第一章 纯金属的晶体结构 3
1-1 金属晶体中原子间的结合 3
一、周期表中元素的金属性与非金属性 3
二、金属原子间的结合 4
三、金属的晶体性 7
1-2 晶体学基础 8
一、晶体中的空间点阵 8
二、晶向指数和晶面指数 13
1-3 纯金属的晶体结构 17
一、三种典型的金属晶体结构 17
二、金属的多型性 19
三、金属晶体结构中的原子堆垛 20
四、金属晶体结构中的间隙 21
五、金属晶体结构中的原子半径 24
六、亚金属晶体结构的特点 26
习题 32
参考文献 33
第二章 纯金属的结晶 35
2-1 金属结晶的基本规律 35
一、金属的结晶过程 35
二、金属结晶时的过冷现象 35
三、金属结晶的能量条件——热力学分析 36
四、金属结晶的结构条件——液态金属的结构特征 38
2-2 晶核的形成 40
一、均质形核 40
二、非均质形核 44
2-3 晶体的长大 46
一、晶体生长时液-固相界面上原子迁移的动力学条件 46
二、液-固相界面的微观结构 48
三、晶体生长机制和生长速率 49
2-4 金属结晶过程的动力学 52
2-5 金属结晶时的生长形态 54
一、液-固相界面前沿液体中的温度梯度 54
三、负温度梯度下纯金属结晶的树枝状生长 55
二、正温度梯度下纯金属结晶的平面生长 55
2-6 金属结晶后的晶粒大小及其内部的结构缺陷 56
一、结晶后晶粒大小及其控制 56
二、结晶过程中晶体缺陷的形成 58
习题 60
参考文献 60
第三章 合金相的晶体结构 61
3-1 合金中的相 61
一、合金中组成元素间的相互作用 61
二、影响合金相结构的主要因素 62
3-2 固溶体 63
一、固溶体的分类 63
二、溶固体结构的特点 64
三、固溶体的溶解度 66
四、有序固溶体（超点阵） 71
一、中间相的分类及其特点 76
二、正常价化合物 76
3-3 中间相——金属间化合物 76
三、电子化合物 78
四、间隙相 79
五、拓扑密堆结构 83
六、金属间化合物的特殊性能及其应用简介 87
习题 88
参考文献 88
一、单元系相图 89
二、合金相平衡的热力学条件 89
4-1 相平衡与相图 89
第四章 二元合金相图 89
三、相律 91
四、二元系合金相图 91
4-2 匀晶相图及其合金组织的形成 94
一、匀晶相图 94
二、固溶体合金的平衡结晶及其组织 94
三、固溶体合金的非平衡结晶及其组织 96
一、共晶相图 98
4-3 共晶相图及其合金组织的形成 98
二、典型合金的平衡结晶及其组织 99
三、共晶组织及其形成机制 102
四、初晶相的形态和离异共晶 105
五、共晶系合金的非平衡结晶及其组织 106
4-4 包晶相图及其合金组织的形成 107
一、包晶相图 107
二、典型合金的平衡结晶及其组织 108
三、包晶系合金的非平衡结晶及其组织 110
4-5 其它类型的二元系合金相图 111
一、具有化合物的二元相图 111
二、具有三相平衡等温转变的其它二元相图 112
三、具有无序-有序转变的相图 114
四、具有中间相转变的相图 114
4-6 二元相图的分析方法与应用 114
一、二元相图的一些几何规律 114
二、二元相图的分析方法 115
4-7 根据相图推测合金的性能 116
一、相图与合金的力学、物理性能 116
二、相图与合金的铸造工艺性能 117
三、相图与合金热处理的可能性 117
附注 118
习题 120
参考文献 121
第五章 三元合金相图 122
5-1 三元合金相图的几何规则 122
一、三元合金相图的成分表示法 122
二、三元合金相图中相成分与相对含量变化规则 123
5-2 三元匀晶相图 125
一、相图的空间模型 125
二、合金的平衡结晶过程 125
三、等温截面图（水平截面图） 126
四、变温截面图（垂直截面图） 128
一、相图的空间模型 129
5-3 固态互不溶解的三元共晶相图 129
二、投影图 130
三、合金的结晶过程及组织 130
四、等温截面图 131
五、变温截面图 132
5-4 固态有限溶解的三元共晶相图 133
一、相图的空间模型 133
二、合金的结晶过程及组织 138
四、变温截面图 139
三、等温截面图 139
5-5 其它类型三元相图简介 141
一、包共晶三元相图 141
二、四相平衡包晶转变三元相图 144
5-6 三元相图中的四相平衡 145
一、四相平衡转变面 145
二、四相平衡转变前后的三相平衡转变 145
四、从液相面投影图判别四相平衡类型 146
三、三种四相平衡在变温截面上的反映 146
五、三元相图中的相区接触法则 147
5-7 三元合金相图的实例分析 147
一、Al-Zn-Mg三元合金相图 147
二、Fe-C-Si三元合金相图垂直截面 148
三、Fe-C-Cr三元合金相图垂直截面 149
习题 151
参考文献 152
第六章 铁碳合金 153
6-1 铁碳合金中碳的存在形式 153
一、碳在铁中的固溶体 153
二、铁碳化合物 153
三、石墨 155
6-2 铁碳合金相图 156
一、铁-渗碳体系相图 157
二、铁-石墨系相图 163
一、碳含量对钢（平衡态）的组织与性能的影响 164
6-3 碳钢 164
二、杂质元素对钢的组织与性能的影响 165
附录 168
习题 170
参考文献 171
第七章 合金的凝固和铸件的组织 172
7-1 合金凝固时溶质原子的分布 172
一、合金凝固时溶质在液-固两相中的重新分配 172
二、溶质在液相中的混合与分布 172
三、有效分配系数及其表达式 174
四、合金凝固后溶质分布的数学表达式 176
五、区域熔炼与提纯 178
7-2 合金凝固过程中的成分过冷 179
一、成分过冷的概念 179
二、产生成分过冷的临界条件及其影响因素 180
三、成分过冷对单相合金凝固时液、固界面形貌的影响 182
四、两相合金凝固时液、固相界面的形貌 185
一、铸锭（件）的一般组织 188
7-3 合金铸锭（件）的组织 188
二、铸锭（件）组织的影响因素 190
三、铸锭（件）组织的控制 190
四、非晶态合金与微晶合金简介 192
7-4 铸锭（件）缺陷 194
一、偏析 194
二、缩孔与疏松 196
三、气孔与夹杂 198
习题 198
参考文献 199
第八章 金属及合金中的扩散 200
8-1 扩散的基本规律 200
一、扩散第一定律 200
二、扩散第二定律 200
三、扩散第二定律的应用 201
一、晶体中原子的跳动与扩散 206
8-2 扩散的微观机制 206
四、柯肯达尔效应 206
二、扩散机制 208
三、扩散激活能 211
8-3 影响扩散的因素 212
一、温度 212
二、固溶体类型与晶体结构 212
三、晶界 213
四、化学成分 214
一、化学位梯度的作用 215
8-4 扩散的驱动力 215
二、其它因素的作用 216
8-5 反应扩散 217
一、反应扩散的特点 217
二、反应扩散速度 218
习题 218
参考文献 219
一、空位与间隙原子 220
第九章 晶体中的结构缺陷 220
9-1 晶体中的点缺陷 220
二、点缺陷的形成能与迁移能 221
三、点缺陷的平衡浓度 221
四、点缺陷对金属性能的影响 223
9-2 晶体中的位错观测 223
9-3 位错的基本结构 224
一、刃型位错的结构与位错线 224
二、螺型位错的结构与位错线 225
三、混合位错的结构与位错线 226
四、柏氏矢量 227
五、晶体中的位错密度与位错的分布形式 229
9-4 位错的运动 229
一、位错的滑移 229
二、位错的攀移 231
三、推动位错运动的力 232
一、位错的应力场 233
9-5 位错的弹性性质 233
二、位错的应变能 236
三、位错的线张力 237
四、位错之间的作用力 238
9-6 实际金属晶体中的位错 239
一、位错在典型晶体中的柏氏矢量 239
二、堆垛层错 240
三、不全位错 242
四、位错反应与扩展位错 243
9-7 金属晶体的界面 245
一、晶界 245
二、孪晶界 251
三、相界 252
四、外表面 253
习题 255
参考文献 256
一、滑移 257
10-1 单晶体的塑性变形 257
第十章 金属及合金的塑性变形 257
二、孪生 261
三、扭折 263
四、滑移的位错机制 264
五、单晶体的应力-应变曲线 272
10-2 多晶体的塑性变形 273
一、晶粒取向的影响 273
二、晶粒间界的影响 274
三、多晶体的应力-应变曲线 275
10-3 金属经塑性变形后的组织与性能 276
一、显微组织的变化 276
二、亚结构的变化 276
三、性能的变化 278
四、变形织构 279
五、残余应力 279
一、单相固溶体合金的塑性变形 280
10-4 合金的塑性变形 280
二、多相合金的塑性变形 283
习题 287
参考文献 288
第十一章 回复、再结晶和金属热加工 289
11-1 变形金属加热时的变化 289
一、显微组织的变化 289
二、储存能的变化 290
三、性能的变化规律 290
11-2 回复 291
一、回复过程中微观结构的变化机制 291
二、回复动力学 293
11-3 再结晶 294
一、形核与长大 295
二、再结晶动力学 298
三、再结晶温度与再结晶后的晶粒尺寸 300
四、影响再结晶的主要因素 302
五、两相合金的再结晶 304
11-4 再结晶后晶粒的长大 305
一、晶粒的正常长大 306
二、晶粒的异常长大——二次再结晶 311
11-5 再结晶退火后的组织 312
一、再结晶退火后的晶粒大小 312
二、再结晶织构 312
三、退火孪晶 313
11-6 动态回复与动态再结晶 314
一、动态回复 314
二、动态再结晶 316
11-7 金属的热加工 319
一、热加工对金属室温力学性能的影响 320
二、热加工钢的组织与性能 320
习题 322
参考文献 323