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第一章 液体金属和固体金属的结构 1

第一节 液体金属的结构 1

一、两种类型的凝固 1

二、关于液体金属的实验结果及其分析 2

三、液体金属结构的理论 4

第二节 金属原子结构的特点和金属结合 6

一、金属原子结构的特点 6

二、金属键 6

第三节 固体金属的晶体结构 7

一、晶体特征 7

二、金属晶体结构 7

第二章 形核 16

第一节 金属结晶的热力学分析 16

一、金属结晶的现象 16

二、结晶的热力学条件 17

第二节 均质形核 18

一、均质形核的能量条件 19

二、液体金属均质形核温度的测定 21

三、均质形核的形核率 23

第三节 非均质形核 24

一、非均质形核的能量条件的分析 24

二、非均质形核的理论 25

第三章 长大 30

第一节 固相-液相界面的结构 30

一、固相-液相界面的两种类型 30

二、决定固相-液相界面类型的因素 31

第二节 晶体长大的机构和速度 33

一、垂直长大机构 33

二、通过表面形核而长大 34

三、沿晶体缺陷长大 34

第三节 晶体长大时形成的晶体缺陷 35

一、空穴 35

二、位错 36

三、小角度晶界 37

四、孪晶晶界和晶粒晶界 38

第四章 二元合金平衡相图概述 39

第一节 合金结构的概述 39

第二节 合金的热力学概念和相律 41

一、合金的热力学概念 41

二、相律 42

第三节 平衡相图的测定 43

一、平衡相图的意义 43

二、平衡相图的测定方法 44

第四节 简单二元平衡相图的类型 45

第五节 复杂的二元平衡相图的分析 48

第五章 纯金属和单相合金的凝固 50

第一节 纯金属的凝固 50

一、温度梯度对长大方式的影响 50

二、纯金属凝固后的组织 53

第二节 单相合金的凝固 54

一、平衡凝固 55

二、杠杆定律 56

三、非平衡凝固 57

第三节 单相合金凝固中溶质的再分布 59

一、分配系数 59

二、研究方法 60

三、溶质在液相中仅通过扩散而分布 60

四、溶质在液相中完全混合 62

五、溶质在液相中部分混合 63

六、长大速度变化所引起的溶质再分布 63

七、研究溶质再分布的意义 64

第四节 合金凝固的成分过冷 65

一、成分过冷是怎样引起的？ 66

二、出现成分过冷的条件 67

三、成分过冷的过冷度 68

第五节 胞状组织和胞状枝晶组织 68

一、胞状组织 69

二、胞状枝晶组织 70

第六章 多相合金的凝固 73

第一节 共晶凝固 73

一、平衡凝固 73

二、共晶合金的分类 75

三、非小平面-非小平面型的共晶 77

四、小平面-非小平面型的共晶 86

五、小平面-小平面型的共晶 93

六、非平衡凝 94

七、共晶组成相之间晶体学位向关系 98

八、共晶组织和性能的关系 99

九、三元共晶简介 101

第二节 包晶凝固 101

一、平衡凝固 102

二、非平衡凝固 103

三、包晶合金的定向凝固 105

四、包晶反应的应用 107

第三节 偏晶凝固 109

一、平衡凝固 110

二、偏晶合金的定向凝固 111

第四节 合晶凝固 113

第五节 涉及下晶反应的凝固 114

一、命名法 114

二、下晶平衡相图的类型 114

三、涉及下晶反应的平衡凝固 116

第六节 金属中的质点和夹杂物 118

一、夹杂物的分类 118

二、影响夹杂物形态和分布的因素 118

第七节 金属中的气体 122

第七章 固态合金的相结构 124

第一节 固溶体 124

一、固溶体的类型 124

二、置换固溶体 125

三、间隙固溶体 130

第二节 中间相 133

一、电化学化合物(正常价化合物) 133

二、电子化合物 135

三、尺寸因素化合物 136

第八章 三元合金系相图 142

第一节 概述 142

一、合金成分的表示方法 142

二、杠杆定律和重心定则的应用 144

三、相区接触规律 145

四、三元相图的截面图及投影图 145

第二节 三组元在液态与固态下均能完全互溶的相图 145

一、空间图形 146

二、凝固过程中二相成分和相对量的变化 146

三、截面图和投影图 146

第三节 三组元液态完全互溶、固态完全不互溶的简单三元共晶型相图 148

一、空间图形及合金凝固过程分析 148

二、投影图及各区域合金的组织 149

三、等温截面 151

四、垂直截面 152

第四节 三组元液态无限互溶、固态部分互溶共晶型相图 153

一、空间图形 153

二、投影图和凝固过程及其组织分析 154

三、等温截面 154

四、变温截面 154

第五节 三组元在液态下完全互溶、两对组元具有包晶转变，另一对组元在固态下完全溶解的合金相图 157

一、空间图形及投影图 157

二、等温截面和垂直截面 157

第六节 三组元在液态下完全互溶、两对组元形成共晶系，另一对组元在固态完全互溶的合金相图 159

一、空间图形及投影图分析 159

二、截面图 160

第七节 具有包共晶转变的合金相图 161

一、一对二元系形成不稳定化合物，另两对二元系均具有共晶反应，三组元间不形成固溶体具有包共晶转变的合金相图 161

二、两对二元系形成共晶转变，另一对二元系形成包晶转变，具有包共晶转变的合金相图 164

第八节 具有三元包晶转变的合金相图 165

第九节 存在两种以上化合物的合金相图 167

一、两个二元金属间化合物之一具有一定的熔点，另一个在熔化前就已分解的相图 167

二、产生多个具有一定熔点的二元金属间化合物的相图 168

三、形成三元金属间化合物的相图 168

第十节 三元合金相图中的相平衡规律 169

一、两相平衡 169

二、三相平衡 169

三、四相平衡 171

第十一节 三元合金相图的应用 176

第九章 铸锭及铸件的宏观组织及其形成机理 179

第一节 铸锭和铸件的宏观组织 179

第二节 三个晶区形成机构的经典理论及其不完整性 180

第三节 等轴晶形成的根本原因 182

一、实验观察 182

二、等轴晶在模壁上的形成与脱离 184

第四节 激冷区的形成机构 185

第五节 柱状晶区的形成机构 188

第六节 等轴晶区的形成机构 189

第十章 金属铸锭及铸件组织的控制技术 190

第一节 铸态组织对机械性能的影响 190

第二节 铸态组织的控制途径 191

第三节 孕育处理 191

一、孕育理论 191

二、各种金属与合金的孕育剂 194

三、通过铸型处理来控制铸态组织 196

第四节 动态下结晶 198

一、振动对凝固过程及组织的影响 198

二、搅拌对凝固及组织的影响 200

三、对流对凝固及组织的影响 201

第五节 铸造条件对凝固及组织的影响 202

一、浇注温度对凝固及组织的影响 202

二、浇注方法对凝固及组织的影响 202

第六节 悬浮浇注法 204

第七节 铸型的冷却能力对铸态组织的影响 205

第八节 激冷下结晶 206

第九节 压实铸造法 208

第十节 真空对铸态组织和性能的影响 209

第十一节 通电流对合金铸态组织的影响 210

第十二节 定向凝固技术与柱状晶 212

第十三节 连续铸造铸锭的凝固特点 213

一、钢在连续铸造时凝固的特征 213

二、关于连续铸造铸锭组织的形成机理简介 213

三、影响连续铸造铸锭组织的因素简介 214

第十四节 焊缝组织及其控制 215

第十一章 偏析、缩孔及热裂 217

第一节 偏析 217

一、正常偏析 217

二、反偏析 219

三、比重偏析 220

四、V型及反V型偏析 220

五、点状偏析 221

六、带状偏析 222

七、鲁德威-苏列特效应 222

八、胞状偏析 222

九、枝晶偏析 223

十、晶界偏析 224

十一、铸锭中的偏析图形 225

第二节 缩孔 225

第三节 热裂 226

第十二章 铸铁的凝固及其控制 228

第一节 灰铸铁的机械性能和金相组织 228

一、高碳相 228

二、金属基体 232

三、非金属夹杂物 233

第二节 铸铁的结晶和凝固 233

一、Fe-C状态图的分析 233

二、典型铸铁的结晶过程和组织变化 235

三、灰铸铁的结晶 237

四、铸铁的凝固 242

第三节 影响铸铁组织的因素及控制 247

一、化学成分的影响 248

二、冷却速度的影响 251

三、孕育处理的影响 255

四、振动的影响 267

第十三章 铝和铸造铝合金的凝固及其控制 268

第一节 金属铝 268

一、铝的凝固及显微组织 268

二、铝的物理性能 270

三、铝的机械性能 271

第二节 铸造铝合金的凝固及组织 272

一、Al-Cu合金 272

二、Al-Si合金 274

三、Al-Zn合金 281

四、Al-Zn-Cu合金 283

五、Al-Mg合金 285

六、Al-Cu-Ni合金(Y合金) 286

七、活塞用的铝合金 288

八、压铸用的铝合金 289

九、铸造用高强度铝合金 290

第三节 振动能对铝及其合金凝固和组织的影响 291

一、振动能对铝凝固组织的影响 292

二、振动对Al-8i合金的影响 292

三、振动对ZL203的影响 293

四、振动对ZL102的 294

五、超声波振动处理对过共晶铝硅铜合金的影响 295

第四节 人工对流对铝及其合金凝固及组织的影响 295

一、人工对流对宏观组织的影响 295

二、人工对流对微观组织的影响 297

第五节 压力对铝合金凝固过程，组织及性能的影响 298

一、压力对ZL102显微组织和Al-Si相图的影响 298

二、压力对ZL102的性能的影响 299

第六节 关于铝--硅合金的变质处理 303

一、关于过共晶Al-Si合金初晶Si的细化 303

二、关于Al-Si合金中共晶组织的细化 311

三、同时细化初晶硅和共晶硅的研究 314

四、关于铝合金中铝的晶粒细化 314

主要参考文献 316