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上篇 金属热处理3

第1章 金属固态相变理论基础3

1.1金属固态相变的基本类型4

1.1.1平衡转变4

1.1.2不平衡转变5

1.1.3固态相变的其他分类6

1.2固态相变的特征8

1.2.1相界面8

1.2.2弹性应变能10

1.2.3位向关系和惯习面10

1.2.4原子的扩散速度11

1.2.5亚稳过渡相11

1.2.6晶体缺陷11

1.3固态相变的热力学12

1.4固态相变时的形核和晶核长大13

1.4.1固态相变时的形核13

1.4.2固态相变时的晶核长大14

1.4.3固态相变动力学方程18

复习思考题19

第2章 奥氏体的形成20

2.1奥氏体的组织结构和性能21

2.2奥氏体的形成22

2.2.1奥氏体形成的热力学条件22

2.2.2奥氏体的形成机理23

2.3奥氏体的等温形成动力学29

2.3.1成核率29

2.3.2长大速度29

2.3.3奥氏体等温形成动力学曲线30

2.3.4影响奥氏体形成速度的因素31

2.4连续加热时奥氏体的形成34

2.5奥氏体晶粒长大及其控制36

2.5.1奥氏体晶粒度36

2.5.2奥氏体晶粒长大原理38

2.5.3影响奥氏体晶粒长大的因素40

2.6非平衡组织加热时的奥氏体形成42

2.6.1针形奥氏体的形成42

2.6.2粗大奥氏体晶粒的遗传性及其控制44

复习思考题48

第3章珠光体转变49

3.1珠光体的组织形态与晶体结构49

3.1.1珠光体的组织形态49

3.1.2珠光体的晶体学50

3.1.3珠光体的片层间距52

3.2珠光体的形成过程53

3.2.1珠光体形成的热力学条件53

3.2.2片状珠光体的形成过程53

3.2.3粒状珠光体的形成机理56

3.3亚（过）共析钢的珠光体转变58

3.3.1亚（过）共析钢先共析相的形态58

3.3.2伪共析组织的形成59

3.3.3钢中的魏氏组织59

3.4珠光体转变的动力学62

3.4.1珠光体的成核率和长大速度62

3.4.2珠光体转变动力学图63

3.4.3影响珠光体转变动力学的因素64

3.4.4珠光体转变动力学估算67

3.5合金元素对珠光体转变的影响68

3.5.1对A1点和共析碳浓度的影响68

3.5.2对珠光体转变动力学的影响69

3.5.3对珠光体转变过程的影响69

3.6珠光体的力学性能71

3.6.1珠光体的力学性能71

3.6.2铁素体-珠光体钢的力学性能73

3.6.3形变珠光体的力学性能75

3.7钢中碳化物的相间沉淀76

3.7.1相间沉淀条件76

3.7.2相间沉淀机理77

3.7.3相间沉淀产物的形态与性能78

复习思考题80

第4章马氏体转变82

4.1钢中马氏体的晶体结构82

4.1.1马氏体点阵常数和碳含量的关系82

4.1.2新生马氏体的异常正方度83

4.1.3马氏体的点阵结构及畸变83

4.1.4C原子在马氏体点阵中的分布84

4.2马氏体转变的主要特点85

4.2.1切变共格和表面浮凸现象85

4.2.2马氏体转变的无扩散性86

4.2.3具有一定的位向关系和惯习面87

4.2.4马氏体转变非恒温性和不完全性89

4.2.5马氏体转变的可逆性89

4.3马氏体的组织形态90

4.3.1马氏体的形态90

4.3.2影响马氏体形态及内部亚结构的因素94

4.3.3Fe-C合金片状马氏体显微裂纹的形成95

4.4马氏体转变的热力学条件97

4.4.1马氏体转变的驱动力97

4.4.2Ms点的物理意义98

4.4.3Md点的定义98

4.4.4影响Ms点的主要因素99

4.5马氏体转变动力学103

4.5.1马氏体转变的形核103

4.5.2马氏体转变的动力学类型104

4.6马氏体的切变模型108

4.6.1Bain模型109

4.6.2K-S模型109

4.6.3G-T模型111

4.6.4K（Kelly）-N（Nutting）-V（Venables）模型112

4.7马氏体的力学性能113

4.7.1马氏体的硬度和强度113

4.7.2马氏体的塑性和韧性116

4.7.3马氏体的相变塑性117

4.7.4马氏体的物理性能119

4.8奥氏体的稳定化120

4.8.1奥氏体的热稳定化120

4.8.2奥氏体的机械稳定化123

4.8.3奥氏体稳定化规律在生产中的应用123

4.9热弹性马氏体与形状记忆效应124

4.9.1马氏体的逆转变124

4.9.2热弹性马氏体126

4.9.3热弹性马氏体的伪弹性行为127

4.9.4形状记忆效应127

复习思考题131

第5章贝氏体转变132

5.1贝氏体转变的基本特征132

5.2贝氏体的组织形态和亚结构133

5.2.1上贝氏体133

5.2.2下贝氏体134

5.2.3无碳化物贝氏体135

5.2.4粒状贝氏体135

5.2.5柱状贝氏体137

5.2.6反常贝氏体137

5.3贝氏体转变的热力学条件及转变过程137

5.3.1贝氏体转变的热力学条件137

5.3.2贝氏体形成过程138

5.3.3贝氏体铁素体长大机制141

5.4贝氏体转变的动力学142

5.4.1贝氏体转变的动力学特点142

5.4.2贝氏体等温转变动力学图143

5.4.3影响贝氏体转变动力学的因素143

5.5钢中贝氏体的力学性能147

5.5.1贝氏体的强度147

5.5.2贝氏体的韧性148

5.5.3贝氏体的耐磨性149

5.5.4非贝氏体组织对贝氏体混合组织力学性能的影响150

复习思考题150

第6章钢的过冷奥氏体转变图152

6.1过冷奥氏体等温转变图152

6.1.1过冷奥氏体等温转变图的建立152

6.1.2过冷奥氏体等温转变图的基本类型157

6.1.3影响过冷奥氏体等温转变图的因素158

6.2过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图）161

6.2.1CCT图的建立162

6.2.2冷却速度对转变产物的影响163

6.2.3CCT图的基本类型165

6.3TTT图与CCT图的比较和应用165

6.3.1TTT图与CCT图的比较165

6.3.2TTT图和CCT图的应用166

复习思考题169

第7章淬火钢回火时的转变171

7.1淬火钢回火时的组织转变171

7.1.1淬火钢回火时的组织转变概况171

7.1.2淬火碳钢的回火转变173

7.2合金元素对回火转变的影响178

7.2.1合金元素对马氏体分解的影响178

7.2.2合金元素对残余奥氏体转变的影响179

7.2.3合金元素对碳化物转变的影响179

7.2.4回火时的二次硬化和二次淬火181

7.2.5合金元素对α相回复与再结晶的影响183

7.3淬火钢回火时力学性能的变化183

7.3.1硬度184

7.3.2强度和塑性184

7.3.3韧性184

7.4钢的回火脆性185

复习思考题190

第8章合金的脱溶沉淀与时效191

8.1脱溶沉淀过程及其热力学192

8.1.1脱溶沉淀热力学192

8.1.2脱溶沉淀过程194

8.2脱溶沉淀后的显微组织198

8.2.1局部脱溶及其显微组织198

8.2.2连续脱溶及其显微组织199

8.2.3不连续脱溶及其显微组织199

8.2.4脱溶过程中的显微组织变化201

8.3沉淀脱溶过程动力学202

8.3.1脱溶沉淀等温动力学图202

8.3.2等温脱溶沉淀动力学图的影响因素203

8.4脱溶沉淀时合金性能的变化204

8.4.1冷时效和温时效204

8.4.2时效硬化机制205

8.4.3回归现象208

8.5调幅分解208

8.5.1调幅分解的热力学条件209

8.5.2调幅分解过程210

8.5.3调幅分解的组织与性能211

复习思考题214

参考文献216

下篇 铸造221

第9章液态金属的结构和性质221

9.1金属加热过程中的膨胀与熔化221

9.1.1晶体中的原子结合221

9.1.2金属原子的热运动与金属的加热膨胀222

9.1.3金属的熔化223

9.2液态金属的结构224

9.2.1液态金属结构的热力学分析224

9.2.2液态金属的X射线衍射分析225

9.2.3液态金属的结构226

9.2.4实际液态金属的结构226

9.3液态金属的性质227

9.3.1液态金属的黏滞性227

9.3.2液态金属的表面张力229

9.3.3液体合金的其他性质234

9.4例题235

复习思考题236

第10章凝固过程中的传输现象237

10.1凝固过程中的传热237

10.1.1导热微分方程237

10.1.2大型平板铸件的凝固传热238

10.1.3凝固潜热与铸件-铸型界面的处理241

10.1.4影响铸件温度场的因素242

10.1.5铸件的凝固方式243

10.1.6凝固方式与铸件质量的关系247

10.1.7铸件的凝固时间249

10.2浇注和凝固过程中液态金属的流动253

10.2.1液态金属的对流253

10.2.2凝固过程中液态金属的流动254

10.2.3枝晶间液态金属的流动255

10.3凝固过程中的溶质再分配257

10.3.1溶质再分配与平衡分配系数257

10.3.2平衡凝固条件下的溶质再分配258

10.3.3非平衡凝固条件下的溶质再分配259

10.4例题264

复习思考题269

第11章凝固过程中的结晶现象272

11.1液态金属结晶的基本原理272

11.1.1液态金属结晶的热力学条件272

11.1.2液态金属的形核274

11.1.3固-液界面结构276

11.1.4晶体生长278

11.1.5晶体的生长表面280

11.2纯金属的结晶280

11.3单相合金的结晶282

11.3.1凝固过程的成分过冷现象282

11.3.2成分过冷对晶体生长的影响284

11.4共晶合金的结晶289

11.4.1共晶合金的结晶方式289

11.4.2规则共晶合金的结晶290

11.4.3不规则共晶合金的结晶294

11.5例题295

复习思考题297

第12章铸态组织的控制299

12.1宏观铸态组织299

12.1.1晶粒的游离与增殖300

12.1.2等轴晶组织的控制302

12.1.3控制铸态组织的一些特殊工艺方法303

12.2定向凝固技术305

12.2.1定向凝固技术概述305

12.2.2定向凝固高温合金306

12.2.3定向凝固自生复合材料307

12.2.4单晶生长308

复习思考题309

第13章铸造性能311

13.1液态金属的充型过程311

13.1.1液态金属的充型能力311

13.1.2液态金属充型过程的理论计算313

13.1.3影响充型能力的因素及提高充型能力的措施319

13.2铸件的收缩324

13.2.1收缩基本概念324

13.2.2铸钢与铸铁的收缩326

13.2.3铸件的收缩329

13.3例题330

复习思考题330

第14章铸造缺陷332

14.1铸件的偏析332

14.1.1显微偏析333

14.1.2宏观偏析336

14.2铸件的缩孔和缩松339

14.2.1缩孔339

14.2.2缩松344

14.2.3灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松345

14.2.4缩孔的影响因素与防止途径348

14.3铸造应力及铸件的变形和冷裂350

14.3.1热应力350

14.3.2机械应力350

14.3.3铸件的变形及其防止351

14.3.4铸件的裂纹及防止351

14.4铸件的热裂351

14.4.1热裂形成的温度范围352

14.4.2热裂的形成机理352

14.4.3影响热裂形成的因素与防止铸件产生热裂的途径354

14.5铸件的气孔356

14.5.1气体的溶解与析出356

14.5.2析出性气孔359

14.5.3反应性气孔361

14.6其他铸造缺陷363

14.6.1冷隔364

14.6.2披缝364

14.6.3氧化物夹杂及夹渣364

14.6.4浇不到364

14.7例题365

复习思考题366

第15章 各种铸造方法简介371

15.1砂型铸造371

15.1.1砂型铸造的生产过程及其特点371

15.1.2砂型铸造工艺过程简介372

15.2特种铸造374

15.2.1熔模铸造374

15.2.2金属型铸造375

15.2.3压力铸造（简称压铸）376

15.2.4离心铸造377

15.2.5挤压铸造378

15.2.6低压铸造379

15.2.7实型铸造380

15.2.8连续铸造381

参考文献382