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绪论1

Ⅰ-Ⅱ 铁基马氏体时效-回火转变理论3

Ⅰ．铁基马氏体时效转变理论4

Ⅰ.1 引言4

Ⅰ.2 Fe-C马氏体组织结构与形态概要5

Ⅰ.3 Fe-C马氏体时效转变阶段8

Ⅰ.3.1 初期时效转变阶段8

Ⅰ.3.2 碳原子调幅分解的丛聚阶段A19

Ⅰ.3.3 时效调幅分解的第二阶段A212

Ⅰ.3.3.1 基体斑点漫散射12

Ⅰ.3.3.2 基体斑点的卫星斑点13

Ⅰ.3.3.3 时效斑点卫星理论分析与Khachaturyan“浓度驻波方法”16

Ⅰ.3.4 时效碳原子有序化阶段A318

Ⅰ.3.5 二元置换固溶体点阵波与衍射波的关系25

Ⅰ.3.6 Fe-C马氏体调幅分解热力学27

Ⅰ.3.7 调幅分解和有序化的共存及其理论分析30

Ⅰ.3.7.1 调幅分解和有序化的确定及其间关系31

Ⅰ.3.7.2 原子弹性交互作用析疑（Cahn理论及其相对立的诸多论点）33

Ⅰ.3.7.3 原子弹性交互作用与有序化35

Ⅰ.3.7.4 原子尺寸因子的弹性交互作用与调幅分解和有序化36

Ⅰ.3.7.5 化学交互作用的影响36

Ⅰ.4 马氏体时效动力学37

Ⅰ.5 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效X光衍射图解说38

Ⅰ.5.1 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效X光衍射图解说38

Ⅰ.5.2 Fe-Ni-C钢和Fe-C钢马氏体时效的α″-Fe16 N2和α″-Fe16 C2的XRD分析40

Ⅰ.5.3 有序相α″-Fe16N2转变行为及其理论分析46

Ⅰ.5.4 铁原子位移？（ΔZ）与反射强度的函数关系和铁原子位移（ΔZ）值的确定50

Ⅰ.5.5 333 K时效不完全α″和373 K时效完全α″析出驱动力54

Ⅰ.5.6 以α-Fe和马氏体α′作为基体，α″析出的化学自由能55

Ⅰ.6 Fe-N钢马氏体时效转变59

Ⅰ.6.1 Fe-N钢和Fe-N-C钢马氏体组织结构59

Ⅰ.6.2 Fe-N钢和Fe-N-C钢马氏体时效过程62

Ⅰ.7 关于M？bauer谱时效分析和应用65

Ⅰ.7.1 关于M？bauer谱65

Ⅰ.7.2 Fe-C钢和Fe-N钢马氏体时效的M？bauer谱分析68

Ⅰ.7.3 时效的Fe原子局域环境组态组元71

Ⅰ.7.4 铁原子局域环境组态组元形成机制74

Ⅰ.7.5 马氏体时效M？bauer谱分析概要78

Ⅰ.7.6 马氏体时效NMR线型分析85

Ⅰ.7.7 按M？bauer谱分析判定时效进展阶段87

Ⅰ.7.8 依据M？bauer谱分析论述时效动力学88

Ⅰ.7.9 时效转变激活能E值的确定89

Ⅱ．铁基马氏体回火转变理论95

Ⅱ.1 引言95

Ⅱ.2 碳化物析出阶段T1［γ′（Ⅱ），α″，Fe6C→ε（ε′η）］95

Ⅱ.2.1 T1阶段电阻改变测定95

Ⅱ.2.2 过渡碳化物选区电子衍射图96

Ⅱ.2.3 碳化物析出的类型及其晶体结构97

Ⅱ.2.4 ε（η）-碳化物晶体结构99

Ⅱ.2.5 ε（η）-碳化物组织形态100

Ⅱ.2.6 ε（η）-碳化物析出运动学103

Ⅱ.2.7 碳化物变体取向与不均匀形核109

Ⅱ.2.8 ε（η）-碳化物的非形核形成112

Ⅱ.2.9 碳化物析出动力学113

Ⅱ.2.10 在T1阶段中应力松弛115

Ⅱ.3 残余奥氏体分解阶段T2［AR→BL+θ］116

Ⅱ.4 亚稳碳化物的θ-碳化物转化T3［ε（ε′，η）→x（θ2），θ3，θ4→θ（θ1）］119

Ⅱ.4.1 过渡碳化物ε（η）向θ-亚稳碳化物转化119

Ⅱ.4.2 过渡碳化物x-碳化物120

Ⅱ.4.3 回火碳化物类型改变的M？bauer谱122

Ⅱ.4.4 ε（η）-碳化物→θ-碳化物转化的XRD图分析129

Ⅱ.5 θ-碳化物形态和α相状态改变129

Ⅱ.6 Fe-C钢马氏体时效-回火内涵的扼要归纳133

Ⅱ.7 Fe-N钢和Fe-C-N钢马氏体回火转变138

Ⅱ.7.1 初识Fe-N钢马氏体回火转变138

Ⅱ.7.2 Fe-C-N钢马氏体回火转变143

Ⅱ.7.3 Fe-C钢、Fe-N钢和Fe-C-N钢马氏体回火转变研究结果的不相一致148

Ⅱ.8 急冷淬火钢件的内应力与回火处理制度152

Ⅱ.9 α相回复与再结晶155

Ⅲ．铁基马氏体时效-回火组织结构与强韧性161

Ⅲ-（Ⅰ） Fe-C钢的回火马氏体硬化规律161

Ⅲ.1 引言161

Ⅲ.2 Fe-C钢马氏体基体相的强韧性162

Ⅲ.2.1 α-Fe的流变行为162

Ⅲ.2.2 奥氏体的屈服和流变行为173

Ⅲ.2.3 Fe-C钢马氏体组织硬度改变图173

Ⅲ.3 Fe-C钢回火马氏体硬化规律175

Ⅲ.3.1 马氏体的硬度和强度181

Ⅲ.3.2 马氏体α′间隙均匀固溶强化机制182

Ⅲ.3.3 亚结构强化所用183

Ⅲ.3.4 第二相析出强化作用184

Ⅲ.4 回火Fe-C马氏体强韧性结合概论188

Ⅲ-（Ⅱ） 低碳结构钢马氏体的时效-回火组织与强韧性194

Ⅲ.5.1 引言194

Ⅲ.5.2 低碳钢淬透性及其改善途径194

Ⅲ.5.3 低碳马氏体钢的可淬硬性与固溶碳硬化作用的增强和互消195

Ⅲ.5.4 低碳马氏体的组织结构196

Ⅲ.5.5 低碳马氏体的时效、回火和自回火200

Ⅲ.5.6 低碳钢和低合金低碳钢马氏体的强韧性202

Ⅲ.5.7 低碳马氏体韧度及其冷脆转化温度207

Ⅲ.5.7.1 低碳马氏体缺口冲击值207

Ⅲ.5.7.2 低碳马氏体强度的低温敏感性207

Ⅲ.5.8 低碳马氏体断裂韧性208

Ⅲ.5.8.1 低碳马氏体断裂韧性回火变化规律208

Ⅲ.5.8.2 低碳合金结构钢断裂韧性与电子断口特征关系209

Ⅲ.5.8.3 低碳Si-Mn钢马氏体裂纹扩展JR和扩展阻力dj/da215

Ⅲ.5.8.4 低碳马氏体的平面应变断裂韧性218

Ⅲ.5.9 低碳马氏体疲劳强度221

Ⅲ.5.10 低碳结构钢的低温低周疲劳233

Ⅲ-（Ⅲ） 中碳结构钢回火马氏体的组织与强韧性241

Ⅲ.6.1 引言241

Ⅲ.6.2 中碳马氏体结构钢调质处理的强韧性组合241

Ⅲ.6.3 中碳结构钢淬火低中温回火处理的强韧性组合243

Ⅲ.6.4 中碳结构钢淬火低温回火处理的强韧性组合243

Ⅲ.7 低温回火高碳钢马氏体的强韧性组合257

Ⅲ.8 中碳结构钢淬火回火态组织的断裂韧性KIC值260

Ⅲ.9 中碳结构钢在交变载荷下的抗疲劳性能263

Ⅲ.9.1 机器零件疲劳破坏特点263

Ⅲ.9.2 中碳马氏体疲劳裂纹扩展规律270

Ⅲ.9.3 疲劳裂纹的闭合效应273

Ⅲ.9.4 疲劳裂纹门槛值本质和中碳钢ΔKth表达式275

Ⅲ.9.5 中碳马氏体钢微观短裂纹的扩展规律276

Ⅲ.10 中碳结构钢残余奥氏体转变及其对强韧性的作用284

Ⅲ.11 中碳马氏体组织（α′+AR）弹性极限低的原因288

Ⅲ.12 塑性在工程上的意义289

Ⅲ.13 中碳结构钢回火马氏体脆性293

Ⅲ.13.1 引言293

Ⅲ.13.2 残余奥氏体热失稳分解与回火马氏体脆性295

Ⅲ.13.3 残余奥氏体机械失稳分解与回火马氏体脆性301

Ⅲ.13.4 杂质元素磷硫晶界偏聚与回火马氏体脆性307

Ⅲ.13.5 碳化物晶界沉积与回火马氏体脆性316

Ⅲ.13.6 中碳结构钢回火马氏体脆性研究结果综述324

Ⅲ.14 中碳合金结构钢淬火马氏体态组织的回火脆性327

Ⅲ.15 杂质偏聚晶界脆化机制探讨338

Ⅲ.16 中碳结构钢在低中性水溶液中疲劳裂纹扩展339

Ⅲ.17 淬硬中碳结构钢耐磨损行为和氮化层耐接触疲劳性抗力342

Ⅲ.17.1 关于钢材耐磨损性能342

Ⅲ.17.2 中碳结构件磨损行为和耐磨性能343

Ⅲ.17.3 离子氮化层接触疲劳抗力薄壳效应析疑和接触疲劳失效判据346

Ⅲ.18 在等强（硬）度条件下，中碳结构钢回火马氏体与下贝氏体强韧性的对比348

Ⅳ．Fe-N马氏体时效回火转变及其硬度改变357

Ⅳ.1 引言357

Ⅳ.2 Fe-N马氏体形态学和晶体学357

Ⅳ.3 Fe-N马氏体时效和回火转变360

Ⅳ.3.1 概述360

Ⅳ.3.2 时效和回火转变过程360

Ⅳ.3.2.1 —160～—40℃温区残余奥氏体的马氏体转化361

Ⅳ.3.2.2 在室温时效时，“a/b”型间隙位氮原子向“c”型间隙位的转移361

Ⅳ.3.2.3 室温和40～100℃时效，氮原子的晶体缺陷（位错晶粒界）集聚（集聚量远低于0.20 wt％）364

Ⅳ.3.2.4 在室温时效时含氮马氏体固溶氮原子局域富化的丛聚和有序化364

Ⅳ.3.2.5 于75℃一小时时效Fe-N马氏体有序化丛聚与有序相α″-Fe16N2365

Ⅳ.3.2.6 在100～225℃（加热速率20℃／分）回火温度区内（或室温时效20天）含氮马氏体（α′）内出现非共格过渡氮化物α″-Fe16N2小片366

Ⅳ.3.2.7 残余奥氏体转变371

Ⅳ.3.2.8 过渡氮化物α″-Fe16N2的稳定氮化物γ′-Fe4N转化372

Ⅳ.4 α″-Fe16N2→γ′-Fe4N间消长经程的电镜观察及其转变机制373

Ⅳ.5 含氮马氏体（α′）时效和回火转变程序375

Ⅳ.6 Fe-N马氏体回火转变动力学分析375

Ⅳ.7 含氮马氏体时效和回火转变的硬度改变378

著后散记381