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第1章 材料概论1

1.1金属材料1

1.1.1碳钢与微合金化钢1

1.1.2合金钢4

1.1.3有色金属6

1.1.4铸铁9

1.2高分子材料10

1.2.1高分子材料的强度与韧性10

1.2.2工程塑料与橡胶13

1.3工程结构陶瓷材料14

1.4复合材料18

1.4.1纤维增强18

1.4.2纤维增韧20

1.4.3纤维增韧复合材料类型及应用22

第2章 固态金属中的扩散24

2.1扩散现象的本质24

2.2固态金属扩散的条件27

2.3扩散方程28

2.3.1扩散第一定律28

2.3.2扩散第二定律29

2.3.3扩散应用举例31

2.4扩散问题的热力学分析39

2.4.1扩散的驱动力39

2.4.2扩散原子的迁移率40

2.4.3上坡扩散40

2.5扩散类型41

2.5.1根据扩散过程中浓度变化分类41

2.5.2根据扩散方向与浓度梯度方向的关系分类42

2.5.3根据扩散过程中出现新相分类43

2.6扩散机制45

2.7影响扩散的因素48

2.7.1温度48

2.7.2晶体结构49

2.7.3固溶体类型50

2.7.4晶体缺陷50

2.7.5浓度52

2.7.6合金元素52

第3章 金属的凝固54

3.1液态金属54

3.1.1液态金属的一些性质54

3.1.2液态金属的结构57

3.2溶液的过冷与凝固过程58

3.3形核60

3.3.1均匀形核61

3.3.2不均匀形核65

3.4生长68

3.4.1液-固界面上原子迁移过程的动力学及温度梯度68

3.4.2液-固界面的微观组织70

3.4.3晶体生长机制和生长速率72

3.4.4纯金属凝固时的生长形态73

3.4.5金属凝固后的晶粒大小76

3.5金属凝固理论的应用77

3.5.1制取单晶体77

3.5.2非晶态金属78

第4章 二元相图与合金的凝固80

4.1相平衡与相图80

4.1.1相平衡80

4.1.2相图的表示和实验测定方法82

4.2匀晶相图和固溶体的凝固87

4.2.1匀晶相图87

4.2.2固溶体的平衡凝固88

4.2.3固溶体的不平衡凝固91

4.2.4合金凝固时的溶质分布93

4.2.5合金中的成分过冷99

4.2.6固溶体凝固时的晶体生长101

4.3共晶相图及共晶转变107

4.3.1共晶相图107

4.3.2共晶合金的平衡凝固108

4.3.3共晶组织及其形成机理112

4.3.4亚共晶及过共晶组织118

4.3.5共晶合金的不平衡凝固119

4.4包晶相图及包晶转变124

4.4.1包晶相图124

4.4.2具有包晶转变合金的平衡凝固124

4.4.3具有包晶转变合金的不平衡凝固126

4.4.4包晶转变的应用127

4.5二元相图的分析和使用128

4.5.1其他类型的二元相图128

4.5.2复杂二元相图的分析方法134

4.5.3应用相图判断合金性能和分析合金热处理138

4.6铁碳相图和碳钢140

4.6.1铁碳相图140

4.6.2典型铁碳合金的平衡凝固142

4.6.3碳对钢的组织和性能的影响149

4.6.4杂质元素对钢的组织和性能的影响151

4.7合金铸件的组织和缺陷155

4.7.1铸锭（件）的宏观组织155

4.7.2枝晶间距159

4.7.3偏析160

4.7.4缩孔163

4.7.5晶粒取向166

4.7.6钢锭的组织与缺陷167

第5章 三元合金相图172

5.1三元合金相图的成分表示方法172

5.1.1浓度三角形172

5.1.2在浓度三角形中具有特定意义的线173

5.1.3三元合金相图成分的其他表示方法174

5.2三元合金相图中的直线定律和重心定律175

5.2.1直线定律175

5.2.2重心定律176

5.3组元在液态及固态均无限溶解的相图177

5.3.1相图分析177

5.3.2等温截面177

5.3.3变温截面180

5.4组元在液态无限溶解、固态完全不溶和具有共晶转变的相图181

5.4.1相图分析181

5.4.2等温截面184

5.4.3变温截面187

5.4.4投影图190

5.5组元在液态无限溶解、固态有限溶解和具有共晶转变的相图191

5.5.1相图分析191

5.5.2典型合金的结晶过程192

5.6三元合金相图应用实例195

5.6.1 Fe-C-Si三元合金相图195

5.6.2 Fe-Cr-C三元合金相图196

5.6.3 Al-Cu-Mg三元合金相图203

5.6.4 Fe-C-P三元合金相图204

5.7三元合金相图中相的平衡和相区接触法则208

5.7.1三元合金相图中的两相平衡208

5.7.2三元合金相图中的三相平衡208

5.7.3三元合金相图中的四相平衡209

5.7.4相区接触法则212

第6章金属及合金的塑性变形213

6.1单晶体的塑性变形213

6.1.1滑移214

6.1.2孪生228

6.1.3晶体的扭折233

6.2多晶体的塑性变形235

6.2.1多晶体变形的特点235

6.2.2晶界（晶粒大小）影响236

6.2.3屈服现象239

6.3金属塑性变形后的组织和性能243

6.3.1塑性变形对金属组织的影响243

6.3.2塑性变形后金属性能的变化246

6.4合金的塑性变形253

6.4.1固溶体的塑性变形254

6.4.2多相合金的塑性变形257

第7章回复与再结晶264

7.1回复265

7.1.1回复的作用265

7.1.2回复动力学266

7.1.3回复的机制267

7.2再结晶273

7.2.1再结晶动力学273

7.2.2再结晶过程中的形核277

7.2.3影响再结晶的主要因素与再结晶晶粒大小281

7.3晶粒长大285

7.3.1晶粒长大的基本知识286

7.3.2正常晶粒长大288

7.3.3影响晶粒长大的因素290

7.3.4异常晶粒长大（二次再结晶）296

7.3.5由表面能提供的晶界移动驱动力299

7.3.6再结晶图300

7.3.7退火孪晶301

7.4再结晶织构302

7.5金属材料的热加工305

7.5.1动态回复和动态再结晶306

7.5.2热加工对金属材料组织与性能的影响311

7.5.3超塑性313

第8章 固态金属中的相变316

8.1固态相变的特点及其分类316

8.1.1固态相变的特点316

8.1.2固态相变的分类318

8.2固态相变过程323

8.2.1固态相变的形核过程323

8.2.2固态相变的生长过程（相界面的移动）331

8.3扩散型相变335

8.3.1沉淀（脱溶）335

8.3.2共析转变340

8.3.3调幅分解343

8.4马氏体相变346

8.4.1有色合金的马氏体相变346

8.4.2马氏体相变的晶体学349

8.4.3马氏体相变的动力学353

8.4.4热弹性马氏体与形状记忆效应355

8.5贝氏体转变356

8.5.1贝氏体的组织形态357

8.5.2贝氏体的性能359

8.5.3贝氏体转变的特点359

参考文献362