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第0章 绪论1

第1章 金属的晶体结构5

1.1金属键与金属特性6

1.1.1金属键6

1.1.2金属特性8

1.2金属晶体学基础9

1.2.1空间点阵10

1.2.2晶向指数与晶面指数13

1.2.3典型金属晶体结构18

1.3实际金属晶体结构25

1.3.1单晶体与多晶体25

1.3.2点缺陷26

1.3.3线缺陷29

1.3.4面缺陷37

习题45

第2章 金属的结晶46

2.1结晶的基本概念47

2.1.1晶核形成与晶核长大47

2.1.2结晶的条件47

2.2晶核形成规律50

2.2.1均匀形核50

2.2.2非均匀形核53

2.3晶核长大规律55

2.3.1液固界面的微观结构56

2.3.2晶核长大机制57

2.3.3晶体生长的形态58

2.3.4晶体长大速度60

2.3.5晶粒大小的控制60

2.4金属铸锭的组织与缺陷63

2.4.1金属铸锭组织63

2.4.2金属铸锭组织的控制64

2.4.3金属铸锭中的缺陷65

2.5结晶理论的拓展与应用66

2.5.1定向凝固技术66

2.5.2急冷凝固技术67

习题69

第3章 合金相结构与二元合金相图71

3.1合金相结构72

3.1.1基本概念72

3.1.2合金固溶体及类型73

3.1.3金属化合物（中间相）77

3.2液态合金固化（二元合金的凝固理论）82

3.2.1合金凝固时溶质的分配82

3.2.2成分过冷87

3.3二元合金相图的建立91

3.3.1相图测定方法91

3.3.2相律93

3.3.3二元相图杠杆定律94

3.4二元匀晶相图95

3.4.1相图分析96

3.4.2平衡结晶过程96

3.4.3非平衡结晶97

3.5二元共晶相图98

3.5.1相图分析98

3.5.2平衡结晶过程99

3.5.3非平衡结晶106

3.6二元包晶相图109

3.6.1相图分析109

3.6.2平衡结晶过程110

3.6.3非平衡结晶112

3.7其他类型的二元合金相图113

3.7.1具有共晶型恒温转变的其他相图113

3.7.2具有包晶型恒温转变的其他相图114

3.7.3具有中间相形成的二元合金相图115

3.8二元合金相图与二元合金性能的关系116

3.8.1合金相的力学性能与物理性能116

3.8.2二元合金的加工工艺性能117

3.9二元相图热力学初步118

3.9.1合金自由能概念118

3.9.2二元合金的几何规律121

习题123

第4章 铁碳合金相图126

4.1铁碳合金组元性质127

4.1.1铁元素和碳元素127

4.1.2铁碳合金组元128

4.2 Fe-Fe3 C相图分析130

4.2.1相图中的点、线、区及其意义130

4.2.2包晶转变（水平线HJB）132

4.2.3共晶转变（水平线ECF）132

4.2.4共析转变（水平线PSK）132

4.2.5三条重要的特性曲线133

4.3 Fe-Fe3 C相图典型合金平衡结晶过程133

4.3.1工业纯铁134

4.3.2钢135

4.3.3白口铸铁137

4.4 Fe-Fe3 C相图的应用139

4.4.1以组织组成物标示的Fe-Fe3 C相图139

4.4.2 Fe-Fe3 C相图在选材上的应用141

4.4.3 Fe-Fe3 C相图在制定加工工艺上的应用142

4.5碳钢143

4.5.1钢中常存的杂质元素143

4.5.2碳钢的分类146

4.5.3常用碳钢147

4.5.4连铸坯148

习题149

第5章 三元合金相图150

5.1三元合金相图表示方法151

5.1.1三元合金相图的成分表示方法151

5.1.2三元合金相图的建立153

5.1.3三元相图定量法则154

5.1.4三元相图热力学概述156

5.2三元匀晶相图157

5.2.1相图的空间模型157

5.2.2固溶体合金的平衡结晶过程157

5.2.3截面图分析158

5.2.4投影图160

5.3三元共晶相图161

5.3.1组元在固态完全不溶的共晶相图161

5.3.2组元在固态有限互溶的共晶相图165

5.4其他形式的三元合金相图170

5.4.1两个共晶型二元系与一个匀晶型二元系构成的三元相图170

5.4.2包共晶型三元相图170

5.4.3具有四相平衡包晶转变的相图171

5.5三元合金相图总结171

5.6三元合金相图应用实例分析175

5.6.1 Fe-C-Si三元相图的垂直截面175

5.6.2 Fe-C-Cr三元相图的等温截面177

习题177

第6章 金属的塑性变形181

6.1金属变形的三个阶段182

6.1.1弹性变形182

6.1.2塑性变形185

6.1.3断裂187

6.2单晶体的塑性变形191

6.2.1塑性变形基本方式191

6.2.2滑移特征193

6.2.3滑移的临界分切应力196

6.2.4塑性变形的实质197

6.2.5孪生变形200

6.3多晶体的塑性变形202

6.3.1晶界对塑性变形的影响202

6.3.2晶粒位向对塑性变形的影响204

6.4合金的塑性变形205

6.4.1固溶体中的塑性变形205

6.4.2第二相存在对塑性变形的影响207

6.5塑性变形对组织和性能的影响210

6.5.1纤维组织210

6.5.2加工硬化210

6.5.3变形织构213

6.5.4变形内应力214

习题215

第7章 回复与再结晶216

7.1冷塑性变形金属在加热时的转变217

7.1.1显微组织的变化217

7.1.2性能的变化219

7.2回复阶段219

7.2.1回复动力学219

7.2.2回复机制221

7.3再结晶222

7.3.1再结晶动力学222

7.3.2再结晶晶核的形成与长大223

7.3.3影响再结晶的因素226

7.3.4 再结晶晶粒大小的控制229

7.4金属的热塑性变形230

7.4.1热、冷塑性变形的区别230

7.4.2热塑性变形对组织和性能的影响232

习题235

第8章 金属的固态扩散237

8.1扩散概述238

8.1.1固态扩散的分类238

8.1.2扩散的微观机制239

8.2固态扩散定律242

8.2.1扩散第一定律242

8.2.2扩散第二定律242

8.2.3扩散第二定律的解及其应用243

8.3扩散系数及影响扩散的因素248

8.3.1原子跳动和扩散系数248

8.3.2扩散激活能250

8.3.3柯肯达尔效应与扩散驱动力253

8.3.4影响扩散的因素255

8.3.5反应扩散与应用261

习题263

第9章 金属与合金的固态相变265

9.1固态相变的分类与特征266

9.1.1固态相变的分类266

9.1.2固态相变的特征268

9.2固态相变的晶核形成过程270

9.2.1均匀形核270

9.2.2非均匀形核271

9.2.3形核率273

9.3固态相变的晶核长大273

9.3.1扩散型相变的晶核长大273

9.3.2非扩散型相变的晶核长大275

9.3.3固态相变的动力学曲线275

9.4过饱和固溶体的分解转变276

9.4.1调幅分解276

9.4.2脱溶转变277

9.5马氏体型相变与形状记忆合金281

9.5.1马氏体的可逆转变281

9.5.2马氏体的形状记忆效应282

9.5.3形状记忆合金283

习题284

第10章 金属材料的强化机制286

10.1位错的弹性行为287

10.1.1静态位错的弹性行为287

10.1.2动态位错的弹性行为291

10.2实际晶体位错294

10.2.1单位位错、不全位错和全位错294

10.2.2面心立方晶体中的位错295

10.3金属材料的位错强化机制299

10.3.1加工强化300

10.3.2固溶强化303

10.3.3弥散强化304

习题304

参考文献307