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第1章 导论1

1.1 马氏体相变的研究历程1

1.2 过冷奥氏体转变贯序4

1.2.1 高温区→中温区→低温区相变的演化6

1.2.2 从两相共析形核向单相形核的演化7

1.2.3 相变动力学的演化8

1.2.4 组织形貌的演化11

1.2.5 亚结构的演化11

1.3 过冷奥氏体转变热力学14

1.3.1 过冷奥氏体共析分解热力学14

1.3.2 贝氏体相变热力学16

1.3.3 γ→αB＋γ1→BF＋γ1计算模型和分析20

1.3.4 相变热力学与贝氏体相变机制的关系23

1.3.5 马氏体相变热力学25

1.4 相变过程中原子移动方式的演化25

1.4.1 相变过程中原子迁移的热力学26

1.4.2 实际金属中的扩散27

1.4.3 过冷奥氏体相变过程中原子的迁移方式28

1.4.4 成分不变原子热激活跃迁位移29

1.4.5 原子位移方式不同是区别相变机制的重要判据30

1.5 马氏体相变的分类30

1.5.1 按相变驱动力分类30

1.5.2 按马氏体相变动力学特征分类31

1.5.3 表面马氏体33

1.6 马氏体相变的特征和定义33

1.6.1 马氏体相变的基本特征34

1.6.2 马氏体相变的定义38

1.6.3 马氏体的定义39

1.6.4 马氏体相变与贝氏体相变的联系和区别40

参考文献41

第2章 过冷奥氏体转变产物的表面浮凸44

2.1 珠光体表面浮凸45

2.1.1 珠光体表面浮凸的发现45

2.1.2 SEM观察45

2.1.3 STM观察46

2.1.4 金相显微镜观察47

2.1.5 珠光体表面浮凸的尺度48

2.2 魏氏组织表面浮凸48

2.2.1 钢中的魏氏组织形貌48

2.2.2 魏氏组织表面浮凸现象50

2.3 贝氏体表面浮凸51

2.3.1 贝氏体表面浮凸的SEM观察51

2.3.2 STM观察52

2.4 马氏体表面浮凸55

2.4.1 板条状马氏体表面浮凸55

2.4.2 中碳马氏体表面浮凸58

2.4.3 高碳马氏体表面浮凸59

2.4.4 马氏体表面浮凸线膨胀的理论计算61

2.4.5 N形切变与实际不符62

2.5 浮凸形成机理及其与相变机制的关系64

2.5.1 各类相变产物表面浮凸的比较64

2.5.2 各相比容不同是产生浮凸的根本原因65

2.5.3 表面浮凸和相变机制69

参考文献71

第3章 马氏体的组织形貌72

3.1 工业用钢的马氏体组织形貌72

3.1.1 超低碳钢淬火马氏体73

3.1.2 低碳钢淬火马氏体73

3.1.3 中碳钢淬火马氏体组织78

3.1.4 高碳钢淬火马氏体组织82

3.1.5 铸铁的淬火马氏体组织87

3.2 铁基马氏体物理本质和典型形貌88

3.2.1 钢中马氏体的物理本质88

3.2.2 体心立方马氏体89

3.2.3 体心正方马氏体91

3.2.4 Fe-M系合金马氏体99

3.3 奥氏体的稳定化及残留奥氏体102

3.3.1 奥氏体的热稳定化102

3.3.2 热稳定化机制104

3.3.3 奥氏体的机械稳定化105

3.3.4 残留奥氏体的形成106

3.3.5 残留奥氏体的转变108

参考文献110

第4章 马氏体的晶体结构和位向关系111

4.1 钢中马氏体的晶体结构和碳原子的位置111

4.1.1 钢中马氏体的晶体结构111

4.1.2 马氏体中碳原子的分布114

4.1.3 马氏体中碳原子的偏聚116

4.2 位向关系和惯习面119

4.2.1 以往的测定结果120

4.2.2 位向关系的XRD测定122

4.2.3 位向关系和惯习面的成因123

4.3 ε马氏体相变124

4.3.1 ε（hcp）马氏体形貌124

4.3.2 ε马氏体相变驱动力125

4.3.3 ε马氏体相变机制126

4.4 马氏体的比体积127

4.4.1 钢中马氏体的比体积127

4.4.2 有色金属合金马氏体相变时体积的变化129

参考文献129

第5章 马氏体的亚结构及成因131

5.1 马氏体中的位错亚结构及形成机制131

5.1.1 板条状马氏体亚结构的观察132

5.1.2 切变机制不能解释高密度缠结位错的形成134

5.1.3 关于高密度位错的形成135

5.2 马氏体中的孪晶亚结构及形成137

5.2.1 形变孪晶和相变孪晶137

5.2.2 马氏体组织中的孪晶形貌137

5.2.3 马氏体孪晶的形成机制143

5.3 马氏体中的层错亚结构144

5.3.1 层错和层错能144

5.3.2 合金元素对层错能的影响145

5.3.3 钢中马氏体的层错146

5.3.4 铜合金马氏体的层错149

5.3.5 马氏体层错成因的探讨150

5.4 马氏体中脊及成因150

5.4.1 马氏体中脊的形貌特征150

5.4.2 中脊形貌的观察151

5.4.3 马氏体中脊的孪晶结构152

5.4.4 马氏体中脊的成因153

参考文献155

第6章 马氏体相变热力学及马氏体点157

6.1 马氏体相变驱动力157

6.1.1 Fe-C合金马氏体相变热力学条件158

6.1.2 Fe-C合金马氏体相变驱动力的计算159

6.1.3 相变驱动力典型模型的计算结果160

6.1.4 Fe-Ni合金马氏体相变驱动力161

6.1.5 铁基合金fcc→hcp（ε）马氏体相变驱动力162

6.1.6 有色金属合金马氏体相变驱动力162

6.2 马氏体相变的阻力163

6.2.1 马氏体相变自由焓的变化163

6.2.2 马氏体相变阻力△Gα→M164

6.2.3 有色金属合金马氏体相变的阻力167

6.2.4 切变过程的能耗和切变阻力168

6.3 马氏体点及应用170

6.3.1 马氏体点的定义170

6.3.2 马氏体点与化学成分关系170

6.3.3 奥氏体化条件对Ms点的影响172

6.3.4 形变和应力对Ms的影响173

6.3.5 马氏体点在生产实际中的应用174

参考文献174

第7章 马氏体相变动力学176

7.1 变温马氏体相变动力学176

7.2 等温马氏体相变动力学180

7.3 爆发型马氏体转变动力学183

7.4 热弹性马氏体相变185

7.5 表面马氏体187

参考文献189

第8章 马氏体相变的切变机制及其误区190

8.1 马氏体相变切变机制的研究历程及评价191

8.1.1 马氏体相变切变机制的研究历程191

8.1.2 对切变机制的评价193

8.2 马氏体相变晶体学的经典模型194

8.2.1 马氏体相变的K-S切变模型和西山模型195

8.2.2 马氏体相变的G-T模型199

8.2.3 马氏体相变的B-B双重切变模型201

8.2.4 依据位向关系设计切变模型的片面性203

8.3 马氏体相变的唯象学说及评价204

8.3.1 不变平面应变的概念205

8.3.2 贝茵应变不是不变平面应变206

8.3.3 不畸变平面的产生207

8.3.4 简单切变208

8.3.5 刚性转动209

8.3.6 矩阵式描述210

8.3.7 对表象学说的评价210

8.4 马氏体相变切变机制的误区211

8.4.1 误区一：切变过程缺乏热力学可能性212

8.4.2 误区二：马氏体相变晶体学切变模型与实际基本上不符213

8.4.3 误区三：切变机制缺乏试验依据215

参考文献219

第9章 马氏体相变的形核221

9.1 马氏体相变形核模型221

9.1.1 以往的试验观察221

9.1.2 马氏体相变的形核学说222

9.2 马氏体相变形核的新观察225

9.2.1 在晶粒界上形核225

9.2.2 在孪晶界上形核226

9.2.3 在相界面上形核227

9.2.4 在晶界、晶内均能形核227

9.2.5 马氏体在表面上形核229

9.2.6 隐晶马氏体的形核230

9.3 马氏体形核机制231

9.4 马氏体临界晶核及形核功234

9.4.1 以往马氏体晶核的计算234

9.4.2 马氏体晶核临界尺寸和形核功235

9.4.3 晶核尺寸和形核功的具体计算238

参考文献242

第10章 马氏体长大、马氏体组织的形成244

10.1 纯铁γ→α马氏体相变机制244

10.1.1 纯铁α马氏体的产生244

10.1.2 γ→α马氏体的形核245

10.1.3 马氏体晶核的长大247

10.2 钢中的马氏体转变机制249

10.2.1 含碳量对马氏体组织结构的影响249

10.2.2 非切变长大250

10.2.3 原子集体协同位移251

10.3 马氏体的长大253

10.3.1 钢中马氏体长大的试验观察255

10.3.2 马氏体的长大过程255

10.3.3 应变能对马氏体长大的影响258

10.4 马氏体组织形貌的形成259

10.4.1 马氏体组织形貌的演化259

10.4.2 马氏体组织呈现不同形貌的学说263

10.4.3 应变能是主导马氏体形貌演化的主要因素265

10.5 隐晶马氏体组织及形成267

10.5.1 工业用高碳钢隐晶马氏体形貌267

10.5.2 隐晶马氏体组织的成因270

10.5.3 隐晶马氏体的形核长大275

参考文献275

第11章 有色金属及合金中的马氏体相变278

11.1 有色合金马氏体形貌及物理本质278

11.1.1 晶体学特征278

11.1.2 铜合金中的马氏体形貌279

11.1.3 Ti及其合金中的马氏体组织282

11.2 有色合金中马氏体晶体结构特点283

11.2.1 晶体结构的多样性283

11.2.2 铜合金马氏体的晶体结构类型284

11.2.3 Ni-Ti合金马氏体的晶体结构286

11.3 有色金属合金中的马氏体相变287

11.3.1 Ti-Ni合金中的马氏体相变287

11.3.2 铜合金中的马氏体相变288

11.3.3 Cu-Zn-Al合金中的马氏体相变292

11.3.4 Cu-Al合金中的马氏体相变293

11.4 热弹性马氏体和形状记忆效应296

11.4.1 热弹性马氏体的组织转变296

11.4.2 超弹性299

11.4.3 形状记忆材料及应用302

参考文献307

第12章 氧化锆陶瓷中的马氏体相变309

12.1 ZrO2的晶体结构309

12.2 ZrO2体系的相关系311

12.3 部分稳定ZrO2中的相变314

12.4 四方相多晶ZrO2的相变319

参考文献320

第13章 马氏体的力学性能及应用322

13.1 钢中马氏体的力学性能322

13.1.1 马氏体的强度和硬度322

13.1.2 马氏体的韧性和脆性324

13.1.3 马氏体相变超塑性330

13.2 马氏体的应用331

13.2.1 形变热处理331

13.2.2 应变时效热处理334

13.2.3 马氏体时效钢335

参考文献336

第14章 马氏体的微裂纹与钢件淬火开裂337

14.1 淬火马氏体显微开裂337

14.1.1 马氏体显微裂纹的形态337

14.1.2 马氏体显微裂纹的形成机理342

14.1.3 影响淬火显微开裂的因素343

14.1.4 显微裂纹对钢力学性能的影响347

14.2 马氏体沿晶裂纹及形成机理349

14.2.1 马氏体沿晶裂纹和断口的观察349

14.2.2 马氏体中杂质元素的分布351

14.2.3 淬火马氏体沿晶断裂机制352

14.3 钢件淬火开裂机理355

14.3.1 淬火马氏体脆性是钢件开裂的主要原因355

14.3.2 淬火显微开裂及显微局部应力是钢件宏观淬裂的先导356

14.3.3 宏观内应力是钢件淬裂的应力条件357

14.3.4 裂纹形状与应力的关系359

14.3.5 正常加热温度下钢件淬裂分析359

14.4 影响淬火开裂的因素360

14.4.1 钢材冶金质量的影响360

14.4.2 含碳量及合金元素的影响362

14.4.3 原始组织的影响364

14.4.4 零件尺寸和形状的影响366

14.4.5 加热不当的影响367

14.4.6 淬火冷却的影响369

参考文献371