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第一部分 固态相变理论基础1

1固态相变概论1

1.1 相变的共性2

1.1.1 相变的必要条件2

1.1.2 相变的内因与外因2

1.1.3 孕育期2

1.1.4 驱动力与阻力2

1.1.5 相变的结果3

1.2 固态相变的特性3

1.2.1 相界面3

1.2.2 弹性应变能4

1.2.3 位向关系与惯习面5

1.2.4 亚稳定过渡相5

1.2.5 原子迁移率5

1.3 固态相变的类型6

1.3.1 按热力学分类6

1.3.2 按相变方式分类7

1.3.3 按原子迁移特点分类7

1.3.4 按平衡状态分类8

复习思考题10

2固态相变的热力学原理11

2.1 固态相变的热力学条件11

2.2 相变势垒12

2.3 形核12

2.3.1 均匀形核13

2.3.2 非均匀形核14

复习思考题18

3固态相变的动力学原理19

3.1 形核率19

3.1.1 形核率的热力学定义19

3.1.2 临界核胚体积分数C＊的统计计算20

3.1.3 临界核胚变成晶核的频率f的统计计算20

3.1.4 均匀形核率20

3.2 晶核长大21

3.2.1 晶核长大机制21

3.2.2 晶核长大速度23

3.3 相变宏观动力学方程25

3.4 相变动力学曲线26

复习思考题27

第二部分 金属固态相变30

4扩散型相变（I）——奥氏体化30

4.1 奥氏体及其组织结构30

4.1.1 奥氏体30

4.1.2 奥氏体的组织结构30

4.2 奥氏体形成机理31

4.2.1 共析钢平衡组织的奥氏体化32

4.2.2 非共析钢平衡组织的奥氏体化34

4.2.3 非平衡组织的奥氏体化35

4.2.4 合金钢的奥氏体化35

4.3 奥氏体形成动力学35

4.3.1 奥氏体等温形成动力学35

4.3.2 连续加热时奥氏体的形成39

4.3.3 影响奥氏体形成速度的因素40

4.4 奥氏体晶粒度及其控制41

4.4.1 奥氏体晶粒度41

4.4.2 影响奥氏体晶粒尺寸的因素43

4.5 奥氏体的性能特点与奥氏体钢44

4.5.1 奥氏体的性能特点44

4.5.2 典型的奥氏体钢＊44

复习思考题46

5扩散型相变（Ⅱ）——珠光体转变47

5.1 珠光体的组织结构47

5.1.1 片状珠光体48

5.1.2 粒状珠光体48

5.2 珠光体转变热力学条件与转变机理49

5.2.1 珠光体转变的热力学条件49

5.2.2 珠光体转变机制50

5.2.3 具有先共析相析出的珠光体转变和伪共析转变52

5.3 珠光体转变动力学54

5.3.1 珠光体的形核率N和长大速度G54

5.3.2 珠光体转变动力学图56

5.3.3 影响珠光体转变速度的因素56

5.4 相间析出＊58

5.4.1 组织形态58

5.4.2 相间沉淀的机理59

5.4.3 相间沉淀钢的应用59

5.5 珠光体的力学性能60

5.5.1 片状珠光体的力学性能60

5.5.2 粒状珠光体的力学性能60

5.5.3 非共析钢的力学性能61

5.5.4 形变珠光体的力学性能61

5.6 珠光体钢＊62

5.6.1 钢轨钢62

5.6.2 冷拔高强度钢丝用钢62

5.6.3 珠光体耐热钢62

复习思考题64

6扩散型相变（Ⅲ）——脱溶沉淀65

6.1 脱溶沉淀过程66

6.1.1 G.P.区的形成及其结构66

6.1.2 过渡相的形成及其结构67

6.1.3 平衡相的形成及其结构68

6.2 脱溶后的显微组织68

6.2.1 连续脱溶及其显微组织69

6.2.2 非连续脱溶及其显微组织69

6.2.3 脱溶过程中显微组织的变化序列71

6.3 脱溶热力学与动力学72

6.3.1 脱溶热力学72

6.3.2 脱溶动力学及其影响因素72

6.4 固溶和时效处理后的性能74

6.4.1 固溶处理后合金的性能74

6.4.2 时效处理后合金的性能变化74

6.5 固溶和时效处理工艺规范78

6.5.1 固溶处理工艺规范78

6.5.2 时效处理工艺规范79

6.6 调幅分解79

6.6.1 调幅分解的热力学条件79

6.6.2 调幅分解过程80

6.6.3 调幅分解的组织结构和性能82

6.7 第二相强化的应用82

6.7.1 有色合金83

6.7.2 铁基合金83

复习思考题84

7非扩散型相变——马氏体相变85

7.1 马氏体相变的主要特征85

7.1.1 非扩散性85

7.1.2 切变共格和表面浮凸85

7.1.3 位向关系和惯习面86

7.1.4 马氏体相变的不彻底性87

7.1.5 马氏体相变的可逆性88

7.2 马氏体的晶体结构与组织形态88

7.2.1 马氏体的晶体结构88

7.2.2 马氏体的组织形态89

7.2.3 影响马氏体形态及亚结构的因素92

7.3 马氏体相变热力学93

7.3.1 马氏体相变热力学条件93

7.3.2 Ms点的物理意义及其影响因素94

7.3.3 马氏体相变形核理论＊97

7.4 马氏体相变动力学98

7.4.1 变温马氏体相变98

7.4.2 等温马氏体相变98

7.4.3 爆发型马氏体相变98

7.4.4 表面马氏体相变99

7.4.5 热弹性马氏体＊99

7.4.6 奥氏体稳定化100

7.5 马氏体相变晶体学102

7.5.1 K-S切变模型102

7.5.2 G-T切变模型103

7.6 马氏体的力学性能104

7.6.1 马氏体的物理性能104

7.6.2 马氏体的强度与硬度104

7.6.3 马氏体的韧性106

7.7 马氏体钢＊106

7.7.1 马氏体不锈钢107

7.7.2 马氏体耐热钢107

7.7.3 马氏体沉淀硬化不锈钢107

7.7.4 马氏体时效钢107

7.7.5 相变诱发马氏体钢107

7.7.6 形状记忆合金108

复习思考题110

8半扩散型相变——贝氏体相变111

8.1 贝氏体相变的基本特征111

8.1.1 贝氏体相变的温度范围111

8.1.2 贝氏体相变的产物111

8.1.3 贝氏体相变动力学112

8.1.4 贝氏体相变的半扩散性112

8.1.5 贝氏体相变的晶体学特征112

8.2 贝氏体的组织形态112

8.2.1 上贝氏体112

8.2.2 下贝氏体113

8.2.3 无碳化物贝氏体114

8.2.4 粒状贝氏体115

8.2.5 其他类型的贝氏体115

8.3 贝氏体相变机理115

8.3.1 贝氏体相变争论的焦点115

8.3.2 经典的贝氏体相变假说116

8.3.3 贝氏体形态与碳脱溶的关系118

8.4 贝氏体相变动力学119

8.4.1 贝氏体等温相变动力学119

8.4.2 贝氏体相变速度与碳的扩散119

8.4.3 影响贝氏体相变动力学的因素120

8.5 有色金属及陶瓷中的贝氏体相变＊121

8.5.1 有色金属中的贝氏体相变121

8.5.2 陶瓷中的贝氏体相变122

8.6 贝氏体的力学性能122

8.6.1 贝氏体的强度和硬度122

8.6.2 贝氏体的塑性和韧性122

8.6.3 其他相对贝氏体性能的影响123

8.7 贝氏体钢及其应用＊123

8.7.1 低碳贝氏体钢124

8.7.2 中碳贝氏体钢124

8.7.3 高碳贝氏体钢124

8.7.4 奥贝球铁124

复习思考题125

第三部分 固态相变的应用127

9制定热处理工艺的依据127

9.1 过冷奥氏体等温转变动力学曲线的基本形式128

9.2 测定TTT图的基本原理和方法129

9.2.1 测定TIT图的基本原理129

9.2.2 测定TIT图的基本方法129

9.2.3 C曲线的基本类型及其影响因素130

9.3 过冷奥氏体连续转变动力学图133

9.3.1 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定133

9.3.2 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式133

9.4 临界冷却速度135

复习思考题135

10退火与正火136

10.1 退火136

10.1.1 退火的目的及分类136

10.1.2 退火工艺136

10.2 正火目的与工艺141

10.3 正火与退火的选用原则141

复习思考题142

11淬火143

11.1 钢的淬火目的与分类143

11.2 淬火加热温度与保温时间143

11.2.1 淬火加热温度的确定依据143

11.2.2 淬火加热时间的确定方法144

11.2.3 加热介质的选择原则145

11.3 淬火冷却介质145

11.3.1 气态淬火介质146

11.3.2 水及水溶液146

11.3.3 淬火油146

11.3.4 高分子聚合物淬火介质146

11.3.5 盐浴146

11.3.6 流态床147

11.4 淬火工艺147

11.4.1 单液淬火147

11.4.2 双液淬火147

11.4.3 分级淬火148

11.4.4 等温淬火148

11.4.5 其他淬火工艺148

11.5 钢的淬透性和淬硬性149

11.5.1 钢的淬透性149

11.5.2 钢的淬硬性149

11.6 冷处理150

复习思考题150

12回火151

12.1 碳钢回火时的组织演变过程151

12.1.1 马氏体中碳原子的偏聚151

12.1.2 马氏体的分解153

12.1.3 残余奥氏体的转变154

12.1.4 渗碳体的形成155

12.1.5 α相状态变化及碳化物聚集长大156

12.2 合金钢回火时的组织转变特点157

12.2.1 合金元素对马氏体分解的影响157

12.2.2 合金元素对残余奥氏体转变的影响157

12.2.3 合金元素对碳化物转变的影响157

12.2.4 合金元素对α相回复和再结晶的影响158

12.3 回火时性能的变化158

12.3.1 硬度和强度的变化158

12.3.2 塑性和韧性的变化160

12.3.3 回火脆性161

12.4 回火工艺163

12.4.1 回火的目的163

12.4.2 回火温度的确定164

12.4.3 回火保温时间的确定165

复习思考题165

13表面强化技术167

13.1 表面淬火167

13.1.1 表面淬火适用范围及热处理工艺规范167

13.1.2 表面淬火类型168

13.2 化学热处理169

13.2.1 化学热处理基本原理169

13.2.2 渗碳169

13.2.3 渗氮170

复习思考题171

参考文献172