1热力学和相图 1
1. 1平衡 1
1.2单元系 4
1.2. 1作为温度函数的吉布斯自由能 4
1.2.2压力作用 6
1.2.3凝固的驱动力 8
1. 3二元溶液 9
1.3. 1二元溶液的吉布斯自由能 9
1. 3.2理想溶液 11
1. 3. 3化学势 13
1.3.4规则溶液 14
1.3.5活度 17
1 3. 6真实溶液 19
1. 3.7有序相 20
1.3.8中间相 21
1.4非均匀系统中的平衡 23
1.5二元相图 26
1.5. 1简单相图 26
1.5.2具有互溶间隙的系统 27
1.5.3有序合金 28
1.5.4简单共晶系 28
1.5.5包含中间相的相图 28
1.5.6吉布斯相律 32
1.5.7温度对固溶度的影响 33
1.5.8平衡空位浓度 34
1.6界面对平衡的影响 36
1. 7三元平衡 38
1. 8二元溶液的其他热力学关系 43
1.9相图计算 44
1.9. 1纯化学计量物质 45
1.9.2溶液相 47
1.9.2. 1置换溶液 47
1.10相图动力学 48
练习题 49
参考文献 51
进一步阅读的书目 51
2扩散 53
2. 1扩散的原子机制 55
2.2间隙扩散 56
2.2. 1作为随机跳动过程的间隙扩散 56
2.2.2温度的作用——热激活 59
2.2.3稳态扩散 61
2.2.4非稳态扩散 61
2.2. 5扩散方程的解 62
2. 2.5. 1均匀化 63
2. 2.5.2钢的渗碳 64
2. 3置换扩散 65
2.3. 1自扩散 66
2.3.2空位扩散 70
2.3.3置换合金中的扩散 71
2.3.4稀置换合金中的扩散 78
2.4原子迁移率 78
2.5二元合金中的示踪原子扩散 80
2.6三元合金中的扩散 82
2.7高扩散率通道 84
2.7. 1沿晶界和自由表面的扩散 84
2.7. 2沿位错扩散 86
2.8多相二元系中的扩散 87
练习题 89
参考文献 91
进一步阅读的书目 92
3晶体的界面和显微组织 93
3. 1界面自由能 94
3. 2固／气界面 95
3.3单相固体中的晶界 98
3.3. 1小角度和大角度晶界 99
3.3.2特殊大角度晶界 102
3. 3. 3多晶体材料中的平衡 104
3.3.4晶界的热激活迁移 108
3.3. 5晶粒长大动力学 116
3.4固体中的相界面 118
3.4. 1共格界面 118
3.4.1.1完全共格界面 118
3.4. 1. 2半共格界面 120
3.4. 1. 3非共格界面 122
3.4.1.4复杂的半共格界面 122
3.4.2第二相的形状：界面能的影响 123
3.4.2. 1完全共格脱溶物 123
3.4.2.2部分共格脱溶物 124
3.4.2.3非共格脱溶物 126
3.4.2.4晶界上脱溶物 127
3.4.3第二相形状：错配应变的影响 128
3.4.3. 1完全共格脱溶物 128
3.4. 3.2非共格包含物 130
3.4. 3.3片状脱溶物 132
3.4.4共格的丧失 132
3.4.5可滑动界面 134
3.4.6固／液界面 139
3.5界面迁移 141
3.5. 1扩散控制和界面控制长大 143
练习题 148
参考文献 150
进一步阅读的书目 151
4凝固 153
4.1纯金属中的形核 153
4.1.1均匀形核 154
4. 1.2均匀形核速率 158
4. 1.3非均匀形核 159
4. 1.4熔化形核 163
4.2纯固相的长大 164
4.2. 1连续长大 164
4. 2.2侧向长大 164
4.2.3热流和界面稳定性 167
4.3合金凝固 170
4.3. 1单相合金的凝固 170
4.3.2共晶凝固 178
4.3.3非共晶成分合金 186
4.3.4包晶凝固 187
4.4铸锭和铸件的凝固 188
4.4. 1铸锭组织 188
4.4.2铸锭和铸件内的偏析 191
4.4.3连续铸造 192
4.5熔焊的凝固 195
4.6从熔体淬火的凝固 199
4.7金属玻璃 200
热力学和动力学 201
4.8一些铸件和焊件的研究实例 203
4.8. 1碳钢和低合金钢铸件 203
4.8.2高速钢铸件 204
4.8. 3不锈钢焊接金属 206
练习题 210
参考文献 211
进一步阅读的书目 212
5固态中的扩散型相变 213
5. 1固相中的均匀形核 215
5.2非均匀形核 220
5.2. 1非均匀形核速率 223
5. 3脱溶物长大 226
5.3. 1平面非共格界面为前沿的长大 226
5. 3.2片状和针状物的扩散控制增加长度 229
5.3.3片状脱溶物的增厚 231
5.4综合转变动力学：TTT图 233
5.5时效硬化合金中的脱溶 236
5.5. 1铝-铜合金中的脱溶 236
5.5.2铝-银合金中的脱溶 243
5.5.3淬火引入的空位 243
5. 5.4时效硬化 246
5. 5.5调幅分解 248
5. 5.6颗粒粗化 252
5.6铁素体在奥氏体中的脱溶 254
5.6. 1实例研究：铁素体形核和长大 260
5.7胞状脱溶 266
5. 8共析转变 269
5. 8. 1Fe-C合金中的珠光体反应 269
5. 8.2贝氏体转变 273
5.8.3合金元素对淬透生的影响 281
5.8.4连续冷却图 285
5.8.5合金钢中的纤维和相间脱溶 288
5.8.6 Scheil法则 289
5. 9块型转变 291
5. 10有序化转变 295
5. 11研究实例 301
5. 11. 1锻造钛合金 301
5. 11.2低碳微合金轧制钢的可焊性 304
5. 11. 3高强度和韧性超低碳贝氏体钢 307
5. 11. 4超细贝氏体 308
练习题 311
参考文献 312
进一步阅读的书目 315
6无扩散型转变 317
6. 1无扩散型转变的特点 318
6.1.1碳在铁中的固溶体 321
6.2马氏体晶体学 323
6.2.1 fcc→bct转变的贝茵模型 326
6.2.2晶体学理论和实验结果比较 328
6.3马氏体形核理论 329
6.3. 1马氏体共格核心的形成 330
6.3.2位错在马氏体形核中的作用 332
6.3.3促进转变的位错应变能 336
6.4马氏体长大 338
6.4. 1板条马氏体的长大 339
6.4. 2片状马氏体 340
6.4. 3稳定化 342
6.4.4外加应力的影响 343
6.4.5晶粒尺寸的作用 343
6.5预马氏体现象 344
6.6铁基马氏体的回火 344
6.7研究实例 353
6.7. 1淬火和回火的碳钢和低合金钢 353
6.7.2控制转变钢 354
6. 7.3 TRIP钢 356
6.7.4“形状记忆”金属：Nitinol 359
练习题 361
参考文献 362
进一步阅读的书目 363
练习题解答 365
索引 417