《金属和合金中的相变》求取 ⇩

前言页1

1 热力学与相图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 压力的作用8

1.2.3 凝固的驱动力9

1.3 二元溶液11

1.3.1 二元溶液的吉布斯自由能11

1.3.2 理想溶液12

1.3.3 化学势14

1.3.4 规则溶液16

1.3.5 活度21

1.3.6 真实溶液22

1.3.7 有序相24

1.3.8 中间相25

1.4 非均匀系统中的平衡28

1.5 二元相图33

1.5.1 简单相图33

1.5.2 具有溶解度间隙的系统34

1.5.3 有序合金36

1.5.4 简单共晶系36

1.5.5 包含中间相的相图36

1.5.6 吉布斯相律37

1.5.7 温度对固溶度的影响39

1.5.8 平衡空位浓度41

1.6 界面对平衡的影响43

1.7 三元平衡46

1.8 二元溶液的其它热力学关系52

1.9 相变动力学54

参考文献55

阅读资料55

练习题56

2 扩散58

2.1 扩散的原子机理59

2.2 间隙式扩散62

2.2.1 作为无规跳动过程的间隙式扩散62

2.2.2 温度的作用--热激活65

2.2.3 平衡态扩散67

2.2.4 非平衡态扩散68

2.2.5 扩散方程的解69

2.3 置换式扩散74

2.3.1 自扩散74

2.3.2 空位扩散78

2.3.3 在置换式合金中的扩散78

2.3.4 在稀置换式合金中的扩散90

2.4 原子迁移率91

2.5 在二元合金中的示踪原子扩散93

2.6 在三元合金中的扩散96

2.7.1 沿晶界和自由表面的扩散98

2.7 高扩散率通道98

2.7.2 沿位错扩散101

2.8 在多相二元合金中的扩散102

参考文献105

阅读资料106

练习题106

3 晶体的界面和显微结构109

3.1 界面自由能109

3.2 固--气界面111

3.3 单相固溶体中的晶界116

3.3.1 小角度及大角度晶界117

3.3.2 特殊大角度晶界121

3.3.3 在多晶体材料中的平衡125

3.3.4 晶界的热激活迁移130

3.3.5 晶粒长大动力学139

3.4 固体中的相界面143

3.4.1 共格界面143

3.4.2 第二相的形状：界面能的影响149

3.4.3 第二相形状：错配应变的影响157

3.4.4 共格的丧失162

3.4.5 可滑动界面165

3.4.6 固--液界面171

3.5 界面迁移175

3.5.1 扩散控制及界面控制长大178

参考文献184

阅读资料185

练习题186

4 凝固188

4.1 纯金属中的形核188

4.1.1 均匀形核188

4.1.2 均匀形核率193

4.1.3 非均匀形核195

4.1.4 熔化形核200

4.2 纯净固相的长大201

4.2.1 连续长大201

4.2.2 侧向长大202

4.2.3 热流和界面稳定性206

4.3 合金的凝固210

4.3.1 单相合金的凝固211

4.3.2 共晶凝固221

4.3.3 非共晶成分合金232

4.3.4 包晶凝固234

4.4 铸锭和铸件的凝固235

4.4.1 铸锭的组织236

4.4.2 铸锭和铸件内的偏析239

4.4.3 连续铸造240

4.5 溶化焊的凝固246

4.6 一些铸件和焊件的研究实例252

4.6.1 碳钢和低合金钢铸件252

4.6.2 高速钢铸件253

4.6.3 不锈钢焊接金属257

参考文献263

练习题264

阅读资料264

5 固态中的扩散型相变267

5.1 固相中的均匀形核269

5.2 非均匀形核275

5.2.1 非均匀形核的速率280

5.3 析出物的长大283

5.3.1 以平直非共格界面为前沿的长大283

5.3.2 片状和针状物的扩散控制增加长度287

5.3.3 片状析出物的增厚290

5.4 综合转变动力学--TTT图292

5.5 时效硬化合金中的脱溶295

5.5.1 铝--铜合金中的脱溶296

5.5.2 铝--银合金中的脱溶303

5.5.3 淬火引入的空位303

5.5.4 时效硬化309

5.5.5 调幅分解313

5.5.6 颗粒粗化318

5.6 铁素体在奥氏体中的析出过程322

5.7 胞状脱溶327

5.8.1 Fe-C合金中的珠光体反应331

5.8 共析转变331

5.8.2 贝氏体转变339

5.8.3 合金元素对淬透性的影响343

5.8.4 连续冷却图347

5.8.5 合金钢中的纤维和相间沉淀354

5.9 块型转变354

5.10 有序转变363

5.11 研究实例373

5.11.1 锻造钛合金373

5.11.2 低碳微合金轧制钢的可焊性377

参考文献384

阅读资料385

练习题385

6 无扩散型转变388

6.1 无扩散型转变的特点389

6.1.1 碳在铁中的固溶体391

6.2 马氏体晶体学395

6.2.1 fcc→bct转变的贝茵模型396

6.2.2 晶体学理论与实验结果比较402

6.3 马氏体形核理论404

6.3.1 马氏体共格核心的形成405

6.3.2 位错在马氏体形核过程中的作用408

6.3.3 促进转变的位错应变能412

6.4 马氏体生长416

6.4.1 板条马氏体的生长417

6.4.2 片状马氏体419

6.4.3 稳定化422

6.4.4 外加应力的影响422

6.4.5 晶粒尺寸的作用423

6.5 预马氏体现象423

6.6 铁基马氏体的回火424

6.7 研究实例434

6.7.1 淬火与回火的低合金碳钢435

6.7.2 可控转变钢436

6.7.3 双相钢440

6.7.4 “形状记忆”金属：Nitinol442

参考文献444

阅读资料445

练习题446

附录：练习题解答447