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第0章 绪论 1

第1章 金属的晶体结构 5

1.1金属键与金属特性 6

1.1.1金属键 6

1.1.2金属特性 8

1.2金属晶体学基础 9

1.2.1空间点阵 10

1.2.2晶向指数与晶面指数 13

1.2.3典型金属晶体结构 18

1.3实际金属晶体结构 25

1.3.1单晶体与多晶体 25

1.3.2点缺陷 26

1.3.3线缺陷 29

1.3.4面缺陷 37

习题 45

第2章 金属的结晶 46

2.1结晶的基本概念 47

2.1.1晶核形成与晶核长大 47

2.1.2结晶的条件 47

2.2晶核形成规律 50

2.2.1均匀形核 50

2.2.2非均匀形核 53

2.3晶核长大规律 55

2.3.1液固界面的微观结构 56

2.3.2晶核长大机制 57

2.3.3晶体生长的形态 58

2.3.4晶体长大速度 60

2.3.5晶粒大小的控制 60

2.4金属铸锭的组织与缺陷 63

2.4.1金属铸锭组织 63

2.4.2金属铸锭组织的控制 64

2.4.3金属铸锭中的缺陷 65

2.5结晶理论的拓展与应用 66

2.5.1定向凝固技术 66

2.5.2急冷凝固技术 67

习题 69

第3章 合金相结构与二元合金相图 71

3.1合金相结构 72

3.1.1基本概念 72

3.1.2合金固溶体及类型 73

3.1.3金属化合物（中间相） 77

3.2液态合金固化（二元合金的凝固理论） 82

3.2.1合金凝固时溶质的分配 82

3.2.2成分过冷 87

3.3二元合金相图的建立 91

3.3.1相图测定方法 91

3.3.2相律 93

3.3.3二元相图杠杆定律 94

3.4二元匀晶相图 95

3.4.1相图分析 96

3.4.2平衡结晶过程 96

3.4.3非平衡结晶 97

3.5二元共晶相图 98

3.5.1相图分析 98

3.5.2平衡结晶过程 99

3.5.3非平衡结晶 106

3.6二元包晶相图 109

3.6.1相图分析 109

3.6.2平衡结晶过程 110

3.6.3非平衡结晶 112

3.7其他类型的二元合金相图 113

3.7.1具有共晶型恒温转变的其他相图 113

3.7.2具有包晶型恒温转变的其他相图 114

3.7.3具有中间相形成的二元合金相图 115

3.8二元合金相图与二元合金性能的关系 116

3.8.1合金相的力学性能与物理性能 116

3.8.2二元合金的加工工艺性能 117

3.9二元相图热力学初步 118

3.9.1合金自由能概念 118

3.9.2二元合金的几何规律 121

习题 123

第4章 铁碳合金相图 126

4.1铁碳合金组元性质 127

4.1.1铁元素和碳元素 127

4.1.2铁碳合金组元 128

4.2 Fe-Fe3 C相图分析 130

4.2.1相图中的点、线、区及其意义 130

4.2.2包晶转变（水平线HJB） 132

4.2.3共晶转变（水平线ECF） 132

4.2.4共析转变（水平线PSK） 132

4.2.5三条重要的特性曲线 133

4.3 Fe-Fe3 C相图典型合金平衡结晶过程 133

4.3.1工业纯铁 134

4.3.2钢 135

4.3.3白口铸铁 137

4.4 Fe-Fe3 C相图的应用 139

4.4.1以组织组成物标示的Fe-Fe3 C相图 139

4.4.2 Fe-Fe3 C相图在选材上的应用 141

4.4.3 Fe-Fe3 C相图在制定加工工艺上的应用 142

4.5碳钢 143

4.5.1钢中常存的杂质元素 143

4.5.2碳钢的分类 146

4.5.3常用碳钢 147

4.5.4连铸坯 148

习题 149

第5章 三元合金相图 150

5.1三元合金相图表示方法 151

5.1.1三元合金相图的成分表示方法 151

5.1.2三元合金相图的建立 153

5.1.3三元相图定量法则 154

5.1.4三元相图热力学概述 156

5.2三元匀晶相图 157

5.2.1相图的空间模型 157

5.2.2固溶体合金的平衡结晶过程 157

5.2.3截面图分析 158

5.2.4投影图 160

5.3三元共晶相图 161

5.3.1组元在固态完全不溶的共晶相图 161

5.3.2组元在固态有限互溶的共晶相图 165

5.4其他形式的三元合金相图 170

5.4.1两个共晶型二元系与一个匀晶型二元系构成的三元相图 170

5.4.2包共晶型三元相图 170

5.4.3具有四相平衡包晶转变的相图 171

5.5三元合金相图总结 171

5.6三元合金相图应用实例分析 175

5.6.1 Fe-C-Si三元相图的垂直截面 175

5.6.2 Fe-C-Cr三元相图的等温截面 177

习题 177

第6章 金属的塑性变形 181

6.1金属变形的三个阶段 182

6.1.1弹性变形 182

6.1.2塑性变形 185

6.1.3断裂 187

6.2单晶体的塑性变形 191

6.2.1塑性变形基本方式 191

6.2.2滑移特征 193

6.2.3滑移的临界分切应力 196

6.2.4塑性变形的实质 197

6.2.5孪生变形 200

6.3多晶体的塑性变形 202

6.3.1晶界对塑性变形的影响 202

6.3.2晶粒位向对塑性变形的影响 204

6.4合金的塑性变形 205

6.4.1固溶体中的塑性变形 205

6.4.2第二相存在对塑性变形的影响 207

6.5塑性变形对组织和性能的影响 210

6.5.1纤维组织 210

6.5.2加工硬化 210

6.5.3变形织构 213

6.5.4变形内应力 214

习题 215

第7章 回复与再结晶 216

7.1冷塑性变形金属在加热时的转变 217

7.1.1显微组织的变化 217

7.1.2性能的变化 219

7.2回复阶段 219

7.2.1回复动力学 219

7.2.2回复机制 221

7.3再结晶 222

7.3.1再结晶动力学 222

7.3.2再结晶晶核的形成与长大 223

7.3.3影响再结晶的因素 226

7.3.4 再结晶晶粒大小的控制 229

7.4金属的热塑性变形 230

7.4.1热、冷塑性变形的区别 230

7.4.2热塑性变形对组织和性能的影响 232

习题 235

第8章 金属的固态扩散 237

8.1扩散概述 238

8.1.1固态扩散的分类 238

8.1.2扩散的微观机制 239

8.2固态扩散定律 242

8.2.1扩散第一定律 242

8.2.2扩散第二定律 242

8.2.3扩散第二定律的解及其应用 243

8.3扩散系数及影响扩散的因素 248

8.3.1原子跳动和扩散系数 248

8.3.2扩散激活能 250

8.3.3柯肯达尔效应与扩散驱动力 253

8.3.4影响扩散的因素 255

8.3.5反应扩散与应用 261

习题 263

第9章 金属与合金的固态相变 265

9.1固态相变的分类与特征 266

9.1.1固态相变的分类 266

9.1.2固态相变的特征 268

9.2固态相变的晶核形成过程 270

9.2.1均匀形核 270

9.2.2非均匀形核 271

9.2.3形核率 273

9.3固态相变的晶核长大 273

9.3.1扩散型相变的晶核长大 273

9.3.2非扩散型相变的晶核长大 275

9.3.3固态相变的动力学曲线 275

9.4过饱和固溶体的分解转变 276

9.4.1调幅分解 276

9.4.2脱溶转变 277

9.5马氏体型相变与形状记忆合金 281

9.5.1马氏体的可逆转变 281

9.5.2马氏体的形状记忆效应 282

9.5.3形状记忆合金 283

习题 284

第10章 金属材料的强化机制 286

10.1位错的弹性行为 287

10.1.1静态位错的弹性行为 287

10.1.2动态位错的弹性行为 291

10.2实际晶体位错 294

10.2.1单位位错、不全位错和全位错 294

10.2.2面心立方晶体中的位错 295

10.3金属材料的位错强化机制 299

10.3.1加工强化 300

10.3.2固溶强化 303

10.3.3弥散强化 304

习题 304

参考文献 307