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1 引论 1

1.1 相及结构 1

1.1.1 相 1

1.1.2 组织与结构 1

1.1.3 相与结构 2

1.1.4 成分与结构 2

1.1.5 广义的相及相变 2

1.1.6 运动态与结构 3

1.1.7 小结 4

1.2 相变及结构变化 4

1.2.1 共性问题 4

1.2.2 分类 5

1.3 本书体系 9

2 能量学 10

2.1 热力学定律及定义 10

2.1.1 第一定律 10

2.1.2 焓 11

2.1.3 第二定律及熵 12

2.1.4 自由能及自由焓 13

2.2 关闭系统热力学关系式 15

2.2.1 重要关系式 15

2.2.2 应用举例 18

2.3 化学热力学 20

2.3.1 化学位 21

2.3.2 平衡条件和反应方向 23

2.3.3 逸度及活度 26

2.3.4 偏摩尔函数 29

2.3.5 平衡常数 34

2.4 能量的计算 37

2.4.1 熵 38

2.4.2 焓 48

3 合金相及相图 83

3.1 引论 88

3.1.1 合金相的分类 88

3.1.3 合金相问题的基本参量 89

3.1.2 相的稳定性 89

3.1.4 相图 91

3.2 单元系 91

3.2.1 恒压下的相平衡 93

3.2.2 T-P曲线 93

3.2.3 晶体结构 94

3.3 二元系 94

3.3.1 相图概论 94

3.3.2 液相型线及固相型线 98

3.3.3 溶解度线 100

3.4 合金相 107

3.4.1 固溶体 107

3.4.2 有序固溶体 114

3.4.3 金属化合物 121

3.5 亚稳相 129

4 形核 131

4.1 均匀形核 131

4.1.1 形核功 131

4.1.2 形核速度 134

4.2 非均匀形核 136

4.2.1 界面形核 136

4.2.2 晶界形核 138

4.2.3 其它晶体缺陷的作用 139

4.2.4 非均匀形核速度 140

5.1 菲克定律 142

5 扩散 142

5.2 扩散方程的解 144

5.2.1 稳态扩散 144

5.2.2 非稳态扩散 145

5.3 扩散的微观理论 154

5.3.1 随机行走 154

5.3.2 扩散的微观机构 154

5.3.3 原子迁移和扩散系数 156

5.3.4 随机行走的统计理论 159

5.3.5 相关效应 162

5.4 扩散参数的实验测定和理论估算 162

5.4.1 扩散激活能 162

5.4.2 热膨胀法 163

5.4.3 淬火试验 164

5.4.4 甄纳的半经验方法——求△Ｓm 165

5.5 稀置换型合金中的扩散 166

5.5.1 稀置换型杂质在纯金属中的自扩散 166

5.5.2 低浓度置换型二元合金中的自扩散 167

5.6 浓置换型合金中的扩散 168

5.6.1 克根达尔(Kirkendall)效应 169

5.6.2 达肯(Darken)公式 169

5.7 扩散的热力学理论 172

5.8 复杂条件下的扩散 177

5.8.1 三元系中组元的扩散 177

5.8.2 多相二元合金中的扩散 177

5.8.3 快速扩散通道 178

5.8.4 广义力引起的扩散 182

5.9 影响扩散系数的因素——总结 186

5.9.1 晶体结构 186

5.9.2 化学成分 188

5.9.3 外界条件 190

6 凝固 191

6.1 形核 191

6.1.1 临界晶核尺寸及形核功 191

6.1.2 熔化形核 192

6.2 纯固体的长大 193

6.2.1 散热方式 193

6.2.2 界面特性 195

6.3 单相合金的凝固 197

6.3.1 液态完全混合、固态无扩散 199

6.3.2 液态通过扩散混合、固态无扩散 200

6.3.3 成分过冷 200

6.3.4 区域熔炼 203

6.4 复相合金的凝固 205

6.4.1 共晶凝固 205

6.4.2 亚共晶合金的凝固 207

6.4.3 包晶凝固 209

6.5 铸造组织 210

6.5.1 晶粒结构 211

6.5.2 成分偏析 212

6.5.3 气体和夹杂 213

6.5.4 奥氏体不锈钢的焊接裂纹 215

6.5.5 动态凝固 216

6.5.6 金属玻璃 218

7 扩散型固态相变——脱溶沉淀 220

7.1 绪论 220

7.1.1 相图及热处理 220

7.1.2 性能的变化 222

7.1.3 特征及分类 224

7.2 形核 226

7.2.1 化学自由焓变化 226

7.2.2 相界面能 228

7.2.3 应变能 233

7.2.4 共格相的稳定性 235

7.2.5 非均匀形核 236

7.3 长大 239

7.3.1 非共格平界面 239

7.3.2 针状或片状沉淀的伸长 242

7.3.3 片状沉淀的增厚 243

7.3.4 沉淀相粒子的粗化 244

7.3.5 GP区形成动力学 247

7.3.6 基体的贫化 249

7.3.7 总的转变动力学 250

7.4.1 Al-Cu合金 252

7.4 结构变化 252

7.4.2 Fe-C马氏体 255

7.5 连续沉淀 262

7.5.1 概述 262

7.5.2 长大理论 263

7.6 调幅分解 266

7.6.1 概述 266

7.6.2 经典扩散方程 269

7.6.3 经典扩散方程的改进——界面能 271

7.6.4 共格应变能 272

7.6.5 Hilliart-Cahn扩散方程的解 273

7.6.6 调幅分解的早期现象 274

8.1.1 概貌 278

8.1 先共析转变 278

8 其它扩散型固态相变 278

8.1.2 形核-长大 279

8.1.3 成分影响和淬透性 281

8.2 共析转变 282

8.2.1 概述 282

8.2.2 形核长大 283

8.2.3 能量关系与扩散控制 287

8.2.4 淬透性 292

8.3 钢的相变产物及转变曲线 294

8.3.1 成对生长 294

8.3.2 相间沉淀及纤维状沉淀 294

8.4.1 概貌 295

8.4 贝茵体转变 295

8.4.2 机理 298

8.4.3 贝茵体的淬透性和贝茵体钢 300

8.5 其他扩散型相变 301

8.5.1 块型转变 301

8.5.2 有序化转变 303

8.6 奥氏体的形成 307

8.6.1 概貌 307

8.6.2 合金元素的影响 308

8.6.3 晶粒长大 308

8.6.4 晶界吸附 311

9.1.1 无扩散性 315

9.1 基本特征 315

9 马氏体转变 315

9.1.2 晶体结构 316

9.1.3 金相组织 317

9.1.4 切变型相变 319

9.1.5 小结 322

9.2 晶体学理论 323

9.2.1 切变机理 323

9.2.2 滑移和孪生 326

9.3 形核 326

9.3.1 能量估算 326

9.3.2 均匀形核 330

9.3.3 马氏体形貌 332

9.3.4 马氏体片的长大 334

9.3.5 非均匀形核 336

9.4 长大 339

9.4.1 概述 339

9.4.2 转变曲线 339

9.4.3 陈化稳定 341

9.4.4 外界因素 343

9.5 实际问题 344

9.5.1 Ms点 344

9.5.2 淬裂性 346

9.5.3 形状记忆合金 349

参考文献 353