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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-Fe3C387

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