金屬固態(tài)相變教程

第1章金屬固態(tài)相變概論/ 1
1.1固態(tài)相變的主要類型/ 1
1.1.1按平衡狀態(tài)分類/ 1
1.1.2按熱力學(xué)分類/ 3
1.1.3按原子遷移情況分類/ 4
1.1.4按相變方式分類/ 5
1.2固態(tài)相變的一般特征/ 5
1.2.1相界面/ 6
1.2.2慣習(xí)面/ 8
1.2.3應(yīng)變能/ 8
1.2.4晶體缺陷的影響/ 9
1.2.5溶質(zhì)原子的擴(kuò)散/ 9
1.2.6過(guò)渡相/ 9
1.3固態(tài)相變熱力學(xué)/ 10
1.3.1固態(tài)相變的熱力學(xué)條件/ 10
1.3.2固態(tài)相變的形核/ 11
1.3.3晶核長(zhǎng)大/ 13
1.4固態(tài)相變動(dòng)力學(xué)/ 15
第2章奧氏體相變/ 18
2.1奧氏體形成概述/ 18
2.1.1Fe-Fe3C相圖/ 18
2.1.2奧氏體形成的熱力學(xué)條件/ 19
2.1.3奧氏體的組織、結(jié)構(gòu)和性能/ 20
2.2奧氏體的形成/ 21
2.2.1奧氏體的形核/ 22
2.2.2奧氏體的長(zhǎng)大/ 22
2.2.3殘余滲碳體溶解/ 24
2.2.4奧氏體成分均勻化/ 24
2.3奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)/ 24
2.3.1形核率/ 25
2.3.2長(zhǎng)大速度/ 25
2.3.3奧氏體等溫動(dòng)力學(xué)曲線/ 26
2.4影響奧氏體等溫形成速度的因素/ 28
2.4.1加熱溫度的影響/ 28
2.4.2碳含量的影響/ 29
2.4.3原始組織的影響/ 29
2.4.4合金元素的影響/ 30
2.5鋼在連續(xù)加熱時(shí)珠光體向奧氏體的相變/ 31
2.5.1相變?cè)谝粋€(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行/ 31
2.5.2臨界點(diǎn)隨加熱速率的增大而升高/ 32
2.5.3相變速率隨加熱速率的增大而增大/ 32
2.5.4奧氏體成分不均勻性隨加熱速率的增大而增大/ 32
2.5.5奧氏體起始晶粒度大小隨加熱速率的增大而細(xì)化/ 33
2.6奧氏體晶粒長(zhǎng)大及控制/ 33
2.6.1奧氏體晶粒度/ 34
2.6.2晶粒度的表征/ 35
2.6.3奧氏體晶粒長(zhǎng)大原理/ 36
2.6.4影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素/ 38
第3章鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖/ 41
3.1過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變冷卻圖/ 42
3.1.1過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的建立/ 42
3.1.2過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的組織/ 44
3.1.3過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的類型/ 45
3.1.4影響過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的因素/ 47
3.2過(guò)冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變冷卻圖/ 50
3.2.1過(guò)冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變圖的建立/ 50
3.2.2連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖分析/ 51
3.2.3連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖與等溫轉(zhuǎn)變圖比較/ 53
3.3鋼的臨界冷卻速率/ 53
第4章珠光體相變/ 55
4.1珠光體的組織形態(tài)與晶體結(jié)構(gòu)/ 55
4.1.1珠光體的組織形態(tài)/ 55
4.1.2珠光體分類/ 56
4.1.3珠光體的晶體結(jié)構(gòu)/ 57
4.1.4珠光體的層片間距/ 58
4.2珠光體的形成機(jī)制/ 59
4.2.1珠光體形成的熱力學(xué)條件/ 59
4.2.2片狀珠光體的形成機(jī)制/ 60
4.2.3粒狀珠光體的形成機(jī)制/ 63
4.3非共析鋼的珠光體相變和組織形態(tài)/ 64
4.3.1先析相的轉(zhuǎn)變及形態(tài)/ 64
4.3.2偽共析組織/ 65
4.3.3魏氏組織/ 66
4.4珠光體相變動(dòng)力學(xué)/ 67
4.4.1珠光體的形核率和長(zhǎng)大速度/ 67
4.4.2珠光體等溫相變的動(dòng)力學(xué)圖/ 68
4.4.3影響珠光體相變動(dòng)力學(xué)的因素/ 68
4.5珠光體的力學(xué)性能/ 70
4.5.1共析成分珠光體的力學(xué)性能/ 70
4.5.2鐵素體加珠光體的力學(xué)性能/ 72
4.5.3形變珠光體的力學(xué)性能/ 73
4.6鋼中碳化物的相間沉淀/ 74
4.6.1相間沉淀?xiàng)l件/ 74
4.6.2相間沉淀機(jī)理/ 75
4.6.3相間沉淀產(chǎn)物的形態(tài)與性能/ 77
第5章馬氏體相變/ 79
5.1鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)/ 79
5.1.1馬氏體的點(diǎn)陣常數(shù)與碳含量的關(guān)系/ 79
5.1.2新生成馬氏體的異常正方度/ 80
5.1.3碳原子在馬氏體點(diǎn)陣中的位置及分布/ 81
5.2馬氏體相變的主要特征/ 82
5.2.1切變共格和表面浮凸現(xiàn)象/ 82
5.2.2馬氏體相變的無(wú)擴(kuò)散性/ 83
5.2.3具有一定的位向關(guān)系和慣習(xí)面/ 83
5.2.4馬氏體相變是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的/ 85
5.2.5馬氏體相變的可逆性/ 85
5.3鋼中馬氏體的主要形態(tài)/ 86
5.3.1板條狀馬氏體/ 86
5.3.2片狀馬氏體/ 87
5.3.3其他形態(tài)馬氏體/ 89
5.3.4馬氏體形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)與成分的關(guān)系/ 91
5.3.5Fe-C合金片狀馬氏體顯微裂紋的形成/ 91
5.4馬氏體相變的熱力學(xué)/ 92
5.4.1相變的驅(qū)動(dòng)力/ 92
5.4.2Ms點(diǎn)定義/ 92
5.4.3Md點(diǎn)定義/ 93
5.4.4影響Ms點(diǎn)的主要因素/ 94
5.5馬氏體相變的動(dòng)力學(xué)/ 99
5.5.1馬氏體的降溫形成/ 99
5.5.2爆發(fā)式相變/ 101
5.5.3等溫相變/ 101
5.5.4表面相變/ 104
5.6馬氏體相變機(jī)理/ 104
5.6.1馬氏體形核/ 104
5.6.2馬氏體的切變模型/ 106
5.7馬氏體的力學(xué)性能/ 109
5.7.1馬氏體的硬度和強(qiáng)度/ 109
5.7.2馬氏體的韌性/ 112
5.7.3馬氏體的相變塑性/ 113
5.8奧氏體的穩(wěn)定化/ 114
5.8.1奧氏體的熱穩(wěn)定化/ 115
5.8.2奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定化/ 117
第6章貝氏體相變/ 119
6.1貝氏體相變的基本特征/ 120
6.2鋼中貝氏體的組織形態(tài)/ 120
6.2.1上貝氏體/ 120
6.2.2下貝氏體/ 121
6.2.3其他貝氏體/ 122
6.3貝氏體相變的熱力學(xué)條件及相變過(guò)程/ 124
6.3.1貝氏體相變的熱力學(xué)條件/ 124
6.3.2貝氏體的形成過(guò)程/ 125
6.3.3貝氏體鐵素體長(zhǎng)大機(jī)制/ 126
6.4貝氏體相變動(dòng)力學(xué)及影響因素/ 127
6.4.1貝氏體相變的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)/ 127
6.4.2貝氏體等溫轉(zhuǎn)變圖/ 128
6.4.3影響貝氏體相變動(dòng)力學(xué)的因素/ 129
6.5鋼中貝氏體的力學(xué)性能/ 132
6.5.1影響貝氏體力學(xué)性能的基本因素/ 132
6.5.2非貝氏體組織對(duì)力學(xué)性能的影響/ 133
6.5.3貝氏體的韌性/ 134
第7章淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變/ 136
7.1淬火鋼回火的組織轉(zhuǎn)變概述/ 136
7.2淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變/ 137
7.2.1馬氏體中碳的偏聚（回火前期階段）/ 137
7.2.2馬氏體分解（回火第一階段）/ 138
7.2.3殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（回火第二階段）/ 140
7.2.4碳化物轉(zhuǎn)變（回火第三階段）/ 140
7.2.5α相狀態(tài)的變化及碳化物聚集長(zhǎng)大/ 143
7.3合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響/ 145
7.3.1馬氏體分解的影響/ 145
7.3.2殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響/ 146
7.3.3碳化物轉(zhuǎn)變的影響/ 146
7.3.4回火時(shí)的二次硬化與二次淬火/ 149
7.3.5合金元素對(duì)α相回復(fù)和再結(jié)晶的影響/ 151
7.4淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化/ 152
7.4.1硬度/ 152
7.4.2強(qiáng)度和韌性/ 152
7.4.3鋼的回火脆性/ 153
7.4.4非馬氏體組織的回火/ 159
第8章合金的脫溶與時(shí)效/ 161
8.1脫溶過(guò)程和脫溶物的結(jié)構(gòu)/ 162
8.1.1G.P.區(qū)的形成及其結(jié)構(gòu)/ 162
8.1.2過(guò)渡相的形成與結(jié)構(gòu)/ 164
8.1.3平衡相的形成/ 165
8.2脫溶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)/ 166
8.2.1脫溶熱力學(xué)分析/ 166
8.2.2脫溶動(dòng)力學(xué)/ 167
8.2.3影響脫溶動(dòng)力學(xué)的因素/ 168
8.3脫溶后的組織/ 169
8.3.1連續(xù)脫溶及顯微組織/ 169
8.3.2非連續(xù)脫溶及顯微組織/ 170
8.4合金時(shí)效過(guò)程中的性能變化/ 173
8.4.1硬度變化/ 173
8.4.2屈服強(qiáng)度的變化/ 174
8.4.3回歸現(xiàn)象/ 175
8.5鐵基合金的脫溶與時(shí)效/ 176
8.5.1馬氏體時(shí)效鋼的脫溶及性能變化/ 176
8.5.2鐵基合金的淬火時(shí)效/ 178
8.5.3應(yīng)變時(shí)效/ 178
8.6合金的調(diào)幅分解/ 179
8.6.1調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件/ 179
8.6.2調(diào)幅分解過(guò)程/ 180
8.6.3結(jié)構(gòu)、顯微組織和性能/ 181
參考文獻(xiàn)/ 183