1）全球热处理各研究领域专家的实际经验与理论的凝聚。

2）传承并开拓热处理工艺技术，反映了当代热处理技术水平。

3）将热处理工艺与产品的整个生产加工环节完美结合，对生产实践有大师级的指导价值。

4）具有先进性、全面性和实用性。

本书主要介绍了非铁合金的热处理工艺，深入探讨了非铁合金的热处理与性能的关系。主要内容包括：非铁合金热处理基础、铝和铝合金的热处理、铜和铜合金的热处理、镍和镍基合金的热处理、钛和钛合金的热处理、其他非铁合金的热处理。本书紧密联系生产实际和热处理新工艺，将热处理工艺作为整个产品生产过程中的一个环节加以综合考虑，为产品设计者和热处理工程师进行产品设计和工艺制订，提供了大量具有性的、翔实的参考资料。本书由世界上非铁合金热处理各研究领域的专家撰写而成，反映了当代非铁合金热处理技术水平。

译者序

序

前言

使用计量单位说明

第1章非铁合金热处理基础1

1.1非铁合金热处理原理1

1.1.1简介1

1.1.2金属和合金中的扩散1

1.1.3冷加工金属的退火7

1.1.4回复7

1.1.5再结晶8

1.1.6晶粒长大12

1.1.7铸件的均匀化处理13

1.1.8固态相变16

1.1.9等温相转变20

1.1.10无扩散相变30

1.1.11析出强化31

致谢37

参考文献37

1.2金属和合金的均匀化处理38

1.2.1铸件的均匀化39

1.2.2偏析诱发初熔温度40

1.2.3均匀化热处理时间估算41

1.2.4采用CALPHAD软件优化均匀化

热处理42

1.2.5计算算法42

1.2.6总结44

致谢45

参考文献45

1.3退火与再结晶45

1.3.1变形状态46

1.3.2回复46

1.3.3再结晶47

1.3.4晶粒长大50

致谢52

参考文献52

1.4可热处理强化的非铁合金52

1.4.1铝合金53

1.4.2镁合金59

1.4.3镍合金65

1.4.4钛和钛合金68

1.4.5铜和铜合金71

1.4.6其他非铁合金77

致谢79

参考文献79

第2章铝和铝合金的热处理80

2.1可热处理强化铝合金的组织80

2.1.1合金元素和相组织80

2.1.2其他微观组织特点86

2.1.3强化机制89

2.1.4析出过程92

2.1.5具体合金体系的析出103

2.1.6固溶处理112

2.1.7淬火118

2.1.8淬火后的拉伸变形或机械变形129

2.1.9析出热处理132

参考文献141

2.2铝合金的命名方法和状态代号147

2.2.1铝合金的命名方法147

2.2.2基本状态代号155

2.2.3铸造铝合金及其状态代号177

2.2.4变形铝合金及其状态代号183

致谢189

参考文献189

2.3铝和铝合金的退火189

2.3.1退火机制和微观组织演化194

2.3.2可热处理强化铝合金的退火201

2.3.3影响最终性能的主要退火

工艺参数204

参考文献205

2.4铝合金的淬火205

2.4.1铝合金的淬火敏感性206

2.4.2淬火机制209

2.4.3淬火强度和冷却速率211

2.4.4水淬火冷却介质215

2.4.5浸入式水淬火217

2.4.6喷水(雾)淬火220

2.4.7聚合物淬火冷却介质221

2.4.8其他淬火冷却介质229

2.4.9淬火因子分析230

2.4.10淬火工件的装炉实践236

2.4.11淬火槽系统238

2.4.12搅拌系统242

致谢244

参考文献244

2.5铝合金的淬火敏感性245

2.5.1时间-温度-性能图246

2.5.2淬火因子分析251

2.5.3末端淬火方法257

2.5.4连续冷却析出图262

参考文献269

2.6可热处理强化铝合金的

残余应力271

2.6.1简介272

2.6.2残余应力的来源和大小272

2.6.3去除热应力278

2.6.4改变淬火中的温度梯度降低

残余应力282

2.6.5机械方法降低残余应力285

2.6.6小结287

参考文献288

2.7铝合金的时效强化291

2.7.1研究时效过程的方法292

2.7.2存在的问题292

2.7.3不同铝合金系列的时效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含锂铝合金314

2.7.7Al-Mg-Zn和Al-Mg-Zn-Cu

合金316

参考文献320

2.8回归再时效328

2.8.1发展背景328

2.8.2工艺简介329

2.8.3回归再时效的作用331

2.8.4结论334

参考文献334

2.9时效强化铝合金热处理实践336

2.9.1时效硬化铝合金341

2.9.2时效基本特点351

2.9.32014合金355

2.9.42017合金(硬铝、杜拉铝)357

2.9.52024合金358

2.9.6其他2×××系列铝合金362

2.9.74×××和6×××系列

铝合金364

2.9.87×××系列铝合金368

2.9.92××.×铸造铝合金374

2.9.103××.×铸造铝合金377

2.9.114××.×铸造铝合金382

2.9.127××.×铸造铝合金382

2.10铝合金铸件的热处理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最新进展401

2.10.6进一步阅读的参考资料401

参考文献401

2.11铝合金硬度和电导率测试403

2.11.1铝合金的电导率406

2.11.2涡流电导率测量411

2.11.32024合金的电导率与时效413

参考文献414

2.12铝合金热处理的模拟和建模414

2.12.1热处理模拟模型415

2.12.2输入材料数据415

2.12.3基于微观组织的屈服强度模型416

2.12.4基于力学性能测试的流变曲

线模型417

2.12.5铝合金淬火模拟实例418

参考文献421

2.13铝和铝合金的渗氮421

2.13.1渗氮工艺和渗氮机制423

2.13.2渗氮层的结构和性能425

2.13.3铝合金的渗氮性能425

2.13.4组合工艺技术426

2.13.5小结427

参考文献427

第3章铜和铜合金的热处理429

3.1铜和铜合金热处理简介429

3.1.1铜合金429

3.1.2强化机制434

3.1.3析出强化437

3.1.4均匀化处理440

3.1.5退火441

3.1.6去除应力447

3.1.7热处理设备447

3.2铜的退火和再结晶451

3.2.1铜453

3.2.2铜的强化459

3.2.3铜的退火461

3.2.4铜线材去除应力463

参考文献466

3.3黄铜的热处理467

3.3.1黄铜的类型473

3.3.2加工黄铜487

3.3.3铸造黄铜492

3.3.4去除应力493

3.3.5加工黄铜的退火494

3.3.6再结晶和晶粒长大495

参考文献500

3.4青铜的热处理500

3.4.1锡青铜(磷青铜)501

3.4.2铝青铜515

3.4.3硅青铜526

3.4.4铍青铜(铜-铍合金)544

3.4.5其他高导电铜合金564

参考文献566

第4章镍和镍基合金的热处理567

4.1镍基合金的热处理和相组织567

4.1.1镍的合金化和相组织567

4.1.2镍合金575

4.1.3热处理工艺指南586

4.1.4均匀化处理588

4.1.5退火590

4.1.6退火方法593

4.1.7去除应力和应力均匀化处理594

4.1.8固溶处理595

4.1.9稳定化处理598

4.1.10时效598

4.1.11直接时效工艺599

4.1.12双相组织热处理工艺600

4.1.13热处理建模601

致谢605

参考文献605

4.2锻造镍基合金的热处理607

4.2.1镍基变形高温合金608

4.2.2锻造工艺和退火608

4.2.3固溶强化锻造镍基合金616

4.2.4固溶强化镍基合金的热处理621

4.2.5时效强化合金628

4.2.6时效强化合金的退火632

4.2.7时效强化前的固溶处理633

4.2.8时效635

4.2.9冷加工的影响639

4.2.10γ′相强化的镍基合金的热处理640

4.2.11γ′相强化的镍-铁基超合金的

热处理645

4.2.12γ′相强化的镍-铁基超合金的

热处理650

4.2.13粉末冶金超合金654

致谢656

参考文献656

4.3铸造镍基合金的热处理657

4.3.1铸造镍基合金658

4.3.2热处理668

4.3.3强化机制670

4.3.4工业铸造镍基合金的热处理675

4.3.5铸造超合金的热处理677

4.3.6铸造超合金的固溶处理678

4.3.7铸造超合金的时效681

4.3.8等轴多晶铸造超合金682

4.3.9定向凝固铸件683

4.3.10扩散涂层687

第5章钛和钛合金的热处理688

5.1钛和钛合金简介688

5.1.1钛元素688

5.1.2合金元素690

5.1.3钛合金的分类698

5.1.4钛合金的微观组织712

参考文献715

5.2钛合金热处理的相组织转变715

5.2.1平衡相的关系716

5.2.2亚稳相和亚稳相图717

5.2.3淬火后的相组织722

5.2.4相变动力学723

5.2.5热处理725

5.2.6钛-铝合金730

5.2.7热处理过程中的污染731

5.2.8总结732

致谢732

参考文献732

5.3钛和钛合金的热处理733

5.3.1合金元素对α/β相变的影响733

5.3.2合金种类和热处理的影响736

5.3.3去应力退火736

5.3.4提高力学性能的退火实践738

5.3.5矫直、定型和平整740

5.3.6固溶和时效处理740

5.3.7淬火742

5.3.8表面剥落和氧化743

5.3.9时效强化745

5.3.10α相表层746

5.3.11氢脆752

5.3.12热处理过程中工件尺寸的伸长755

5.3.13热处理过程和热处理炉756

5.3.14淬火760

5.3.15控制变形夹具761

5.3.16热处理前后检查清单761

5.3.17确定β相转变温度的方法761

参考文献771

5.4钛和钛合金的变形与再结晶773

5.4.1变形773

5.4.2钛的织构发展776

5.4.3织构强化777

5.4.4应变强化780

5.4.5应变的影响780

5.4.6超塑性781

5.4.7回复和再结晶781

5.4.8近再结晶786

参考文献787

5.5钛合金的淬火和残余应力的控制787

5.5.1合金元素的作用787

5.5.2铝和钼的β相稳定当量系数787

5.5.3钛合金的分类和微观组织788

5.5.4钛合金的热处理792

5.5.5钛合金的淬火792

5.5.6末端淬火和淬透性795

5.5.7残余应力的控制796

参考文献799

5.6热处理对钛合金力学性能的影响800

5.6.1工业纯钛800

5.6.2α型和近α型钛合金804

5.6.3α-β型钛合金809

5.6.4β型钛合金816

5.6.5力学性能对比817

5.6.6总结826

参考文献826

5.7钛合金的渗氮826

5.7.1基础828

5.7.2适用于钛合金的渗氮方法832

5.7.3渗氮动力学834

5.7.4渗氮与其他热处理相结合834

5.7.5渗氮钛合金的性能839

5.7.6渗氮温度对α-β型钛合金表面

性能的影响844

5.7.7钛渗氮产品的应用844

5.7.8结论844

参考文献845

第6章其他非铁合金的热处理852

6.1钴基合金的热处理852

6.1.1钴基合金的晶体结构与相组织852

6.1.2耐磨钴基合金853

6.1.3耐热钴基合金858

6.1.4耐蚀钴基合金861

6.1.5热处理862

说明863

参考文献863

6.2低熔点合金的热处理863

6.2.1铅和铅合金的热处理863

6.2.2富锡合金的热处理867

6.2.3锌合金的热处理867

参考文献872

选择参考文献872

6.3镁合金的热处理872

6.3.1热处理状态代号872

6.3.2合金牌号873

6.3.3晶粒尺寸的影响873

6.3.4硬度与力学性能之间的关系875

6.3.5镁合金的析出强化875

6.3.6单一元素对析出强化的影响876

6.3.7镁合金热处理类型877

6.3.8影响热处理的主要因素880

6.3.9热处理设备和工艺882

6.3.10热处理中的问题及其预防措施883

6.3.11焊接修复件的热处理885

6.3.12热处理后工件的检验886

6.3.13预防和控制镁火887

参考文献887

6.4镁基复合材料的热处理888

6.4.1镁基复合材料简介888

6.4.2镁合金的性能888

6.4.3微观组织889

6.4.4镁合金系统的热处理891

6.4.5镁基复合材料的热处理897

参考文献899

6.5贵金属的退火901

6.5.1纯贵金属901

6.5.2金首饰合金902

6.5.3银-铜合金903

说明906

参考文献906

6.6难熔金属的退火906

6.6.1退火实践906

6.6.2钨和钨合金906

6.6.3钼和钼合金908

6.6.4铌和铌合金909

6.6.5钽和钽合金909

6.6.6铼909

参考文献909

6.7铀金属和铀合金的热处理910

6.7.1贫铀金属的组织特点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低合金化贫铀合金914

6.7.6亚稳态高合金的贫铀合金921

6.7.7处理工艺和设备921

6.7.8热处理实例923

6.7.9许可证及健康和安全要求923

说明924

参考文献924

选择参考文献924

回顾1991美国金属学会出版的《美国金属手册》第4分册热处理分册，可以清楚地认识到，当时仅一卷的热处理分册，现已完全无法容纳当今热处理领域的数据更新和满足热处理技术发展的需要。为了更好地满足非铁合金材料热处理方面的需要，需要对非铁合金材料的热处理数据进行全面补充和完善，出版这本非铁合金热处理手册就显得尤为重要和刻不容缓。此外，近年来非铁合金的热处理在许多方面，例如形状记忆效应、复杂碳化物和金属间化合物特性以及复相的相变等方面，都有许多新变化和发展。在工程应用中，与钢铁材料的淬火相同，非铁合金的淬火也是极其重要的工艺过程。

本卷详细介绍了各类非铁金属和合金的冶金、热处理原理、热处理工艺和性能，重点介绍的合金材料有铝合金、铜合金、镍合金和钛合金。本卷的宗旨不仅是提供这些非铁金属和合金在物理冶金方面的理论基础，而且要给出详尽的有关这些非铁金属和合金的热处理工艺、可能遇到的问题，以及某些特殊合金的性能。毫无疑问，本书可能无法涵盖所有非铁金属和合金的热处理内容，但可以说是在1991年版的第4分册热处理内容的基础上，对非铁金属和合金的热处理进行了充实和完善。

在此，我要由衷地感谢所有为该书出版付出辛勤劳动的作者、审阅人和美国金属学会的工作人员。此外，我们要特别感谢自始至终在整个出版工作中起到至关重要作用的编辑们，他们是：

 现化金属公司（美）(NBM Metals, Inc.)，Sabit Ali

 RBTi咨询公司（美）(RBTi Consulting)，Rodney R.Boyer

 美国金属学会(ASM International)，Vicki Burt

 威曼·高登锻造公司(美)(Wyman Gordon Forgings)，Ian Dempster

 罗斯托克大学(德)(Universitt Rostock)，Olaf Kessler

 美国金属学会(ASM International)，Steve Lampman

 霍顿国际有限公司(美)(Houghton International, Inc.) D.Scott MacKenzie

 美国金属学会(ASM International)，Amy Nolan

 美国金属学会(ASM International)，Sue Sellers

 Ronald Wallis

此外，我还要由衷感谢热处理学会的董事会成员，感谢他们多年来在《美国金属手册》中热处理分册内容更新方面所做出的努力和贡献。

George E.Totten

本卷是《美国金属手册》第4分册中的最后一卷热处理手册。第4分册的各卷分别是：

 2013年出版的A卷钢的热处理基础和工艺流程。

 2014年出版的B卷钢的热处理工艺、设备及控制。

 2014年出版的C卷感应加热与热处理。

 2014年出版的D卷钢铁材料的热处理。

 2016年出版的E卷非铁合金的热处理。

这5卷热处理手册是在1991年美国金属学会出版的《美国金属手册》第4分册的基础上，在广度和深度上进行了充实和完善，其内容更加丰富，覆盖面更广。该手册的历史，最早可追溯到美国金属学会的前身——1913年由底特律的铁匠威廉·帕克·伍德赛德(William Park Woodside)建立的钢铁处理俱乐部。

多年来，学会会员和工作人员无私地向编委会提供有价值的和可靠的技术参考数据，在各研究领域的著名专家、学者的不懈努力下，本卷终于与读者见面了。与所有《美国金属手册》其他各卷一样，本卷的出版得到了许多志愿者在专业技术和知识上的无私帮助，正是他们的无私帮助，使得编者顺利地解决了编写过程中的各种难题，给编者完成该巨作提供了充分的保障。在此，我们要对这些无私的编辑、作者和审稿人员所付出的时间、精力和辛勤劳动表示感谢。

热处理学会主席(2015-2017)Stephen G.Kowalski

美国金属学会主席(2015-2016)Jon D.Tirpak

美国金属学会临时董事总经理Thomas Dudley