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绪论 1

Ⅰ-Ⅱ 铁基马氏体时效-回火转变理论 3

Ⅰ．铁基马氏体时效转变理论 4

Ⅰ.1 引言 4

Ⅰ.2 Fe-C马氏体组织结构与形态概要 5

Ⅰ.3 Fe-C马氏体时效转变阶段 8

Ⅰ.3.1 初期时效转变阶段 8

Ⅰ.3.2 碳原子调幅分解的丛聚阶段A1 9

Ⅰ.3.3 时效调幅分解的第二阶段A2 12

Ⅰ.3.3.1 基体斑点漫散射 12

Ⅰ.3.3.2 基体斑点的卫星斑点 13

Ⅰ.3.3.3 时效斑点卫星理论分析与Khachaturyan“浓度驻波方法” 16

Ⅰ.3.4 时效碳原子有序化阶段A3 18

Ⅰ.3.5 二元置换固溶体点阵波与衍射波的关系 25

Ⅰ.3.6 Fe-C马氏体调幅分解热力学 27

Ⅰ.3.7 调幅分解和有序化的共存及其理论分析 30

Ⅰ.3.7.1 调幅分解和有序化的确定及其间关系 31

Ⅰ.3.7.2 原子弹性交互作用析疑（Cahn理论及其相对立的诸多论点） 33

Ⅰ.3.7.3 原子弹性交互作用与有序化 35

Ⅰ.3.7.4 原子尺寸因子的弹性交互作用与调幅分解和有序化 36

Ⅰ.3.7.5 化学交互作用的影响 36

Ⅰ.4 马氏体时效动力学 37

Ⅰ.5 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效X光衍射图解说 38

Ⅰ.5.1 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效X光衍射图解说 38

Ⅰ.5.2 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效的α″-Fe16 N2和α″-Fe16 C2的XRD分析 40

Ⅰ.5.3 有序相α″-Fe16N2转变行为及其理论分析 46

Ⅰ.5.4 铁原子位移？（ΔZ）与反射强度的函数关系和铁原子位移（ΔZ）值的确定 50

Ⅰ.5.5 333 K时效不完全α″和373 K时效完全α″析出驱动力 54

Ⅰ.5.6 以α-Fe和马氏体α′作为基体，α″析出的化学自由能 55

Ⅰ.6 Fe-N钢马氏体时效转变 59

Ⅰ.6.1 Fe-N钢和Fe-N-C钢马氏体组织结构 59

Ⅰ.6.2 Fe-N钢和Fe-N-C钢马氏体时效过程 62

Ⅰ.7 关于M？bauer谱时效分析和应用 65

Ⅰ.7.1 关于M？bauer谱 65

Ⅰ.7.2 Fe-C钢和Fe-N钢马氏体时效的M？bauer谱分析 68

Ⅰ.7.3 时效的Fe原子局域环境组态组元 71

Ⅰ.7.4 铁原子局域环境组态组元形成机制 74

Ⅰ.7.5 马氏体时效M？bauer谱分析概要 78

Ⅰ.7.6 马氏体时效NMR线型分析 85

Ⅰ.7.7 按M？bauer谱分析判定时效进展阶段 87

Ⅰ.7.8 依据M？bauer谱分析论述时效动力学 88

Ⅰ.7.9 时效转变激活能E值的确定 89

Ⅱ．铁基马氏体回火转变理论 95

Ⅱ.1 引言 95

Ⅱ.2 碳化物析出阶段T1［γ′（Ⅱ），α″，Fe6C→ε（ε′η）］ 95

Ⅱ.2.1 T1阶段电阻改变测定 95

Ⅱ.2.2 过渡碳化物选区电子衍射图 96

Ⅱ.2.3 碳化物析出的类型及其晶体结构 97

Ⅱ.2.4 ε（η）-碳化物晶体结构 99

Ⅱ.2.5 ε（η）-碳化物组织形态 100

Ⅱ.2.6 ε（η）-碳化物析出运动学 103

Ⅱ.2.7 碳化物变体取向与不均匀形核 109

Ⅱ.2.8 ε（η）-碳化物的非形核形成 112

Ⅱ.2.9 碳化物析出动力学 113

Ⅱ.2.10 在T1阶段中应力松弛 115

Ⅱ.3 残余奥氏体分解阶段T2［AR→BL+θ］ 116

Ⅱ.4 亚稳碳化物的θ-碳化物转化T3［ε（ε′，η）→x（θ2），θ3，θ4→θ（θ1）］ 119

Ⅱ.4.1 过渡碳化物ε（η）向θ-亚稳碳化物转化 119

Ⅱ.4.2 过渡碳化物x-碳化物 120

Ⅱ.4.3 回火碳化物类型改变的M？bauer谱 122

Ⅱ.4.4 ε（η）-碳化物→θ-碳化物转化的XRD图分析 129

Ⅱ.5 θ-碳化物形态和α相状态改变 129

Ⅱ.6 Fe-C钢马氏体时效-回火内涵的扼要归纳 133

Ⅱ.7 Fe-N钢和Fe-C-N钢马氏体回火转变 138

Ⅱ.7.1 初识Fe-N钢马氏体回火转变 138

Ⅱ.7.2 Fe-C-N钢马氏体回火转变 143

Ⅱ.7.3 Fe-C钢、Fe-N钢和Fe-C-N钢马氏体回火转变研究结果的不相一致 148

Ⅱ.8 急冷淬火钢件的内应力与回火处理制度 152

Ⅱ.9 α相回复与再结晶 155

Ⅲ．铁基马氏体时效-回火组织结构与强韧性 161

Ⅲ-（Ⅰ） Fe-C钢的回火马氏体硬化规律 161

Ⅲ.1 引言 161

Ⅲ.2 Fe-C钢马氏体基体相的强韧性 162

Ⅲ.2.1 α-Fe的流变行为 162

Ⅲ.2.2 奥氏体的屈服和流变行为 173

Ⅲ.2.3 Fe-C钢马氏体组织硬度改变图 173

Ⅲ.3 Fe-C钢回火马氏体硬化规律 175

Ⅲ.3.1 马氏体的硬度和强度 181

Ⅲ.3.2 马氏体α′间隙均匀固溶强化机制 182

Ⅲ.3.3 亚结构强化所用 183

Ⅲ.3.4 第二相析出强化作用 184

Ⅲ.4 回火Fe-C马氏体强韧性结合概论 188

Ⅲ-（Ⅱ） 低碳结构钢马氏体的时效-回火组织与强韧性 194

Ⅲ.5.1 引言 194

Ⅲ.5.2 低碳钢淬透性及其改善途径 194

Ⅲ.5.3 低碳马氏体钢的可淬硬性与固溶碳硬化作用的增强和互消 195

Ⅲ.5.4 低碳马氏体的组织结构 196

Ⅲ.5.5 低碳马氏体的时效、回火和自回火 200

Ⅲ.5.6 低碳钢和低合金低碳钢马氏体的强韧性 202

Ⅲ.5.7 低碳马氏体韧度及其冷脆转化温度 207

Ⅲ.5.7.1 低碳马氏体缺口冲击值 207

Ⅲ.5.7.2 低碳马氏体强度的低温敏感性 207

Ⅲ.5.8 低碳马氏体断裂韧性 208

Ⅲ.5.8.1 低碳马氏体断裂韧性回火变化规律 208

Ⅲ.5.8.2 低碳合金结构钢断裂韧性与电子断口特征关系 209

Ⅲ.5.8.3 低碳Si-Mn钢马氏体裂纹扩展JR和扩展阻力dj/da 215

Ⅲ.5.8.4 低碳马氏体的平面应变断裂韧性 218

Ⅲ.5.9 低碳马氏体疲劳强度 221

Ⅲ.5.10 低碳结构钢的低温低周疲劳 233

Ⅲ-（Ⅲ） 中碳结构钢回火马氏体的组织与强韧性 241

Ⅲ.6.1 引言 241

Ⅲ.6.2 中碳马氏体结构钢调质处理的强韧性组合 241

Ⅲ.6.3 中碳结构钢淬火低中温回火处理的强韧性组合 243

Ⅲ.6.4 中碳结构钢淬火低温回火处理的强韧性组合 243

Ⅲ.7 低温回火高碳钢马氏体的强韧性组合 257

Ⅲ.8 中碳结构钢淬火回火态组织的断裂韧性KIC值 260

Ⅲ.9 中碳结构钢在交变载荷下的抗疲劳性能 263

Ⅲ.9.1 机器零件疲劳破坏特点 263

Ⅲ.9.2 中碳马氏体疲劳裂纹扩展规律 270

Ⅲ.9.3 疲劳裂纹的闭合效应 273

Ⅲ.9.4 疲劳裂纹门槛值本质和中碳钢ΔKth表达式 275

Ⅲ.9.5 中碳马氏体钢微观短裂纹的扩展规律 276

Ⅲ.10 中碳结构钢残余奥氏体转变及其对强韧性的作用 284

Ⅲ.11 中碳马氏体组织（α′+AR）弹性极限低的原因 288

Ⅲ.12 塑性在工程上的意义 289

Ⅲ.13 中碳结构钢回火马氏体脆性 293

Ⅲ.13.1 引言 293

Ⅲ.13.2 残余奥氏体热失稳分解与回火马氏体脆性 295

Ⅲ.13.3 残余奥氏体机械失稳分解与回火马氏体脆性 301

Ⅲ.13.4 杂质元素磷硫晶界偏聚与回火马氏体脆性 307

Ⅲ.13.5 碳化物晶界沉积与回火马氏体脆性 316

Ⅲ.13.6 中碳结构钢回火马氏体脆性研究结果综述 324

Ⅲ.14 中碳合金结构钢淬火马氏体态组织的回火脆性 327

Ⅲ.15 杂质偏聚晶界脆化机制探讨 338

Ⅲ.16 中碳结构钢在低中性水溶液中疲劳裂纹扩展 339

Ⅲ.17 淬硬中碳结构钢耐磨损行为和氮化层耐接触疲劳性抗力 342

Ⅲ.17.1 关于钢材耐磨损性能 342

Ⅲ.17.2 中碳结构件磨损行为和耐磨性能 343

Ⅲ.17.3 离子氮化层接触疲劳抗力薄壳效应析疑和接触疲劳失效判据 346

Ⅲ.18 在等强（硬）度条件下，中碳结构钢回火马氏体与下贝氏体强韧性的对比 348

Ⅳ．Fe-N马氏体时效回火转变及其硬度改变 357

Ⅳ.1 引言 357

Ⅳ.2 Fe-N马氏体形态学和晶体学 357

Ⅳ.3 Fe-N马氏体时效和回火转变 360

Ⅳ.3.1 概述 360

Ⅳ.3.2 时效和回火转变过程 360

Ⅳ.3.2.1 —160～—40℃温区残余奥氏体的马氏体转化 361

Ⅳ.3.2.2 在室温时效时，“a/b”型间隙位氮原子向“c”型间隙位的转移 361

Ⅳ.3.2.3 室温和40～100℃时效，氮原子的晶体缺陷（位错晶粒界）集聚（集聚量远低于0.20 wt％） 364

Ⅳ.3.2.4 在室温时效时含氮马氏体固溶氮原子局域富化的丛聚和有序化 364

Ⅳ.3.2.5 于75℃一小时时效Fe-N马氏体有序化丛聚与有序相α″-Fe16N2 365

Ⅳ.3.2.6 在100～225℃（加热速率20℃／分）回火温度区内（或室温时效20天）含氮马氏体（α′）内出现非共格过渡氮化物α″-Fe16N2小片 366

Ⅳ.3.2.7 残余奥氏体转变 371

Ⅳ.3.2.8 过渡氮化物α″-Fe16N2的稳定氮化物γ′-Fe4N转化 372

Ⅳ.4 α″-Fe16N2→γ′-Fe4N间消长经程的电镜观察及其转变机制 373

Ⅳ.5 含氮马氏体（α′）时效和回火转变程序 375

Ⅳ.6 Fe-N马氏体回火转变动力学分析 375

Ⅳ.7 含氮马氏体时效和回火转变的硬度改变 378

著后散记 381