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第一章 液体金属和固体金属的结构1

第一节 液体金属的结构1

一、两种类型的凝固1

二、关于液体金属的实验结果及其分析2

三、液体金属结构的理论4

第二节 金属原子结构的特点和金属结合6

一、金属原子结构的特点6

二、金属键6

第三节 固体金属的晶体结构7

一、晶体特征7

二、金属晶体结构7

第二章 形核16

第一节 金属结晶的热力学分析16

一、金属结晶的现象16

二、结晶的热力学条件17

第二节 均质形核18

一、均质形核的能量条件19

二、液体金属均质形核温度的测定21

三、均质形核的形核率23

第三节 非均质形核24

一、非均质形核的能量条件的分析24

二、非均质形核的理论25

第三章 长大30

第一节 固相-液相界面的结构30

一、固相-液相界面的两种类型30

二、决定固相-液相界面类型的因素31

第二节 晶体长大的机构和速度33

一、垂直长大机构33

二、通过表面形核而长大34

三、沿晶体缺陷长大34

第三节 晶体长大时形成的晶体缺陷35

一、空穴35

二、位错36

三、小角度晶界37

四、孪晶晶界和晶粒晶界38

第四章 二元合金平衡相图概述39

第一节 合金结构的概述39

第二节 合金的热力学概念和相律41

一、合金的热力学概念41

二、相律42

第三节 平衡相图的测定43

一、平衡相图的意义43

二、平衡相图的测定方法44

第四节 简单二元平衡相图的类型45

第五节 复杂的二元平衡相图的分析48

第五章 纯金属和单相合金的凝固50

第一节 纯金属的凝固50

一、温度梯度对长大方式的影响50

二、纯金属凝固后的组织53

第二节 单相合金的凝固54

一、平衡凝固55

二、杠杆定律56

三、非平衡凝固57

第三节 单相合金凝固中溶质的再分布59

一、分配系数59

二、研究方法60

三、溶质在液相中仅通过扩散而分布60

四、溶质在液相中完全混合62

五、溶质在液相中部分混合63

六、长大速度变化所引起的溶质再分布63

七、研究溶质再分布的意义64

第四节 合金凝固的成分过冷65

一、成分过冷是怎样引起的？66

二、出现成分过冷的条件67

三、成分过冷的过冷度68

第五节 胞状组织和胞状枝晶组织68

一、胞状组织69

二、胞状枝晶组织70

第六章 多相合金的凝固73

第一节 共晶凝固73

一、平衡凝固73

二、共晶合金的分类75

三、非小平面-非小平面型的共晶77

四、小平面-非小平面型的共晶86

五、小平面-小平面型的共晶93

六、非平衡凝94

七、共晶组成相之间晶体学位向关系98

八、共晶组织和性能的关系99

九、三元共晶简介101

第二节 包晶凝固101

一、平衡凝固102

二、非平衡凝固103

三、包晶合金的定向凝固105

四、包晶反应的应用107

第三节 偏晶凝固109

一、平衡凝固110

二、偏晶合金的定向凝固111

第四节 合晶凝固113

第五节 涉及下晶反应的凝固114

一、命名法114

二、下晶平衡相图的类型114

三、涉及下晶反应的平衡凝固116

第六节 金属中的质点和夹杂物118

一、夹杂物的分类118

二、影响夹杂物形态和分布的因素118

第七节 金属中的气体122

第七章 固态合金的相结构124

第一节 固溶体124

一、固溶体的类型124

二、置换固溶体125

三、间隙固溶体130

第二节 中间相133

一、电化学化合物(正常价化合物)133

二、电子化合物135

三、尺寸因素化合物136

第八章 三元合金系相图142

第一节 概述142

一、合金成分的表示方法142

二、杠杆定律和重心定则的应用144

三、相区接触规律145

四、三元相图的截面图及投影图145

第二节 三组元在液态与固态下均能完全互溶的相图145

一、空间图形146

二、凝固过程中二相成分和相对量的变化146

三、截面图和投影图146

第三节 三组元液态完全互溶、固态完全不互溶的简单三元共晶型相图148

一、空间图形及合金凝固过程分析148

二、投影图及各区域合金的组织149

三、等温截面151

四、垂直截面152

第四节 三组元液态无限互溶、固态部分互溶共晶型相图153

一、空间图形153

二、投影图和凝固过程及其组织分析154

三、等温截面154

四、变温截面154

第五节 三组元在液态下完全互溶、两对组元具有包晶转变，另一对组元在固态下完全溶解的合金相图157

一、空间图形及投影图157

二、等温截面和垂直截面157

第六节 三组元在液态下完全互溶、两对组元形成共晶系，另一对组元在固态完全互溶的合金相图159

一、空间图形及投影图分析159

二、截面图160

第七节 具有包共晶转变的合金相图161

一、一对二元系形成不稳定化合物，另两对二元系均具有共晶反应，三组元间不形成固溶体具有包共晶转变的合金相图161

二、两对二元系形成共晶转变，另一对二元系形成包晶转变，具有包共晶转变的合金相图164

第八节 具有三元包晶转变的合金相图165

第九节 存在两种以上化合物的合金相图167

一、两个二元金属间化合物之一具有一定的熔点，另一个在熔化前就已分解的相图167

二、产生多个具有一定熔点的二元金属间化合物的相图168

三、形成三元金属间化合物的相图168

第十节 三元合金相图中的相平衡规律169

一、两相平衡169

二、三相平衡169

三、四相平衡171

第十一节 三元合金相图的应用176

第九章 铸锭及铸件的宏观组织及其形成机理179

第一节 铸锭和铸件的宏观组织179

第二节 三个晶区形成机构的经典理论及其不完整性180

第三节 等轴晶形成的根本原因182

一、实验观察182

二、等轴晶在模壁上的形成与脱离184

第四节 激冷区的形成机构185

第五节 柱状晶区的形成机构188

第六节 等轴晶区的形成机构189

第十章 金属铸锭及铸件组织的控制技术190

第一节 铸态组织对机械性能的影响190

第二节 铸态组织的控制途径191

第三节 孕育处理191

一、孕育理论191

二、各种金属与合金的孕育剂194

三、通过铸型处理来控制铸态组织196

第四节 动态下结晶198

一、振动对凝固过程及组织的影响198

二、搅拌对凝固及组织的影响200

三、对流对凝固及组织的影响201

第五节 铸造条件对凝固及组织的影响202

一、浇注温度对凝固及组织的影响202

二、浇注方法对凝固及组织的影响202

第六节 悬浮浇注法204

第七节 铸型的冷却能力对铸态组织的影响205

第八节 激冷下结晶206

第九节 压实铸造法208

第十节 真空对铸态组织和性能的影响209

第十一节 通电流对合金铸态组织的影响210

第十二节 定向凝固技术与柱状晶212

第十三节 连续铸造铸锭的凝固特点213

一、钢在连续铸造时凝固的特征213

二、关于连续铸造铸锭组织的形成机理简介213

三、影响连续铸造铸锭组织的因素简介214

第十四节 焊缝组织及其控制215

第十一章 偏析、缩孔及热裂217

第一节 偏析217

一、正常偏析217

二、反偏析219

三、比重偏析220

四、V型及反V型偏析220

五、点状偏析221

六、带状偏析222

七、鲁德威-苏列特效应222

八、胞状偏析222

九、枝晶偏析223

十、晶界偏析224

十一、铸锭中的偏析图形225

第二节 缩孔225

第三节 热裂226

第十二章 铸铁的凝固及其控制228

第一节 灰铸铁的机械性能和金相组织228

一、高碳相228

二、金属基体232

三、非金属夹杂物233

第二节 铸铁的结晶和凝固233

一、Fe-C状态图的分析233

二、典型铸铁的结晶过程和组织变化235

三、灰铸铁的结晶237

四、铸铁的凝固242

第三节 影响铸铁组织的因素及控制247

一、化学成分的影响248

二、冷却速度的影响251

三、孕育处理的影响255

四、振动的影响267

第十三章 铝和铸造铝合金的凝固及其控制268

第一节 金属铝268

一、铝的凝固及显微组织268

二、铝的物理性能270

三、铝的机械性能271

第二节 铸造铝合金的凝固及组织272

一、Al-Cu合金272

二、Al-Si合金274

三、Al-Zn合金281

四、Al-Zn-Cu合金283

五、Al-Mg合金285

六、Al-Cu-Ni合金(Y合金)286

七、活塞用的铝合金288

八、压铸用的铝合金289

九、铸造用高强度铝合金290

第三节 振动能对铝及其合金凝固和组织的影响291

一、振动能对铝凝固组织的影响292

二、振动对Al-8i合金的影响292

三、振动对ZL203的影响293

四、振动对ZL102的294

五、超声波振动处理对过共晶铝硅铜合金的影响295

第四节 人工对流对铝及其合金凝固及组织的影响295

一、人工对流对宏观组织的影响295

二、人工对流对微观组织的影响297

第五节 压力对铝合金凝固过程，组织及性能的影响298

一、压力对ZL102显微组织和Al-Si相图的影响298

二、压力对ZL102的性能的影响299

第六节 关于铝--硅合金的变质处理303

一、关于过共晶Al-Si合金初晶Si的细化303

二、关于Al-Si合金中共晶组织的细化311

三、同时细化初晶硅和共晶硅的研究314

四、关于铝合金中铝的晶粒细化314

主要参考文献316