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第1章 材料概论 1

1.1金属材料 1

1.1.1碳钢与微合金化钢 1

1.1.2合金钢 4

1.1.3有色金属 6

1.1.4铸铁 9

1.2高分子材料 10

1.2.1高分子材料的强度与韧性 10

1.2.2工程塑料与橡胶 13

1.3工程结构陶瓷材料 14

1.4复合材料 18

1.4.1纤维增强 18

1.4.2纤维增韧 20

1.4.3纤维增韧复合材料类型及应用 22

第2章 固态金属中的扩散 24

2.1扩散现象的本质 24

2.2固态金属扩散的条件 27

2.3扩散方程 28

2.3.1扩散第一定律 28

2.3.2扩散第二定律 29

2.3.3扩散应用举例 31

2.4扩散问题的热力学分析 39

2.4.1扩散的驱动力 39

2.4.2扩散原子的迁移率 40

2.4.3上坡扩散 40

2.5扩散类型 41

2.5.1根据扩散过程中浓度变化分类 41

2.5.2根据扩散方向与浓度梯度方向的关系分类 42

2.5.3根据扩散过程中出现新相分类 43

2.6扩散机制 45

2.7影响扩散的因素 48

2.7.1温度 48

2.7.2晶体结构 49

2.7.3固溶体类型 50

2.7.4晶体缺陷 50

2.7.5浓度 52

2.7.6合金元素 52

第3章 金属的凝固 54

3.1液态金属 54

3.1.1液态金属的一些性质 54

3.1.2液态金属的结构 57

3.2溶液的过冷与凝固过程 58

3.3形核 60

3.3.1均匀形核 61

3.3.2不均匀形核 65

3.4生长 68

3.4.1液-固界面上原子迁移过程的动力学及温度梯度 68

3.4.2液-固界面的微观组织 70

3.4.3晶体生长机制和生长速率 72

3.4.4纯金属凝固时的生长形态 73

3.4.5金属凝固后的晶粒大小 76

3.5金属凝固理论的应用 77

3.5.1制取单晶体 77

3.5.2非晶态金属 78

第4章 二元相图与合金的凝固 80

4.1相平衡与相图 80

4.1.1相平衡 80

4.1.2相图的表示和实验测定方法 82

4.2匀晶相图和固溶体的凝固 87

4.2.1匀晶相图 87

4.2.2固溶体的平衡凝固 88

4.2.3固溶体的不平衡凝固 91

4.2.4合金凝固时的溶质分布 93

4.2.5合金中的成分过冷 99

4.2.6固溶体凝固时的晶体生长 101

4.3共晶相图及共晶转变 107

4.3.1共晶相图 107

4.3.2共晶合金的平衡凝固 108

4.3.3共晶组织及其形成机理 112

4.3.4亚共晶及过共晶组织 118

4.3.5共晶合金的不平衡凝固 119

4.4包晶相图及包晶转变 124

4.4.1包晶相图 124

4.4.2具有包晶转变合金的平衡凝固 124

4.4.3具有包晶转变合金的不平衡凝固 126

4.4.4包晶转变的应用 127

4.5二元相图的分析和使用 128

4.5.1其他类型的二元相图 128

4.5.2复杂二元相图的分析方法 134

4.5.3应用相图判断合金性能和分析合金热处理 138

4.6铁碳相图和碳钢 140

4.6.1铁碳相图 140

4.6.2典型铁碳合金的平衡凝固 142

4.6.3碳对钢的组织和性能的影响 149

4.6.4杂质元素对钢的组织和性能的影响 151

4.7合金铸件的组织和缺陷 155

4.7.1铸锭（件）的宏观组织 155

4.7.2枝晶间距 159

4.7.3偏析 160

4.7.4缩孔 163

4.7.5晶粒取向 166

4.7.6钢锭的组织与缺陷 167

第5章 三元合金相图 172

5.1三元合金相图的成分表示方法 172

5.1.1浓度三角形 172

5.1.2在浓度三角形中具有特定意义的线 173

5.1.3三元合金相图成分的其他表示方法 174

5.2三元合金相图中的直线定律和重心定律 175

5.2.1直线定律 175

5.2.2重心定律 176

5.3组元在液态及固态均无限溶解的相图 177

5.3.1相图分析 177

5.3.2等温截面 177

5.3.3变温截面 180

5.4组元在液态无限溶解、固态完全不溶和具有共晶转变的相图 181

5.4.1相图分析 181

5.4.2等温截面 184

5.4.3变温截面 187

5.4.4投影图 190

5.5组元在液态无限溶解、固态有限溶解和具有共晶转变的相图 191

5.5.1相图分析 191

5.5.2典型合金的结晶过程 192

5.6三元合金相图应用实例 195

5.6.1 Fe-C-Si三元合金相图 195

5.6.2 Fe-Cr-C三元合金相图 196

5.6.3 Al-Cu-Mg三元合金相图 203

5.6.4 Fe-C-P三元合金相图 204

5.7三元合金相图中相的平衡和相区接触法则 208

5.7.1三元合金相图中的两相平衡 208

5.7.2三元合金相图中的三相平衡 208

5.7.3三元合金相图中的四相平衡 209

5.7.4相区接触法则 212

第6章金属及合金的塑性变形 213

6.1单晶体的塑性变形 213

6.1.1滑移 214

6.1.2孪生 228

6.1.3晶体的扭折 233

6.2多晶体的塑性变形 235

6.2.1多晶体变形的特点 235

6.2.2晶界（晶粒大小）影响 236

6.2.3屈服现象 239

6.3金属塑性变形后的组织和性能 243

6.3.1塑性变形对金属组织的影响 243

6.3.2塑性变形后金属性能的变化 246

6.4合金的塑性变形 253

6.4.1固溶体的塑性变形 254

6.4.2多相合金的塑性变形 257

第7章回复与再结晶 264

7.1回复 265

7.1.1回复的作用 265

7.1.2回复动力学 266

7.1.3回复的机制 267

7.2再结晶 273

7.2.1再结晶动力学 273

7.2.2再结晶过程中的形核 277

7.2.3影响再结晶的主要因素与再结晶晶粒大小 281

7.3晶粒长大 285

7.3.1晶粒长大的基本知识 286

7.3.2正常晶粒长大 288

7.3.3影响晶粒长大的因素 290

7.3.4异常晶粒长大（二次再结晶） 296

7.3.5由表面能提供的晶界移动驱动力 299

7.3.6再结晶图 300

7.3.7退火孪晶 301

7.4再结晶织构 302

7.5金属材料的热加工 305

7.5.1动态回复和动态再结晶 306

7.5.2热加工对金属材料组织与性能的影响 311

7.5.3超塑性 313

第8章 固态金属中的相变 316

8.1固态相变的特点及其分类 316

8.1.1固态相变的特点 316

8.1.2固态相变的分类 318

8.2固态相变过程 323

8.2.1固态相变的形核过程 323

8.2.2固态相变的生长过程（相界面的移动） 331

8.3扩散型相变 335

8.3.1沉淀（脱溶） 335

8.3.2共析转变 340

8.3.3调幅分解 343

8.4马氏体相变 346

8.4.1有色合金的马氏体相变 346

8.4.2马氏体相变的晶体学 349

8.4.3马氏体相变的动力学 353

8.4.4热弹性马氏体与形状记忆效应 355

8.5贝氏体转变 356

8.5.1贝氏体的组织形态 357

8.5.2贝氏体的性能 359

8.5.3贝氏体转变的特点 359

参考文献 362