材料热加工基础

内容概要

　　《材料热加工基础》分为上下两篇。上篇为热处理部分，主要介绍了金属或合金固态相变的一般规律以及其在加热和冷却过程中相变的类型、条件、速度、机制和产物的组织与性能，它既是材料热加工(热处理、铸造、锻压和焊接)的理论基础，也是发展新材料、新工艺的理论基础。下篇为铸造部分，主要分析了铸件形成过程的基本规律及内在联系，以及从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素。　　《材料热加工基础》既可作为金属材料工程专业的热处理和铸造方向、材料成型与控制工程专业本科生的专业基础课教材，也可作为从事冶金、机械等行业相关科研人员及工程技术人员的参考书。本书由西安工业大学杨觉明、上官晓峰和要玉宏主编。

书籍目录

上篇 金属热处理第1章 金属固态相变理论基础1.1 金属固态相变的基本类型1.1.1 平衡转变1.1.2 不平衡转变1.1.3 固态相变的其他分类1.2 固态相变的特征1.2.1 相界面1.2.2 弹性应变能1.2.3 位向关系和惯习面1.2.4 原子的扩散速度1.2.5 亚稳过渡相1.2.6 晶体缺陷1.3 固态相变的热力学1.4 固态相变时的形核和晶核长大1.4.1 固态相变时的形核1.4.2 固态相变时的晶核长大1.4.3 固态相变动力学方程复习思考题第2章 奥氏体的形成2.1 奥氏体的组织结构和性能2.2 奥氏体的形成2.2.1 奥氏体形成的热力学条件2.2.2 奥氏体的形成机理2.3 奥氏体的等温形成动力学2.3.1 成核率2.3.2 长大速度2.3.3 奥氏体等温形成动力学曲线2.3.4 影响奥氏体形成速度的因素2.4 连续加热时奥氏体的形成2.5 奥氏体晶粒长大及其控制2.5.1 奥氏体晶粒度2.5.2 奥氏体晶粒长大原理2.5.3 影响奥氏体晶粒长大的因素2.6 非平衡组织加热时的奥氏体形成2.6.1 针形奥氏体的形成2.6.2 粗大奥氏体晶粒的遗传性及其控制复习思考题第3章 珠光体转变3.1 珠光体的组织形态与晶体结构3.1.1 珠光体的组织形态3.1.2 珠光体的晶体学3.1.3 珠光体的片层间距3.2 珠光体的形成过程3.2.1 珠光体形成的热力学条件3.2.2 片状珠光体的形成过程3.2.3 粒状珠光体的形成机理3.3 亚（过）共析钢的珠光体转变3.3.1 亚（过）共析钢先共析相的形态3.3.2 伪共析组织的形成3.3.3 钢中的魏氏组织3.4 珠光体转变的动力学3.4.1 珠光体的成核率和长大速度3.4.2 珠光体转变动力学图3.4.3 影响珠光体转变动力学的因素3.4.4 珠光体转变动力学估算3.5 合金元素对珠光体转变的影响3.5.1 对A1点和共析碳浓度的影响3.5.2 对珠光体转变动力学的影响3.5.3 对珠光体转变过程的影响3.6 珠光体的力学性能3.6.1 珠光体的力学性能3.6.2 铁素体珠光体钢的力学性能3.6.3 形变珠光体的力学性能3.7 钢中碳化物的相间沉淀3.7.1 相间沉淀条件3.7.2 相间沉淀机理3.7.3 相间沉淀产物的形态与性能复习思考题第4章 马氏体转变4.1 钢中马氏体的晶体结构4.1.1 马氏体点阵常数和碳含量的关系4.1.2 新生马氏体的异常正方度4.1.3 马氏体的点阵结构及畸变4.1.4 C原子在马氏体点阵中的分布4.2 马氏体转变的主要特点4.2.1 切变共格和表面浮凸现象4.2.2 马氏体转变的无扩散性4.2.3 具有一定的位向关系和惯习面4.2.4 马氏体转变非恒温性和不完全性4.2.5 马氏体转变的可逆性4.3 马氏体的组织形态4.3.1 马氏体的形态4.3.2 影响马氏体形态及内部亚结构的因素4.3.3 FeC合金片状马氏体显微裂纹的形成4.4 马氏体转变的热力学条件4.4.1 马氏体转变的驱动力4.4.2 Ms点的物理意义4.4.3 Md点的定义4.4.4 影响Ms点的主要因素4.5 马氏体转变动力学4.5.1 马氏体转变的形核4.5.2 马氏体转变的动力学类型4.6 马氏体的切变模型4.6.1 Bain模型4.6.2 KS模型4.6.3 GT模型4.6.4 K(Kelly)N(Nutting)V(Venables)模型4.7 马氏体的力学性能4.7.1 马氏体的硬度和强度4.7.2 马氏体的塑性和韧性4.7.3 马氏体的相变塑性4.7.4 马氏体的物理性能4.8 奥氏体的稳定化4.8.1 奥氏体的热稳定化4.8.2 奥氏体的机械稳定化4.8.3 奥氏体稳定化规律在生产中的应用4.9 热弹性马氏体与形状记忆效应4.9.1 马氏体的逆转变4.9.2 热弹性马氏体4.9.3 热弹性马氏体的伪弹性行为4.9.4 形状记忆效应复习思考题第5章 贝氏体转变5.1 贝氏体转变的基本特征5.2 贝氏体的组织形态和亚结构5.2.1 上贝氏体5.2.2 下贝氏体5.2.3 无碳化物贝氏体5.2.4 粒状贝氏体5.2.5 柱状贝氏体5.2.6 反常贝氏体5.3 贝氏体转变的热力学条件及转变过程5.3.1 贝氏体转变的热力学条件5.3.2 贝氏体形成过程5.3.3 贝氏体铁素体长大机制5.4 贝氏体转变的动力学5.4.1 贝氏体转变的动力学特点5.4.2 贝氏体等温转变动力学图5.4.3 影响贝氏体转变动力学的因素5.5 钢中贝氏体的力学性能5.5.1 贝氏体的强度5.5.2 贝氏体的韧性5.5.3 贝氏体的耐磨性5.5.4 非贝氏体组织对贝氏体混合组织力学性能的影响复习思考题第6章 钢的过冷奥氏体转变图6.1 过冷奥氏体等温转变图6.1.1 过冷奥氏体等温转变图的建立6.1.2 过冷奥氏体等温转变图的基本类型6.1.3 影响过冷奥氏体等温转变图的因素6.2 过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图）6.2.1 CCT图的建立6.2.2 冷却速度对转变产物的影响6.2.3 CCT图的基本类型6.3 TTT图与CCT图的比较和应用6.3.1 TTT图与CCT图的比较6.3.2 TTT图和CCT图的应用复习思考题第7章 淬火钢回火时的转变7.1 淬火钢回火时的组织转变7.1.1 淬火钢回火时的组织转变概况7.1.2 淬火碳钢的回火转变7.2 合金元素对回火转变的影响7.2.1 合金元素对马氏体分解的影响7.2.2 合金元素对残余奥氏体转变的影响7.2.3 合金元素对碳化物转变的影响7.2.4 回火时的二次硬化和二次淬火7.2.5 合金元素对α相回复与再结晶的影响7.3 淬火钢回火时力学性能的变化7.3.1 硬度7.3.2 强度和塑性7.3.3 韧性7.4 钢的回火脆性复习思考题第8章 合金的脱溶沉淀与时效8.1 脱溶沉淀过程及其热力学8.1.1 脱溶沉淀热力学8.1.2 脱溶沉淀过程8.2 脱溶沉淀后的显微组织8.2.1 局部脱溶及其显微组织8.2.2 连续脱溶及其显微组织8.2.3 不连续脱溶及其显微组织8.2.4 脱溶过程中的显微组织变化8.3 沉淀脱溶过程动力学8.3.1 脱溶沉淀等温动力学图8.3.2 等温脱溶沉淀动力学图的影响因素8.4 脱溶沉淀时合金性能的变化8.4.1 冷时效和温时效8.4.2 时效硬化机制8.4.3 回归现象8.5 调幅分解8.5.1 调幅分解的热力学条件8.5.2 调幅分解过程8.5.3 调幅分解的组织与性能复习思考题参考文献下篇 铸造第9章 液态金属的结构和性质9.1 金属加热过程中的膨胀与熔化9.1.1 晶体中的原子结合9.1.2 金属原子的热运动与金属的加热膨胀9.1.3 金属的熔化9.2 液态金属的结构9.2.1 液态金属结构的热力学分析9.2.2 液态金属的X射线衍射分析9.2.3 液态金属的结构9.2.4 实际液态金属的结构9.3 液态金属的性质9.3.1 液态金属的黏滞性9.3.2 液态金属的表面张力9.3.3 液体合金的其他性质9.4 例题复习思考题第10章 凝固过程中的传输现象10.1 凝固过程中的传热10.1.1 导热微分方程10.1.2 大型平板铸件的凝固传热10.1.3 凝固潜热与铸件铸型界面的处理10.1.4 影响铸件温度场的因素10.1.5 铸件的凝固方式10.1.6 凝固方式与铸件质量的关系10.1.7 铸件的凝固时间10.2 浇注和凝固过程中液态金属的流动10.2.1 液态金属的对流10.2.2 凝固过程中液态金属的流动10.2.3 枝晶间液态金属的流动10.3 凝固过程中的溶质再分配10.3.1 溶质再分配与平衡分配系数10.3.2 平衡凝固条件下的溶质再分配10.3.3 非平衡凝固条件下的溶质再分配10.4 例题复习思考题第11章 凝固过程中的结晶现象11.1 液态金属结晶的基本原理11.1.1 液态金属结晶的热力学条件11.1.2 液态金属的形核11.1.3 固液界面结构11.1.4 晶体生长11.1.5 晶体的生长表面11.2 纯金属的结晶11.3 单相合金的结晶11.3.1 凝固过程的成分过冷现象11.3.2 成分过冷对晶体生长的影响11.4 共晶合金的结晶11.4.1 共晶合金的结晶方式11.4.2 规则共晶合金的结晶11.4.3 不规则共晶合金的结晶11.5 例题复习思考题第12章 铸态组织的控制12.1 宏观铸态组织12.1.1 晶粒的游离与增殖12.1.2 等轴晶组织的控制12.1.3 控制铸态组织的一些特殊工艺方法12.2 定向凝固技术12.2.1 定向凝固技术概述12.2.2 定向凝固高温合金12.2.3 定向凝固自生复合材料12.2.4 单晶生长复习思考题第13章 铸造性能13.1 液态金属的充型过程13.1.1 液态金属的充型能力13.1.2 液态金属充型过程的理论计算13.1.3 影响充型能力的因素及提高充型能力的措施13.2 铸件的收缩13.2.1 收缩基本概念13.2.2 铸钢与铸铁的收缩13.2.3 铸件的收缩13.3 例题复习思考题第14章 铸造缺陷14.1 铸件的偏析14.1.1 显微偏析14.1.2 宏观偏析14.2 铸件的缩孔和缩松14.2.1 缩孔14.2.2 缩松14.2.3 灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松14.2.4 缩孔的影响因素与防止途径14.3 铸造应力及铸件的变形和冷裂14.3.1 热应力14.3.2 机械应力14.3.3 铸件的变形及其防止14.3.4 铸件的裂纹及防止14.4 铸件的热裂14.4.1 热裂形成的温度范围14.4.2 热裂的形成机理14.4.3 影响热裂形成的因素与防止铸件产生热裂的途径14.5 铸件的气孔14.5.1 气体的溶解与析出14.5.2 析出性气孔14.5.3 反应性气孔14.6 其他铸造缺陷14.6.1 冷隔14.6.2 披缝14.6.3 氧化物夹杂及夹渣14.6.4 浇不到14.7 例题复习思考题第15章 各种铸造方法简介15.1 砂型铸造15.1.1 砂型铸造的生产过程及其特点15.1.2 砂型铸造工艺过程简介15.2 特种铸造15.2.1 熔模铸造15.2.2 金属型铸造15.2.3 压力铸造（简称压铸）15.2.4 离心铸造15.2.5 挤压铸造15.2.6 低压铸造15.2.7 实型铸造15.2.8 连续铸造参考文献

章节摘录

版权页：插图：（1）同素异构转变纯金属在一定的温度和压力下，由一种结构转变为另一种结构的现象称为同素异构转变。铁、钛、锰和钴都具有同素异构转变的特性。若在固溶体中发生这种结构的转变，则称为多形性转变。如钢在冷却时由奥氏体中析出先共析铁素体的过程就属于多形性转变。（2）共析转变合金在冷却时由一个固相分解为两个不同固相的转变称为共析转变，可以用反应式来表示。例如，钢在冷却过程中由奥氏体母相中同时析出铁素体和渗碳体，得到珠光体组织的过程就是共析转变。在加热时，也可以发生的转变。（3）包析转变合金在冷却时由一个固相与另一个固相相互作用而生成第三个新固相的过程，其反应式类似于包晶反应式。（4）平衡脱溶转变在缓慢冷却的条件下，由过饱和的固溶体析出过剩相的过程，称为平衡脱溶沉淀。其特点是母相不消失，但随着新相的析出，母相的成分和体积分数也不断变化，且新相的成分和结构始终与母相的不同，有时新相的成分也有变化。如钢在冷却时，由奥氏体中析出二次渗碳体的过程就属于平衡脱溶转变，而前面提到的由奥氏体中析出先共析铁素体的过程既是多形性转变，也是平衡脱溶转变。（5）调幅分解某些在高温下具有均匀单相固溶体组织的合金，当冷却到某一温度范围时可分解为两种结构与母相相同、但成分有明显差别的两个微区的转变称为调幅分解。可以用反应式表示。调幅分解的特点是需要上坡扩散过程（即溶质由低浓度区向高浓度区扩散）。在转变初期形成的两个微区之间并没有明显的界面和成分突变，但通过上坡扩散，使均匀的固溶体变成两相不均匀的固溶体。

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《材料热加工基础》：热处理原理、铸造原理。

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