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第1章 导论 1

1.1 固态相变的分类 1

1.1.1 按平衡状态分类 2

1.1.2 按原子迁移特征分类 5

1.1.3 按热力学分类 6

1.2 铁的多形性及临界点 8

1.2.1 体心立方铁的热力学特征 8

1.2.2 铁的临界点A3、A4的形成 10

1.3 金属及合金整合系统 11

1.3.1 钢是整合系统不是混合系统 11

1.3.2 整体大于部分之总和 12

1.3.3 非线性相互作用 13

1.3.4 相变的复杂性 16

1.3.5 组织、性能的多样性 17

1.4 过冷奥氏体转变贯序 17

1.4.1 过冷奥氏体转变概述 18

1.4.2 高温区→中温区→低温区相变的演化 19

1.4.3 从两相共析形核向单相形核的演化 21

1.4.4 组织形貌的演化 21

1.4.5 亚结构的演化 22

1.5 相变热力学——过冷奥氏体转变的驱动力 24

1.5.1 珠光体转变的驱动力 25

1.5.2 贝氏体相变驱动力 26

1.5.3 贝氏体相变计算模型 30

1.5.4 马氏体相变驱动力 33

1.6 相变过程中原子的移动方式 36

1.6.1 相变过程中原子迁移的热力学 36

1.6.2 相变过程中原子的扩散 37

1.6.3 过冷奥氏体相变过程中原子的迁移方式 38

1.6.4 成分不变的原子热激活跃迁位移 39

1.6.5 原子位移方式不同是区别相变机制的重要判据 39

1.7 过冷奥氏体转变产物的表面浮凸 40

1.7.1 珠光体表面浮凸 40

1.7.2 贝氏体表面浮凸 42

1.7.3 马氏体表面浮凸 44

1.7.4 表面浮凸形成机理 45

参考文献 48

第2章 奥氏体的形成 50

2.1 奥氏体的组织结构 50

2.1.1 奥氏体的组织形貌 50

2.1.2 奥氏体的晶体结构 51

2.1.3 奥氏体成分的不均匀性 52

2.1.4 奥氏体中的孪晶 53

2.1.5 奥氏体中的层错 56

2.1.6 奥氏体的性能 57

2.2 奥氏体形成机理 57

2.2.1 奥氏体形成的热力学条件 58

2.2.2 奥氏体的形核 58

2.2.3 奥氏体晶核的长大 62

2.2.4 碳化物溶解和奥氏体成分相对均匀化 66

2.2.5 奥氏体晶粒的长大 68

2.2.6 粗大奥氏体晶粒的遗传性 69

参考文献 70

第3章 珠光体与共析分解 72

3.1 共析分解产物的组织形貌及其物理本质 72

3.1.1 珠光体的组织形貌 72

3.1.2 有色合金中的共析分解产物 75

3.1.3 珠光体的片间距 75

3.1.4 珠光体组织形貌的多样性 76

3.1.5 珠光体中的晶体学位向关系 77

3.1.6 珠光体的定义 79

3.2 过冷奥氏体共析分解机理 80

3.2.1 珠光体的形核 80

3.2.2 珠光体晶核的长大 89

3.2.3 钢中粒状珠光体的形成 93

3.3 “相间沉淀”是共析分解的特殊形式 98

3.3.1 “相间沉淀”的热力学条件 98

3.3.2 “相间沉淀”产物的形态 99

3.3.3 “相间沉淀”机制 100

3.4 先共析相的析出 103

3.4.1 亚共析钢中先共析铁素体的析出 103

3.4.2 先共析铁素体的析出速度 106

3.4.3 魏氏组织铁素体的形成 108

3.4.4 先共析碳化物的析出 109

3.4.5 伪共析转变 111

3.5 影响过冷奥氏体共析分解的内在因素 112

3.5.1 奥氏体化状态 112

3.5.2 奥氏体成分的影响 113

3.5.3 固溶稀土对相变的影响 115

3.5.4 合金元素对过冷奥氏体转变的整合作用 116

3.6 过冷奥氏体转变C-曲线 119

3.6.1 钢中TTT图的类型 120

3.6.2 退火用动力学C-曲线 125

3.7 固溶稀土的存在形式及对相变的影响 127

3.7.1 稀土在钢中的固溶 128

3.7.2 固溶稀土的存在形式 129

3.7.3 固溶稀土对相变的影响 131

参考文献 131

第4章 贝氏体与贝氏体相变 134

4.1 贝氏体相变的特征及定义 134

4.1.1 贝氏体相变的过渡性 134

4.1.2 贝氏体相变的其他特征 141

4.1.3 贝氏体和贝氏体相变的定义 143

4.2 贝氏体组织形态和亚结构 145

4.2.1 概述 145

4.2.2 铁基贝氏体的组织形貌 147

4.2.3 下贝氏体组织形貌 152

4.2.4 贝氏体组织中的亚结构 157

4.2.5 贝氏体碳化物 163

4.2.6 贝氏体中的位向关系 167

4.2.7 有色合金中的贝氏体 171

4.3 贝氏体相变的动力学特征 173

4.3.1 贝氏体铁素体长大速度 173

4.3.2 贝氏体相变动力学图的特征 178

4.3.3 影响贝氏体转变动力学的因素 186

4.4 块状相变 190

4.4.1 金属中的块状相变 190

4.4.2 块状相变的形核-长大 194

4.4.3 块状相变机制 195

4.4.4 块状相变与贝氏体相变的关系 196

4.5 贝氏体相变机制 197

4.5.1 贝氏体相变的切变学说和扩散学说 197

4.5.2 超低碳钢的贝氏体相变 198

4.5.3 奥氏体中的贫碳区与富碳区 204

4.5.4 贝氏体铁素体的形核 206

4.5.5 贝氏体铁素体晶核的长大 210

4.5.6 贝氏体碳化物形成机理 213

4.5.7 贝氏体相变既非切变机制，也非扩散机制 221

4.6 碳含量对贝氏体组织形貌的影响 223

4.6.1 碳含量对贝氏体组织形貌的影响 223

4.6.2 碳含量的影响机理 228

4.6.3 钢中贝氏体组织形成过程 230

4.7 贝氏体形核-长大的直接观察 231

4.7.1 一片贝氏体的形成 232

4.7.2 贝氏体片条群的形成 233

4.8 贝氏体相变学术论争简评 236

4.8.1 贝氏体相变学术观点的主要分歧 236

4.8.2 对两派学术论争的评价 238

参考文献 239

第5章 马氏体与马氏体相变 242

5.1 马氏体相变的分类、特征及定义 242

5.1.1 马氏体相变的分类 242

5.1.2 马氏体相变的特征 247

5.1.3 马氏体的定义 251

5.2 马氏体组织形貌及其物理本质 251

5.2.1 体心立方马氏体 252

5.2.2 体心正方马氏体 254

5.2.3 钢中马氏体的物理本质 264

5.3 马氏体的晶体结构及位向关系 264

5.3.1 钢中马氏体的晶体结构和碳原子的位置 265

5.3.2 马氏体中的位向关系和惯习面 274

5.3.3 马氏体的比体积 279

5.4 马氏体亚结构及形成机制 280

5.4.1 马氏体中的位错亚结构及其形成机制 281

5.4.2 孪晶亚结构及其形成机制 284

5.4.3 马氏体中脊及成因 290

5.5 马氏体相变的阻力和马氏体点 294

5.5.1 马氏体相变的阻力 295

5.5.2 切变能耗 299

5.5.3 马氏体点及应用 301

5.6 马氏体相变动力学 303

5.6.1 变温马氏体相变动力学 304

5.6.2 等温马氏体相变动力学 307

5.6.3 爆发型马氏体转变动力学 310

5.6.4 热弹性马氏体相变 311

5.6.5 表面马氏体转变 313

5.7 马氏体相变的切变机制及其误区 316

5.7.1 马氏体相变切变机制的研究历程及评价 316

5.7.2 马氏体相变晶体学的经典模型 318

5.7.3 依据位向关系设计切变模型不妥 325

5.7.4 马氏体相变切变机制的误区 326

5.8 马氏体相变的形核 331

5.8.1 马氏体相变的形核模型 332

5.8.2 马氏体相变形核的新观察 332

5.8.3 隐晶马氏体的形核 336

5.8.4 马氏体形核机制 336

5.8.5 马氏体临界晶核尺寸及形核功 339

5.9 马氏体相变新机制及晶核的长大 346

5.9.1 纯铁γ→α马氏体相变机制 346

5.9.2 Fe-C合金马氏体相变机制 352

5.9.3 马氏体晶核的长大 353

5.10 马氏体组织形貌的形成 357

5.10.1 马氏体组织呈现不同形貌的学说 357

5.10.2 马氏体组织形貌的演化 358

5.10.3 应变能是主导马氏体形貌演化的重要因素 362

5.10.4 隐晶马氏体组织及形成 366

5.11 马氏体形核-长大的直接观察 370

5.11.1 马氏体片形成的直接观察 371

5.11.2 马氏体形核长大过程的观察 376

5.11.3 关于马氏体长大速度 377

参考文献 378

第6章 淬火钢的回火转变 382

6.1 Fe-C马氏体的脱溶 382

6.1.1 新鲜马氏体在低温回火时性能的变化 382

6.1.2 碳原子的偏聚 384

6.1.3 Fe-C马氏体脱溶时的过渡相 384

6.1.4 平衡相θ-Fe3C 387

6.2 回火时α相和残留奥氏体的变化 388

6.2.1 马氏体两相式分解的学说应当摒弃 388

6.2.2 α相物理状态的变化 390

6.2.3 残留奥氏体的转变 394

6.3 合金马氏体的回火 397

6.3.1 Fe-M-C马氏体脱溶时的平衡相 397

6.3.2 Fe-M-C马氏体脱溶时的（温度、时间）贯序 398

6.3.3 合金马氏体的回火二次硬化 402

6.3.4 H13钢淬火马氏体的回火及二次硬化 406

6.4 贝氏体的回火转变 410

6.5 回火组织的概念 416

6.5.1 回火马氏体 416

6.5.2 回火托氏体 417

6.5.3 回火索氏体 418

参考文献 420

第7章 脱溶 421

7.1 脱溶热力学 422

7.2 调幅分解 424

7.2.1 调幅分解的合金系及组织 424

7.2.2 调幅分解的驱动力 425

7.2.3 调幅分解的上坡扩散 428

7.2.4 调幅分解的阻力 429

7.3 有色合金中的脱溶 430

7.3.1 Al-Cu合金的脱溶 431

7.3.2 晶体缺陷对时效的影响 437

7.3.3 合金时效后的性能 439

7.4 含铜钢的脱溶 440

7.4.1 含铜钢的时效 441

7.4.2 含Cu钢脱溶GP区 442

7.4.3 含铜钢沉淀机制 446

7.4.4 含铜钢时效强化机制 446

7.5 含铜钢中Cu的脱溶与强化的计算 449

7.5.1 EET理论与晶胞模型建立 450

7.5.2 价电子结构计算结果与分析 452

7.5.3 试验验证与分析 452

参考文献 454

第8章 固态相变研究新进展概要 456

8.1 新观察、新发现 456

8.1.1 奥氏体在片状珠光体中形核-长大 456

8.1.2 珠光体表面浮凸的试验发现 456

8.1.3 退火用TTT图 456

8.1.4 碳化物与贝氏体片主轴方向 456

8.1.5 贝氏体铁素体和奥氏体的高分辨像 457

8.1.6 贝氏体碳化物形核的观察 457

8.1.7 贝氏体铁素体长大速度的直接观测 457

8.1.8 贝氏体相变动力学图的特征 457

8.1.9 凸透镜状马氏体的立体形貌 458

8.1.10 K-S关系普遍存在偏差 458

8.1.11 超低碳马氏体中存在孪晶亚结构 459

8.1.12 发现板条状马氏体中存在层错亚结构 459

8.1.13 实测板条状马氏体长大速度 459

8.1.14 马氏体相变形核地点新观察 459

8.1.15 固溶稀土对相变产生影响 460

8.1.16 过冷奥氏体转变贯序 460

8.1.17 含Cu钢脱溶GP区 460

8.2 新观点、新理论 461

8.2.1 以系统整合的方法进行固态相变研究 461

8.2.2 过冷奥氏体转变贯序 461

8.2.3 原子位移方式不同是区别相变机制的重要因素 461

8.2.4 奥氏体成分是不均匀的 462

8.2.5 珠光体的片间距 462

8.2.6 珠光体转变不存在领先相 463

8.2.7 珠光体的临界晶核尺寸和形核功 463

8.2.8 共析共生，共享台阶机制 463

8.2.9 关于“相间沉淀” 464

8.2.10 贝氏体相变最主要的特征是过渡性 464

8.2.11 超低碳贝氏体实际上是无碳贝氏体 464

8.2.12 贝氏体中的亚结构 464

8.2.13 贝氏体碳化物形成机制要点 465

8.2.14 块状相变机制 465

8.2.15 块状相变与贝氏体相变的关系 465

8.2.16 贝氏体临界晶核尺寸及形核功 466

8.2.17 贝氏体碳化物的形核问题 466

8.2.18 碳含量对贝氏体相变的影响 467

8.2.19 贝氏体的长大 467

8.2.20 马氏体相变的主要特征 468

8.2.21 马氏体中的GP区 468

8.2.22 马氏体相变的体积膨胀效应 468

8.2.23 切变机制的误区 469

8.2.24 马氏体高密度位错的形成机制 470

8.2.25 马氏体孪晶的形成机制 470

8.2.26 马氏体中脊的形成机制 470

8.2.27 马氏体晶核临界尺寸和形核功 471

8.2.28 马氏体中极高密度位错的形成 471

8.2.29 应变能是主导马氏体形貌演化的重要因素 472

8.2.30 隐晶马氏体组织的成因 472

8.2.31 马氏体两相式分解的学说应当摒弃 473

8.2.32 含铜钢中Cu的脱溶机制 473

8.3 重要概念和定义 473

8.3.1 整合 474

8.3.2 奥氏体及奥氏体的形成 474

8.3.3 混晶 474

8.3.4 珠光体和珠光体转变 474

8.3.5 贝氏体和贝氏体相变 475

8.3.6 马氏体和马氏体相变 475

8.3.7 回火组织的概念 475

参考文献 476