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第1章 金属固态相变概论1

1.1 金属固态相变的主要类型1

1.1.1 平衡转变1

1.1.2 不平衡转变2

1.2 金属固态相变的主要特点3

1.2.1 相界面3

1.2.2 两相间的晶体学关系（取向关系与惯习面）4

1.2.3 应变能5

1.2.4 晶体缺陷的作用5

1.2.5 形成过渡相5

1.3 固态相变时的形核6

1.3.1 均匀形核6

1.3.2 非均匀形核7

1.4 固态相变时的晶核长大7

1.4.1 新相长大机理7

1.4.2 新相长大速度9

1.5 固态相变动力学11

复习思考题12

参考文献12

第2章 钢的加热转变13

2.1 奥氏体的形成13

2.1.1 奥氏体的性能13

2.1.2 奥氏体形成的条件14

2.2 奥氏体形成的机理15

2.2.1 珠光体类组织向奥氏体的转变15

2.2.2 马氏体向奥氏体的转变20

2.3 奥氏体形成的动力学21

2.3.1 奥氏体等温形成动力学21

2.3.2 连续加热时奥氏体形成动力学23

2.3.3 奥氏体形成动力学的理论处理24

2.3.4 影响奥氏体形成速度的因素26

2.4 奥氏体晶粒的长大及其控制28

2.4.1 研究奥氏体晶粒长大的必要性28

2.4.2 晶粒度的概念28

2.4.3 奥氏体晶粒长大的特点30

2.4.4 影响奥氏体晶粒长大的因素30

2.4.5 奥氏体晶粒大小的控制及其在生产中的应用35

2.4.6 粗大奥氏体晶粒的遗传及其阻断37

复习思考题38

参考文献38

第3章 珠光体转变与钢的退火和正火40

3.1 钢的冷却转变概述40

3.1.1 IT图40

3.1.2 CT图42

3.2 珠光体的组织和性质42

3.2.1 珠光体的组织形态和晶体学42

3.2.2 珠光体的机械性能46

3.3 珠光体转变机理47

3.3.1 一般概述47

3.3.2 珠光体转变的领先相48

3.3.3 珠光体的长大方式49

3.4 珠光体转变的动力学51

3.4.1 珠光体转变动力学的特点51

3.4.2 珠光体转变动力学研究51

3.4.3 影响珠光体转变动力学的其他因素55

3.5 先共析转变58

3.5.1 发生先共析转变的条件58

3.5.2 先共析相的形态59

3.6 合金钢中其他类型的奥氏体高温分解转变61

3.6.1 特殊碳化物珠光体61

3.6.2 纤维状碳化物与铁素体的聚合体61

3.6.3 相间沉淀组织62

3.6.4 合金元素对特殊碳化物形态的影响64

3.6.5 高温区直接转变产物的机械性能66

3.7 钢的退火和正火66

3.7.1 钢的退火66

3.7.2 钢的正火70

3.7.3 小结71

复习思考题72

参考文献73

第4章 马氏体转变75

4.1 马氏体的晶体结构和转变特点75

4.1.1 马氏体的晶体结构75

4.1.2 马氏体转变的特点78

4.2 马氏体转变的切变模型82

4.2.1 Bain模型82

4.2.2 K-S模型83

4.2.3 G-T模型85

4.2.4 K(kelly)-N(Nutting)-V（Venables）模型86

4.3 马氏体的组织形态86

4.3.1 马氏体的形态87

4.3.2 影响马氏体形态和内部亚结构的因素92

4.4 马氏体转变的热力学分析93

4.4.1 马氏体转变的驱动力93

4.4.2 Ms点的物理意义94

4.4.3 影响Ms点的因素94

4.5 马氏体转变的动力学97

4.5.1 马氏体转变的形核97

4.5.2 马氏体转变动力学的类型98

4.6 马氏体的机械性能101

4.6.1 马氏体的硬度和强度102

4.6.2 马氏体的塑性和韧性103

4.6.3 马氏体的相变诱发塑性105

4.7 奥氏体的稳定化106

4.7.1 奥氏体的稳定化现象106

4.7.2 奥氏体的热稳定化107

4.7.3 奥氏体的机械稳定化109

4.7.4 奥氏体稳定化规律在生产中的应用109

4.8 热弹性马氏体与形状记忆效应111

4.8.1 热弹性马氏体111

4.8.2 热弹性马氏体的伪弹性行为111

4.8.3 形状记忆效应112

复习思考题115

参考文献115

第5章 贝氏体转变117

5.1 贝氏体的组织形态和亚结构117

5.1.1 上贝氏体117

5.1.2 下贝氏体119

5.1.3 其他各类贝氏体121

5.2 贝氏体转变的特点和晶体学124

5.2.1 贝氏体转变的特点124

5.2.2 贝氏体转变的晶体学124

5.3 贝氏体转变过程及其热力学分析125

5.3.1 贝氏体转变过程125

5.3.2 贝氏体转变的热力学分析127

5.4 贝氏体转变机理概述128

5.4.1 切变机理128

5.4.2 台阶机理131

5.5 贝氏体转变的动力学132

5.5.1 贝氏体转变动力学的特点132

5.5.2 贝氏体等温转变动力学图134

5.5.3 影响贝氏体转变动力学的因素135

5.6 贝氏体的机械性能138

5.6.1 贝氏体的强度138

5.6.2 贝氏体的韧性141

5.7 魏氏组织143

5.7.1 魏氏组织的形态和基本特征143

5.7.2 魏氏铁素体的形成条件和转变机理144

5.7.3 魏氏铁素体对钢机械性能的影响146

复习思考题147

参考文献147

第6章 钢的过冷奥氏体转变图150

6.1 IT图150

6.1.1 IT图的建立150

6.1.2 影响IT图的因素151

6.1.3 IT图的基本类型155

6.2 CT图156

6.2.1 CT图的建立156

6.2.2 CT图的分析158

6.2.3 CT图的基本类型160

6.3 IT图与CT图的比较和应用161

6.3.1 IT图与CT图的比较161

6.3.2 IT图和CT图的应用162

复习思考题164

参考文献165

第7章 钢的淬火166

7.1 淬火方法及工艺参数的确定166

7.1.1 各种淬火方法166

7.1.2 淬火工艺参数的确定168

7.1.3 等温淬火工艺171

7.1.4 冷处理171

7.2 淬火介质172

7.2.1 淬火介质的分类172

7.2.2 有物态变化的淬火介质172

7.2.3 无物态变化的淬火介质176

7.2.4 其他新型淬火介质简介176

7.3 钢的淬透性177

7.3.1 淬透性的意义177

7.3.2 淬透性的确定方法179

7.3.3 淬透性曲线的应用182

7.4 淬火缺陷及其防止185

7.4.1 淬火内应力185

7.4.2 淬火变形188

7.4.3 淬火开裂191

7.4.4 减少淬火变形和防止淬火开裂的措施193

7.4.5 其他淬火缺陷及其防止194

7.5 淬火工艺的新发展195

7.5.1 奥氏体晶粒的超细化处理195

7.5.2 碳化物的超细化处理197

7.5.3 控制马氏体、贝氏体组织形态及其组成的淬火197

7.5.4 使钢中保留适当数量塑性第二相的淬火198

复习思考题199

参考文献200

第8章 回火转变与钢的回火202

8.1 淬火钢在回火时的组织变化202

8.1.1 碳原子的重新分布——时效阶段（100℃以下）202

8.1.2 过渡碳化物（ε／η或ε′）的析出——回火第一阶段（100～200℃）206

8.1.3 残余奥氏体的分解——回火第二阶段（200～300℃）207

8.1.4 过渡碳化物（ε／η或ε′）转变为Fe3C——回火第三阶段（200～350℃）209

8.1.5 Fe3C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成——回火第四阶段（350℃以上）211

8.2 淬火钢回火后机械性能的变化212

8.3 合金元素对回火的影响215

8.3.1 提高钢的回火抗力215

8.3.2 引起二次硬化216

8.4 回火脆化现象218

8.4.1 回火马氏体脆性（TME）219

8.4.2 回火脆性（TE）221

8.5 回火工艺226

8.5.1 回火温度的确定226

8.5.2 回火时间的确定228

复习思考题230

参考文献231

第9章 钢的化学热处理234

9.1 化学热处理概述234

9.2 钢的渗碳235

9.2.1 渗碳原理（以气体渗碳为例）235

9.2.2 气体渗碳工艺240

9.2.3 固体和液体渗碳简介242

9.2.4 渗碳后的热处理243

9.2.5 渗碳层深度的测量244

9.2.6 渗碳热处理的常见缺陷245

9.2.7 渗碳后钢的机械性能246

9.3 钢的氮化248

9.3.1 氮化的特点和分类248

9.3.2 铁-氮相图和纯铁氮化层的组织248

9.3.3 气体氮化原理250

9.3.4 氮化前的热处理253

9.3.5 气体氮化工艺254

9.3.6 氮化零件的检验和常见缺陷257

9.3.7 离子氮化258

9.3.8 软氮化261

9.4 钢的碳氮共渗263

9.4.1 概述263

9.4.2 高温碳氮共渗原理和工艺263

9.4.3 渗层的组织和性能265

9.5 钢的渗硼266

9.6 钢的渗铝269

9.6.1 渗铝后钢的性能特点及应用269

9.6.2 渗铝工艺原理270

9.6.3 渗层组织和性能270

复习思考题272

参考文献272

第10章 特种热处理274

10.1 表面热处理274

10.1.1 感应加热表面热处理274

10.1.2 激光热处理281

10.2 真空热处理284

10.2.1 关于真空的基本知识284

10.2.2 真空热处理的特异效果和伴生现象285

10.2.3 真空热处理的应用287

10.3 形变热处理291

10.3.1 形变热处理的分类和应用291

10.3.2 形变热处理强韧化的机理296

10.3.3 影响形变热处理强韧化效果的工艺因素298

10.4 钢的时效299

10.4.1 时效过程的一般原理299

10.4.2 影响时效的因素300

10.4.3 低碳钢的形变时效301

10.4.4 马氏体时效钢的时效303

复习思考题304

参考文献304

附录306

附录一 常用钢临界点、淬火加热温度及Ms点306

附录二 钢的硬度与强度换算表310

附录三 常用物理单位换算系数311