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1 复合热处理概述1

1.1 “复合热处理”的概念1

1.1.1 “热处理”与“复合热处理”技术的涵义1

1.1.2 复合热处理技术的特点2

1.2 复合热处理的分类、主要内容及发展前景3

1.2.1 复合热处理的分类方法3

1.2.2 复合热处理技术主要内容4

1.2.3 复合热处理技术的发展前景4

2 整体热处理与化学热处理的复合热处理技术及典型实例6

2.1 化学热处理+整体淬火的复合热处理技术及应用6

2.1.1 渗氮+整体淬火的复合热处理工艺6

2.1.2 氮碳共渗（软氮化）+整体淬火的复合热处理工艺及应用7

[实例2.1]变速箱齿轮轴的“氮碳共渗+淬、回火”复合热处理工艺应用8

2.1.3 渗氮+回火或者时效的复合热处理工艺11

2.1.4 渗碳（碳氮共渗）与整体热处理的复合热处理工艺及应用12

[实例2.2] 20CrMnMo重载齿轮的渗碳+等温-淬回火复合热处理工艺12

[实例2.3]汽车转向节热锻模的碳氮共渗-强韧化复合热处理工艺16

2.2 整体热处理+化学热处理的复合热处理技术及应用20

2.2.1 调质+渗氮的复合热处理工艺21

2.2.2 调质+硫氮共渗的复合热处理工艺21

2.2.3 分级淬火+氮碳共渗（软氮化）的复合热处理工艺21

2.2.4 整体淬火+氧氮化处理的复合热处理工艺21

2.2.5 整体淬火+低温多元共渗的复合热处理工艺22

2.2.6 典型实例分析22

[实例2.4]冷作模具钢亚温淬火+氮碳共渗的复合热处理工艺及其应用22

[实例2.5]压铸模用4Cr5MoSiV 1钢的复合热处理强化工艺研究25

3 高能束表面热处理与化学热处理的复合热处理技术及典型实例31

3.1 高能束表面热处理强化的概念31

3.2 高能束相变硬化与化学热处理的复合热处理技术及应用32

3.2.1 激光相变硬化（激光淬火）与化学热处理的复合热处理工艺32

[实例3.1]4Cr13不锈钢的激光淬火与渗氮复合热处理工艺方式的比较34

[实例3.2] 42MnCr52钢大功率柴油机缸套内壁激光淬火+离子渗硫热复合热处理工艺的组织与抗高温磨损性能37

3.2.2 电子束淬火与化学热处理的复合热处理技术及应用43

3.3 高能束表面熔覆与化学热处理的复合热处理技术及应用44

[实例3.3] 45钢的激光熔覆+活化屏等离子体复合热处理工艺45

3.4 激光表面熔凝与化学热处理的复合热处理技术及应用46

3.4.1 渗硼与激光重熔的复合热处理及应用46

[实例3.4] 20钢和5CrNiMo钢渗硼+激光重熔复合渗层的性能改善47

3.4.2 稀土扩渗与激光熔凝的复合热处理技术54

3.4.3 渗碳或碳氮共渗与激光熔凝（重熔）的复合热处理及应用54

[实例3.5] 45钢碳氮共渗+激光重熔复合热处理工艺的组织与性能54

3.5 激光表面合金化与化学热处理的复合热处理技术及应用58

3.5.1 镀层+激光合金化的复合热处理技术59

3.5.2 预渗涂层+激光合金化的复合热处理技术及应用60

[实例3.6] 40Cr钢制螺杆表面激光合金化工艺的组织、性能与应用60

3.6 激光冲击硬化与化学热处理的复合热处理技术及应用63

[实例3.7] 1Cr11Ni2W2MoV钢激光冲击强化+渗铝复合热处理工艺与性能研究64

3.7 离子束表面强化与化学热处理的复合热处理技术及应用68

3.7.1 离子注入与化学热处理的复合热处理技术及应用68

[实例3.8] Cr12MoV模具钢渗硼+离子注入复合热处理工艺的组织与性能68

3.7.2 离子镀与化学热处理的复合热处理技术及应用70

[实例3.9] W6Mo5Cr4V2螺纹冲头的液体渗氮+离子镀复合热处理工艺研究70

4 表面（热）处理与化学热处理的复合热处理技术及典型实例75

4.1 表面淬火与化学热处理的复合热处理技术及应用75

4.1.1 渗碳（碳氮共渗）与高频感应淬火的复合热处理工艺及应用75

[实例4.1]花键齿轮轴差值渗碳与“渗碳+感应淬火”复合热处理的比较75

[实例4.2]塔形薄壁双联齿轮的“渗碳+感应淬火”复合热处理工艺80

4.1.2 （离子）渗氮（氮碳共渗）与高频感应淬火的复合热处理工艺84

4.1.3 高频感应淬火与低温渗硫的复合热处理工艺85

4.1.4 低温多元共渗与高频感应淬火的复合热处理工艺及应用86

[实例4.3] 20钢低温多元共渗与高频感应淬火复合热处理工艺的研究86

4.2 表面（电）化学处理与化学热处理的复合热处理技术及应用87

4.2.1 氧化处理与化学热处理的复合热处理工艺及应用87

[实例4.4] 20CrMo齿轮预氧化+渗碳复合热处理工艺的研究89

4.2.2 离子氮碳共渗与离子氧化复合热处理工艺91

4.2.3 硫氮共渗与蒸汽处理的复合热处理工艺92

4.2.4 渗氮+磷化的复合热处理强化工艺93

4.2.5 电化学镀覆与化学热处理的复合热处理工艺及应用93

[实例4.5] 38CrMoA1钢表面的电刷镀+氮碳共渗的复合热处理工艺及应用98

4.3 QPQ复合热处理技术及应用99

4.3.1 QPQ复合热处理工艺及其特点100

4.3.2 QPQ复合热处理技术的基本原理与渗层组织特征101

4.3.3 QPQ复合热处理钢件的性能与应用102

4.3.4 深层QPQ复合热处理工艺及应用104

4.3.5 超深层QPQ复合热处理技术的开发106

4.3.6 QPQ复合热处理技术应用的典型实例分析106

[实例4.6]汽车常用零件SUM24和SUH38的QPQ复合热处理技术106

[实例4.7] N80油田钢管经QPQ复合热处理后的抗腐蚀性能109

[实例4.8] W6Mo5Cr4V2高速钢刀具的深冷与QPQ复合热处理工艺的研究114

5 复合化学热处理技术及典型实例118

5.1 渗金属与渗氮复合渗技术及应用118

5.1.1 渗钛+离子渗氮的复合化学热处理强化118

5.1.2 渗铬+渗氮的复合化学热处理（铬氮复合渗）工艺119

[实例5.1]低温渗铬+渗氮的复合渗工艺的实验研究119

5.2 化学热处理强化与低温渗硫的复合渗技术及应用122

5.2.1 渗碳+低温（电解）渗硫的复合渗工艺122

5.2.2 渗氮或碳氮共渗+低温（电解）渗硫的复合渗工艺123

5.2.3 典型的应用实例分析124

[实例5.2]钢结硬质合金冷作模具硼-硫复合渗强化工艺124

5.3 渗碳（碳氮共渗）与渗金属的复合化学热处理技术及应用128

5.3.1 渗碳+渗铌复合化学热处理强化128

[实例5.3]40CrNiMo钢碳-铌复合化学热处理强化及应用128

5.3.2 碳（或碳氮共渗）硼复合渗表面强化工艺131

[实例5.4] 16Mn灰砂砖模板碳氮共渗+渗硼复合渗的组织与性能132

5.3.3 渗碳+碳化物涂覆复合热处理工艺及应用135

5.4 金属复合渗技术及应用135

5.5 多元渗硼复合热处理技术及应用136

5.6 渗碳与渗氮（碳氮共渗）的复合渗技术及应用136

5.6.1 氮碳共渗+渗碳的复合渗工艺136

5.6.2 渗碳+碳氮共渗（氰化）的复合渗工艺136

5.6.3 离子渗碳+离子渗氮复合渗技术138

5.7 气相沉积与化学热处理的复合渗技术及应用139

5.7.1 气相沉积与化学热处理工艺特点剖析139

5.7.2 物理气相沉积与离子渗氮的复合热处理工艺及应用140

[实例5.5] W18Cr4V高速钢表面PN+PVD复合热处理工艺的研究140

5.7.3 等离子体化学气相沉积与离子渗氮的复合热处理工艺及应用143

5.8 表面复合离子化学热处理技术及应用143

5.8.1 离子注入与气相沉积的复合化学热处理工艺143

5.8.2 多层硬质复合膜和纳米多层膜143

6 形变与热处理的复合热处理技术及典型实例145

6.1 形变过程对于扩散作用的影响145

6.2 化学热处理与形变强化的复合热处理技术及应用145

6.2.1 化学热处理+冷或高温形变的复合热处理技术及应用145

[实例6.1] 18Cr2Ni4WA钢渗碳+喷丸强化复合热处理工艺对性能的影响149

6.2.2 形变强化+化学热处理的复合热处理技术及应用152

[实例6.2] 4Cr5MoSiV 1钢强力喷丸+离子渗氮复合热处理工艺研究152

6.3 热处理与表面形变的复合热处理强化技术及应用155

6.3.1 整体热处理+表面形变强化的复合热处理工艺155

6.3.2 复合热处理+表面形变处理的复合热处理工艺155

6.3.3 热处理+表面形变的复合热处理强化技术典型实例分析155

[实例6.3]高锰钢ZGMn13的淬火时效+形变的复合热处理强化研究155

[实例6.4] 20CrMnMo钢亚温淬火+形变的复合热处理强化研究158

6.3.4 形变热处理强化工艺及应用162

[实例6.5]形变热处理对铁素体耐热钢T91组织和性能的影响165

6.3.5 锻造余热节能热处理强化技术171

[实例6.6]节能降耗的后桥从动锥齿轮锻造余热退火172

[实例6.7]渗碳齿轮毛坯锻造余热等温正火热处理工艺175

[实例6.8]桑塔纳轿车变速箱齿轮的锻造余热等温正火178

[实例6.9] SAE8620RH大中型齿轮锻件锻造余热正火热处理工艺180

6.4 钢件晶粒多边化处理+化学热处理的复合热处理技术183

7 钢表面自纳米化与热处理的复合热处理技术及典型实例184

7.1 钢铁材料表面的自纳米化184

7.1.1 钢材表面自纳米化的含义184

7.1.2 钢材表面自纳米化方法及原理184

7.1.3 钢材表面自纳米化结构特征及其对性能的影响185

7.2 钢表面自纳米化+化学热处理的复合热处理技术及应用186

7.2.1 表面纳米化能大幅度降低化学热处理的温度和时间187

7.2.2 在低于常规化学热处理温度下，温度越低，表面纳米化与粗晶处理结果的差别越明显188

7.2.3 在相同条件下，外界原子渗入到表面纳米结构的浓度和基体的深度一般高于粗晶，且浓度变化更加平缓188

7.2.4 经低温化学热处理后，表面纳米化样品的表面性能明显优于粗晶样品，强化层的厚度大于粗晶样品，且性能的变化更加平缓188

[实例7.1] 35钢表面增压喷丸纳米化+气体氮碳共渗的复合热处理工艺研究189

[实例7.2] AISIH 13热作模具钢表面纳米化+渗铬复合热处理的组织与性能研究192

参考文献199