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第一章　金属的晶体结构 1

1-1 金属 1

一、金属原子的结构特点 1

二、金属健 2

三、结合力与结合能 2

1-2　金属的晶体结构 4

一、晶体的特性 4

二、晶格与晶胞 4

三、3种典型的金属晶体结构 5

四、晶向指数和晶面指数 14

五、晶体的各向异性 18

六、多晶型性 19

1-3 实际金属的晶体结构 19

一、点缺陷 20

二、线缺陷 21

三、面缺陷 27

习题 31

第二章 纯金属的结晶 33

2-1 金属结晶的现象 33

一、结晶过程的宏观现象 33

二、金属结晶的微观过程 34

2-2 金属结晶的热力学条件 35

2-3 金属结晶的结构条件 37

2-4 晶核的形成 38

一、均匀形核 38

二、非均匀形核 42

2-5　晶核长大 46

一、固液界面的微观结构 47

二、晶体长大机制 48

三、固液界面前沿液体中的温度梯度 49

四、晶体生长的界面形状——晶体形态 50

五、长大速度 53

六、晶粒大小的控制 54

2-6 金属铸锭的组织与缺陷 56

一、铸锭三晶区的形成 56

二、铸锭组织的控制 58

三、铸锭缺陷 59

习题 61

第三章　二元合金的相结构与结晶 62

3-1 合金中的相 62

一、相的分类 63

二、影响相结构的因素 63

3-2　合金的相结构 64

一、固溶体 64

二、金属化合物 69

3-3　二元合金相图的建立 72

一、二元相图的表示方法 72

二、二元合金相图的测定方法 72

三、相律及杠杆定律 73

3-4 匀晶相图及固溶体的结晶 75

一、相图分析 75

二、固溶体合金的平衡结晶过程 75

三、固溶体的不平衡结晶 79

四、区域偏析和区域提纯 80

五、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响 83

3-5 共晶相图及其合金的结晶 87

一、相图分析 87

二、典型合金的平衡结晶及其组织 87

三、不平衡结晶及组织 93

四、比重偏析和区域偏析 95

3-6　包晶相图及其合金的结晶 96

一、相图分析 96

二、典型合金的平衡结晶过程及组织 97

三、不平衡结晶及组织 99

四、包晶转变的实际应用 99

3-7　其它类型的二元合金相图 100

一、组元间形成化合物的相图 100

二、偏晶、熔晶和合晶相图 101

三、具有固态转变的二元合金相图 103

3-8　二元相图的分析和使用 105

一、相图分析步骤 105

二、应用相图时要注意的问题 106

三、根据相图判断合金的性能 107

习题 109

第四章　铁碳合金 111

4-1 铁碳合金的组元及基本相 111

一、纯铁 111

二、渗碳体 113

4-2 Fe-Fe3C相图分析 114

一、相图中的点、线、区及其意义 114

二、包晶转变（水平线HJB） 114

三、共晶转变（水平线ECF） 115

四、共析转变（水平线PSK） 115

五、三条重要的特性曲线 116

4-3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织 117

一、ωC=0.01％的工业纯铁 118

二、共析钢 118

三、亚共析钢 119

四、过共析钢 120

五、共晶白口铁 121

六、亚共晶白口铁 121

七、过共晶白口铁 122

4-4　含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 123

一、对平衡组织的影响 123

二、对机械性能的影响 124

三、对工艺性能的影响 125

4-5　钢中的杂质元素及钢锭组织 127

一、钢中的杂质元素及其影响 127

二、钢锭的组织及其宏观缺陷 129

习题 133

第五章　三元合金相图 135

5-1 三元合金相图的表示方法 135

一、成分三角形 135

二、在成分三角形中具有特定意义的直线 136

5-2　三元系平衡相的定量法则 137

一、直线法则和杠杆定律 137

二、重心法则 138

5-3　三元匀晶相图 139

一、相图分析 139

二、三元固溶体合金的结晶过程 139

三、等温截面（水平截面） 140

四、变温截面（垂直截面） 141

五、投影图 142

5-4　三元共晶相图 143

一、组元在固态完全不溶的共晶相图 143

二、组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图 149

5-5　三元相图总结 145

一、三元系的两相平衡 155

二、三元系的三相平衡 155

三、三元系的四相平衡 156

四、相区接触法则 159

5-6 三元合金相图应用举例 159

一、Fe-C-Si三元系变温截面 159

二、Fe-C-Cr三元系等温截面 160

三、Al-Cu-Mg三元系液相面投影图 161

习题 162

第六章 金属及合金的塑性变形与断裂 165

6-1　金属的变形特性 165

一、应力-应变曲线 165

二、真应力-其应变曲线 166

三、金属与合金的弹性变形 167

6-2　单晶体的塑性变形 169

一、滑移 169

二、孪生 176

6-3 多晶体的塑性变形 178

一、多晶体的塑性变形过程 179

二、晶粒大小对塑性变形的影响 179

6-4 合金的塑性变形 181

一、单相固溶体的塑性变形 181

二、多相合金的塑性变形 182

6-5　塑性变形对金属组织和性能的影响 184

一、塑性变形对组织结构的影响 184

二、塑性变形对金属性能的影响 187

三、残余应力 189

6-6　金属的断裂 189

一、断裂分类 190

二、微孔聚集型断裂 192

三、解理断裂 193

四、沿晶断裂 194

五、影响材料断裂的基本因素 194

六、断裂韧性及其应用 196

习题 198

第七章 金属及合金的回复与再结晶 200

7-1 形变金属与合金在退火过程中的变化 200

一、显微组织的变化 200

二、储存能及内应力的变化 201

三、机械性能的变化 201

四、其它性能的变化 201

五、亚晶粒尺寸 202

7-2　回复 202

一、退火温度和时间对回复过程的影响 202

二、回复机理 202

三、亚结构的变化 203

四、回复退火的应用 204

7-3　再结晶 205

一、再结晶晶核的形成与长大 205

二、再结晶温度及其影响因素 206

三、再结晶晶粒大小的控制 208

7-4 晶粒长大 209

一、晶粒的正常长大 209

二、晶粒的反常长大 212

三、再结晶退火后的组织 213

7-5　金属的热加工 214

一、金属的热加工与冷加工 214

二、动态回复与动态再结晶 215

三、热加工后的组织与性能 216

习题 218

第八章　扩散 219

8-1 概述 219

一、扩散现象和本质 219

二、扩散机理 221

三、固态金属扩散的条件 223

四、固态扩散的分类 224

8-2 扩散定律 226

一、菲克第一定律 226

二、菲克第二定律 226

三、扩散应用举例 227

8-3　影响扩散的因素 231

一、温度 231

二、晶体结构 232

三、固溶体类型 232

四、晶体缺陷 233

五、化学成分 234

习题 234

第九章　钢的热处理原理 236

9-1 概述 236

一、热处理的作用 236

二、热处理与相图 236

三、固态相变的特点 238

四、固态相变的类型 240

9-2　钢在加热时的转变 240

一、共析钢奥氏体的形成过程 240

二、影响奥氏体形成速度的因素 242

三、奥氏体晶粒大小及其影响因素 244

9-3　钢在冷却时的转变 248

一、概述 248

二、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线 249

三、影响过冷奥氏体等温转变的因素 251

四、珠光体转变 253

五、马氏体转变 259

六、贝氏体转变 270

七、过冷奥氏体连续冷却转变曲线及其应用 276

9-4　钢在回火时的转变 280

一、淬火钢的回火转变及组织 280

二、淬火钢在回火时性能的变化 285

三、回火脆性 286

四、淬火后的回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较 288

习题 289

第十章　钢的热处理工艺 290

10-1　钢的退火与正火 290

一、退火目的及工艺 290

二、正火目的及工艺 294

三、退火和正火的选用 295

10-2　钢的淬火与回火 295

一、钢的淬火 295

二、钢的回火 305

三、淬火加热缺陷及其防止 306

10-3　其它类型热处理 308

一、钢的形变热处理 308

二、钢的表面淬火 310

三、钢的化学热处理 312

习题 317

第十一章　工业用钢 319

11-1 钢的分类和编号 319

一、钢的分类 319

二、钢的编号 320

11-2　合金元素在钢中的作用 322

一、合金元素在钢中的分布 322

二、合金元素与铁和碳的相互作用 322

三、合金元素对相变的影响 324

四、合金元素对钢强韧性的影响 328

11-3　构件用钢 331

一、概述 331

二、构件用钢的机械性能特点 331

三、合金元素对构件用钢性能的影响 333

四、常用的构件用钢 335

五、铸钢 338

11-4　机器零件用钢 339

一、概述 339

二、机器零件用钢的合金化特点 340

三、渗碳钢 343

四、调质钢 346

五、弹簧钢 350

六、滚动轴承钢 354

11-5　工具钢 356

一、概述 356

二、刃具钢 357

三、模具钢 366

四、量具钢 371

11-6　特殊性能钢 372

一、不锈钢 372

二、耐热钢 379

三、耐磨钢 384

习题 385

第十二章　铸铁 387

12-1 概述 381

一、铸铁组织的形成 387

二、石墨与基体对铸铁性能的影响 391

12-2　常用普通铸铁 393

一、灰铸铁 393

二、可锻铸铁 396

三、球墨铸铁 399

四、蠕墨铸铁 402

12-3　特殊性能铸铁 404

一、耐磨铸铁 404

二、耐热铸铁 405

三、耐蚀铸铁 406

习题 407

第十三章　有色金属及合金 408

13-1　铝及铝合金 408

一、铝及铝合金的性能特点及分类编号 408

二、铝及铝合金的强化 409

三、变形铝合金 412

四、铸造铝合金 416

五、耐热铝合金 419

13-2　钛及钛合金 422

一、纯钛 422

二、钛的合金化 422

三、工业用钛合金 423

四、钛合金的热处理 426

13-3　铜及铜合金 428

一、纯铜 428

二、黄铜 429

三、青铜 431

13-4　轴承合金 433

一、轴承合金的性能要求 433

二、锡基轴承合金 434

三、铝基轴承合金 434

四、铝基轴承合金 435

习题 436

参考文献 436