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第一章　金属的晶体结构1

1-1 金属1

一、金属原子的结构特点1

二、金属健2

三、结合力与结合能2

1-2　金属的晶体结构4

一、晶体的特性4

二、晶格与晶胞4

三、3种典型的金属晶体结构5

四、晶向指数和晶面指数14

五、晶体的各向异性18

六、多晶型性19

1-3 实际金属的晶体结构19

一、点缺陷20

二、线缺陷21

三、面缺陷27

习题31

第二章 纯金属的结晶33

2-1 金属结晶的现象33

一、结晶过程的宏观现象33

二、金属结晶的微观过程34

2-2 金属结晶的热力学条件35

2-3 金属结晶的结构条件37

2-4 晶核的形成38

一、均匀形核38

二、非均匀形核42

2-5　晶核长大46

一、固液界面的微观结构47

二、晶体长大机制48

三、固液界面前沿液体中的温度梯度49

四、晶体生长的界面形状——晶体形态50

五、长大速度53

六、晶粒大小的控制54

2-6 金属铸锭的组织与缺陷56

一、铸锭三晶区的形成56

二、铸锭组织的控制58

三、铸锭缺陷59

习题61

第三章　二元合金的相结构与结晶62

3-1 合金中的相62

一、相的分类63

二、影响相结构的因素63

3-2　合金的相结构64

一、固溶体64

二、金属化合物69

3-3　二元合金相图的建立72

一、二元相图的表示方法72

二、二元合金相图的测定方法72

三、相律及杠杆定律73

3-4 匀晶相图及固溶体的结晶75

一、相图分析75

二、固溶体合金的平衡结晶过程75

三、固溶体的不平衡结晶79

四、区域偏析和区域提纯80

五、成分过冷及其对晶体成长形状和铸锭组织的影响83

3-5 共晶相图及其合金的结晶87

一、相图分析87

二、典型合金的平衡结晶及其组织87

三、不平衡结晶及组织93

四、比重偏析和区域偏析95

3-6　包晶相图及其合金的结晶96

一、相图分析96

二、典型合金的平衡结晶过程及组织97

三、不平衡结晶及组织99

四、包晶转变的实际应用99

3-7　其它类型的二元合金相图100

一、组元间形成化合物的相图100

二、偏晶、熔晶和合晶相图101

三、具有固态转变的二元合金相图103

3-8　二元相图的分析和使用105

一、相图分析步骤105

二、应用相图时要注意的问题106

三、根据相图判断合金的性能107

习题109

第四章　铁碳合金111

4-1 铁碳合金的组元及基本相111

一、纯铁111

二、渗碳体113

4-2 Fe-Fe3C相图分析114

一、相图中的点、线、区及其意义114

二、包晶转变（水平线HJB）114

三、共晶转变（水平线ECF）115

四、共析转变（水平线PSK）115

五、三条重要的特性曲线116

4-3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织117

一、ωC=0.01％的工业纯铁118

二、共析钢118

三、亚共析钢119

四、过共析钢120

五、共晶白口铁121

六、亚共晶白口铁121

七、过共晶白口铁122

4-4　含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响123

一、对平衡组织的影响123

二、对机械性能的影响124

三、对工艺性能的影响125

4-5　钢中的杂质元素及钢锭组织127

一、钢中的杂质元素及其影响127

二、钢锭的组织及其宏观缺陷129

习题133

第五章　三元合金相图135

5-1 三元合金相图的表示方法135

一、成分三角形135

二、在成分三角形中具有特定意义的直线136

5-2　三元系平衡相的定量法则137

一、直线法则和杠杆定律137

二、重心法则138

5-3　三元匀晶相图139

一、相图分析139

二、三元固溶体合金的结晶过程139

三、等温截面（水平截面）140

四、变温截面（垂直截面）141

五、投影图142

5-4　三元共晶相图143

一、组元在固态完全不溶的共晶相图143

二、组元在固态有限溶解，具有共晶转变的相图149

5-5　三元相图总结145

一、三元系的两相平衡155

二、三元系的三相平衡155

三、三元系的四相平衡156

四、相区接触法则159

5-6 三元合金相图应用举例159

一、Fe-C-Si三元系变温截面159

二、Fe-C-Cr三元系等温截面160

三、Al-Cu-Mg三元系液相面投影图161

习题162

第六章 金属及合金的塑性变形与断裂165

6-1　金属的变形特性165

一、应力-应变曲线165

二、真应力-其应变曲线166

三、金属与合金的弹性变形167

6-2　单晶体的塑性变形169

一、滑移169

二、孪生176

6-3 多晶体的塑性变形178

一、多晶体的塑性变形过程179

二、晶粒大小对塑性变形的影响179

6-4 合金的塑性变形181

一、单相固溶体的塑性变形181

二、多相合金的塑性变形182

6-5　塑性变形对金属组织和性能的影响184

一、塑性变形对组织结构的影响184

二、塑性变形对金属性能的影响187

三、残余应力189

6-6　金属的断裂189

一、断裂分类190

二、微孔聚集型断裂192

三、解理断裂193

四、沿晶断裂194

五、影响材料断裂的基本因素194

六、断裂韧性及其应用196

习题198

第七章 金属及合金的回复与再结晶200

7-1 形变金属与合金在退火过程中的变化200

一、显微组织的变化200

二、储存能及内应力的变化201

三、机械性能的变化201

四、其它性能的变化201

五、亚晶粒尺寸202

7-2　回复202

一、退火温度和时间对回复过程的影响202

二、回复机理202

三、亚结构的变化203

四、回复退火的应用204

7-3　再结晶205

一、再结晶晶核的形成与长大205

二、再结晶温度及其影响因素206

三、再结晶晶粒大小的控制208

7-4 晶粒长大209

一、晶粒的正常长大209

二、晶粒的反常长大212

三、再结晶退火后的组织213

7-5　金属的热加工214

一、金属的热加工与冷加工214

二、动态回复与动态再结晶215

三、热加工后的组织与性能216

习题218

第八章　扩散219

8-1 概述219

一、扩散现象和本质219

二、扩散机理221

三、固态金属扩散的条件223

四、固态扩散的分类224

8-2 扩散定律226

一、菲克第一定律226

二、菲克第二定律226

三、扩散应用举例227

8-3　影响扩散的因素231

一、温度231

二、晶体结构232

三、固溶体类型232

四、晶体缺陷233

五、化学成分234

习题234

第九章　钢的热处理原理236

9-1 概述236

一、热处理的作用236

二、热处理与相图236

三、固态相变的特点238

四、固态相变的类型240

9-2　钢在加热时的转变240

一、共析钢奥氏体的形成过程240

二、影响奥氏体形成速度的因素242

三、奥氏体晶粒大小及其影响因素244

9-3　钢在冷却时的转变248

一、概述248

二、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线249

三、影响过冷奥氏体等温转变的因素251

四、珠光体转变253

五、马氏体转变259

六、贝氏体转变270

七、过冷奥氏体连续冷却转变曲线及其应用276

9-4　钢在回火时的转变280

一、淬火钢的回火转变及组织280

二、淬火钢在回火时性能的变化285

三、回火脆性286

四、淬火后的回火产物与奥氏体直接分解产物的性能比较288

习题289

第十章　钢的热处理工艺290

10-1　钢的退火与正火290

一、退火目的及工艺290

二、正火目的及工艺294

三、退火和正火的选用295

10-2　钢的淬火与回火295

一、钢的淬火295

二、钢的回火305

三、淬火加热缺陷及其防止306

10-3　其它类型热处理308

一、钢的形变热处理308

二、钢的表面淬火310

三、钢的化学热处理312

习题317

第十一章　工业用钢319

11-1 钢的分类和编号319

一、钢的分类319

二、钢的编号320

11-2　合金元素在钢中的作用322

一、合金元素在钢中的分布322

二、合金元素与铁和碳的相互作用322

三、合金元素对相变的影响324

四、合金元素对钢强韧性的影响328

11-3　构件用钢331

一、概述331

二、构件用钢的机械性能特点331

三、合金元素对构件用钢性能的影响333

四、常用的构件用钢335

五、铸钢338

11-4　机器零件用钢339

一、概述339

二、机器零件用钢的合金化特点340

三、渗碳钢343

四、调质钢346

五、弹簧钢350

六、滚动轴承钢354

11-5　工具钢356

一、概述356

二、刃具钢357

三、模具钢366

四、量具钢371

11-6　特殊性能钢372

一、不锈钢372

二、耐热钢379

三、耐磨钢384

习题385

第十二章　铸铁387

12-1 概述381

一、铸铁组织的形成387

二、石墨与基体对铸铁性能的影响391

12-2　常用普通铸铁393

一、灰铸铁393

二、可锻铸铁396

三、球墨铸铁399

四、蠕墨铸铁402

12-3　特殊性能铸铁404

一、耐磨铸铁404

二、耐热铸铁405

三、耐蚀铸铁406

习题407

第十三章　有色金属及合金408

13-1　铝及铝合金408

一、铝及铝合金的性能特点及分类编号408

二、铝及铝合金的强化409

三、变形铝合金412

四、铸造铝合金416

五、耐热铝合金419

13-2　钛及钛合金422

一、纯钛422

二、钛的合金化422

三、工业用钛合金423

四、钛合金的热处理426

13-3　铜及铜合金428

一、纯铜428

二、黄铜429

三、青铜431

13-4　轴承合金433

一、轴承合金的性能要求433

二、锡基轴承合金434

三、铝基轴承合金434

四、铝基轴承合金435

习题436

参考文献436