绪论 1
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 9
一、晶体中的空间点阵 9
二、晶向指数和晶面指数 13
三、晶体的极射投影图 17
1-3 纯金属的晶体结构 20
一、三种典型的金属晶体结构 20
二、金属的多型性 23
三、金属晶体结构中的原子堆垛 23
四、金属晶体结构牛的间隙 25
五、金属晶体结构中的原子半径 27
六、亚金属晶体结构的特点 29
习题 36
参考文献 37
第二章 纯金属的结晶 38
2-1 金属结晶的基本规律 38
一、金属的结晶过程 38
二、金属结晶时的过冷现象 38
三、金属结晶的能量条件——热力学分析 39
四、金属结晶的结构条件——液态金属的结构特征 41
一、均质形核 43
2-2 晶核的形成 43
二、非均质形核 47
2-3 晶体的长大 49
一、晶体生长时液-固相界面上原子迁移的动力学条件 49
二、液-固相界面的微观结构 51
三、晶体生长机制和生长速率 52
2-4 金属结晶过程的动力学 55
2-5 金属结晶时的生长形态 57
一、液-固相界面前沿液体中的温度梯度 57
三、负温度梯度下纯金属结晶的树枝状生长 58
二、正温度梯度下纯金属结晶的平面生长 58
2-6 金属结晶后的晶粒大小及其内部的结构缺陷 59
一、结晶后晶粒大小及其控制 59
二、结晶过程中晶体缺陷的形成 61
习题 63
参考文献 63
第三章 合金相的晶体结构 64
3-1 合金中的相 64
一、合金中组成元素间的相互作用 64
二、影响合金相结构的主要因素 65
3-2 固溶体 66
一、固溶体的分类 66
二、溶固体结构的特点 67
三、固溶体的溶解度 69
四、有序固溶体(超点阵) 74
3-3 中间相—金属间化合物 79
一、中间相的分类及其特点 79
二、正常价化合物 79
三、电子化合物 81
四、间隙相 82
五、拓扑密堆结构 86
六、金属间化合物的特殊性能及其应用简介 90
习题 91
参考文献 91
一、单元系相图 92
二、合金相平衡的热力学条件 92
4-1 相平衡与相图 92
第四章 二元合金相图 92
三、相律 94
四、二元系合金相图 94
4-2 匀晶相图及其合金组织的形成 97
一、匀晶相图 97
二、固溶体合金的平衡结晶及其组织 97
三、固溶体合金的非平衡结晶及其组织 99
4-3 共晶相图及其合全组织的形成 101
一、共晶相图 101
二、典型合金的平衡结晶及其组织 102
三、共晶组织及其形成机制 105
四、初晶相的形态和离异共晶 108
五、共晶系合金的非不衡结晶及其组织 109
4-4 包晶相图及其合金组织的形成 111
一、包晶相图 111
二、典型合金的平衡结晶及其组织 111
三、包晶系合金的非平衡结晶及其组织 113
一、具有化合物的二元相图 114
4-5 其它类型的二元系合金相图 114
二、具有三相平衡等温转变的其它二元相图 115
三、具有无序-有序转变的相图 117
四、具有中间相转变的相图 117
4-6 二元相图的分析方法与应用 117
一、二元相图的一些几何规律 117
二、二元相图的分析方法 118
4-7 根据相图推测合金的性能 119
一、相图与合全的力学、物理性能 119
三、相图与合金热处理的可能性 120
二、相图与合金的铸造工艺性能 120
4-8 相图的热力学分析 121
一、溶体的自由能 121
二、混合相的自由能 124
三、相平衡的公切线法则 124
四、根据自由能-成分曲线推测相图 125
习题 126
参考文献 128
第五章 三元合金相图 129
5-1 三元合金相图的几何规则 129
一、三元合金相图的成分表示法 129
二、三元合金相图中相成分与相对含量变化规则 130
5-2 三元匀晶相图 132
一、相图的空间模型 132
二、合金的平衡结晶过程 132
三、等温截面图(水平截面图) 133
四、变温截面图(垂直截面图) 135
一、相图的空间模型 136
5-3 固态互不溶解的三元共晶相图 136
二、投影图 137
三、合金的结晶过程及组织 137
四、等温截面图 139
五、变温截面图 140
5-4 固态有限溶解的三元共晶相图 140
一、相图的空间模型 140
二、合金的结晶过程及组织 144
四、变温截面图 146
三、等温截面图 146
5-5 包共晶三元相图 148
一、相图的空间模型 148
二、合金的结晶过程及其组织 150
三、等温截面和变温截面图 150
5-6 其它类型三元相图简介 152
一、四相平衡包晶转变三元相图 152
二、形成稳定化合物的三元系 153
一、四相平衡转变面 155
5-7 三元相图中的四相平衡 155
二、四相平衡转变前后的三相平衡转变 156
三、三种四相平衡在变温截面上的反映 156
四、从液相面投影图判别四相平衡类型 157
5-8 三元相图中的相区接触法则 157
5-9 三元合金相图的实例分析 158
一、Al-Cu-Fe三元合金相图 158
二、Al-Zn-Mg三元合金相图 159
三、Fe-C-Si三元合金相图垂直截面 162
四、Ee-C-Cr三元合金相图垂直截面 163
习题 165
参考文献 166
第六章 铁碳合金 167
6-1 铁碳合金中碳的存在形式 167
一、碳在铁中的固溶体 167
二、铁碳化合物 167
三、石墨 169
6-2 铁碳合金相图 170
一、铁-渗碳体系相图 171
二、铁-石墨系相图 177
一、碳含量对钢(平衡态)的组织与性能的影响 178
6-3 碳钢 178
二、杂质元素对钢的组织与性能的影响 179
习题 184
参考文献 185
一、合金凝固时溶质在液-固两相中的重新分配 186
二、溶质在液相中的混合与分布 186
7-1 含金凝固时溶质原子的分布 186
第七章 合金的凝固和铸件的组织 186
三、有效分配系数及其表达式 188
四、合金凝固后溶质分布的数学表达式 190
五、区域熔炼与提纯 192
7-2 合金凝固过程中的成分过冷 193
一、成分过冷的概念 193
二、产生成分过冷的临界条件及其影响因素 194
三、成分过冷对单相合金凝固时液、固界面形貌的影响 196
四、两相合金凝固时液、固相界面的形貌 199
一、铸锭(件)的一般组织 202
7-3 合金铸锭(件)的组织 202
二、铸锭(件)组织的影响因素 204
三、铸锭(件)组织的控制 204
四、非晶态合全与微晶合金简介 206
7-4 铸锭(件)缺陷 208
一、偏析 208
二、缩孔与疏松 210
三、气孔与夹杂 212
习题 212
参考文献 213
第八章 金属及合金中的扩散 214
8-1 扩散的基本规律 214
一、扩散现象 214
二、扩散第一定律 215
三、扩散第二定律 215
四、扩散第二定律的应用 216
一、晶体中原子的跳动与扩散 221
8-2 扩散的微观机制 221
五、柯肯达尔效应 221
二、扩散机制 222
三、扩散激活能 225
8-3 影响扩散的因素 226
一、温度 226
二、固溶体类型与晶体结构 227
三、晶界 228
四、化学成分 229
一、化学位梯度的作用 230
8-4 扩散的驱动力 230
二、其它因素的作用 231
8-5 反应扩散 232
一、反应扩散的特点 232
二、反应扩散速度 233
习题 233
参考文献 234
一、空位与间隙原子 235
9-1 晶体中的点缺陷 235
第九章 晶体中的结构缺陷 235
二、点缺陷的形成能与迁移能 236
三、点缺陷的平衡浓度 236
四、点缺陷对金属性能的影响 238
9-2 晶体中的位错观测 238
9-3 位错的基本结构 239
一、刃型位错的结构与位错线 239
二、螺型位错的结构与位错线 240
三、混合位错的结构与位错线 241
四、柏氏矢量 242
五、晶体中的位错密度与位错的分布形式 244
9-4 位错的运动 244
一、位错的滑移 244
二、位错的攀移 246
三、推动位错运动的力 247
9-5 位错的弹性性质 248
一、位错的应力场 248
二、位错的应变能 251
三、位错的线张力 252
四、位错之间的作用力 253
9-6 实际金属晶体中的位错 254
一、位错在典型晶体中的柏氏矢量 254
二、堆垛层错 255
三、不全位错 257
四、位错反应与扩展位错 258
五、汤普森四面体与位错反应 260
一、晶界 261
9-7 金属晶体的界面 261
二、孪晶界 267
三、相界 268
四、外表面 269
习题 271
参考文献 272
第十章 金属及合金的塑性变形 273
10-1 金属的应力-应变曲线 273
一、真应力-真应变曲线 273
二、弹性变形与弹性模量 274
三、均匀塑性变形的流变应力 276
四、金属的断裂 277
10-2 单晶体的塑性变形 280
一、滑移 280
二、孪生 285
三、扭折 287
四、滑移的位错机制 288
五、孪生的位错机制 297
六、单晶体的应力-应变曲线 298
一、晶粒取向的影响 299
10-3 多晶体的塑性变形 299
二、晶粒间界的影响 300
三、多晶体的应力-应变曲线 302
10-4 金属经塑性变形后的组织与性能 302
一、显微组织的变化 302
二、亚结构的变化 303
三、性能的变化 304
四、变形织构 305
10-5 合金的塑性变形 306
五、残余应力 306
一、单相固溶体合金的塑性变形 307
二、多相合金的塑性变形 310
习题 313
参考文献 314
第十一章 回复、再结晶和金属热加工 316
11-1 变形金属加热时的变化 316
一、显微组织的变化 316
三、性能的变化规律 317
二、储存能的变化 317
11-2 回复 318
一、回复过程中微观结构的变化机制 318
二、回复动力学 320
11-3 再结晶 321
一、形核与长大 322
二、再结晶动力学 325
三、再结晶温度与再结晶后的晶粒尺寸 328
四、影响再结晶的主要因素 329
五、两相合金的再结晶 331
11-4 再结晶后晶粒的长大 332
一、晶粒的正常长大 333
二、晶粒的异常长大——二次再结晶 338
11-5 再结晶退火后的组织 340
一、再结晶退火后的晶粒大小 340
二、再结晶织构 340
三、退火孪晶 341
一、动态回复 342
11-6 动态回复与动态再结晶 342
二、动态再结晶 344
三、续(亚)动态再结晶 347
11-7 金属的热加工 347
一、热加工对金属室温力学性能的影响 348
二、热加工钢的组织与性能 348
11-8 金属的超塑性 350
习题 353
参考文献 354