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第七章 金属凝固过程1

第一节 凝固过程中的溶质再分布1

一、非平衡凝固1

二、单相合金平衡分配系数2

三、溶质再分布的三种情况3

四、溶质仅通过扩散而在液相中再分布3

五、溶质藉助熔液流动而分布于整个液相5

六、液相中部分混合时的溶质再分布规律6

七、区域提纯——合金中溶质再分布的应用7

第二节 单相合金的非平衡凝固8

一、成分过冷8

二、凝固界面的稳定性11

三、胞状生长12

四、胞状树枝晶13

五、等轴树枝晶15

六、枝晶间距16

第三节 多相合金的非平衡凝固18

一、共晶合金的非平衡凝固18

二、包晶合金的非平衡凝固21

第四节 凝固过程中的熔液流动21

一、浇注时熔液运动引起的动量对流21

二、温差引起熔液流动21

三、局部密度变化引起熔液对流22

四、收缩力及静压力引起熔液流动22

五、外力引起熔液流动22

第五节 铸件的宏观组织23

一、典型的铸件宏观组织23

二、等轴晶粒的形成23

三、铸锭内三个区域的形成25

第六节 溶质偏析26

一、正常偏析26

二、反偏析26

三、比重偏析27

四、V形偏析和∧形（倒V形）偏析27

五、带状偏析28

六、枝晶偏析28

七、晶界偏析29

第七节 凝固组织的控制30

一、促进等轴晶粒生成的措施30

二、孕育处理31

三、振动处理细化晶粒33

四、加入变质剂改变晶体形态33

五、改变合金的组成相33

第八节 焊缝的凝固35

一、焊缝凝固的特点36

二、焊缝金属的溶质偏析38

三、熔合区的组织39

第九节 焊缝凝固组织的控制40

一、调整焊接工艺40

二、采用晶粒细化剂41

三、焊缝金属在振动下凝固41

复习思考题42

第八章 铸件形成技术基础43

第一节 液态金属的充型43

一、液态金属充型能力43

二、液态金属的充型特点和对铸件质量的影响45

三、液态金属停止流动的机理46

四、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施46

第二节 铸造凝固过程的表示方法52

一、铸件凝固过程的研究方法52

二、铸件凝固过程的表示方法54

第三节 铸件凝固过程中的热传导56

一、铸件和铸型的热交换形式56

二、铸件和铸型的温度场57

三、铸件凝固时间的计算62

四、铸件内的温度梯度及其影响因素65

第四节 铸件的凝固方式67

一、铸件凝固区域及其结构67

二、铸件的凝固方式及其影响因素69

三、结晶温度范围对铸件凝固过程的影响72

四、灰铸铁和球墨铸铁的凝固74

复习思考题77

第九章 固态相变78

第一节 金属固态相变的基本特点78

一、界面结构和界面能对固态相变的影响78

二、新相优先在晶体缺陷处形核79

三、母相中存在惯习面80

四、固态相变可能在发生原子迁移或不发生原子迁移的情况下进行80

第二节 固态形核与固态相变驱动力的热力学分析81

一、固态相变的形核能量条件81

二、形核速率81

三、相变驱动力分析82

第三节 新相的生长84

一、控制新相生长的因素84

二、生长机制86

第四节 固态相变的分类87

一、相变过程中发生原子扩散运动的固态相变87

二、相变过程中原子不发生扩散的固态相变88

三、介于扩散型和非扩散型转变之间的固态相交88

第五节 过饱和固溶体的分解88

一、沉淀88

二、连续沉淀和非连续沉淀91

三、调幅分解92

第六节 共析转变94

第七节 马氏体相变95

一、马氏体形态96

二、马氏体晶体结构99

三、马氏体相变的主要特征100

四、马氏体的形成102

五、马氏体形成的晶体学理论103

六、马氏体中两种亚结构的形成106

第八节 块状转变107

复习思考题108

第十章 钢的固态相变109

第一节 钢在加热和冷却时的组织转变109

一、奥氏体及其形成过程109

二、奥氏体等温形成动力学112

三、连续加热时奥氏体的形成116

四、奥氏体晶粒的长大与组织遗传118

五、过冷奥氏体的等温转变121

六、过冷奥氏体的连续冷却转变127

第二节 过冷奥氏体的珠光体转变132

一、珠光体的组织形态、结构与性能132

二、珠光体的形成过程137

三、珠光体转变动力学141

四、亚（过）共析钢先共析相的形成145

第三节 马氏体转变150

一、钢中马氏体的晶体结构150

二、钢中马氏体转变的主要特点152

三、钢中马氏体形态及其结构153

四、影响钢中马氏体转变开始温度（Ms）的主要因素154

五、高碳马氏体内的微裂纹157

六、马氏体的机械性能160

七、奥氏体的稳定化162

八、残余奥氏体164

第四节　过冷奥氏体的贝氏体转变165

一、贝氏体转变特点和晶体结构165

二、贝氏体形态166

三、贝氏体形成过程169

四、贝氏体转变动力学171

五、影响贝氏体转变动力学的因素172

六、贝氏体的机械性能175

第五节 淬火钢的回火转变177

一、淬火钢回火时的组织转变177

二、回火组织与性能181

三、合金元素对回火过程的影响183

四、回火脆性185

复习思考题187

第十一章 金属塑性变形与再结晶188

第一节 单晶体的塑性变形188

一、滑移188

二、滑移系189

三、滑移的临界剪应力及其影响因素190

四、孪生193

五、扭折196

六、单晶体塑性变形时的应力和应变197

第二节 多晶体的塑性变形197

一、多晶体塑性变形的主要特点197

二、多晶体塑性变形的应力和应变198

第三节 影响金属塑性和形变抗力的因素199

一、合金元素的影响199

二、形变温度的影响199

三、形变速率的影响200

四、应力状态的影响202

五、其他因素的影响203

第四节 金属塑性变形后的组织与性能203

一、塑性变形引起金属组织结构的变化203

二、冷塑性变形对金属物理化学性能的影响205

三、冷塑性变形后出现内应力206

第五节 合金的塑性变形207

一、单相固溶体合金的塑性变形207

二、多相合金的塑性变形208

第六节 冷塑性变形金属加热时的组织变化与储藏能209

第七节 回复212

一、回复的机制212

二、回复动力学213

第八节 再结晶215

一、再结晶的形核过程和形核机制215

二、再结晶动力学218

三、与再结晶有关的几个特殊问题221

第九节 晶粒长大225

一、正常晶粒长大225

二、影响晶粒长大的因素225

三、异常晶粒长大（二次再结晶）228

第十节 动态回复与动态再结晶230

一、动态回复与动态再结晶230

二、高温变形对金属材料室温机械性能的影响232

第十一节 合金的热变形加工232

一、热变形加工与冷变形加工232

二、热变形加工时金属材料的组织和性能变化233

三、超塑性234

复习思考题238

第十二章 塑性加工力学基础239

第一节 应力分析239

一、点的应力状态239

二、一点附近的微分平衡方程式242

三、空间应力分析243

第二节 应变分析251

一、变形的基本概念251

二、小应变及应变速度252

三、对数应变或自然应变260

四、平面变形及轴对称问题的几何方程261

第三节 屈服准则262

一、概述262

二、屈雷斯加（Tresca）屈服准则和密席斯（Mises）屈服准则263

三、各向同性的理想塑性材料的屈服表面和屈服轨迹264

四、中间主应力的影响266

五、平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化267

六、屈服准则的实验校核267

七、各向同性应变硬化材料的后继屈服轨迹268

第四节 塑性应力—应变关系269

一、真实应力—应变曲线269

二、弹性应力应变关系——广义虎克定律及弹性变形能274

三、塑性应力应变关系的特点275

四、塑性应力应变关系276

五、塑性应力应变关系的实验验证280

第五节 锻压变形力的工程计算281

一、概述281

二、滑移线法283

三、主应力法（切块法）295

四、上限法299

第六节 金属塑性成形的摩擦303

一、金属塑性成形时摩擦的特点303

二、摩擦定律及其应用304

三、摩擦系数的测定和选用305

复习思考题306