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上篇 金属热处理 3

第1章 金属固态相变理论基础 3

1.1金属固态相变的基本类型 4

1.1.1平衡转变 4

1.1.2不平衡转变 5

1.1.3固态相变的其他分类 6

1.2固态相变的特征 8

1.2.1相界面 8

1.2.2弹性应变能 10

1.2.3位向关系和惯习面 10

1.2.4原子的扩散速度 11

1.2.5亚稳过渡相 11

1.2.6晶体缺陷 11

1.3固态相变的热力学 12

1.4固态相变时的形核和晶核长大 13

1.4.1固态相变时的形核 13

1.4.2固态相变时的晶核长大 14

1.4.3固态相变动力学方程 18

复习思考题 19

第2章 奥氏体的形成 20

2.1奥氏体的组织结构和性能 21

2.2奥氏体的形成 22

2.2.1奥氏体形成的热力学条件 22

2.2.2奥氏体的形成机理 23

2.3奥氏体的等温形成动力学 29

2.3.1成核率 29

2.3.2长大速度 29

2.3.3奥氏体等温形成动力学曲线 30

2.3.4影响奥氏体形成速度的因素 31

2.4连续加热时奥氏体的形成 34

2.5奥氏体晶粒长大及其控制 36

2.5.1奥氏体晶粒度 36

2.5.2奥氏体晶粒长大原理 38

2.5.3影响奥氏体晶粒长大的因素 40

2.6非平衡组织加热时的奥氏体形成 42

2.6.1针形奥氏体的形成 42

2.6.2粗大奥氏体晶粒的遗传性及其控制 44

复习思考题 48

第3章珠光体转变 49

3.1珠光体的组织形态与晶体结构 49

3.1.1珠光体的组织形态 49

3.1.2珠光体的晶体学 50

3.1.3珠光体的片层间距 52

3.2珠光体的形成过程 53

3.2.1珠光体形成的热力学条件 53

3.2.2片状珠光体的形成过程 53

3.2.3粒状珠光体的形成机理 56

3.3亚（过）共析钢的珠光体转变 58

3.3.1亚（过）共析钢先共析相的形态 58

3.3.2伪共析组织的形成 59

3.3.3钢中的魏氏组织 59

3.4珠光体转变的动力学 62

3.4.1珠光体的成核率和长大速度 62

3.4.2珠光体转变动力学图 63

3.4.3影响珠光体转变动力学的因素 64

3.4.4珠光体转变动力学估算 67

3.5合金元素对珠光体转变的影响 68

3.5.1对A1点和共析碳浓度的影响 68

3.5.2对珠光体转变动力学的影响 69

3.5.3对珠光体转变过程的影响 69

3.6珠光体的力学性能 71

3.6.1珠光体的力学性能 71

3.6.2铁素体-珠光体钢的力学性能 73

3.6.3形变珠光体的力学性能 75

3.7钢中碳化物的相间沉淀 76

3.7.1相间沉淀条件 76

3.7.2相间沉淀机理 77

3.7.3相间沉淀产物的形态与性能 78

复习思考题 80

第4章马氏体转变 82

4.1钢中马氏体的晶体结构 82

4.1.1马氏体点阵常数和碳含量的关系 82

4.1.2新生马氏体的异常正方度 83

4.1.3马氏体的点阵结构及畸变 83

4.1.4C原子在马氏体点阵中的分布 84

4.2马氏体转变的主要特点 85

4.2.1切变共格和表面浮凸现象 85

4.2.2马氏体转变的无扩散性 86

4.2.3具有一定的位向关系和惯习面 87

4.2.4马氏体转变非恒温性和不完全性 89

4.2.5马氏体转变的可逆性 89

4.3马氏体的组织形态 90

4.3.1马氏体的形态 90

4.3.2影响马氏体形态及内部亚结构的因素 94

4.3.3Fe-C合金片状马氏体显微裂纹的形成 95

4.4马氏体转变的热力学条件 97

4.4.1马氏体转变的驱动力 97

4.4.2Ms点的物理意义 98

4.4.3Md点的定义 98

4.4.4影响Ms点的主要因素 99

4.5马氏体转变动力学 103

4.5.1马氏体转变的形核 103

4.5.2马氏体转变的动力学类型 104

4.6马氏体的切变模型 108

4.6.1Bain模型 109

4.6.2K-S模型 109

4.6.3G-T模型 111

4.6.4K（Kelly）-N（Nutting）-V（Venables）模型 112

4.7马氏体的力学性能 113

4.7.1马氏体的硬度和强度 113

4.7.2马氏体的塑性和韧性 116

4.7.3马氏体的相变塑性 117

4.7.4马氏体的物理性能 119

4.8奥氏体的稳定化 120

4.8.1奥氏体的热稳定化 120

4.8.2奥氏体的机械稳定化 123

4.8.3奥氏体稳定化规律在生产中的应用 123

4.9热弹性马氏体与形状记忆效应 124

4.9.1马氏体的逆转变 124

4.9.2热弹性马氏体 126

4.9.3热弹性马氏体的伪弹性行为 127

4.9.4形状记忆效应 127

复习思考题 131

第5章贝氏体转变 132

5.1贝氏体转变的基本特征 132

5.2贝氏体的组织形态和亚结构 133

5.2.1上贝氏体 133

5.2.2下贝氏体 134

5.2.3无碳化物贝氏体 135

5.2.4粒状贝氏体 135

5.2.5柱状贝氏体 137

5.2.6反常贝氏体 137

5.3贝氏体转变的热力学条件及转变过程 137

5.3.1贝氏体转变的热力学条件 137

5.3.2贝氏体形成过程 138

5.3.3贝氏体铁素体长大机制 141

5.4贝氏体转变的动力学 142

5.4.1贝氏体转变的动力学特点 142

5.4.2贝氏体等温转变动力学图 143

5.4.3影响贝氏体转变动力学的因素 143

5.5钢中贝氏体的力学性能 147

5.5.1贝氏体的强度 147

5.5.2贝氏体的韧性 148

5.5.3贝氏体的耐磨性 149

5.5.4非贝氏体组织对贝氏体混合组织力学性能的影响 150

复习思考题 150

第6章钢的过冷奥氏体转变图 152

6.1过冷奥氏体等温转变图 152

6.1.1过冷奥氏体等温转变图的建立 152

6.1.2过冷奥氏体等温转变图的基本类型 157

6.1.3影响过冷奥氏体等温转变图的因素 158

6.2过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图） 161

6.2.1CCT图的建立 162

6.2.2冷却速度对转变产物的影响 163

6.2.3CCT图的基本类型 165

6.3TTT图与CCT图的比较和应用 165

6.3.1TTT图与CCT图的比较 165

6.3.2TTT图和CCT图的应用 166

复习思考题 169

第7章淬火钢回火时的转变 171

7.1淬火钢回火时的组织转变 171

7.1.1淬火钢回火时的组织转变概况 171

7.1.2淬火碳钢的回火转变 173

7.2合金元素对回火转变的影响 178

7.2.1合金元素对马氏体分解的影响 178

7.2.2合金元素对残余奥氏体转变的影响 179

7.2.3合金元素对碳化物转变的影响 179

7.2.4回火时的二次硬化和二次淬火 181

7.2.5合金元素对α相回复与再结晶的影响 183

7.3淬火钢回火时力学性能的变化 183

7.3.1硬度 184

7.3.2强度和塑性 184

7.3.3韧性 184

7.4钢的回火脆性 185

复习思考题 190

第8章合金的脱溶沉淀与时效 191

8.1脱溶沉淀过程及其热力学 192

8.1.1脱溶沉淀热力学 192

8.1.2脱溶沉淀过程 194

8.2脱溶沉淀后的显微组织 198

8.2.1局部脱溶及其显微组织 198

8.2.2连续脱溶及其显微组织 199

8.2.3不连续脱溶及其显微组织 199

8.2.4脱溶过程中的显微组织变化 201

8.3沉淀脱溶过程动力学 202

8.3.1脱溶沉淀等温动力学图 202

8.3.2等温脱溶沉淀动力学图的影响因素 203

8.4脱溶沉淀时合金性能的变化 204

8.4.1冷时效和温时效 204

8.4.2时效硬化机制 205

8.4.3回归现象 208

8.5调幅分解 208

8.5.1调幅分解的热力学条件 209

8.5.2调幅分解过程 210

8.5.3调幅分解的组织与性能 211

复习思考题 214

参考文献 216

下篇 铸造 221

第9章液态金属的结构和性质 221

9.1金属加热过程中的膨胀与熔化 221

9.1.1晶体中的原子结合 221

9.1.2金属原子的热运动与金属的加热膨胀 222

9.1.3金属的熔化 223

9.2液态金属的结构 224

9.2.1液态金属结构的热力学分析 224

9.2.2液态金属的X射线衍射分析 225

9.2.3液态金属的结构 226

9.2.4实际液态金属的结构 226

9.3液态金属的性质 227

9.3.1液态金属的黏滞性 227

9.3.2液态金属的表面张力 229

9.3.3液体合金的其他性质 234

9.4例题 235

复习思考题 236

第10章凝固过程中的传输现象 237

10.1凝固过程中的传热 237

10.1.1导热微分方程 237

10.1.2大型平板铸件的凝固传热 238

10.1.3凝固潜热与铸件-铸型界面的处理 241

10.1.4影响铸件温度场的因素 242

10.1.5铸件的凝固方式 243

10.1.6凝固方式与铸件质量的关系 247

10.1.7铸件的凝固时间 249

10.2浇注和凝固过程中液态金属的流动 253

10.2.1液态金属的对流 253

10.2.2凝固过程中液态金属的流动 254

10.2.3枝晶间液态金属的流动 255

10.3凝固过程中的溶质再分配 257

10.3.1溶质再分配与平衡分配系数 257

10.3.2平衡凝固条件下的溶质再分配 258

10.3.3非平衡凝固条件下的溶质再分配 259

10.4例题 264

复习思考题 269

第11章凝固过程中的结晶现象 272

11.1液态金属结晶的基本原理 272

11.1.1液态金属结晶的热力学条件 272

11.1.2液态金属的形核 274

11.1.3固-液界面结构 276

11.1.4晶体生长 278

11.1.5晶体的生长表面 280

11.2纯金属的结晶 280

11.3单相合金的结晶 282

11.3.1凝固过程的成分过冷现象 282

11.3.2成分过冷对晶体生长的影响 284

11.4共晶合金的结晶 289

11.4.1共晶合金的结晶方式 289

11.4.2规则共晶合金的结晶 290

11.4.3不规则共晶合金的结晶 294

11.5例题 295

复习思考题 297

第12章铸态组织的控制 299

12.1宏观铸态组织 299

12.1.1晶粒的游离与增殖 300

12.1.2等轴晶组织的控制 302

12.1.3控制铸态组织的一些特殊工艺方法 303

12.2定向凝固技术 305

12.2.1定向凝固技术概述 305

12.2.2定向凝固高温合金 306

12.2.3定向凝固自生复合材料 307

12.2.4单晶生长 308

复习思考题 309

第13章铸造性能 311

13.1液态金属的充型过程 311

13.1.1液态金属的充型能力 311

13.1.2液态金属充型过程的理论计算 313

13.1.3影响充型能力的因素及提高充型能力的措施 319

13.2铸件的收缩 324

13.2.1收缩基本概念 324

13.2.2铸钢与铸铁的收缩 326

13.2.3铸件的收缩 329

13.3例题 330

复习思考题 330

第14章铸造缺陷 332

14.1铸件的偏析 332

14.1.1显微偏析 333

14.1.2宏观偏析 336

14.2铸件的缩孔和缩松 339

14.2.1缩孔 339

14.2.2缩松 344

14.2.3灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松 345

14.2.4缩孔的影响因素与防止途径 348

14.3铸造应力及铸件的变形和冷裂 350

14.3.1热应力 350

14.3.2机械应力 350

14.3.3铸件的变形及其防止 351

14.3.4铸件的裂纹及防止 351

14.4铸件的热裂 351

14.4.1热裂形成的温度范围 352

14.4.2热裂的形成机理 352

14.4.3影响热裂形成的因素与防止铸件产生热裂的途径 354

14.5铸件的气孔 356

14.5.1气体的溶解与析出 356

14.5.2析出性气孔 359

14.5.3反应性气孔 361

14.6其他铸造缺陷 363

14.6.1冷隔 364

14.6.2披缝 364

14.6.3氧化物夹杂及夹渣 364

14.6.4浇不到 364

14.7例题 365

复习思考题 366

第15章 各种铸造方法简介 371

15.1砂型铸造 371

15.1.1砂型铸造的生产过程及其特点 371

15.1.2砂型铸造工艺过程简介 372

15.2特种铸造 374

15.2.1熔模铸造 374

15.2.2金属型铸造 375

15.2.3压力铸造（简称压铸） 376

15.2.4离心铸造 377

15.2.5挤压铸造 378

15.2.6低压铸造 379

15.2.7实型铸造 380

15.2.8连续铸造 381

参考文献 382