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1热力学和相图1

1. 1平衡1

1.2单元系4

1.2. 1作为温度函数的吉布斯自由能4

1.2.2压力作用6

1.2.3凝固的驱动力8

1. 3二元溶液9

1.3. 1二元溶液的吉布斯自由能9

1. 3.2理想溶液11

1. 3. 3化学势13

1.3.4规则溶液14

1.3.5活度17

1 3. 6真实溶液19

1. 3.7有序相20

1.3.8中间相21

1.4非均匀系统中的平衡23

1.5二元相图26

1.5. 1简单相图26

1.5.2具有互溶间隙的系统27

1.5.3有序合金28

1.5.4简单共晶系28

1.5.5包含中间相的相图28

1.5.6吉布斯相律32

1.5.7温度对固溶度的影响33

1.5.8平衡空位浓度34

1.6界面对平衡的影响36

1. 7三元平衡38

1. 8二元溶液的其他热力学关系43

1.9相图计算44

1.9. 1纯化学计量物质45

1.9.2溶液相47

1.9.2. 1置换溶液47

1.10相图动力学48

练习题49

参考文献51

进一步阅读的书目51

2扩散53

2. 1扩散的原子机制55

2.2间隙扩散56

2.2. 1作为随机跳动过程的间隙扩散56

2.2.2温度的作用——热激活59

2.2.3稳态扩散61

2.2.4非稳态扩散61

2.2. 5扩散方程的解62

2. 2.5. 1均匀化63

2. 2.5.2钢的渗碳64

2. 3置换扩散65

2.3. 1自扩散66

2.3.2空位扩散70

2.3.3置换合金中的扩散71

2.3.4稀置换合金中的扩散78

2.4原子迁移率78

2.5二元合金中的示踪原子扩散80

2.6三元合金中的扩散82

2.7高扩散率通道84

2.7. 1沿晶界和自由表面的扩散84

2.7. 2沿位错扩散86

2.8多相二元系中的扩散87

练习题89

参考文献91

进一步阅读的书目92

3晶体的界面和显微组织93

3. 1界面自由能94

3. 2固／气界面95

3.3单相固体中的晶界98

3.3. 1小角度和大角度晶界99

3.3.2特殊大角度晶界102

3. 3. 3多晶体材料中的平衡104

3.3.4晶界的热激活迁移108

3.3. 5晶粒长大动力学116

3.4固体中的相界面118

3.4. 1共格界面118

3.4.1.1完全共格界面118

3.4. 1. 2半共格界面120

3.4. 1. 3非共格界面122

3.4.1.4复杂的半共格界面122

3.4.2第二相的形状：界面能的影响123

3.4.2. 1完全共格脱溶物123

3.4.2.2部分共格脱溶物124

3.4.2.3非共格脱溶物126

3.4.2.4晶界上脱溶物127

3.4.3第二相形状：错配应变的影响128

3.4.3. 1完全共格脱溶物128

3.4. 3.2非共格包含物130

3.4. 3.3片状脱溶物132

3.4.4共格的丧失132

3.4.5可滑动界面134

3.4.6固／液界面139

3.5界面迁移141

3.5. 1扩散控制和界面控制长大143

练习题148

参考文献150

进一步阅读的书目151

4凝固153

4.1纯金属中的形核153

4.1.1均匀形核154

4. 1.2均匀形核速率158

4. 1.3非均匀形核159

4. 1.4熔化形核163

4.2纯固相的长大164

4.2. 1连续长大164

4. 2.2侧向长大164

4.2.3热流和界面稳定性167

4.3合金凝固170

4.3. 1单相合金的凝固170

4.3.2共晶凝固178

4.3.3非共晶成分合金186

4.3.4包晶凝固187

4.4铸锭和铸件的凝固188

4.4. 1铸锭组织188

4.4.2铸锭和铸件内的偏析191

4.4.3连续铸造192

4.5熔焊的凝固195

4.6从熔体淬火的凝固199

4.7金属玻璃200

热力学和动力学201

4.8一些铸件和焊件的研究实例203

4.8. 1碳钢和低合金钢铸件203

4.8.2高速钢铸件204

4.8. 3不锈钢焊接金属206

练习题210

参考文献211

进一步阅读的书目212

5固态中的扩散型相变213

5. 1固相中的均匀形核215

5.2非均匀形核220

5.2. 1非均匀形核速率223

5. 3脱溶物长大226

5.3. 1平面非共格界面为前沿的长大226

5. 3.2片状和针状物的扩散控制增加长度229

5.3.3片状脱溶物的增厚231

5.4综合转变动力学：TTT图233

5.5时效硬化合金中的脱溶236

5.5. 1铝-铜合金中的脱溶236

5.5.2铝-银合金中的脱溶243

5.5.3淬火引入的空位243

5. 5.4时效硬化246

5. 5.5调幅分解248

5. 5.6颗粒粗化252

5.6铁素体在奥氏体中的脱溶254

5.6. 1实例研究：铁素体形核和长大260

5.7胞状脱溶266

5. 8共析转变269

5. 8. 1Fe-C合金中的珠光体反应269

5. 8.2贝氏体转变273

5.8.3合金元素对淬透生的影响281

5.8.4连续冷却图285

5.8.5合金钢中的纤维和相间脱溶288

5.8.6 Scheil法则289

5. 9块型转变291

5. 10有序化转变295

5. 11研究实例301

5. 11. 1锻造钛合金301

5. 11.2低碳微合金轧制钢的可焊性304

5. 11. 3高强度和韧性超低碳贝氏体钢307

5. 11. 4超细贝氏体308

练习题311

参考文献312

进一步阅读的书目315

6无扩散型转变317

6. 1无扩散型转变的特点318

6.1.1碳在铁中的固溶体321

6.2马氏体晶体学323

6.2.1 fcc→bct转变的贝茵模型326

6.2.2晶体学理论和实验结果比较328

6.3马氏体形核理论329

6.3. 1马氏体共格核心的形成330

6.3.2位错在马氏体形核中的作用332

6.3.3促进转变的位错应变能336

6.4马氏体长大338

6.4. 1板条马氏体的长大339

6.4. 2片状马氏体340

6.4. 3稳定化342

6.4.4外加应力的影响343

6.4.5晶粒尺寸的作用343

6.5预马氏体现象344

6.6铁基马氏体的回火344

6.7研究实例353

6.7. 1淬火和回火的碳钢和低合金钢353

6.7.2控制转变钢354

6. 7.3 TRIP钢356

6.7.4“形状记忆”金属：Nitinol359

练习题361

参考文献362

进一步阅读的书目363

练习题解答365

索引417