本书全面系统地介绍了感应加热与热处理技术。主要内容包括: 感应加热的基本原理, 钢的感应热处理, 感应热处理的建模与仿真, 感应加热成形, 感应熔炼, 感应加热设备, 过程控制、检测、设计和质量保障, 感应加热的特殊应用。本书提供了大量翔实、权威、可靠的感应加热与热处理技术数据, 理论深入浅出, 图表简明实用。
中文版前言
知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
——中国古代思想家和教育家孔子
本书是2014年出版的《美国金属手册》的4C卷《感应加热与热处理》的中文版。在此，我们特别感谢中国热处理学会和机械工业出版社组织翻译出版发行本卷手册。感应加热是一种涉及电磁感应效应、传热学、材料和冶金因素、电路分析及其复杂交互作用的多学科物理现象，这些复杂因素相互之间紧密关联、多方位而且非线性。
本书是一本全面反映当代感应热加工工艺的综合巨著，由来自10多个国家的著名大学、国家级研究实验室和工业公司的专家们撰稿，介绍了电磁感应相关的感应热加工世界顶尖技术和先进原理。这些年，专业学会在世界范围内出版发行了许许多多关于感应加热与热处理的论文、会议论文集和多种多样的技术书籍，但是本书中的绝大部分内容以前从来没有发表过。
在本书编撰过程中，所有作者表现出极大的热情，很显然，本书涵盖的主题感应加热不仅仅是他们的工作领域，也是许多专家们的一份感情，他们乐于把积累的知识财富分享给全球同行。操作者、学生、设计者、工程师、研究者、科学家和教授们总是处于好奇去探索他们每天工作中所碰到的常见感应加热问题的有效解决方法，而本书正是目前最全面、最前沿的感应加热应用手册。
我们愿意借用荀子的一句名言作为前言的结束语：不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之；学至于行之而止矣。
我们衷心希望读者通过阅读学习本书，能在掌握和运用实际专业技能的基础上更上一层，并借此机会把最美好的祝愿献给多年来不仅仅局限于专业学术技术交流并且结下深厚友谊的中国同行。
Valery Rudnev
George E.Totten
◆ 前言：◆
中文版前言
知之者不如好之者，好之者不如乐之者。
——中国古代思想家和教育家孔子
本书是2014年出版的《美国金属手册》的4C卷《感应加热与热处理》的中文版。在此，我们特别感谢中国热处理学会和机械工业出版社组织翻译出版发行本卷手册。感应加热是一种涉及电磁感应效应、传热学、材料和冶金因素、电路分析及其复杂交互作用的多学科物理现象，这些复杂因素相互之间紧密关联、多方位而且非线性。
本书是一本全面反映当代感应热加工工艺的综合巨著，由来自10多个国家的著名大学、国家级研究实验室和工业公司的专家们撰稿，介绍了电磁感应相关的感应热加工世界顶尖技术和先进原理。这些年，专业学会在世界范围内出版发行了许许多多关于感应加热与热处理的论文、会议论文集和多种多样的技术书籍，但是本书中的绝大部分内容以前从来没有发表过。
在本书编撰过程中，所有作者表现出极大的热情，很显然，本书涵盖的主题感应加热不仅仅是他们的工作领域，也是许多专家们的一份感情，他们乐于把积累的知识财富分享给全球同行。操作者、学生、设计者、工程师、研究者、科学家和教授们总是处于好奇去探索他们每天工作中所碰到的常见感应加热问题的有效解决方法，而本书正是目前最全面、最前沿的感应加热应用手册。
我们愿意借用荀子的一句名言作为前言的结束语：不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之；学至于行之而止矣。
我们衷心希望读者通过阅读学习本书，能在掌握和运用实际专业技能的基础上更上一层，并借此机会把最美好的祝愿献给多年来不仅仅局限于专业学术技术交流并且结下深厚友谊的中国同行。
Valery Rudnev
George E.Totten
前言
这卷新编写的《感应加热与热处理手册》是《美国金属手册》的一个重要扩展，超出了以往手册中热处理部分只聚焦传统炉内热处理的范畴。电磁感应加热是一个非常重要的技术主题，而且正在向多种不同的热加工工艺领域加速拓展，如淬火、回火、去应力、钎焊、焊接、熔炼，以及铁基和非铁金属温锻和热加工之前的预热等。正因为如此，本书实现了感应加热领域同行们力图编撰一本全新并综合概括21世纪感应加热加工工艺进展的大型工具书的雄心壮志。
延续《美国金属手册》系列的传统，本书为读者提供了便于使用的相图、工艺程序、使用指南，以及与其他技术不同的感应工艺规范与先进理论知识完美结合的成功实践。从温习与感应加热相关的电学、电磁学、传热学和材料科学基础开始，涵盖了与这一技术相关的以下几个关键方面：
1）论述了感应淬火、回火、去应力、锻前加热和熔炼相关的非平衡相变本质和其他冶金学基础。
2） 研究了汽车、工程机械、航空航天工程、农业机械、电器、石油和燃气机械领域的关键零部件，如齿轮、曲轴、凸轮轴、曲柄轴和其他零件的感应淬火。
3）评述了ASTM 和SAE关于正确测量硬化层深度及热影响区的标准和应用指南，与不同硬度测定技术、破坏性测试或无损检测相关的典型规范及其争议等复杂问题。
4）叙述了如何精心选择关键工艺参数和感应器类型来控制加热模式，怎样使用磁力线聚集器和设计冷却系统，并对一些常见错误概念和假设进行了评述和解释。
5）阐述了热处理过程中瞬变应力和残余应力的形成机理。
6）给出了碳素钢、合金钢、超合金、钛合金、铝合金和铜合金以及其他材料在热锻或温锻之前的加热温度要求，钢坯、钢棒、管材、杆材和其他金属工件的加热技术新进展。
7）根据多种不同的技术条件、服役极限和成本因素（如产量最大化、温度均匀性、节能效果、占地面积最小和材料节省），获得最佳工艺过程控制算法，从而实现整个工艺程序和策略的优化。
8）对感应热处理零件进行失效分析，并对组织缺陷和性能反常现象进行深入分析。
9）研究长寿命感应线圈的设计和制造方法，以及失效预防措施。
10）电磁感应加热的特殊应用，如玻璃和氧化物熔炼、光学纤维拉拔、纳米粒子加热和热疗应用。
11）感应加热用晶体管和闸流管电源的设计原理和运行细则。
12）现代感应加热工艺过程计算机建模和模拟细则。
本书还给出了很多颇具挑战性和高难度系数工件感应加热的案例。无论你是操作者、学生，还是工程师和科学家们总是试图找到解决常见感应加热问题的简单方案，本书将会告诉读者如何运用所学知识，去透彻理解现实中多种不同的相关物理现象。
本书囊括了相当数量的实践数据，包括标准和定制设备评述，还特别描述了质量保证、过程监控、安全维护程序、节能环保措施，如何控制暴露在外的磁场，评述了国际标准和规范。尽管美国金属学会年年出版发行有关感应加热与热处理方面的论文、会议论文集和各种各样的技术书籍，但是本书的绝大部分内容在这之前从来没有发表过。
本书的编撰工作对我们而言是一项艰巨的工作。作为主编，我们非常感激所有作者给予的支持、奉献和投入。没有这些作者，这一浩大的巨作是不可能完成的。还要特别感谢Steve Lampman和美国金属学会工作人员。在许多场合下，作者向我们表达了他们对于美国金属学会主要工作人员深厚的编辑专业功底的敬佩。特别感谢我们的家人，感谢所有作者的家人，如果没有他们的理解、奉献和支持，这一巨作是不可能问世的。
Valery Rudnev
George E.Totten
◆ 译者序：◆
译者序
众所周知，电磁感应加热涉及电学、电磁学、传热学和材料科学工程等多个学科，因其独特的技术优势，在热加工领域应用越来越广泛。2014年前后，美国金属学会 （ASM International）陆续修订再版了 《美国金属手册》。在这套包含23个分册（34卷）的手册中，1991年出版的仅1卷的热处理部分被扩充为5卷，其中《感应加热与热处理》第一次作为单独一卷（4C卷）出版，这是《金属手册》编写史上的一个重要里程碑，可见其新颖性和重要性。
本书共8章，分别由国际电磁感应加热领域的几十位著名专家撰写而成，综合反映了当今电磁感应加热的基础理论和工业实践最新进展。涵盖了感应加热的基本原理，钢的感应热处理，感应热处理的建模与仿真，感应加热成形，感应熔炼，感应加热设备，过程控制、检测、设计和质量保障，感应加热的特殊应用。本书详细论述了与电磁感应加热相关的冶金学理论，介绍了关键零部件感应加热与热处理工艺，讨论了电磁加热的磁场、热场和应力场建模和模拟，给出了感应电源、感应器和导磁体设计思路和应用案例，还给出了负载匹配与效率优化方法等。本书代表和反映了当代感应热处理与加热领域的技术水平，为同行提供了大量翔实、权威、可靠的实用性数据。
我国感应加热技术起步于20世纪50年代的汽车制造工业，经历了学习模仿、自力更生、引进消化和自主创新几个阶段，现已在IBGT电源研发生产、控制技术、典型零件感应淬火生产线等方面取得了长足的进步，实现了从无到有的有形制造，自动化和智能化程度越来越高；但与国外先进水平尚有差距，有待于在今后加强产学研合作，开展电磁感应加热的相关理论研究，创建自己的感应加热数据库，加快计算机建模和模拟研究，提高工艺装备的可靠性和安全性，保证工艺过程的一致性和稳定性，实现产品质量的性能控制。相信本书的翻译出版将对我国感应加热事业的技术发展及其应用发挥重要的作用。
本书的翻译工作，首先要感谢感应热处理前辈沈庆通先生的引荐和指导，其次要感谢中国热处理学会和国内感应加热与热处理领域知名专家、教授和生产一线同行的积极参与，携手并进，共同完成了本书的翻译工作。在整个翻译过程中，大家勤于思考，不断更新，在尊重原文的基础上，力求做到 “正确、专业、易懂”。本书第1章由赵前哲、葛运旺、武超翻译，第2章由闫满刚翻译，第3章由顾剑锋翻译，第4章由曾国庆、李勇志翻译，第5章由孙宁、冯伟年、蒋黎民、翟鹏远、李轩、侯蔚翻译，第6章由陈勇、赵俊平、余金科、闫满刚、胡帅显翻译，第7章由葛运旺、武超、王传智、邵周俊翻译，第8章由巫建清翻译。全书由邵周俊统稿。方力先生对本书“感应设备的水冷系统”部分进行了认真审校，另外，还有许多专家同行对翻译工作给予了技术支持和帮助，在此深表谢意！
由于本书篇幅巨大，且内容涉及感应加热诸多领域，加之译者水平有限，不妥之处在所难免，恳请各位读者斧正。另外，在翻译过程中，对原文中的部分错误进行了注解和更正。
本书的引进与出版得到了好富顿国际公司的大力支持，在此表示感谢！
邵周俊
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