第1章 导论 1
1.1 马氏体相变的研究历程 1
1.2 过冷奥氏体转变贯序 4
1.2.1 高温区→中温区→低温区相变的演化 6
1.2.2 从两相共析形核向单相形核的演化 7
1.2.3 相变动力学的演化 8
1.2.4 组织形貌的演化 11
1.2.5 亚结构的演化 11
1.3 过冷奥氏体转变热力学 14
1.3.1 过冷奥氏体共析分解热力学 14
1.3.2 贝氏体相变热力学 16
1.3.3 γ→αB＋γ1→BF＋γ1计算模型和分析 20
1.3.4 相变热力学与贝氏体相变机制的关系 23
1.3.5 马氏体相变热力学 25
1.4 相变过程中原子移动方式的演化 25
1.4.1 相变过程中原子迁移的热力学 26
1.4.2 实际金属中的扩散 27
1.4.3 过冷奥氏体相变过程中原子的迁移方式 28
1.4.4 成分不变原子热激活跃迁位移 29
1.4.5 原子位移方式不同是区别相变机制的重要判据 30
1.5 马氏体相变的分类 30
1.5.1 按相变驱动力分类 30
1.5.2 按马氏体相变动力学特征分类 31
1.5.3 表面马氏体 33
1.6 马氏体相变的特征和定义 33
1.6.1 马氏体相变的基本特征 34
1.6.2 马氏体相变的定义 38
1.6.3 马氏体的定义 39
1.6.4 马氏体相变与贝氏体相变的联系和区别 40
参考文献 41
第2章 过冷奥氏体转变产物的表面浮凸 44
2.1 珠光体表面浮凸 45
2.1.1 珠光体表面浮凸的发现 45
2.1.2 SEM观察 45
2.1.3 STM观察 46
2.1.4 金相显微镜观察 47
2.1.5 珠光体表面浮凸的尺度 48
2.2 魏氏组织表面浮凸 48
2.2.1 钢中的魏氏组织形貌 48
2.2.2 魏氏组织表面浮凸现象 50
2.3 贝氏体表面浮凸 51
2.3.1 贝氏体表面浮凸的SEM观察 51
2.3.2 STM观察 52
2.4 马氏体表面浮凸 55
2.4.1 板条状马氏体表面浮凸 55
2.4.2 中碳马氏体表面浮凸 58
2.4.3 高碳马氏体表面浮凸 59
2.4.4 马氏体表面浮凸线膨胀的理论计算 61
2.4.5 N形切变与实际不符 62
2.5 浮凸形成机理及其与相变机制的关系 64
2.5.1 各类相变产物表面浮凸的比较 64
2.5.2 各相比容不同是产生浮凸的根本原因 65
2.5.3 表面浮凸和相变机制 69
参考文献 71
第3章 马氏体的组织形貌 72
3.1 工业用钢的马氏体组织形貌 72
3.1.1 超低碳钢淬火马氏体 73
3.1.2 低碳钢淬火马氏体 73
3.1.3 中碳钢淬火马氏体组织 78
3.1.4 高碳钢淬火马氏体组织 82
3.1.5 铸铁的淬火马氏体组织 87
3.2 铁基马氏体物理本质和典型形貌 88
3.2.1 钢中马氏体的物理本质 88
3.2.2 体心立方马氏体 89
3.2.3 体心正方马氏体 91
3.2.4 Fe-M系合金马氏体 99
3.3 奥氏体的稳定化及残留奥氏体 102
3.3.1 奥氏体的热稳定化 102
3.3.2 热稳定化机制 104
3.3.3 奥氏体的机械稳定化 105
3.3.4 残留奥氏体的形成 106
3.3.5 残留奥氏体的转变 108
参考文献 110
第4章 马氏体的晶体结构和位向关系 111
4.1 钢中马氏体的晶体结构和碳原子的位置 111
4.1.1 钢中马氏体的晶体结构 111
4.1.2 马氏体中碳原子的分布 114
4.1.3 马氏体中碳原子的偏聚 116
4.2 位向关系和惯习面 119
4.2.1 以往的测定结果 120
4.2.2 位向关系的XRD测定 122
4.2.3 位向关系和惯习面的成因 123
4.3 ε马氏体相变 124
4.3.1 ε（hcp）马氏体形貌 124
4.3.2 ε马氏体相变驱动力 125
4.3.3 ε马氏体相变机制 126
4.4 马氏体的比体积 127
4.4.1 钢中马氏体的比体积 127
4.4.2 有色金属合金马氏体相变时体积的变化 129
参考文献 129
第5章 马氏体的亚结构及成因 131
5.1 马氏体中的位错亚结构及形成机制 131
5.1.1 板条状马氏体亚结构的观察 132
5.1.2 切变机制不能解释高密度缠结位错的形成 134
5.1.3 关于高密度位错的形成 135
5.2 马氏体中的孪晶亚结构及形成 137
5.2.1 形变孪晶和相变孪晶 137
5.2.2 马氏体组织中的孪晶形貌 137
5.2.3 马氏体孪晶的形成机制 143
5.3 马氏体中的层错亚结构 144
5.3.1 层错和层错能 144
5.3.2 合金元素对层错能的影响 145
5.3.3 钢中马氏体的层错 146
5.3.4 铜合金马氏体的层错 149
5.3.5 马氏体层错成因的探讨 150
5.4 马氏体中脊及成因 150
5.4.1 马氏体中脊的形貌特征 150
5.4.2 中脊形貌的观察 151
5.4.3 马氏体中脊的孪晶结构 152
5.4.4 马氏体中脊的成因 153
参考文献 155
第6章 马氏体相变热力学及马氏体点 157
6.1 马氏体相变驱动力 157
6.1.1 Fe-C合金马氏体相变热力学条件 158
6.1.2 Fe-C合金马氏体相变驱动力的计算 159
6.1.3 相变驱动力典型模型的计算结果 160
6.1.4 Fe-Ni合金马氏体相变驱动力 161
6.1.5 铁基合金fcc→hcp（ε）马氏体相变驱动力 162
6.1.6 有色金属合金马氏体相变驱动力 162
6.2 马氏体相变的阻力 163
6.2.1 马氏体相变自由焓的变化 163
6.2.2 马氏体相变阻力△Gα→M 164
6.2.3 有色金属合金马氏体相变的阻力 167
6.2.4 切变过程的能耗和切变阻力 168
6.3 马氏体点及应用 170
6.3.1 马氏体点的定义 170
6.3.2 马氏体点与化学成分关系 170
6.3.3 奥氏体化条件对Ms点的影响 172
6.3.4 形变和应力对Ms的影响 173
6.3.5 马氏体点在生产实际中的应用 174
参考文献 174
第7章 马氏体相变动力学 176
7.1 变温马氏体相变动力学 176
7.2 等温马氏体相变动力学 180
7.3 爆发型马氏体转变动力学 183
7.4 热弹性马氏体相变 185
7.5 表面马氏体 187
参考文献 189
第8章 马氏体相变的切变机制及其误区 190
8.1 马氏体相变切变机制的研究历程及评价 191
8.1.1 马氏体相变切变机制的研究历程 191
8.1.2 对切变机制的评价 193
8.2 马氏体相变晶体学的经典模型 194
8.2.1 马氏体相变的K-S切变模型和西山模型 195
8.2.2 马氏体相变的G-T模型 199
8.2.3 马氏体相变的B-B双重切变模型 201
8.2.4 依据位向关系设计切变模型的片面性 203
8.3 马氏体相变的唯象学说及评价 204
8.3.1 不变平面应变的概念 205
8.3.2 贝茵应变不是不变平面应变 206
8.3.3 不畸变平面的产生 207
8.3.4 简单切变 208
8.3.5 刚性转动 209
8.3.6 矩阵式描述 210
8.3.7 对表象学说的评价 210
8.4 马氏体相变切变机制的误区 211
8.4.1 误区一：切变过程缺乏热力学可能性 212
8.4.2 误区二：马氏体相变晶体学切变模型与实际基本上不符 213
8.4.3 误区三：切变机制缺乏试验依据 215
参考文献 219
第9章 马氏体相变的形核 221
9.1 马氏体相变形核模型 221
9.1.1 以往的试验观察 221
9.1.2 马氏体相变的形核学说 222
9.2 马氏体相变形核的新观察 225
9.2.1 在晶粒界上形核 225
9.2.2 在孪晶界上形核 226
9.2.3 在相界面上形核 227
9.2.4 在晶界、晶内均能形核 227
9.2.5 马氏体在表面上形核 229
9.2.6 隐晶马氏体的形核 230
9.3 马氏体形核机制 231
9.4 马氏体临界晶核及形核功 234
9.4.1 以往马氏体晶核的计算 234
9.4.2 马氏体晶核临界尺寸和形核功 235
9.4.3 晶核尺寸和形核功的具体计算 238
参考文献 242
第10章 马氏体长大、马氏体组织的形成 244
10.1 纯铁γ→α马氏体相变机制 244
10.1.1 纯铁α马氏体的产生 244
10.1.2 γ→α马氏体的形核 245
10.1.3 马氏体晶核的长大 247
10.2 钢中的马氏体转变机制 249
10.2.1 含碳量对马氏体组织结构的影响 249
10.2.2 非切变长大 250
10.2.3 原子集体协同位移 251
10.3 马氏体的长大 253
10.3.1 钢中马氏体长大的试验观察 255
10.3.2 马氏体的长大过程 255
10.3.3 应变能对马氏体长大的影响 258
10.4 马氏体组织形貌的形成 259
10.4.1 马氏体组织形貌的演化 259
10.4.2 马氏体组织呈现不同形貌的学说 263
10.4.3 应变能是主导马氏体形貌演化的主要因素 265
10.5 隐晶马氏体组织及形成 267
10.5.1 工业用高碳钢隐晶马氏体形貌 267
10.5.2 隐晶马氏体组织的成因 270
10.5.3 隐晶马氏体的形核长大 275
参考文献 275
第11章 有色金属及合金中的马氏体相变 278
11.1 有色合金马氏体形貌及物理本质 278
11.1.1 晶体学特征 278
11.1.2 铜合金中的马氏体形貌 279
11.1.3 Ti及其合金中的马氏体组织 282
11.2 有色合金中马氏体晶体结构特点 283
11.2.1 晶体结构的多样性 283
11.2.2 铜合金马氏体的晶体结构类型 284
11.2.3 Ni-Ti合金马氏体的晶体结构 286
11.3 有色金属合金中的马氏体相变 287
11.3.1 Ti-Ni合金中的马氏体相变 287
11.3.2 铜合金中的马氏体相变 288
11.3.3 Cu-Zn-Al合金中的马氏体相变 292
11.3.4 Cu-Al合金中的马氏体相变 293
11.4 热弹性马氏体和形状记忆效应 296
11.4.1 热弹性马氏体的组织转变 296
11.4.2 超弹性 299
11.4.3 形状记忆材料及应用 302
参考文献 307
第12章 氧化锆陶瓷中的马氏体相变 309
12.1 ZrO2的晶体结构 309
12.2 ZrO2体系的相关系 311
12.3 部分稳定ZrO2中的相变 314
12.4 四方相多晶ZrO2的相变 319
参考文献 320
第13章 马氏体的力学性能及应用 322
13.1 钢中马氏体的力学性能 322
13.1.1 马氏体的强度和硬度 322
13.1.2 马氏体的韧性和脆性 324
13.1.3 马氏体相变超塑性 330
13.2 马氏体的应用 331
13.2.1 形变热处理 331
13.2.2 应变时效热处理 334
13.2.3 马氏体时效钢 335
参考文献 336
第14章 马氏体的微裂纹与钢件淬火开裂 337
14.1 淬火马氏体显微开裂 337
14.1.1 马氏体显微裂纹的形态 337
14.1.2 马氏体显微裂纹的形成机理 342
14.1.3 影响淬火显微开裂的因素 343
14.1.4 显微裂纹对钢力学性能的影响 347
14.2 马氏体沿晶裂纹及形成机理 349
14.2.1 马氏体沿晶裂纹和断口的观察 349
14.2.2 马氏体中杂质元素的分布 351
14.2.3 淬火马氏体沿晶断裂机制 352
14.3 钢件淬火开裂机理 355
14.3.1 淬火马氏体脆性是钢件开裂的主要原因 355
14.3.2 淬火显微开裂及显微局部应力是钢件宏观淬裂的先导 356
14.3.3 宏观内应力是钢件淬裂的应力条件 357
14.3.4 裂纹形状与应力的关系 359
14.3.5 正常加热温度下钢件淬裂分析 359
14.4 影响淬火开裂的因素 360
14.4.1 钢材冶金质量的影响 360
14.4.2 含碳量及合金元素的影响 362
14.4.3 原始组织的影响 364
14.4.4 零件尺寸和形状的影响 366
14.4.5 加热不当的影响 367
14.4.6 淬火冷却的影响 369
参考文献 371