材料热加工基础

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 K-S模型

4.6.3 G-T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

《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。