金的淬火敏感性206
2.4.2淬火機制209
2.4.3淬火強度和冷卻速率211
2.4.4水淬火冷卻介質215
2.4.5浸入式水淬火217
2.4.6噴水(霧)淬火220
2.4.7聚合物淬火冷卻介質221
2.4.8其他淬火冷卻介質229
2.4.9淬火因子分析230
2.4.10淬火工件的裝爐實踐236
2.4.11淬火槽系統(tǒng)238
2.4.12攪拌系統(tǒng)242
致謝244
參考文獻244
2.5鋁合金的淬火敏感性245
2.5.1時間-溫度-性能圖246
2.5.2淬火因子分析251
2.5.3末端淬火方法257
2.5.4連續(xù)冷卻析出圖262
參考文獻269
2.6可熱處理強化鋁合金的
殘余應力271
2.6.1簡介272
2.6.2殘余應力的來源和大小272
2.6.3去除熱應力278
2.6.4改變淬火中的溫度梯度降低
殘余應力282
2.6.5機械方法降低殘余應力285
2.6.6小結287
參考文獻288
2.7鋁合金的時效強化291
2.7.1研究時效過程的方法292
2.7.2存在的問題292
2.7.3不同鋁合金系列的時效292
2.7.4Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu
合金293
2.7.5Al-Cu、Al-Cu-Mg和Al-Si-Cu
合金301
2.7.6含鋰鋁合金314
2.7.7Al-Mg-Zn和Al-Mg-Zn-Cu
合金316
參考文獻320
2.8回歸再時效328
2.8.1發(fā)展背景328
2.8.2工藝簡介329
2.8.3回歸再時效的作用331
2.8.4結論334
參考文獻334
2.9時效強化鋁合金熱處理實踐336
2.9.1時效硬化鋁合金341
2.9.2時效基本特點351
2.9.32014合金355
2.9.42017合金(硬鋁、杜拉鋁)357
2.9.52024合金358
2.9.6其他2系列鋁合金362
2.9.74和6系列
鋁合金364
2.9.87系列鋁合金368
2.9.92.鑄造鋁合金374
2.9.103.鑄造鋁合金377
2.9.114.鑄造鋁合金382
2.9.127.鑄造鋁合金382
2.10鋁合金鑄件的熱處理383
2.10.1Al-Cu和Al-Cu-Mg(2)
合金388
2.10.2Al-Zn-Mg(7)合金392
2.10.3Al-Si-Mg合金393
2.10.4Al-Si-Cu和Al-Si-Cu-Mg
合金399
2.10.5最新進展401
2.10.6進一步閱讀的參考資料401
參考文獻401
2.11鋁合金硬度和電導率測試403
2.11.1鋁合金的電導率406
2.11.2渦流電導率測量411
2.11.32024合金的電導率與時效413
參考文獻414
2.12鋁合金熱處理的模擬和建模414
2.12.1熱處理模擬模型415
2.12.2輸入材料數(shù)據(jù)415
2.12.3基于微觀組織的屈服強度模型416
2.12.4基于力學性能測試的流變曲
線模型417
2.12.5鋁合金淬火模擬實例418
參考文獻421
2.13鋁和鋁合金的滲氮421
2.13.1滲氮工藝和滲氮機制423
2.13.2滲氮層的結構和性能425
2.13.3鋁合金的滲氮性能425
2.13.4組合工藝技術426
2.13.5小結427
參考文獻427
第3章銅和銅合金的熱處理429
3.1銅和銅合金熱處理簡介429
3.1.1銅合金429
3.1.2強化機制434
3.1.3析出強化437
3.1.4均勻化處理440
3.1.5退火441
3.1.6去除應力447
3.1.7熱處理設備447
3.2銅的退火和再結晶451
3.2.1銅453
3.2.2銅的強化459
3.2.3銅的退火461
3.2.4銅線材去除應力463
參考文獻466
3.3黃銅的熱處理467
3.3.1黃銅的類型473
3.3.2加工黃銅487
3.3.3鑄造黃銅492
3.3.4去除應力493
3.3.5加工黃銅的退火494
3.3.6再結晶和晶粒長大495
參考文獻500
3.4青銅的熱處理500
3.4.1錫青銅(磷青銅)501
3.4.2鋁青銅515
3.4.3硅青銅526
3.4.4鈹青銅(銅-鈹合金)544
3.4.5其他高導電銅合金564
參考文獻566
第4章鎳和鎳基合金的熱處理567
4.1鎳基合金的熱處理和相組織567
4.1.1鎳的合金化和相組織567
4.1.2鎳合金575
4.1.3熱處理工藝指南586
4.1.4均勻化處理588
4.1.5退火590
4.1.6退火方法593
4.1.7去除應力和應力均勻化處理594
4.1.8固溶處理595
4.1.9穩(wěn)定化處理598
4.1.10時效598
4.1.11直接時效工藝599
4.1.12雙相組織熱處理工藝600
4.1.13熱處理建模601
致謝605
參考文獻605
4.2鍛造鎳基合金的熱處理607
4.2.1鎳基變形高溫合金608
4.2.2鍛造工藝和退火608
4.2.3固溶強化鍛造鎳基合金616
4.2.4固溶強化鎳基合金的熱處理621
4.2.5時效強化合金628
4.2.6時效強化合金的退火632
4.2.7時效強化前的固溶處理633
4.2.8時效635
4.2.9冷加工的影響639
4.2.10相強化的鎳基合金的熱處理640
4.2.11相強化的鎳-鐵基超合金的
熱處理645
4.2.12相強化的鎳-鐵基超合金的
熱處理650
4.2.13粉末冶金超合金654
致謝656
參考文獻656
4.3鑄造鎳基合金的熱處理657
4.3.1鑄造鎳基合金658
4.3.2熱處理668
4.3.3強化機制670
4.3.4工業(yè)鑄造鎳基合金的熱處理675
4.3.5鑄造超合金的熱處理677
4.3.6鑄造超合金的固溶處理678
4.3.7鑄造超合金的時效681
4.3.8等軸多晶鑄造超合金682
4.3.9定向凝固鑄件683
4.3.10擴散涂層687
第5章鈦和鈦合金的熱處理688
5.1鈦和鈦合金簡介688
5.1.1鈦元素688
5.1.2合金元素690
5.1.3鈦合金的分類698
5.1.4鈦合金的微觀組織712
參考文獻715
5.2鈦合金熱處理的相組織轉變715
5.2.1平衡相的關系716
5.2.2亞穩(wěn)相和亞穩(wěn)相圖717
5.2.3淬火后的相組織722
5.2.4相變動力學723
5.2.5熱處理725
5.2.6鈦-鋁合金730
5.2.7熱處理過程中的污染731
5.2.8總結732
致謝732
參考文獻732
5.3鈦和鈦合金的熱處理733
5.3.1合金元素對/相變的影響733
5.3.2合金種類和熱處理的影響736
5.3.3去應力退火736
5.3.4提高力學性能的退火實踐738
5.3.5矯直、定型和平整740
5.3.6固溶和時效處理740
5.3.7淬火742
5.3.8表面剝落和氧化743
5.3.9時效強化745
5.3.10相表層746
5.3.11氫脆752
5.3.12熱處理過程中工件尺寸的伸長755
5.3.13熱處理過程和熱處理爐756
5.3.14淬火760
5.3.15控制變形夾具761
5.3.16熱處理前后檢查清單761
5.3.17確定相轉變溫度的方法761
參考文獻771
5.4鈦和鈦合金的變形與再結晶773
5.4.1變形773
5.4.2鈦的織構發(fā)展776
5.4.3織構強化777
5.4.4應變強化780
5.4.5應變的影響780
5.4.6超塑性781
5.4.7回復和再結晶781
5.4.8近再結晶786
參考文獻787
5.5鈦合金的淬火和殘余應力的控制787
5.5.1合金元素的作用787
5.5.2鋁和鉬的相穩(wěn)定當量系數(shù)787
5.5.3鈦合金的分類和微觀組織788
5.5.4鈦合金的熱處理792
5.5.5鈦合金的淬火792
5.5.6末端淬火和淬透性795
5.5.7殘余應力的控制796
參考文獻799
5.6熱處理對鈦合金力學性能的影響800
5.6.1工業(yè)純鈦800
5.6.2型和近型鈦合金804
5.6.3-型鈦合金809
5.6.4型鈦合金816
5.6.5力學性能對比817
5.6.6總結826
參考文獻826
5.7鈦合金的滲氮826
5.7.1基礎828
5.7.2適用于鈦合金的滲氮方法832
5.7.3滲氮動力學834
5.7.4滲氮與其他熱處理相結合834
5.7.5滲氮鈦合金的性能839
5.7.6滲氮溫度對-型鈦合金表面
性能的影響844
5.7.7鈦滲氮產(chǎn)品的應用844
5.7.8結論844
參考文獻845
第6章其他非鐵合金的熱處理852
6.1鈷基合金的熱處理852
6.1.1鈷基合金的晶體結構與相組織852
6.1.2耐磨鈷基合金853
6.1.3耐熱鈷基合金858
6.1.4耐蝕鈷基合金861
6.1.5熱處理862
說明863
參考文獻863
6.2低熔點合金的熱處理863
6.2.1鉛和鉛合金的熱處理863
6.2.2富錫合金的熱處理867
6.2.3鋅合金的熱處理867
參考文獻872
選擇參考文獻872
6.3鎂合金的熱處理872
6.3.1熱處理狀態(tài)代號872
6.3.2合金牌號873
6.3.3晶粒尺寸的影響873
6.3.4硬度與力學性能之間的關系875
6.3.5鎂合金的析出強化875
6.3.6單一元素對析出強化的影響876
6.3.7鎂合金熱處理類型877
6.3.8影響熱處理的主要因素880
6.3.9熱處理設備和工藝882
6.3.10熱處理中的問題及其預防措施883
6.3.11焊接修復件的熱處理885
6.3.12熱處理后工件的檢驗886
6.3.13預防和控制鎂火887
參考文獻887
6.4鎂基復合材料的熱處理888
6.4.1鎂基復合材料簡介888
6.4.2鎂合金的性能888
6.4.3微觀組織889
6.4.4鎂合金系統(tǒng)的熱處理891
6.4.5鎂基復合材料的熱處理897
參考文獻899
6.5貴金屬的退火901
6.5.1純貴金屬901
6.5.2金首飾合金902
6.5.3銀-銅合金903
說明906
參考文獻906
6.6難熔金屬的退火906
6.6.1退火實踐906
6.6.2鎢和鎢合金906
6.6.3鉬和鉬合金908
6.6.4鈮和鈮合金909
6.6.5鉭和鉭合金909
6.6.6錸909
參考文獻909
6.7鈾金屬和鈾合金的熱處理910
6.7.1貧鈾金屬的組織特點910
6.7.2晶粒尺寸和取向控制910
6.7.3冷加工911
6.7.4退火912
6.7.5低合金化貧鈾合金914
6.7.6亞穩(wěn)態(tài)高合金的貧鈾合金921
6.7.7處理工藝和設備921
6.7.8熱處理實例923
6.7.9許可證及健康和安全要求923
說明924
參考文獻924
選擇參考文獻924
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