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第一章 纯金属的晶体结构 3

1-1 金属晶体中原子间的结合 3

一、周期表中元素的金属性与非金属性 3

二、金属原子间的结合 4

三、金属的晶体性 7

1-2 晶体学基础 8

一、晶体中的空间点阵 8

二、晶向指数和晶面指数 13

1-3 纯金属的晶体结构 17

一、三种典型的金属晶体结构 17

二、金属的多型性 19

三、金属晶体结构中的原子堆垛 20

四、金属晶体结构中的间隙 21

五、金属晶体结构中的原子半径 24

六、亚金属晶体结构的特点 26

习题 32

参考文献 33

第二章 纯金属的结晶 35

2-1 金属结晶的基本规律 35

一、金属的结晶过程 35

二、金属结晶时的过冷现象 35

三、金属结晶的能量条件——热力学分析 36

四、金属结晶的结构条件——液态金属的结构特征 38

2-2 晶核的形成 40

一、均质形核 40

二、非均质形核 44

2-3 晶体的长大 46

一、晶体生长时液-固相界面上原子迁移的动力学条件 46

二、液-固相界面的微观结构 48

三、晶体生长机制和生长速率 49

2-4 金属结晶过程的动力学 52

2-5 金属结晶时的生长形态 54

一、液-固相界面前沿液体中的温度梯度 54

三、负温度梯度下纯金属结晶的树枝状生长 55

二、正温度梯度下纯金属结晶的平面生长 55

2-6 金属结晶后的晶粒大小及其内部的结构缺陷 56

一、结晶后晶粒大小及其控制 56

二、结晶过程中晶体缺陷的形成 58

习题 60

参考文献 60

第三章 合金相的晶体结构 61

3-1 合金中的相 61

一、合金中组成元素间的相互作用 61

二、影响合金相结构的主要因素 62

3-2 固溶体 63

一、固溶体的分类 63

二、溶固体结构的特点 64

三、固溶体的溶解度 66

四、有序固溶体（超点阵） 71

一、中间相的分类及其特点 76

二、正常价化合物 76

3-3 中间相——金属间化合物 76

三、电子化合物 78

四、间隙相 79

五、拓扑密堆结构 83

六、金属间化合物的特殊性能及其应用简介 87

习题 88

参考文献 88

一、单元系相图 89

二、合金相平衡的热力学条件 89

4-1 相平衡与相图 89

第四章 二元合金相图 89

三、相律 91

四、二元系合金相图 91

4-2 匀晶相图及其合金组织的形成 94

一、匀晶相图 94

二、固溶体合金的平衡结晶及其组织 94

三、固溶体合金的非平衡结晶及其组织 96

一、共晶相图 98

4-3 共晶相图及其合金组织的形成 98

二、典型合金的平衡结晶及其组织 99

三、共晶组织及其形成机制 102

四、初晶相的形态和离异共晶 105

五、共晶系合金的非平衡结晶及其组织 106

4-4 包晶相图及其合金组织的形成 107

一、包晶相图 107

二、典型合金的平衡结晶及其组织 108

三、包晶系合金的非平衡结晶及其组织 110

4-5 其它类型的二元系合金相图 111

一、具有化合物的二元相图 111

二、具有三相平衡等温转变的其它二元相图 112

三、具有无序-有序转变的相图 114

四、具有中间相转变的相图 114

4-6 二元相图的分析方法与应用 114

一、二元相图的一些几何规律 114

二、二元相图的分析方法 115

4-7 根据相图推测合金的性能 116

一、相图与合金的力学、物理性能 116

二、相图与合金的铸造工艺性能 117

三、相图与合金热处理的可能性 117

附注 118

习题 120

参考文献 121

第五章 三元合金相图 122

5-1 三元合金相图的几何规则 122

一、三元合金相图的成分表示法 122

二、三元合金相图中相成分与相对含量变化规则 123

5-2 三元匀晶相图 125

一、相图的空间模型 125

二、合金的平衡结晶过程 125

三、等温截面图（水平截面图） 126

四、变温截面图（垂直截面图） 128

一、相图的空间模型 129

5-3 固态互不溶解的三元共晶相图 129

二、投影图 130

三、合金的结晶过程及组织 130

四、等温截面图 131

五、变温截面图 132

5-4 固态有限溶解的三元共晶相图 133

一、相图的空间模型 133

二、合金的结晶过程及组织 138

四、变温截面图 139

三、等温截面图 139

5-5 其它类型三元相图简介 141

一、包共晶三元相图 141

二、四相平衡包晶转变三元相图 144

5-6 三元相图中的四相平衡 145

一、四相平衡转变面 145

二、四相平衡转变前后的三相平衡转变 145

四、从液相面投影图判别四相平衡类型 146

三、三种四相平衡在变温截面上的反映 146

五、三元相图中的相区接触法则 147

5-7 三元合金相图的实例分析 147

一、Al-Zn-Mg三元合金相图 147

二、Fe-C-Si三元合金相图垂直截面 148

三、Fe-C-Cr三元合金相图垂直截面 149

习题 151

参考文献 152

第六章 铁碳合金 153

6-1 铁碳合金中碳的存在形式 153

一、碳在铁中的固溶体 153

二、铁碳化合物 153

三、石墨 155

6-2 铁碳合金相图 156

一、铁-渗碳体系相图 157

二、铁-石墨系相图 163

一、碳含量对钢（平衡态）的组织与性能的影响 164

6-3 碳钢 164

二、杂质元素对钢的组织与性能的影响 165

附录 168

习题 170

参考文献 171

第七章 合金的凝固和铸件的组织 172

7-1 合金凝固时溶质原子的分布 172

一、合金凝固时溶质在液-固两相中的重新分配 172

二、溶质在液相中的混合与分布 172

三、有效分配系数及其表达式 174

四、合金凝固后溶质分布的数学表达式 176

五、区域熔炼与提纯 178

7-2 合金凝固过程中的成分过冷 179

一、成分过冷的概念 179

二、产生成分过冷的临界条件及其影响因素 180

三、成分过冷对单相合金凝固时液、固界面形貌的影响 182

四、两相合金凝固时液、固相界面的形貌 185

一、铸锭（件）的一般组织 188

7-3 合金铸锭（件）的组织 188

二、铸锭（件）组织的影响因素 190

三、铸锭（件）组织的控制 190

四、非晶态合金与微晶合金简介 192

7-4 铸锭（件）缺陷 194

一、偏析 194

二、缩孔与疏松 196

三、气孔与夹杂 198

习题 198

参考文献 199

第八章 金属及合金中的扩散 200

8-1 扩散的基本规律 200

一、扩散第一定律 200

二、扩散第二定律 200

三、扩散第二定律的应用 201

一、晶体中原子的跳动与扩散 206

8-2 扩散的微观机制 206

四、柯肯达尔效应 206

二、扩散机制 208

三、扩散激活能 211

8-3 影响扩散的因素 212

一、温度 212

二、固溶体类型与晶体结构 212

三、晶界 213

四、化学成分 214

一、化学位梯度的作用 215

8-4 扩散的驱动力 215

二、其它因素的作用 216

8-5 反应扩散 217

一、反应扩散的特点 217

二、反应扩散速度 218

习题 218

参考文献 219

一、空位与间隙原子 220

第九章 晶体中的结构缺陷 220

9-1 晶体中的点缺陷 220

二、点缺陷的形成能与迁移能 221

三、点缺陷的平衡浓度 221

四、点缺陷对金属性能的影响 223

9-2 晶体中的位错观测 223

9-3 位错的基本结构 224

一、刃型位错的结构与位错线 224

二、螺型位错的结构与位错线 225

三、混合位错的结构与位错线 226

四、柏氏矢量 227

五、晶体中的位错密度与位错的分布形式 229

9-4 位错的运动 229

一、位错的滑移 229

二、位错的攀移 231

三、推动位错运动的力 232

一、位错的应力场 233

9-5 位错的弹性性质 233

二、位错的应变能 236

三、位错的线张力 237

四、位错之间的作用力 238

9-6 实际金属晶体中的位错 239

一、位错在典型晶体中的柏氏矢量 239

二、堆垛层错 240

三、不全位错 242

四、位错反应与扩展位错 243

9-7 金属晶体的界面 245

一、晶界 245

二、孪晶界 251

三、相界 252

四、外表面 253

习题 255

参考文献 256

一、滑移 257

10-1 单晶体的塑性变形 257

第十章 金属及合金的塑性变形 257

二、孪生 261

三、扭折 263

四、滑移的位错机制 264

五、单晶体的应力-应变曲线 272

10-2 多晶体的塑性变形 273

一、晶粒取向的影响 273

二、晶粒间界的影响 274

三、多晶体的应力-应变曲线 275

10-3 金属经塑性变形后的组织与性能 276

一、显微组织的变化 276

二、亚结构的变化 276

三、性能的变化 278

四、变形织构 279

五、残余应力 279

一、单相固溶体合金的塑性变形 280

10-4 合金的塑性变形 280

二、多相合金的塑性变形 283

习题 287

参考文献 288

第十一章 回复、再结晶和金属热加工 289

11-1 变形金属加热时的变化 289

一、显微组织的变化 289

二、储存能的变化 290

三、性能的变化规律 290

11-2 回复 291

一、回复过程中微观结构的变化机制 291

二、回复动力学 293

11-3 再结晶 294

一、形核与长大 295

二、再结晶动力学 298

三、再结晶温度与再结晶后的晶粒尺寸 300

四、影响再结晶的主要因素 302

五、两相合金的再结晶 304

11-4 再结晶后晶粒的长大 305

一、晶粒的正常长大 306

二、晶粒的异常长大——二次再结晶 311

11-5 再结晶退火后的组织 312

一、再结晶退火后的晶粒大小 312

二、再结晶织构 312

三、退火孪晶 313

11-6 动态回复与动态再结晶 314

一、动态回复 314

二、动态再结晶 316

11-7 金属的热加工 319

一、热加工对金属室温力学性能的影响 320

二、热加工钢的组织与性能 320

习题 322

参考文献 323