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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 合金固态相变的相关概念 4

1.2.1 固态相变的基本概念 4

1.2.2 固态相变中的界面 5

1.2.3 与固态相变相关的范例 7

1.3 固态相变的分类 9

1.3.1 按热力学分类 10

1.3.2 按动力学分类 11

1.4 固态相变的一般特征 14

1.4.1 固态相变的驱动力和阻力 14

1.4.2 固态相变的基本特点 16

1.5 固态相变的形核和长大 19

1.5.1 均匀形核和非均匀形核 19

1.5.2 形核率的计算 21

1.5.3 扩散型相变的长大速度 22

第2章 合金固态相变的常用研究方法 27

2.1 物相种类分析 27

2.1.1 物相种类分析的原理 27

2.1.2 X射线衍射分析方法 30

2.1.3 电子衍射方法 34

2.2 微观组织分析 44

2.2.1 光学显微镜（OM） 44

2.2.2 扫描电子显微镜（SEM） 46

2.2.3 透射电子显微镜（TEM） 51

2.3 相变过程的分析方法 56

2.3.1 热分析方法 56

2.3.2 电阻分析法 58

2.3.3 磁性分析法 59

2.3.4 原位金相观察 60

第3章 奥氏体与钢在加热过程中的转变 63

3.1 奥氏体及其特点 63

3.1.1 奥氏体定义 63

3.1.2 奥氏体晶体结构 63

3.1.3 奥氏体的性能 65

3.2 钢的奥氏体等温转变 66

3.2.1 奥氏体转变热力学 66

3.2.2 奥氏体转变机制 67

3.2.3 奥氏体的转变动力学 71

3.2.4 奥氏体转变的影响因素 75

3.3 钢中奥氏体的连续加热转变 76

3.3.1 连续加热转变动力学图 76

3.3.2 连续加热转变特点 77

3.4 奥氏体晶粒长大及控制 78

3.4.1 奥氏体晶粒度 78

3.4.2 奥氏体晶粒长大与控制 79

3.5 非平衡组织加热的奥氏体转变 85

3.5.1 针状奥氏体与颗粒状奥氏体 85

3.5.2 非平衡组织加热转变的影响因素 86

3.5.3 组织遗传现象及控制 88

第4章 钢的过冷奥氏体转变及热处理 92

4.1 过冷奥氏体转变类型 92

4.1.1 珠光体转变 93

4.1.2 贝氏体转变 94

4.1.3 马氏体转变 94

4.2 过冷奥氏体等温转变 95

4.2.1 过冷奥氏体等温转变动力学图 96

4.2.2 过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式 99

4.2.3 影响过冷奥氏体等温转变的因素 101

4.3 过冷奥氏体连续冷却转变 104

4.3.1 过冷奥氏体连续冷却转变动力学图的建立 104

4.3.2 过冷奥氏体连续冷却转变动力学图 105

4.3.3 CCT图与TTT图的比较 106

4.3.4 钢的临界冷却速度 107

4.3.5 过冷奥氏体转变图的应用 109

4.4 常规热处理方法 114

4.4.1 退火 114

4.4.2 正火 119

4.4.3 退火和正火的选用 120

4.4.4 淬火 121

4.4.5 回火 125

4.5 热处理常用设备 126

4.5.1 空气与气氛电阻炉 126

4.5.2 热处理浴炉 128

第5章 珠光体与钢在冷却时的高温转变 131

5.1 珠光体组织 131

5.1.1 珠光体的组织形态 131

5.1.2 珠光体晶体学 135

5.2 珠光体转变过程 136

5.2.1 珠光体转变热力学 136

5.2.2 片状珠光体的形成机制 137

5.2.3 粒状珠光体的形成机制 142

5.2.4 亚（过）共析钢珠光体转变 146

5.3 珠光体转变动力学 149

5.3.1 珠光体的形核率及长大速度 149

5.3.2 珠光体等温转变的动力学图 150

5.3.3 连续冷却转变的动力学图——CCT曲线及在退火中的作用 152

5.3.4 珠光体转变的影响因素 152

5.4 珠光体的力学性能 157

5.4.1 共析成分珠光体的力学性能 157

5.4.2 亚、过共析钢的珠光体转变产物的力学性能 159

5.4.3 派登处理 160

5.5 相间析出与纳米结构 160

5.5.1 相间析出物的形态 161

5.5.2 相间析出的条件 162

5.5.3 相间析出机理 163

5.5.4 纳米相的一般析出及影响因素 165

5.5.5 析出相粒子对组织性能的影响 167

第6章 马氏体与钢在冷却时的低温转变 172

6.1 马氏体的晶体学 173

6.1.1 马氏体相变与马氏体的定义 173

6.1.2 马氏体的晶体结构 174

6.1.3 马氏体的取向关系 175

6.1.4 马氏体的惯习面 176

6.2 马氏体的组织形态 176

6.2.1 马氏体的类型 176

6.2.2 影响马氏体形态和亚结构的因素 180

6.3 马氏体相变分类和特点 182

6.3.1 非恒温性与不完全性 182

6.3.2 无扩散性 183

6.3.3 表面浮突与界面共格 184

6.3.4 可逆性 185

6.4 马氏体转变机理 186

6.4.1 马氏体热力学 186

6.4.2 马氏体转变动力学特点 191

6.4.3 马氏体转变形核理论 197

6.4.4 马氏体转变的切变机制 200

6.4.5 马氏体的长大 204

6.5 马氏体性能与影响因素 204

6.6 奥氏体稳定化 207

6.6.1 热稳定化 207

6.6.2 力学（机械）稳定化 209

6.7 马氏体相变的应用 209

6.7.1 钢的强化 209

6.7.2 材料韧化 210

6.7.3 利用奥氏体稳定化提高尺寸精度 211

6.7.4 形状记忆效应 212

6.7.5 其他功能应用 214

第7章 贝氏体与钢在冷却时的中温转变 217

7.1 贝氏体的分类和定义 218

7.1.1 贝氏体的分类 218

7.1.2 贝氏体的定义 219

7.2 贝氏体组织结构和晶体学特征 221

7.2.1 贝氏体的显微组织特征 221

7.2.2 贝氏体铁素体的精细结构 226

7.2.3 贝氏体的表面浮突 230

7.2.4 贝氏体中的碳化物 231

7.2.5 贝氏体相变晶体学 232

7.3 贝氏体相变机制 233

7.3.1 贝氏体相变的切变理论 233

7.3.2 氏体相变的台阶扩散理论 237

7.4 贝氏体相变动力学 242

7.4.1 贝氏体等温转变动力学 242

7.4.2 贝氏体连续冷却转变动力学 246

7.5 贝氏体力学性能 249

7.5.1 贝氏体的强度和硬度 249

7.5.2 贝氏体的塑性和韧性 251

第8章 钢的回火转变 255

8.1 淬火碳钢回火过程的组织变化 255

8.1.1 马氏体中碳原子偏聚 256

8.1.2 马氏体分解 257

8.1.3 残余奥氏体转变 259

8.1.4 碳化物类型变化 260

8.1.5 碳化物聚集长大 263

8.1.6 基体α相状态的变化 263

8.2 合金元素对回火转变的影响 265

8.2.1 合金元素对马氏体分解的影响 265

8.2.2 合金元素对残余奥氏体转变的影响 266

8.2.3 合金元素对碳化物类型变化的影响 266

8.2.4 合金元素对碳化物聚集长大的影响 267

8.2.5 合金元素对α相状态变化的影响 268

8.3 淬火钢回火时力学性能的变化 269

8.3.1 硬度和强度的变化 269

8.3.2 塑性和韧性的变化 270

8.3.3 钢的回火脆性 270

8.4 非马氏体组织的回火 274

8.4.1 非马氏体组织的回火 274

8.4.2 回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较 275

8.5 回火工艺的制订及应用举例 276

8.5.1 回火工艺的制订 276

8.5.2 应用举例 278

第9章 合金的脱溶沉淀与时效 281

9.1 合金的时效过程 282

9.1.1 合金时效过程的热力学 282

9.1.2 时效过程 283

9.1.3 脱溶相的粗化 291

9.2 合金时效动力学及其影响因素 293

9.2.1 合金时效时脱溶沉淀过程的等温动力学图 293

9.2.2 影响合金时效动力学的因素 294

9.3 时效后的微观组织 296

9.3.1 时效过程中脱溶类型及其微观组织 296

9.3.2 时效过程中微观组织的变化 300

9.4 合金时效过程中性能的变化 302

9.4.1 时效硬化曲线及影响时效硬化的因素 302

9.4.2 时效硬化机理 306

9.4.3 回归现象 311

9.5 合金的调幅分解 312

9.5.1 调幅分解的热力学条件和过程 312

9.5.2 调幅分解的组织和性能 315

9.6 典型合金的时效相变 315

9.6.1 马氏体时效钢的时效 315

9.6.2 铝合金的类型及时效过程 320

9.6.3 镁合金中的相变 326

9.6.4 钛合金中的相变 331

9.6.5 铜合金中的相变 335

附录 名词术语 340