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第一章 金属的晶体结构1

第一节 金属1

一、金属原子的结构特点1

二、金属键2

三、结合力与结合能2

第二节 金属的晶体结构4

一、晶体的特性4

二、晶体结构与空间点阵5

三、3种典型的金属晶体结构5

四、晶向指数和晶面指数13

五、晶体的各向异性17

六、多晶型性18

第三节 实际金属的晶体结构19

一、点缺陷19

二、线缺陷21

三、面缺陷26

习题31

第二章 纯金属的结晶32

第一节 金属结晶的现象32

一、结晶过程的宏观现象32

二、金属结晶的微观过程33

第二节 金属结晶的热力学条件35

第三节 金属结晶的结构条件36

第四节 晶核的形成37

一、均匀形核38

二、非均匀形核41

第五节 晶核长大45

一、固液界面的微观结构45

二、晶体长大机制47

三、固液界面前沿液体中的温度梯度48

四、晶体生长的界面形状——晶体形态49

五、长大速度52

六、晶粒大小的控制52

第六节 金属铸锭的宏观组织与缺陷54

一、铸锭三晶区的形成54

二、铸锭组织的控制56

三、铸锭缺陷57

习题59

第三章 二元合金的相结构与结晶60

第一节 合金中的相60

第二节 合金的相结构61

一、固溶体61

二、金属化合物66

第三节 二元合金相图的建立69

一、二元相图的表示方法69

二、二元合金相图的测定方法70

三、相律及杠杆定律70

第四节 匀晶相图及固溶体的结晶72

一、相图分析73

二、固溶体合金的平衡结晶过程73

三、固溶体的不平衡结晶76

四、区域偏析和区域提纯78

五、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响80

第五节 共晶相图及其合金的结晶84

一、相图分析84

二、典型合金的平衡结晶及其组织84

三、不平衡结晶及其组织90

四、比重偏析和区域偏析92

第六节 包晶相图及其合金的结晶93

一、相图分析94

二、典型合金的平衡结晶过程及其组织94

三、不平衡结晶及其组织96

四、包晶转变的实际应用96

第七节 其他类型的二元合金相图97

一、组元间形成化合物的相图97

二、偏晶、熔晶和合晶相图99

三、具有固态转变的二元合金相图101

第八节 二元相图的分析和使用102

一、相图分析步骤102

二、应用相图时要注意的问题104

三、根据相图判断合金的性能104

习题106

第四章 铁碳合金108

第一节 铁碳合金的组元及基本相108

一、纯铁108

二、渗碳体109

第二节 Fe-Fe3C相图分析110

一、相图中的点、线、区及其意义110

二、包晶转变（水平线HJB）110

三、共晶转变（水平线ECF）111

四、共析转变（水平线PSK）111

五、三条重要的特性曲线113

第三节 铁碳合金的平衡结晶过程及其组织113

一、ωc＝0.01％的工业纯铁113

二、共析钢114

三、亚共析钢114

四、过共析钢116

五、共晶白口铁117

六、亚共晶白口铁118

七、过共晶白口铁118

第四节 含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响119

一、对平衡组织的影响119

二、对力学性能的影响120

三、对工艺性能的影响121

第五节 钢中的杂质元素及钢锭组织123

一、钢中的杂质元素及其影响123

二、钢锭的宏观组织及其缺陷126

习题130

第五章 三元合金相图131

第一节 三元合金相图的表示方法131

一、成分三角形131

二、在成分三角形中具有特定意义的直线132

第二节 三元系平衡相的定量法则133

一、直线法则和杠杆定律133

二、重心法则134

第三节 三元匀晶相图135

一、相图分析135

二、三元固溶体合金的结晶过程135

三、等温截面（水平截面）136

四、变温截面（垂直截面）137

五、投影图138

第四节 三元共晶相图139

一、组元在固态完全不溶的共晶相图139

二、组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图145

第五节 三元相图总结151

一、三元系的两相平衡151

二、三元系的三相平衡151

三、三元系的四相平衡152

四、相区接触法则154

第六节 三元合金相图应用举例155

一、Fe-C-Si三元系变温截面155

二、Fe-C-Cr三元系等温截面156

三、Al-Cu-Mg三元系液相面投影图157

习题158

第六章 金属及合金的塑性变形与断裂161

第一节 金属的变形特性161

一、工程应力-应变曲线161

二、真应力-真应变曲线162

三、金属的弹性变形163

第二节 单晶体的塑性变形164

一、滑移164

二、孪生172

第三节 多晶体的塑性变形174

一、多晶体的塑性变形过程174

二、晶粒大小对塑性变形的影响175

第四节 合金的塑性变形176

一、单相固溶体合金的塑性变形176

二、多相合金的塑性变形177

第五节 塑性变形对金属组织和性能的影响180

一、塑性变形对组织结构的影响180

二、塑性变形对金属性能的影响183

三、残留应力184

第六节 金属的断裂185

一、塑性断裂185

二、脆性断裂186

三、影响材料断裂的基本因素188

四、断裂韧度及其应用190

习题192

第七章 金属及合金的回复与再结晶194

第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化194

一、显微组织的变化194

二、储存能及内应力的变化194

三、力学性能的变化195

四、其他性能的变化195

五、亚晶粒尺寸196

第二节 回复196

一、退火温度和时间对回复过程的影响196

二、回复机制196

三、亚结构的变化197

四、回复退火的应用198

第三节 再结晶199

一、再结晶晶核的形成与长大199

二、再结晶温度及其影响因素200

三、再结晶晶粒大小的控制202

第四节 晶粒长大203

一、晶粒的正常长大203

二、晶粒的反常长大206

三、再结晶退火后的组织207

第五节 金属的热加工209

一、金属的热加工与冷加工209

二、动态回复与动态再结晶209

三、热加工后的组织与性能210

习题213

第八章 扩散214

第一节 概述214

一、扩散现象和本质214

二、扩散机制215

三、固态金属扩散的条件217

四、固态扩散的分类218

第二节 扩散定律220

一、菲克第一定律220

二、菲克第二定律220

三、扩散应用举例221

第三节 影响扩散的因素225

一、温度225

二、键能和晶体结构226

三、固溶体类型226

四、晶体缺陷227

五、化学成分227

习题228

第九章 钢的热处理原理230

第一节 概述230

一、热处理的作用230

二、热处理与相图230

三、固态相变的特点232

四、固态相变的类型233

第二节 钢在加热时的转变234

一、共析钢奥氏体的形成过程234

二、影响奥氏体形成速度的因素236

三、奥氏体晶粒大小及其影响因素237

第三节 钢在冷却时的转变239

一、概述239

二、共析钢过冷奥氏体的等温转变图240

三、影响过冷奥氏体等温转变的因素242

四、珠光体转变244

五、马氏体转变248

六、贝氏体转变259

七、过冷奥氏体连续冷却转变图及其应用264

第四节 钢在回火时的转变268

一、淬火钢的回火转变及其组织268

二、淬火钢在回火时性能的变化273

三、回火脆性275

四、淬火后的回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较276

习题276

第十章 钢的热处理工艺278

第一节 钢的退火与正火278

一、退火目的及工艺278

二、正火目的及工艺281

三、退火和正火的选用282

第二节 钢的淬火与回火282

一、钢的淬火283

二、钢的回火292

三、淬火加热缺陷及其防止294

第三节 其他类型热处理295

一、钢的形变热处理295

二、钢的表面淬火296

三、钢的化学热处理299

习题303

第十一章 工业用钢305

第一节 钢的分类和编号305

一、钢的分类305

二、钢的编号306

第二节 合金元素在钢中的作用308

一、合金元素在钢中的分布308

二、合金元素与铁和碳的相互作用308

三、合金元素对相变的影响310

第三节 工程结构用钢313

一、概述313

二、工程结构用钢的力学性能特点314

三、合金元素对工程结构用钢性能的影响315

四、常用的工程结构用钢317

五、铸钢319

第四节 机器零件用钢320

一、概述320

二、机器零件用钢的合金化特点321

三、渗碳钢324

四、调质钢327

五、弹簧钢331

六、滚动轴承钢334

第五节 工具钢336

一、概述336

二、刃具钢337

三、模具钢345

四、量具钢350

第六节 特殊性能钢351

一、不锈钢351

二、耐热钢356

三、耐磨钢360

习题361

第十二章 铸铁363

第一节 概述363

一、铸铁组织的形成363

二、石墨与基体对铸铁性能的影响367

第二节 常用铸铁369

一、灰铸铁369

二、可锻铸铁371

三、球墨铸铁373

四、蠕墨铸铁377

第三节 特殊性能铸铁378

一、耐磨铸铁378

二、耐热铸铁379

三、耐蚀铸铁380

习题381

第十三章 有色金属及合金382

第一节 铝及铝合金382

一、铝及铝合金的性能特点及分类编号382

二、铝合金的强化384

三、变形铝合金387

四、铸造铝合金390

第二节 钛及钛合金394

一、纯钛394

二、钛的合金化395

三、工业用钛合金396

四、钛合金的热处理398

第三节 铜及铜合金400

一、纯铜400

二、黄铜400

三、青铜402

第四节 轴承合金404

一、轴承合金的性能要求404

二、锡基轴承合金405

三、铅基轴承合金405

四、铝基轴承合金406

习题407

参考文献408