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第1章 金属学原理 1

1.1 晶体学基础 1

1.1.1 空间点阵和晶胞 1

1.1.2 晶向指数和晶面指数 3

1.1.3 晶带定律和晶面间距 5

1.1.4 晶体投影 7

1.2 纯金属的晶体结构 7

1.2.1 三种典型金属晶体结构及特征 7

1.2.2 典型晶体结构中的间隙 9

1.3 合金的相结构 11

1.3.1 合金相分类 11

1.3.2 固溶体分类 12

1.3.3 影响固溶度的因素 13

1.3.4 金属化合物 14

1.4 金属晶体缺陷 17

1.4.1 点缺陷 18

1.4.2 线缺陷 19

1.4.3 面缺陷 22

复习思考题 25

第2章 纯金属的结晶 26

2.1 金属结晶的过冷现象 26

2.2 金属结晶的热力学条件 27

2.3 金属结晶的结构条件 28

2.4 晶核形成 29

2.4.1 均匀形核 29

2.4.2 非均匀形核 30

2.4.3 影响形核的主要因素 32

2.4.4 形核率 32

2.5 晶核长大 34

2.5.1 固液界面的微观结构 35

2.5.2 晶体长大机制 36

2.5.3 固液界面前沿液体中的温度梯度 38

2.5.4 晶体生长的界面形状 38

2.5.5 晶体生长速率 39

2.5.6 晶粒大小及其控制 39

2.6 金属铸锭的结构与缺陷 41

2.6.1 铸锭（件）的组织 41

2.6.2 铸锭（件）中的缺陷 43

复习思考题 46

第3章 相图 47

3.1 二元合金相图的建立 47

3.2 匀晶相图 50

3.3 共晶相图 51

3.4 包晶相图 53

3.5 二元相图的分析使用 55

3.6 三元合金相图 57

3.6.1 三元相图的表示方法及特征线 57

3.6.2 三元系相图中的定量法则 58

3.6.3 三元相图总结 62

复习思考题 63

第4章 固态金属的扩散 64

4.1 扩散机制 64

4.1.1 扩散驱动力 64

4.1.2 扩散微观机制 65

4.1.3 固态扩散种类 66

4.2 扩散方程 67

4.2.1 扩散第一定律 67

4.2.2 扩散第二定律 68

4.3 影响扩散的因素 68

4.3.1 温度的影响 69

4.3.2 晶体结构的影响 69

4.3.3 固溶体类型的影响 70

4.3.4 晶体缺陷的影响 70

4.3.5 化学成分的影响 70

复习思考题 72

第5章 铁碳合金 73

5.1 铁碳合金的组元及基本相 73

5.1.1 铁碳合金的组元 74

5.1.2 铁碳合金中的基本相 75

5.2 Fe-Fe3C相图分析 76

5.2.1 相图中的特性点 76

5.2.2 相图中的特性线 77

5.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 78

5.3.1 工业纯铁的平衡结晶过程 （wc＝0.01％） 80

5.3.2 共析钢的平衡结晶过程（wc＝0.77％） 80

5.3.3 亚共析钢的平衡结晶过程（wc＝0.40％） 81

5.3.4 过共析钢的平衡结晶过程（wc＝1.20％） 83

5.3.5 共晶合金的平衡结晶过程（wc＝4.30％） 84

5.3.6 亚共晶白口铸铁的平衡结晶过程（wc＝3.0％） 84

5.3.7 过共晶白口铸铁的平衡结晶过程（wc＝5.0％） 85

5.4 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 87

5.4.1 含碳量对铁碳合金平衡组织的影响 87

5.4.2 含碳量对铁碳合金力学性能的影响 88

5.4.3 含碳量对铁碳合金工艺性能的影响 88

5.5 铁碳相图在材料加工中的应用 89

5.5.1 在钢铁材料选用方面的应用 89

5.5.2 在铸造工艺方面的应用 89

5.5.3 在热锻、热轧工艺方面的应用 89

5.5.4 在热处理工艺方面的应用 90

5.6 碳钢 90

5.6.1 钢铁材料的生产过程 90

5.6.2 钢锭的组织及缺陷 90

5.6.3 碳钢的分类、牌号及应用 94

5.7 铸铁 99

5.7.1 铸铁组织的形成 99

5.7.2 铸铁组织与性能特点 101

5.7.3 铸铁的分类 101

5.7.4 常用铸铁 102

复习思考题 106

第6章 金属的塑性变形、回复和再结晶 107

6.1 单晶体的塑性变形 107

6.1.1 滑移 107

6.1.2 滑移的位错机制 111

6.1.3 孪生 114

6.2 多晶体的塑性变形 115

6.2.1 多晶体塑性变形的特点 116

6.2.2 晶粒大小对力学性能的影响 116

6.3 塑性变形对金属组织与性能的影响 117

6.3.1 组织结构的变化 117

6.3.2 性能变化 118

6.3.3 变形织构 119

6.3.4 残留应力 120

6.4 冷变形金属的回复与再结晶 121

6.4.1 冷变形金属在加热时的变化 121

6.4.2 回复动力学 123

6.4.3 回复机制 124

6.4.4 回复以后金属性能的变化 125

6.4.5 再结晶晶核的形成与长大 125

6.4.6 再结晶温度及其影响因素 127

6.4.7 晶粒长大 130

6.5 金属的热加工 134

6.5.1 动态回复与动态再结晶 134

6.5.2 热加工后的组织与性能 136

6.6 超塑性 137

6.6.1 超塑性的表示 138

6.6.2 影响超塑性的因素 138

6.6.3 超塑性变形后的组织变化 139

6.6.4 超塑性变形的机制 139

复习思考题 140

第7章 钢的热处理原理 141

7.1 钢在加热时的组织转变 141

7.1.1 奥氏体的组织结构 141

7.1.2 奥氏体的形成 142

7.1.3 奥氏体化 142

7.1.4 影响奥氏体化的因素 144

7.1.5 奥氏体晶粒的长大及影响因素 145

7.1.6 细化奥氏体晶粒的措施 149

7.2 钢在冷却时的组织转变 149

7.2.1 概述 149

7.2.2 共析钢过冷奥氏体的等温转变图 150

7.2.3 影响C曲线位置和形状的因素 151

7.3 钢的过冷奥氏体转变 154

7.3.1 珠光体转变 154

7.3.2 马氏体转变 160

7.3.3 贝氏体转变 169

7.4 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 176

7.4.1 过冷奥氏体连续冷却转变图的建立 177

7.4.2 过冷奥氏体连续冷却转变曲线分析 177

7.4.3 CCT曲线和C曲线的比较与应用 177

7.5 钢的回火转变 178

7.5.1 淬火钢回火时的组织转变 179

7.5.2 淬火钢在回火时的力学性能变化 183

7.5.3 钢的回火脆性 184

复习思考题 185

第8章 钢的热处理工艺 186

8.1 钢的退火与正火 186

8.1.1 钢的退火 186

8.1.2 钢的正火 190

8.1.3 退火和正火的选用 191

8.2 钢的淬火与回火 192

8.2.1 钢的淬火及目的 193

8.2.2 钢的淬透性 193

8.2.3 淬火介质 198

8.2.4 淬火工艺 199

8.2.5 钢的回火 203

8.2.6 淬火缺陷及防止 204

8.3 钢的其他类型热处理 207

8.3.1 钢的形变热处理 207

8.3.2 钢的表面热处理 208

8.3.3 钢的化学热处理 212

复习思考题 215

第9章 钢的热处理设备及其发展 217

9.1 概述 217

9.2 热处理电炉的近代发展 218

9.3 各种热处理设备及其发展 222

9.3.1 电阻炉 222

9.3.2 井式气体渗碳炉 225

9.3.3 热处理浴炉 225

9.3.4 流动粒子炉 227

9.3.5 真空热处理炉 229

9.3.6 可控气氛炉 231

9.3.7 等离子热处理炉 236

9.3.8 表面改性热处理设备 238

复习思考题 240

第10章 钢的热处理新技术 241

10.1 可控气氛热处理 241

10.2 真空热处理 242

10.2.1 真空热处理的特点 242

10.2.2 真空热处理工艺 242

10.3 钢的强韧化处理 243

10.3.1 奥氏体晶粒超细化处理 244

10.3.2 改善钢中第二相分布形态的强韧化淬火 245

10.3.3 控制马氏体、贝氏体组织形态的淬火 245

10.4 表面热处理新技术 246

10.4.1 高能量密度表面热处理 247

10.4.2 热喷涂技术 248

10.4.3 气相沉积技术 250

10.4.4 离子注入 251

10.4.5 化学镀 252

10.5 计算机在热处理中的应用 253

10.5.1 计算机在常规热处理中的应用 253

10.5.2 计算机在化学热处理中的应用 253

10.5.3 计算机模拟技术在热处理中的应用研究 255

10.5.4 热处理生产线的微机控制 255

复习思考题 257

参考文献 258