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第1章 金属固态相变概论 1

1.1 固态相变的主要类型 1

1.1.1 按平衡状态分类 1

1.1.2 按热力学分类 3

1.1.3 按原子迁移情况分类 4

1.1.4 按相变方式分类 5

1.2 固态相变的一般特征 5

1.2.1 相界面 6

1.2.2 惯习面 8

1.2.3 应变能 8

1.2.4 晶体缺陷的影响 9

1.2.5 溶质原子的扩散 9

1.2.6 过渡相 9

1.3 固态相变热力学 10

1.3.1 固态相变的热力学条件 10

1.3.2 固态相变的形核 11

1.3.3 晶核长大 13

1.4 固态相变动力学 15

第2章 奥氏体相变 18

2.1 奥氏体形成概述 18

2.1.1 Fe-Fe3C相图 18

2.1.2 奥氏体形成的热力学条件 19

2.1.3 奥氏体的组织、结构和性能 20

2.2 奥氏体的形成 21

2.2.1 奥氏体的形核 22

2.2.2 奥氏体的长大 22

2.2.3 残余渗碳体溶解 24

2.2.4 奥氏体成分均匀化 24

2.3 奥氏体等温形成动力学 24

2.3.1 形核率 25

2.3.2 长大速度 25

2.3.3 奥氏体等温动力学曲线 26

2.4 影响奥氏体等温形成速度的因素 28

2.4.1 加热温度的影响 28

2.4.2 碳含量的影响 29

2.4.3 原始组织的影响 29

2.4.4 合金元素的影响 30

2.5 钢在连续加热时珠光体向奥氏体的相变 31

2.5.1 相变在一个温度范围内进行 31

2.5.2 临界点随加热速率的增大而升高 32

2.5.3 相变速率随加热速率的增大而增大 32

2.5.4 奥氏体成分不均匀性随加热速率的增大而增大 32

2.5.5 奥氏体起始晶粒度大小随加热速率的增大而细化 33

2.6 奥氏体晶粒长大及控制 33

2.6.1 奥氏体晶粒度 34

2.6.2 晶粒度的表征 35

2.6.3 奥氏体晶粒长大原理 36

2.6.4 影响奥氏体晶粒长大的因素 38

第3章 钢的过冷奥氏体转变图 41

3.1 过冷奥氏体等温转变冷却图 42

3.1.1 过冷奥氏体等温转变图的建立 42

3.1.2 过冷奥氏体等温转变的组织 44

3.1.3 过冷奥氏体等温转变图的类型 45

3.1.4 影响过冷奥氏体等温转变图的因素 47

3.2 过冷奥氏体连续转变冷却图 50

3.2.1 过冷奥氏体连续转变图的建立 50

3.2.2 连续冷却转变图分析 51

3.2.3 连续冷却转变图与等温转变图比较 53

3.3 钢的临界冷却速率 53

第4章 珠光体相变 55

4.1 珠光体的组织形态与晶体结构 55

4.1.1 珠光体的组织形态 55

4.1.2 珠光体分类 56

4.1.3 珠光体的晶体结构 57

4.1.4 珠光体的层片间距 58

4.2 珠光体的形成机制 59

4.2.1 珠光体形成的热力学条件 59

4.2.2 片状珠光体的形成机制 60

4.2.3 粒状珠光体的形成机制 63

4.3 非共析钢的珠光体相变和组织形态 64

4.3.1 先析相的转变及形态 64

4.3.2 伪共析组织 65

4.3.3 魏氏组织 66

4.4 珠光体相变动力学 67

4.4.1 珠光体的形核率和长大速度 67

4.4.2 珠光体等温相变的动力学图 68

4.4.3 影响珠光体相变动力学的因素 68

4.5 珠光体的力学性能 70

4.5.1 共析成分珠光体的力学性能 71

4.5.2 铁素体加珠光体的力学性能 72

4.5.3 形变珠光体的力学性能 73

4.6 钢中碳化物的相间沉淀 74

4.6.1 相间沉淀条件 74

4.6.2 相间沉淀机理 75

4.6.3 相间沉淀产物的形态与性能 77

第5章 马氏体相变 79

5.1 钢中马氏体的晶体结构 79

5.1.1 马氏体的点阵常数与碳含量的关系 79

5.1.2 新生成马氏体的异常正方度 80

5.1.3 碳原子在马氏体点阵中的位置及分布 81

5.2 马氏体相变的主要特征 82

5.2.1 切变共格和表面浮凸现象 82

5.2.2 马氏体相变的无扩散性 83

5.2.3 具有一定的位向关系和惯习面 83

5.2.4 马氏体相变是在一个温度范围内进行的 85

5.2.5 马氏体相变的可逆性 85

5.3 钢中马氏体的主要形态 86

5.3.1 板条状马氏体 86

5.3.2 片状马氏体 87

5.3.3 其他形态马氏体 89

5.3.4 马氏体形态及亚结构与成分的关系 91

5.3.5 Fe-C合金片状马氏体显微裂纹的形成 91

5.4 马氏体相变的热力学 92

5.4.1 相变的驱动力 92

5.4.2 Ms点定义 92

5.4.3 Md点定义 93

5.4.4 影响Ms点的主要因素 94

5.5 马氏体相变的动力学 99

5.5.1 马氏体的降温形成 99

5.5.2 爆发式相变 101

5.5.3 等温相变 101

5.5.4 表面相变 104

5.6 马氏体相变机理 104

5.6.1 马氏体形核 104

5.6.2 马氏体的切变模型 106

5.7 马氏体的力学性能 109

5.7.1 马氏体的硬度和强度 109

5.7.2 马氏体的韧性 112

5.7.3 马氏体的相变塑性 113

5.8 奥氏体的稳定化 114

5.8.1 奥氏体的热稳定化 115

5.8.2 奥氏体的机械稳定化 117

第6章 贝氏体相变 119

6.1 贝氏体相变的基本特征 120

6.2 钢中贝氏体的组织形态 120

6.2.1 上贝氏体 120

6.2.2 下贝氏体 121

6.2.3 其他贝氏体 122

6.3 贝氏体相变的热力学条件及相变过程 124

6.3.1 贝氏体相变的热力学条件 124

6.3.2 贝氏体的形成过程 125

6.3.3 贝氏体铁素体长大机制 126

6.4 贝氏体相变动力学及影响因素 127

6.4.1 贝氏体相变的动力学特点 127

6.4.2 贝氏体等温转变图 128

6.4.3 影响贝氏体相变动力学的因素 129

6.5 钢中贝氏体的力学性能 132

6.5.1 影响贝氏体力学性能的基本因素 132

6.5.2 非贝氏体组织对力学性能的影响 133

6.5.3 贝氏体的韧性 134

第7章 淬火钢的回火转变 136

7.1 淬火钢回火的组织转变概述 136

7.2 淬火钢的回火转变 137

7.2.1 马氏体中碳的偏聚（回火前期阶段） 137

7.2.2 马氏体分解（回火第一阶段） 138

7.2.3 残余奥氏体转变（回火第二阶段） 140

7.2.4 碳化物转变（回火第三阶段） 140

7.2.5 α相状态的变化及碳化物聚集长大 143

7.3 合金元素对回火转变的影响 145

7.3.1 马氏体分解的影响 145

7.3.2 残余奥氏体转变的影响 146

7.3.3 碳化物转变的影响 146

7.3.4 回火时的二次硬化与二次淬火 149

7.3.5 合金元素对α相回复和再结晶的影响 151

7.4 淬火钢回火时力学性能的变化 152

7.4.1 硬度 152

7.4.2 强度和韧性 152

7.4.3 钢的回火脆性 153

7.4.4 非马氏体组织的回火 159

第8章 合金的脱溶与时效 161

8.1 脱溶过程和脱溶物的结构 162

8.1.1 G.P.区的形成及其结构 162

8.1.2 过渡相的形成与结构 164

8.1.3 平衡相的形成 165

8.2 脱溶热力学和动力学 166

8.2.1 脱溶热力学分析 166

8.2.2 脱溶动力学 167

8.2.3 影响脱溶动力学的因素 168

8.3 脱溶后的组织 169

8.3.1 连续脱溶及显微组织 169

8.3.2 非连续脱溶及显微组织 170

8.4 合金时效过程中的性能变化 173

8.4.1 硬度变化 173

8.4.2 屈服强度的变化 174

8.4.3 回归现象 175

8.5 铁基合金的脱溶与时效 176

8.5.1 马氏体时效钢的脱溶及性能变化 176

8.5.2 铁基合金的淬火时效 178

8.5.3 应变时效 178

8.6 合金的调幅分解 179

8.6.1 调幅分解的热力学条件 179

8.6.2 调幅分解过程 180

8.6.3 结构、显微组织和性能 181

参考文献 183