1 金属固态相变概论 1
1.1 金属固态相变的主要类型 1
1.1.1 平衡转变 1
1.1.2 非平衡转变 2
1.1.3 固态相变的其他分类 3
1.2 金属固态相变的主要特点 3
1.2.1 相界面 3
1.2.2 弹性应变能 4
1.2.3 原子的迁移率 5
1.2.4 晶体缺陷 5
1.2.5 亚稳过渡相 5
1.2.6 位向关系 5
1.2.7 惯习面 6
1.3 固态相变时的形核 6
1.3.1 均匀形核 6
1.3.2 非均匀形核 7
1.4 固态相变时的晶核长大 8
1.4.1 新相长大机理 8
1.4.2 新相长大速度 9
1.5 金属固态相变的动力学 11
1.5.1 Johnson-Mehl方程 11
1.5.2 Avrami方程 11
1.5.3 扩散型相变的等温转变动力学图 12
思考题 12
2 钢中奥氏体的形成 13
2.1 奥氏体及其形成条件 13
2.1.1 奥氏体的组织结构 13
2.1.2 奥氏体的性能 14
2.1.3 奥氏体的形成条件 14
2.2 奥氏体的形成机理 15
2.2.1 共析钢平衡组织向奥氏体的转变机理 15
2.2.2 非共析钢奥氏体的形成 17
2.2.3 非平衡组织向奥氏体的转变 18
2.3 奥氏体形成动力学 18
2.3.1 共析钢奥氏体等温形成动力学 18
2.3.2 共析钢奥氏体等温形成动力学 21
2.3.3 奥氏体形成的影响因素 21
2.4 连续加热时奥氏体的形成 22
2.4.1 奥氏体转变的临界温度 23
2.4.2 奥氏体转变的临界温度范围 23
2.4.3 奥氏体转变的速度 23
2.4.4 奥氏体晶粒 23
2.4.5 奥氏体成分的不均匀性 24
2.5 奥氏体晶粒的长大及控制 24
2.5.1 奥氏体晶粒度的概念 24
2.5.2 奥氏体晶粒长大的特点 25
2.5.3 奥氏体晶粒长大的影响因素 25
2.5.4 细化奥氏体晶粒的措施 27
2.6 组织遗传和断口遗传 27
2.6.1 组织遗传 27
2.6.2 断口遗传 29
2.7 奥氏体转变的应用举例 30
2.7.1 奥氏体不锈钢的固溶处理 30
2.7.2 高锰钢的水韧处理 30
2.7.3 高速钢淬火加热时的奥氏体晶粒度控制 31
思考题 32
3 珠光体转变 33
3.1 珠光体的组织结构 33
3.1.1 珠光体的组织形态 33
3.1.2 片状珠光体的晶体学 35
3.2 珠光体转变机制 35
3.2.1 珠光体转变的热力学条件 35
3.2.2 片状珠光体形成机制 36
3.2.3 粒状珠光体形成机制 38
3.3 先共析转变和伪共析转变 40
3.3.1 先共析转变 40
3.3.2 魏氏组织 42
3.3.3 伪共析转变 45
3.4 珠光体转变动力学 45
3.4.1 珠光体的形核率及长大速度 45
3.4.2 珠光体等温转变动力学曲线 46
3.4.3 珠光体等温转变动力学图 47
3.4.4 影响珠光体转变动力学的因素 47
3.5 珠光体的力学性能 50
3.5.1 片状珠光体的力学性能 50
3.5.2 粒状珠光体的力学性能 52
3.5.3 铁素体加珠光体的力学性能 52
3.5.4 形变珠光体的力学性能 53
3.6 钢中碳化物的相间沉淀 55
3.6.1 相间沉淀组织 55
3.6.2 相间沉淀机理 55
3.6.3 相间沉淀条件 57
3.6.4 相间沉淀钢的强化机制及应用 58
思考题 60
4 退火和正火 61
4.1 退火的目的和分类 61
4.2 钢的退火 62
4.2.1 完全退火 62
4.2.2 不完全退火 64
4.2.3 等温退火 65
4.2.4 球化退火 66
4.2.5 钢的退火缺陷和应对措施 70
4.3 正火 71
4.3.1 钢的正火 72
4.3.2 铸铁的正火 73
4.4 有色金属（合金）的退火 75
4.4.1 多相化退火 75
4.4.2 重结晶退火 76
4.5 扩散退火 77
4.5.1 均匀化退火 77
4.5.2 钢的预防白点退火 80
4.5.3 钛合金的真空除氢退火 81
4.6 基于回复和再结晶的退火 81
4.6.1 再结晶退火 81
4.6.2 消除应力退火 82
思考题 83
5 马氏体相变 84
5.1 马氏体相变的主要特征 85
5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 85
5.1.2 马氏体转变的无扩散性 86
5.1.3 惯习面和一定的位向关系 87
5.1.4 亚结构 88
5.1.5 转变的非恒温性和不完全性 88
5.1.6 马氏体转变的可逆性 89
5.2 马氏体的晶体结构 89
5.2.1 马氏体可能的晶体结构 89
5.2.2 一般钢中马氏体的晶体结构 89
5.2.3 马氏体的异常正方度 90
5.3 马氏体的组织形态和亚结构 91
5.3.1 钢中马氏体的组织形态和亚结构 91
5.3.2 影响马氏体形态及亚结构的因素 95
5.4 马氏体相变热力学 96
5.4.1 Fe-C合金马氏体相变的热力学条件 96
5.4.2 Ms点的物理意义及其影响因素 97
5.5 马氏体相变动力学 100
5.5.1 降温形成马氏体的动力学 100
5.5.2 等温形成马氏体的动力学 101
5.5.3 爆发形成马氏体的动力学 103
5.5.4 热弹性马氏体转变动力学 103
5.5.5 奥氏体稳定化 104
5.6 马氏体相变机制 106
5.6.1 马氏体的形核 106
5.6.2 马氏体相变的切变模型 107
5.6.3 马氏体的长大 110
5.7 马氏体的性能 110
5.7.1 马氏体的硬度和强度 110
5.7.2 马氏体的塑性和韧性 113
5.7.3 马氏体相变诱发塑性 114
5.7.4 马氏体的物理性能 115
5.7.5 高碳马氏体的显微裂纹 116
5.8 热弹性马氏体与形状记忆效应 117
5.8.1 有色合金中的弹性马氏体 117
5.8.2 形状记忆效应 119
5.8.3 形状记忆效应的晶体学机制 120
5.8.4 伪弹性和超弹性 122
5.8.5 双程形状记忆效应的本质 123
5.8.6 形状记忆合金及应用实例 124
思考题 126
6 贝氏体相变 127
6.1 贝氏体相变的基本特征 127
6.1.1 贝氏体相变的温度范围 127
6.1.2 贝氏体相变的产物 127
6.1.3 贝氏体相变动力学 128
6.1.4 贝氏体相变的扩散性 128
6.1.5 晶体学特征 128
6.2 贝氏体的组织结构 128
6.2.1 上贝氏体 128
6.2.2 下贝氏体 129
6.2.3 无碳化物贝氏体 130
6.2.4 粒状贝氏体 131
6.2.5 其他类型贝氏体 132
6.3 贝氏体相变机制 133
6.3.1 贝氏体相变的切变机制 133
6.3.2 贝氏体的形成过程 135
6.3.3 贝氏体相变的台阶机制 137
6.4 贝氏体相变动力学 138
6.4.1 贝氏体等温转变动力学 138
6.4.2 贝氏体相变时碳的扩散 139
6.4.3 影响贝氏体相变动力学的因素 139
6.5 贝氏体的力学性能 141
6.5.1 影响贝氏体力学性能的因素 141
6.5.2 贝氏体的强度和硬度 142
6.5.3 贝氏体的韧性 142
思考题 143
7 过冷奥氏体转变动力学图 144
7.1 过冷奥氏体等温转变动力学图 144
7.1.1 过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式 144
7.1.2 TTT图的测定方法 145
7.1.3 TTT图的影响因素 147
7.1.4 TTT图的基本类型 148
7.1.5 过冷奥氏体等温转变动力学图的应用 150
7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图 151
7.2.1 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式 151
7.2.2 改型CCT图 152
7.2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定 154
7.2.4 过冷奥氏体连续转变动力学图的应用 154
思考题 156
8 淬火 158
8.1 淬火加热 158
8.1.1 淬火加热温度的确定 158
8.1.2 加热时间的确定 160
8.1.3 加热介质的选择 161
8.2 淬火介质 162
8.2.1 在有物态变化的介质中的冷却过程 162
8.2.2 在无物态变化的介质中的冷却过程 163
8.2.3 常用的淬火介质 163
8.2.4 影响淬火介质冷却能力的因素 166
8.3 钢的淬透性 167
8.3.1 淬透性与淬硬性 167
8.3.2 淬透性的测定方法 169
8.3.3 淬透性的应用 171
8.4 淬火工艺 172
8.4.1 常用的淬火工艺 173
8.4.2 其他淬火工艺 175
8.4.3 冷处理 176
8.5 表面淬火 176
8.5.1 表面淬火的目的、分类及应用 176
8.5.2 淬硬层的深度及硬度梯度 177
8.5.3 感应加热表面淬火 177
8.5.4 其他加热表面淬火 181
8.6 淬火缺陷 183
8.6.1 淬火变形 183
8.6.2 淬火裂纹 183
8.6.3 其他淬火缺陷 184
思考题 185
9 钢的回火转变及回火 187
9.1 淬火钢回火时的组织转变 187
9.1.1 碳原子的偏聚 187
9.1.2 马氏体的分解 188
9.1.3 残余奥氏体的转变 191
9.1.4 渗碳体的形成 191
9.1.5 α相回复再结晶和碳化物的聚集长大 192
9.2 碳钢回火后的力学性能 194
9.3 合金元素对回火转变的影响 196
9.3.1 回火抗力的提高 196
9.3.2 二次淬火 197
9.3.3 二次硬化 198
9.3.4 合金钢回火时碳化物的转变 199
9.4 回火脆性 200
9.4.1 第一类回火脆性 200
9.4.2 第二类回火脆性 203
9.5 钢的回火工艺 206
9.5.1 回火温度的确定 207
9.5.2 回火保温时间的确定 208
9.5.3 回火后的冷却 209
9.5.4 回火缺陷 209
思考题 210
10 脱溶沉淀及时效 211
10.1 概述 211
10.1.1 固溶、脱溶及时效 211
10.1.2 脱溶沉淀的条件 212
10.1.3 脱溶的分类 212
10.2 脱溶沉淀热力学及脱溶沉淀过程 213
10.2.1 脱溶沉淀热力学 213
10.2.2 脱溶沉淀过程 215
10.2.3 脱溶相的粗化 218
10.3 脱溶沉淀后的显微组织 218
10.3.1 连续脱溶（continuous precipitation）的显微组织 218
10.3.2 不连续脱溶的显微组织 220
10.3.3 脱溶过程中显微组织变化序列 221
10.4 脱溶沉淀过程动力学 222
10.4.1 脱溶沉淀等温动力学图的特点 222
10.4.2 等温脱溶沉淀动力学图的影响因素 223
10.5 脱溶沉淀时性能的变化 224
10.5.1 冷时效与温时效 224
10.5.2 时效硬化机制 225
10.5.3 回归现象 227
10.6 调幅分解 228
10.6.1 调幅分解的热力学条件 228
10.6.2 调幅分解过程 229
10.6.3 调幅分解组织与性能 230
10.7 固溶处理及时效工艺 232
10.7.1 合金固溶处理后性能的变化 232
10.7.2 固溶处理和时效参数对材料性能的影响 233
10.7.3 固溶处理规程的选择 234
10.7.4 时效规程的选择 235
10.7.5 主要合金的固溶处理-时效规程 236
10.7.6 铁基合金的固热处理-时效规程 242
思考题 243
参考文献 244