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前言页 1

1 热力学与相图 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 压力的作用 8

1.2.3 凝固的驱动力 9

1.3 二元溶液 11

1.3.1 二元溶液的吉布斯自由能 11

1.3.2 理想溶液 12

1.3.3 化学势 14

1.3.4 规则溶液 16

1.3.5 活度 21

1.3.6 真实溶液 22

1.3.7 有序相 24

1.3.8 中间相 25

1.4 非均匀系统中的平衡 28

1.5 二元相图 33

1.5.1 简单相图 33

1.5.2 具有溶解度间隙的系统 34

1.5.3 有序合金 36

1.5.4 简单共晶系 36

1.5.5 包含中间相的相图 36

1.5.6 吉布斯相律 37

1.5.7 温度对固溶度的影响 39

1.5.8 平衡空位浓度 41

1.6 界面对平衡的影响 43

1.7 三元平衡 46

1.8 二元溶液的其它热力学关系 52

1.9 相变动力学 54

参考文献 55

阅读资料 55

练习题 56

2 扩散 58

2.1 扩散的原子机理 59

2.2 间隙式扩散 62

2.2.1 作为无规跳动过程的间隙式扩散 62

2.2.2 温度的作用--热激活 65

2.2.3 平衡态扩散 67

2.2.4 非平衡态扩散 68

2.2.5 扩散方程的解 69

2.3 置换式扩散 74

2.3.1 自扩散 74

2.3.2 空位扩散 78

2.3.3 在置换式合金中的扩散 78

2.3.4 在稀置换式合金中的扩散 90

2.4 原子迁移率 91

2.5 在二元合金中的示踪原子扩散 93

2.6 在三元合金中的扩散 96

2.7.1 沿晶界和自由表面的扩散 98

2.7 高扩散率通道 98

2.7.2 沿位错扩散 101

2.8 在多相二元合金中的扩散 102

参考文献 105

阅读资料 106

练习题 106

3 晶体的界面和显微结构 109

3.1 界面自由能 109

3.2 固--气界面 111

3.3 单相固溶体中的晶界 116

3.3.1 小角度及大角度晶界 117

3.3.2 特殊大角度晶界 121

3.3.3 在多晶体材料中的平衡 125

3.3.4 晶界的热激活迁移 130

3.3.5 晶粒长大动力学 139

3.4 固体中的相界面 143

3.4.1 共格界面 143

3.4.2 第二相的形状：界面能的影响 149

3.4.3 第二相形状：错配应变的影响 157

3.4.4 共格的丧失 162

3.4.5 可滑动界面 165

3.4.6 固--液界面 171

3.5 界面迁移 175

3.5.1 扩散控制及界面控制长大 178

参考文献 184

阅读资料 185

练习题 186

4 凝固 188

4.1 纯金属中的形核 188

4.1.1 均匀形核 188

4.1.2 均匀形核率 193

4.1.3 非均匀形核 195

4.1.4 熔化形核 200

4.2 纯净固相的长大 201

4.2.1 连续长大 201

4.2.2 侧向长大 202

4.2.3 热流和界面稳定性 206

4.3 合金的凝固 210

4.3.1 单相合金的凝固 211

4.3.2 共晶凝固 221

4.3.3 非共晶成分合金 232

4.3.4 包晶凝固 234

4.4 铸锭和铸件的凝固 235

4.4.1 铸锭的组织 236

4.4.2 铸锭和铸件内的偏析 239

4.4.3 连续铸造 240

4.5 溶化焊的凝固 246

4.6 一些铸件和焊件的研究实例 252

4.6.1 碳钢和低合金钢铸件 252

4.6.2 高速钢铸件 253

4.6.3 不锈钢焊接金属 257

参考文献 263

练习题 264

阅读资料 264

5 固态中的扩散型相变 267

5.1 固相中的均匀形核 269

5.2 非均匀形核 275

5.2.1 非均匀形核的速率 280

5.3 析出物的长大 283

5.3.1 以平直非共格界面为前沿的长大 283

5.3.2 片状和针状物的扩散控制增加长度 287

5.3.3 片状析出物的增厚 290

5.4 综合转变动力学--TTT图 292

5.5 时效硬化合金中的脱溶 295

5.5.1 铝--铜合金中的脱溶 296

5.5.2 铝--银合金中的脱溶 303

5.5.3 淬火引入的空位 303

5.5.4 时效硬化 309

5.5.5 调幅分解 313

5.5.6 颗粒粗化 318

5.6 铁素体在奥氏体中的析出过程 322

5.7 胞状脱溶 327

5.8.1 Fe-C合金中的珠光体反应 331

5.8 共析转变 331

5.8.2 贝氏体转变 339

5.8.3 合金元素对淬透性的影响 343

5.8.4 连续冷却图 347

5.8.5 合金钢中的纤维和相间沉淀 354

5.9 块型转变 354

5.10 有序转变 363

5.11 研究实例 373

5.11.1 锻造钛合金 373

5.11.2 低碳微合金轧制钢的可焊性 377

参考文献 384

阅读资料 385

练习题 385

6 无扩散型转变 388

6.1 无扩散型转变的特点 389

6.1.1 碳在铁中的固溶体 391

6.2 马氏体晶体学 395

6.2.1 fcc→bct转变的贝茵模型 396

6.2.2 晶体学理论与实验结果比较 402

6.3 马氏体形核理论 404

6.3.1 马氏体共格核心的形成 405

6.3.2 位错在马氏体形核过程中的作用 408

6.3.3 促进转变的位错应变能 412

6.4 马氏体生长 416

6.4.1 板条马氏体的生长 417

6.4.2 片状马氏体 419

6.4.3 稳定化 422

6.4.4 外加应力的影响 422

6.4.5 晶粒尺寸的作用 423

6.5 预马氏体现象 423

6.6 铁基马氏体的回火 424

6.7 研究实例 434

6.7.1 淬火与回火的低合金碳钢 435

6.7.2 可控转变钢 436

6.7.3 双相钢 440

6.7.4 “形状记忆”金属：Nitinol 442

参考文献 444

阅读资料 445

练习题 446

附录：练习题解答 447