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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 合金固态相变的相关概念4

1.2.1 固态相变的基本概念4

1.2.2 固态相变中的界面5

1.2.3 与固态相变相关的范例7

1.3 固态相变的分类9

1.3.1 按热力学分类10

1.3.2 按动力学分类11

1.4 固态相变的一般特征14

1.4.1 固态相变的驱动力和阻力14

1.4.2 固态相变的基本特点16

1.5 固态相变的形核和长大19

1.5.1 均匀形核和非均匀形核19

1.5.2 形核率的计算21

1.5.3 扩散型相变的长大速度22

第2章 合金固态相变的常用研究方法27

2.1 物相种类分析27

2.1.1 物相种类分析的原理27

2.1.2 X射线衍射分析方法30

2.1.3 电子衍射方法34

2.2 微观组织分析44

2.2.1 光学显微镜（OM）44

2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）46

2.2.3 透射电子显微镜（TEM）51

2.3 相变过程的分析方法56

2.3.1 热分析方法56

2.3.2 电阻分析法58

2.3.3 磁性分析法59

2.3.4 原位金相观察60

第3章 奥氏体与钢在加热过程中的转变63

3.1 奥氏体及其特点63

3.1.1 奥氏体定义63

3.1.2 奥氏体晶体结构63

3.1.3 奥氏体的性能65

3.2 钢的奥氏体等温转变66

3.2.1 奥氏体转变热力学66

3.2.2 奥氏体转变机制67

3.2.3 奥氏体的转变动力学71

3.2.4 奥氏体转变的影响因素75

3.3 钢中奥氏体的连续加热转变76

3.3.1 连续加热转变动力学图76

3.3.2 连续加热转变特点77

3.4 奥氏体晶粒长大及控制78

3.4.1 奥氏体晶粒度78

3.4.2 奥氏体晶粒长大与控制79

3.5 非平衡组织加热的奥氏体转变85

3.5.1 针状奥氏体与颗粒状奥氏体85

3.5.2 非平衡组织加热转变的影响因素86

3.5.3 组织遗传现象及控制88

第4章 钢的过冷奥氏体转变及热处理92

4.1 过冷奥氏体转变类型92

4.1.1 珠光体转变93

4.1.2 贝氏体转变94

4.1.3 马氏体转变94

4.2 过冷奥氏体等温转变95

4.2.1 过冷奥氏体等温转变动力学图96

4.2.2 过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式99

4.2.3 影响过冷奥氏体等温转变的因素101

4.3 过冷奥氏体连续冷却转变104

4.3.1 过冷奥氏体连续冷却转变动力学图的建立104

4.3.2 过冷奥氏体连续冷却转变动力学图105

4.3.3 CCT图与TTT图的比较106

4.3.4 钢的临界冷却速度107

4.3.5 过冷奥氏体转变图的应用109

4.4 常规热处理方法114

4.4.1 退火114

4.4.2 正火119

4.4.3 退火和正火的选用120

4.4.4 淬火121

4.4.5 回火125

4.5 热处理常用设备126

4.5.1 空气与气氛电阻炉126

4.5.2 热处理浴炉128

第5章 珠光体与钢在冷却时的高温转变131

5.1 珠光体组织131

5.1.1 珠光体的组织形态131

5.1.2 珠光体晶体学135

5.2 珠光体转变过程136

5.2.1 珠光体转变热力学136

5.2.2 片状珠光体的形成机制137

5.2.3 粒状珠光体的形成机制142

5.2.4 亚（过）共析钢珠光体转变146

5.3 珠光体转变动力学149

5.3.1 珠光体的形核率及长大速度149

5.3.2 珠光体等温转变的动力学图150

5.3.3 连续冷却转变的动力学图——CCT曲线及在退火中的作用152

5.3.4 珠光体转变的影响因素152

5.4 珠光体的力学性能157

5.4.1 共析成分珠光体的力学性能157

5.4.2 亚、过共析钢的珠光体转变产物的力学性能159

5.4.3 派登处理160

5.5 相间析出与纳米结构160

5.5.1 相间析出物的形态161

5.5.2 相间析出的条件162

5.5.3 相间析出机理163

5.5.4 纳米相的一般析出及影响因素165

5.5.5 析出相粒子对组织性能的影响167

第6章 马氏体与钢在冷却时的低温转变172

6.1 马氏体的晶体学173

6.1.1 马氏体相变与马氏体的定义173

6.1.2 马氏体的晶体结构174

6.1.3 马氏体的取向关系175

6.1.4 马氏体的惯习面176

6.2 马氏体的组织形态176

6.2.1 马氏体的类型176

6.2.2 影响马氏体形态和亚结构的因素180

6.3 马氏体相变分类和特点182

6.3.1 非恒温性与不完全性182

6.3.2 无扩散性183

6.3.3 表面浮突与界面共格184

6.3.4 可逆性185

6.4 马氏体转变机理186

6.4.1 马氏体热力学186

6.4.2 马氏体转变动力学特点191

6.4.3 马氏体转变形核理论197

6.4.4 马氏体转变的切变机制200

6.4.5 马氏体的长大204

6.5 马氏体性能与影响因素204

6.6 奥氏体稳定化207

6.6.1 热稳定化207

6.6.2 力学（机械）稳定化209

6.7 马氏体相变的应用209

6.7.1 钢的强化209

6.7.2 材料韧化210

6.7.3 利用奥氏体稳定化提高尺寸精度211

6.7.4 形状记忆效应212

6.7.5 其他功能应用214

第7章 贝氏体与钢在冷却时的中温转变217

7.1 贝氏体的分类和定义218

7.1.1 贝氏体的分类218

7.1.2 贝氏体的定义219

7.2 贝氏体组织结构和晶体学特征221

7.2.1 贝氏体的显微组织特征221

7.2.2 贝氏体铁素体的精细结构226

7.2.3 贝氏体的表面浮突230

7.2.4 贝氏体中的碳化物231

7.2.5 贝氏体相变晶体学232

7.3 贝氏体相变机制233

7.3.1 贝氏体相变的切变理论233

7.3.2 氏体相变的台阶扩散理论237

7.4 贝氏体相变动力学242

7.4.1 贝氏体等温转变动力学242

7.4.2 贝氏体连续冷却转变动力学246

7.5 贝氏体力学性能249

7.5.1 贝氏体的强度和硬度249

7.5.2 贝氏体的塑性和韧性251

第8章 钢的回火转变255

8.1 淬火碳钢回火过程的组织变化255

8.1.1 马氏体中碳原子偏聚256

8.1.2 马氏体分解257

8.1.3 残余奥氏体转变259

8.1.4 碳化物类型变化260

8.1.5 碳化物聚集长大263

8.1.6 基体α相状态的变化263

8.2 合金元素对回火转变的影响265

8.2.1 合金元素对马氏体分解的影响265

8.2.2 合金元素对残余奥氏体转变的影响266

8.2.3 合金元素对碳化物类型变化的影响266

8.2.4 合金元素对碳化物聚集长大的影响267

8.2.5 合金元素对α相状态变化的影响268

8.3 淬火钢回火时力学性能的变化269

8.3.1 硬度和强度的变化269

8.3.2 塑性和韧性的变化270

8.3.3 钢的回火脆性270

8.4 非马氏体组织的回火274

8.4.1 非马氏体组织的回火274

8.4.2 回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较275

8.5 回火工艺的制订及应用举例276

8.5.1 回火工艺的制订276

8.5.2 应用举例278

第9章 合金的脱溶沉淀与时效281

9.1 合金的时效过程282

9.1.1 合金时效过程的热力学282

9.1.2 时效过程283

9.1.3 脱溶相的粗化291

9.2 合金时效动力学及其影响因素293

9.2.1 合金时效时脱溶沉淀过程的等温动力学图293

9.2.2 影响合金时效动力学的因素294

9.3 时效后的微观组织296

9.3.1 时效过程中脱溶类型及其微观组织296

9.3.2 时效过程中微观组织的变化300

9.4 合金时效过程中性能的变化302

9.4.1 时效硬化曲线及影响时效硬化的因素302

9.4.2 时效硬化机理306

9.4.3 回归现象311

9.5 合金的调幅分解312

9.5.1 调幅分解的热力学条件和过程312

9.5.2 调幅分解的组织和性能315

9.6 典型合金的时效相变315

9.6.1 马氏体时效钢的时效315

9.6.2 铝合金的类型及时效过程320

9.6.3 镁合金中的相变326

9.6.4 钛合金中的相变331

9.6.5 铜合金中的相变335

附录 名词术语340