金属固态相变教程 第2版PDF电子书下载

1金属固态相变的一般规律 1

1.1金属系统及相变的复杂性 1

1.1.1金属及合金是复杂系统 2

1.1.2金属及合金是整合系统 3

1.1.3固态相变的自组织 5

1.2固态相变的分类 6

1.2.1按平衡状态分类 6

1.2.2按原子迁移特征分类 9

1.2.3按热力学分类 10

1.3铁的多型性及临界点 11

1.3.1铁的多型性转变 11

1.3.2体心立方铁的热力学特征 12

1.3.3铁的临界点A3 、 A4的形成 13

1.4固态相变中原子的迁移 14

1.4.1原子迁移的热力学分析 14

1.4.2实际金属中的扩散 15

1.4.3过冷奥氏体相变过程中原子的迁移方式 17

1.4.4成分不变原子非协同热激活跃迁 17

1.5相变的驱动力和阻力 18

1.5.1相变驱动力 18

1.5.2相变阻力 19

1.6形核 22

1.6.1均匀形核 22

1.6.2非均匀形核 23

1.7新相晶核的长大规律 28

1.7.1成分不变协同型位移长大 28

1.7.2成分不变非协同型位移长大 29

1.7.3成分改变的非协同型位移长大 29

1.7.4应用举例——钢中奥氏体的晶核长大 31

1.8相变动力学和过冷奥氏体转变贯序 33

1.8.1形核率 33

1.8.2相变动力学方程 34

1.8.3动力学曲线和等温转变图 36

1.8.4过冷奥氏体转变贯序 36

1.9析出相的聚集和组织的粗化 39

1.9.1弥散析出相的聚集长大 39

1.9.2条片状组织的粗化 39

1.9.3片状珠光体的粗化——球化 40

1.9.4晶粒粗化及防止粗化的措施 41

1.9.5粗化应用实例——退火软化机理 43

复习思考题 45

参考文献 46

2奥氏体及其形成 47

2.1奥氏体 48

2.1.1奥氏体的组织形貌 48

2.1.2奥氏体的晶体结构 49

2.1.3奥氏体中的亚结构 49

2.1.4奥氏体成分的不均匀性 51

2.1.5奥氏体的性能 51

2.2奥氏体形成机理 52

2.2.1奥氏体形成的热力学条件 52

2.2.2奥氏体的形核 52

2.2.3奥氏体晶核的长大 54

2.2.4渗碳体的溶解和奥氏体成分的相对均匀化 56

2.2.5针形奥氏体和球形奥氏体的形成 57

2.2.6亚共析钢的奥氏体化 58

2.2.7过共析钢奥氏体的形成 58

2.3奥氏体等温形成动力学 59

2.3.1共析碳素钢奥氏体等温形成动力学 59

2.3.2亚共析碳素钢的等温TTA曲线 60

2.3.3连续加热时奥氏体形成的TTA曲线 61

2.3.4奥氏体的形核率和长大速度 61

2.3.5影响奥氏体形成速度的因素 63

2.4连续加热时奥氏体的形成特征 64

2.4.1相变在一个温度范围内完成 64

2.4.2奥氏体成分不均匀性随加热速度增大而增大 65

2.4.3奥氏体起始晶粒随着加热速度增大而细化 66

2.5奥氏体晶粒长大 66

2.5.1奥氏体晶粒长大现象 66

2.5.2奥氏体晶粒长大机理 68

2.5.3硬相微粒对奥氏体晶界的钉扎作用 68

2.5.4影响奥氏体晶粒长大的因素 70

2.6粗大奥氏体晶粒的遗传性及防止措施 70

2.6.1影响钢组织遗传的因素 71

2.6.2控制粗大奥氏体晶粒遗传 72

复习思考题 72

参考文献 73

3珠光体与共析分解 74

3.1珠光体的定义和组织形貌 74

3.1.1珠光体的定义 74

3.1.2珠光体的组织形貌 75

3.1.3珠光体的片间距 78

3.1.4珠光体表面浮凸 79

3.1.5珠光体组织形貌的多样性与复杂性 80

3.2珠光体转变机理 81

3.2.1共析分解热力学 81

3.2.2珠光体转变机理 82

3.2.3珠光体转变中的位向关系 84

3.2.4珠光体晶核的长大 85

3.3钢中粒状珠光体的形成 86

3.3.1特定条件下过冷奥氏体的分解 86

3.3.2片状珠光体的低温退火 87

3.4珠光体转变动力学 88

3.4.1珠光体形核率及长大速度 88

3.4.2过冷奥氏体等温转变C-曲线 89

3.4.3退火用TTT图 90

3.4.4连续冷却转变动力学——CCT图 92

3.4.5退火用TTT图、CCT图在退火软化中的作用 93

3.5影响过冷奥氏体共析分解的内在机制 94

3.5.1奥氏体状态 94

3.5.2奥氏体固溶碳量的影响 94

3.5.3合金元素的影响 94

3.5.4合金奥氏体系统的整合作用 97

3.6共析分解的特殊形式——“相间沉淀” 100

3.6.1“相间沉淀”的热力学条件 100

3.6.2“相间沉淀”产物的形态 101

3.6.3“相间沉淀”机制 102

复习思考题 104

参考文献 104

4马氏体相变与马氏体 106

4.1马氏体相变的特征和定义 107

4.1.1马氏体相变的基本特征 107

4.1.2马氏体的定义 110

4.2马氏体相变的分类及动力学特征 111

4.2.1按相变驱动力分类 111

4.2.2按马氏体相变动力学特征分类 111

4.3马氏体相变热力学 115

4.3.1 Fe-C合金马氏体相变热力学条件 115

4.3.2相变驱动力的计算 116

4.3.3钢中的马氏体点 117

4.4马氏体的组织形态及物理本质 119

4.4.1钢中马氏体的物理本质 119

4.4.2低碳体心立方马氏体（小于0.2% C） 120

4.4.3体心正方马氏体（大于0.2% ～1.9%C） 120

4.4.4 Fe-M系合金马氏体 123

4.4.5有色合金马氏体 125

4.4.6表面马氏体 128

4.5马氏体表面浮凸 129

4.5.1马氏体表面浮凸的试验观察 129

4.5.2马氏体表面浮凸形成机理 131

4.6马氏体相变的形核 133

4.6.1马氏体相变的形核模型 134

4.6.2马氏体形核的试验观察 135

4.6.3关于马氏体相变的形核机制 138

4.7马氏体相变晶体学的经典模型 139

4.7.1马氏体相变的K-S切变模型 139

4.7.2西山切变模型 142

4.7.3马氏体相变的G-T模型 143

4.7.4对马氏体相变切变机制的评价 144

复习思考题 146

参考文献 147

5贝氏体相变与贝氏体 148

5.1贝氏体的组织形貌及亚结构 148

5.1.1超低碳贝氏体的组织形貌 148

5.1.2上贝氏体组织形貌 149

5.1.3下贝氏体组织形貌 151

5.1.4贝氏体组织的复杂性和多样性 153

5.1.5魏氏组织 155

5.1.6贝氏体铁素体的亚结构 156

5.1.7有色合金中的贝氏体 160

5.2贝氏体表面浮凸 161

5.2.1贝氏体表面浮雕形貌 161

5.2.2贝氏体表面浮凸形貌及尺度 162

5.3贝氏体相变的过渡性 165

5.3.1中温转变是过冷奥氏体转变的中间过渡环节 165

5.3.2上贝氏体转变和珠光体分解的联系与区别 165

5.3.3下贝氏体转变和马氏体相变的联系与区别 167

5.3.4贝氏体组织形貌的过渡性 168

5.4贝氏体相变热力学 169

5.4.1相变驱动力的计算模型 169

5.4.2相变驱动力的计算结果 170

5.4.3切变学派计算的相变驱动力 172

5.5贝氏体相变动力学 173

5.5.1两派的争议 173

5.5.2贝氏体长大速率 174

5.5.3贝氏体转变TTT图与共析分解TTT图的比较 175

5.6贝氏体相变理论研究进展和学术论争 176

5.6.1各派对贝氏体相变特征的共识 176

5.6.2贝氏体相变论争的焦点 177

5.6.3停止论争，实现整合 180

5.7块状相变 180

5.7.1金属的块状相变 181

5.7.2块状相变机制 182

5.7.3块状转变与贝氏体相变的亲缘关系 183

5.8贝氏体相变机制 184

5.8.1各类贝氏体相变学说 184

5.8.2贝氏体相变的非协同热激活跃迁机制 185

复习思考题 191

参考文献 192

6马氏体的回火转变 194

6.1 Fe-C马氏体的回火 195

6.1.1新鲜马氏体在低温回火时性能的变化 195

6.1.2碳原子的偏聚 197

6.1.3 6-Fe3 C的过渡相 198

6.1.4平衡相6-Fe3 C 200

6.2回火时α相和残留奥氏体的变化 201

6.2.1马氏体两相式分解的学说应当摒弃 201

6.2.2α相物理状态的变化 202

6.2.3残余奥氏体的转变 205

6.2.4马氏体的回火产物 206

6.3合金马氏体的回火 207

6.3.1 Fe-M-C马氏体脱溶时的平衡相 207

6.3.2 Fe-M-C马氏体脱溶时的（温度、时间）贯序 208

6.4合金钢马氏体的回火二次硬化 210

6.4.1回火二次硬化现象 210

6.4.2二次硬化机理 210

复习思考题 213

参考文献 214

7合金的脱溶 215

7.1概述 215

7.1.1固溶和脱溶 215

7.1.2脱溶的分类 216

7.2有色合金中的脱溶 216

7.2.1 Al-Cu合金的脱溶 217

7.2.2晶体缺陷对时效的影响 221

7.2.3合金时效后的性能 222

7.3 Fe-Cu合金的脱溶 224

7.3.1含铜钢的时效 224

7.3.2 Fe-Cu合金的沉淀产物 224

复习思考题 228

参考文献 228

8相变产物的力学性能 230

8.1珠光体的力学性能 231

8.1.1珠光体的力学性能 231

8.1.2铁素体-珠光体的力学性能 232

8.2马氏体的力学性能 233

8.2.1马氏体的强度和硬度 233

8.2.2马氏体的韧性 234

8.2.3马氏体相变超塑性 235

8.3钢中贝氏体的力学性能 236

8.3.1贝氏体的强度和硬度 236

8.3.2贝氏体的塑性和韧性 237

8.3.3粒状贝氏体的力学性能 238

8.3.4超低碳贝氏体的性能 238

8.4淬火钢回火后的力学性能 239

8.4.1回火规程对力学性能的影响 239

8.4.2马氏体回火转变产物的性能特点 241

8.4.3回火脆性 241

复习思考题 242

参考文献 243

附录 244