中文版前言
知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。
——中國(guó)古代思想家和教育家孔子


本書(shū)是2014年出版的《美國(guó)金屬手冊(cè)》的4C卷《感應(yīng)加熱與熱處理》的中文版。在此，我們特別感謝中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)和機(jī)械工業(yè)出版社組織翻譯出版發(fā)行本卷手冊(cè)。感應(yīng)加熱是一種涉及電磁感應(yīng)效應(yīng)、傳熱學(xué)、材料和冶金因素、電路分析及其復(fù)雜交互作用的多學(xué)科物理現(xiàn)象，這些復(fù)雜因素相互之間緊密關(guān)聯(lián)、多方位而且非線性。
本書(shū)是一本全面反映當(dāng)代感應(yīng)熱加工工藝的綜合巨著，由來(lái)自10多個(gè)國(guó)家的著名大學(xué)、國(guó)家級(jí)研究實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)公司的專家們撰稿，介紹了電磁感應(yīng)相關(guān)的感應(yīng)熱加工世界頂尖技術(shù)和先進(jìn)原理。這些年，專業(yè)學(xué)會(huì)在世界范圍內(nèi)出版發(fā)行了許許多多關(guān)于感應(yīng)加熱與熱處理的論文、會(huì)議論文集和多種多樣的技術(shù)書(shū)籍，但是本書(shū)中的絕大部分內(nèi)容以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)表過(guò)。
在本書(shū)編撰過(guò)程中，所有作者表現(xiàn)出極大的熱情，很顯然，本書(shū)涵蓋的主題感應(yīng)加熱不僅僅是他們的工作領(lǐng)域，也是許多專家們的一份感情，他們樂(lè)于把積累的知識(shí)財(cái)富分享給全球同行。操作者、學(xué)生、設(shè)計(jì)者、工程師、研究者、科學(xué)家和教授們總是處于好奇去探索他們每天工作中所碰到的常見(jiàn)感應(yīng)加熱問(wèn)題的有效解決方法，而本書(shū)正是目前最全面、最前沿的感應(yīng)加熱應(yīng)用手冊(cè)。
我們?cè)敢饨栌密髯拥囊痪涿�言作為前言的結(jié)束語(yǔ)：不聞不若聞之，聞之不若見(jiàn)之，見(jiàn)之不若知之，知之不若行之；學(xué)至于行之而止矣。
我們衷心希望讀者通過(guò)閱讀學(xué)習(xí)本書(shū)，能在掌握和運(yùn)用實(shí)際專業(yè)技能的基礎(chǔ)上更上一層，并借此機(jī)會(huì)把最美好的祝愿獻(xiàn)給多年來(lái)不僅僅局限于專業(yè)學(xué)術(shù)技術(shù)交流并且結(jié)下深厚友誼的中國(guó)同行。


Valery Rudnev
George E.Totten




◆ 前言：◆


中文版前言
知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。
——中國(guó)古代思想家和教育家孔子


本書(shū)是2014年出版的《美國(guó)金屬手冊(cè)》的4C卷《感應(yīng)加熱與熱處理》的中文版。在此，我們特別感謝中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)和機(jī)械工業(yè)出版社組織翻譯出版發(fā)行本卷手冊(cè)。感應(yīng)加熱是一種涉及電磁感應(yīng)效應(yīng)、傳熱學(xué)、材料和冶金因素、電路分析及其復(fù)雜交互作用的多學(xué)科物理現(xiàn)象，這些復(fù)雜因素相互之間緊密關(guān)聯(lián)、多方位而且非線性。
本書(shū)是一本全面反映當(dāng)代感應(yīng)熱加工工藝的綜合巨著，由來(lái)自10多個(gè)國(guó)家的著名大學(xué)、國(guó)家級(jí)研究實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)公司的專家們撰稿，介紹了電磁感應(yīng)相關(guān)的感應(yīng)熱加工世界頂尖技術(shù)和先進(jìn)原理。這些年，專業(yè)學(xué)會(huì)在世界范圍內(nèi)出版發(fā)行了許許多多關(guān)于感應(yīng)加熱與熱處理的論文、會(huì)議論文集和多種多樣的技術(shù)書(shū)籍，但是本書(shū)中的絕大部分內(nèi)容以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)表過(guò)。
在本書(shū)編撰過(guò)程中，所有作者表現(xiàn)出極大的熱情，很顯然，本書(shū)涵蓋的主題感應(yīng)加熱不僅僅是他們的工作領(lǐng)域，也是許多專家們的一份感情，他們樂(lè)于把積累的知識(shí)財(cái)富分享給全球同行。操作者、學(xué)生、設(shè)計(jì)者、工程師、研究者、科學(xué)家和教授們總是處于好奇去探索他們每天工作中所碰到的常見(jiàn)感應(yīng)加熱問(wèn)題的有效解決方法，而本書(shū)正是目前最全面、最前沿的感應(yīng)加熱應(yīng)用手冊(cè)。
我們?cè)敢饨栌密髯拥囊痪涿�言作為前言的結(jié)束語(yǔ)：不聞不若聞之，聞之不若見(jiàn)之，見(jiàn)之不若知之，知之不若行之；學(xué)至于行之而止矣。
我們衷心希望讀者通過(guò)閱讀學(xué)習(xí)本書(shū)，能在掌握和運(yùn)用實(shí)際專業(yè)技能的基礎(chǔ)上更上一層，并借此機(jī)會(huì)把最美好的祝愿獻(xiàn)給多年來(lái)不僅僅局限于專業(yè)學(xué)術(shù)技術(shù)交流并且結(jié)下深厚友誼的中國(guó)同行。


Valery Rudnev
George E.Totten




前言
這卷新編寫(xiě)的《感應(yīng)加熱與熱處理手冊(cè)》是《美國(guó)金屬手冊(cè)》的一個(gè)重要擴(kuò)展，超出了以往手冊(cè)中熱處理部分只聚焦傳統(tǒng)爐內(nèi)熱處理的范疇。電磁感應(yīng)加熱是一個(gè)非常重要的技術(shù)主題，而且正在向多種不同的熱加工工藝領(lǐng)域加速拓展，如淬火、回火、去應(yīng)力、釬焊、焊接、熔煉，以及鐵基和非鐵金屬溫鍛和熱加工之前的預(yù)熱等。正因?yàn)槿绱�，本�?shū)實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)加熱領(lǐng)域同行們力圖編撰一本全新并綜合概括21世紀(jì)感應(yīng)加熱加工工藝進(jìn)展的大型工具書(shū)的雄心壯志。
延續(xù)《美國(guó)金屬手冊(cè)》系列的傳統(tǒng)，本書(shū)為讀者提供了便于使用的相圖、工藝程序、使用指南，以及與其他技術(shù)不同的感應(yīng)工藝規(guī)范與先進(jìn)理論知識(shí)完美結(jié)合的成功實(shí)踐。從溫習(xí)與感應(yīng)加熱相關(guān)的電學(xué)、電磁學(xué)、傳熱學(xué)和材料科學(xué)基礎(chǔ)開(kāi)始，涵蓋了與這一技術(shù)相關(guān)的以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：
1）論述了感應(yīng)淬火、回火、去應(yīng)力、鍛前加熱和熔煉相關(guān)的非平衡相變本質(zhì)和其他冶金學(xué)基礎(chǔ)。
2） 研究了汽車、工程機(jī)械、航空航天工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電器、石油和燃?xì)鈾C(jī)械領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件，如齒輪、曲軸、凸輪軸、曲柄軸和其他零件的感應(yīng)淬火。
3）評(píng)述了ASTM 和SAE關(guān)于正確測(cè)量硬化層深度及熱影響區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用指南，與不同硬度測(cè)定技術(shù)、破壞性測(cè)試或無(wú)損檢測(cè)相關(guān)的典型規(guī)范及其爭(zhēng)議等復(fù)雜問(wèn)題。
4）敘述了如何精心選擇關(guān)鍵工藝參數(shù)和感應(yīng)器類型來(lái)控制加熱模式，怎樣使用磁力線聚集器和設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，并對(duì)一些常見(jiàn)錯(cuò)誤概念和假設(shè)進(jìn)行了評(píng)述和解釋。
5）闡述了熱處理過(guò)程中瞬變應(yīng)力和殘余應(yīng)力的形成機(jī)理。
6）給出了碳素鋼、合金鋼、超合金、鈦合金、鋁合金和銅合金以及其他材料在熱鍛或溫鍛之前的加熱溫度要求，鋼坯、鋼棒、管材、桿材和其他金屬工件的加熱技術(shù)新進(jìn)展。
7）根據(jù)多種不同的技術(shù)條件、服役極限和成本因素（如產(chǎn)量最大化、溫度均勻性、節(jié)能效果、占地面積最小和材料節(jié)�。�，獲得最佳工藝過(guò)程控制算法，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝程序和策略的優(yōu)化。
8）對(duì)感應(yīng)熱處理零件進(jìn)行失效分析，并對(duì)組織缺陷和性能反�，F(xiàn)象進(jìn)行深入分析。
9）研究長(zhǎng)壽命感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)和制造方法，以及失效預(yù)防措施。
10）電磁感應(yīng)加熱的特殊應(yīng)用，如玻璃和氧化物熔煉、光學(xué)纖維拉拔、納米粒子加熱和熱療應(yīng)用。
11）感應(yīng)加熱用晶體管和閘流管電源的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)行細(xì)則。
12）現(xiàn)代感應(yīng)加熱工藝過(guò)程計(jì)算機(jī)建模和模擬細(xì)則。
本書(shū)還給出了很多頗具挑戰(zhàn)性和高難度系數(shù)工件感應(yīng)加熱的案例。無(wú)論你是操作者、學(xué)生，還是工程師和科學(xué)家們總是試圖找到解決常見(jiàn)感應(yīng)加熱問(wèn)題的簡(jiǎn)單方案，本書(shū)將會(huì)告訴讀者如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，去透徹理解現(xiàn)實(shí)中多種不同的相關(guān)物理現(xiàn)象。
本書(shū)囊括了相當(dāng)數(shù)量的實(shí)踐數(shù)據(jù)，包括標(biāo)準(zhǔn)和定制設(shè)備評(píng)述，還特別描述了質(zhì)量保證、過(guò)程監(jiān)控、安全維護(hù)程序、節(jié)能環(huán)保措施，如何控制暴露在外的磁場(chǎng)，評(píng)述了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。盡管美國(guó)金屬學(xué)會(huì)年年出版發(fā)行有關(guān)感應(yīng)加熱與熱處理方面的論文、會(huì)議論文集和各種各樣的技術(shù)書(shū)籍，但是本書(shū)的絕大部分內(nèi)容在這之前從來(lái)沒(méi)有發(fā)表過(guò)。
本書(shū)的編撰工作對(duì)我們而言是一項(xiàng)艱巨的工作。作為主編，我們非常感激所有作者給予的支持、奉獻(xiàn)和投入。沒(méi)有這些作者，這一浩大的巨作是不可能完成的。還要特別感謝Steve Lampman和美國(guó)金屬學(xué)會(huì)工作人員。在許多場(chǎng)合下，作者向我們表達(dá)了他們對(duì)于美國(guó)金屬學(xué)會(huì)主要工作人員深厚的編輯專業(yè)功底的敬佩。特別感謝我們的家人，感謝所有作者的家人，如果沒(méi)有他們的理解、奉獻(xiàn)和支持，這一巨作是不可能問(wèn)世的。


Valery Rudnev
George E.Totten














◆ 譯者序：◆


譯者序
眾所周知，電磁感應(yīng)加熱涉及電學(xué)、電磁學(xué)、傳熱學(xué)和材料科學(xué)工程等多個(gè)學(xué)科，因其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在熱加工領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。2014年前后，美國(guó)金屬學(xué)會(huì) （ASM International）陸續(xù)修訂再版了 《美國(guó)金屬手冊(cè)》。在這套包含23個(gè)分冊(cè)（34卷）的手冊(cè)中，1991年出版的僅1卷的熱處理部分被擴(kuò)充為5卷，其中《感應(yīng)加熱與熱處理》第一次作為單獨(dú)一卷（4C卷）出版，這是《金屬手冊(cè)》編寫(xiě)史上的一個(gè)重要里程碑，可見(jiàn)其新穎性和重要性。
本書(shū)共8章，分別由國(guó)際電磁感應(yīng)加熱領(lǐng)域的幾十位著名專家撰寫(xiě)而成，綜合反映了當(dāng)今電磁感應(yīng)加熱的基礎(chǔ)理論和工業(yè)實(shí)踐最新進(jìn)展。涵蓋了感應(yīng)加熱的基本原理，鋼的感應(yīng)熱處理，感應(yīng)熱處理的建模與仿真，感應(yīng)加熱成形，感應(yīng)熔煉，感應(yīng)加熱設(shè)備，過(guò)程控制、檢測(cè)、設(shè)計(jì)和質(zhì)量保障，感應(yīng)加熱的特殊應(yīng)用。本書(shū)詳細(xì)論述了與電磁感應(yīng)加熱相關(guān)的冶金學(xué)理論，介紹了關(guān)鍵零部件感應(yīng)加熱與熱處理工藝，討論了電磁加熱的磁場(chǎng)、熱場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)建模和模擬，給出了感應(yīng)電源、感應(yīng)器和導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)思路和應(yīng)用案例，還給出了負(fù)載匹配與效率優(yōu)化方法等。本書(shū)代表和反映了當(dāng)代感應(yīng)熱處理與加熱領(lǐng)域的技術(shù)水平，為同行提供了大量翔實(shí)、權(quán)威、可靠的實(shí)用性數(shù)據(jù)。
我國(guó)感應(yīng)加熱技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代的汽車制造工業(yè)，經(jīng)歷了學(xué)習(xí)模仿、自力更生、引進(jìn)消化和自主創(chuàng)新幾個(gè)階段，現(xiàn)已在IBGT電源研發(fā)生產(chǎn)、控制技術(shù)、典型零件感應(yīng)淬火生產(chǎn)線等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的有形制造，自動(dòng)化和智能化程度越來(lái)越高；但與國(guó)外先進(jìn)水平尚有差距，有待于在今后加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，開(kāi)展電磁感應(yīng)加熱的相關(guān)理論研究，創(chuàng)建自己的感應(yīng)加熱數(shù)據(jù)庫(kù)，加快計(jì)算機(jī)建模和模擬研究，提高工藝裝備的可靠性和安全性，保證工藝過(guò)程的一致性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的性能控制。相信本書(shū)的翻譯出版將對(duì)我國(guó)感應(yīng)加熱事業(yè)的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用發(fā)揮重要的作用。
本書(shū)的翻譯工作，首先要感謝感應(yīng)熱處理前輩沈慶通先生的引薦和指導(dǎo)，其次要感謝中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)和國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱與熱處理領(lǐng)域知名專家、教授和生產(chǎn)一線同行的積極參與，攜手并進(jìn)，共同完成了本書(shū)的翻譯工作。在整個(gè)翻譯過(guò)程中，大家勤于思考，不斷更新，在尊重原文的基礎(chǔ)上，力求做到 “正確、專業(yè)、易懂”。本書(shū)第1章由趙前哲、葛運(yùn)旺、武超翻譯，第2章由閆滿剛翻譯，第3章由顧劍鋒翻譯，第4章由曾國(guó)慶、李勇志翻譯，第5章由孫寧、馮偉年、蔣黎民、翟鵬遠(yuǎn)、李軒、侯蔚翻譯，第6章由陳勇、趙俊平、余金科、閆滿剛、胡帥顯翻譯，第7章由葛運(yùn)旺、武超、王傳智、邵周俊翻譯，第8章由巫建清翻譯。全書(shū)由邵周俊統(tǒng)稿。方力先生對(duì)本書(shū)“感應(yīng)設(shè)備的水冷系統(tǒng)”部分進(jìn)行了認(rèn)真審校，另外，還有許多專家同行對(duì)翻譯工作給予了技術(shù)支持和幫助，在此深表謝意！
由于本書(shū)篇幅巨大，且內(nèi)容涉及感應(yīng)加熱諸多領(lǐng)域，加之譯者水平有限，不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位讀者斧正。另外，在翻譯過(guò)程中，對(duì)原文中的部分錯(cuò)誤進(jìn)行了注解和更正。
本書(shū)的引進(jìn)與出版得到了好富頓國(guó)際公司的大力支持，在此表示感謝！


邵周俊






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