本书是材料科学与工程专业的基础理论课程教材，按照材料科学与工程专业的教学大纲编写。其内容分为金属固态相变基础、钢中奥氏体的形成、珠光体转变、马氏体相变、贝氏体相变、钢中的回火转变和合金的脱溶沉淀与时效等部分，着重讲述金属材料在热处理过程中的基本原理和理论知识。
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第一章 金属固态相变基础 1
1.1 金属固态相变概论 1
1.1.1 金属固态相变的主要分类 1
1.1.2 金属固态相变的主要特点 7
1.2 金属固态相变热力学 11
1.2.1 金属固态相变的热力学条件 11
1.2.2 金属固态相变的形核 14
1.2.3 金属固态相变的晶核长大 20
1.3 金属固态相变动力学 25
1.3.1金属固态相变的速率 25
1.3.2 钢中过冷奥氏体转变动力学 28
第二章 钢中奥氏体的形成 37
2.1 奥氏体的组织特征 37
2.1.1 奥氏体形成的温度范围 37
2.1.2 奥氏体的组织和结构 38
2.1.3 奥氏体的性能 39
2.2 奥氏体的形成机制 40
2.2.1 奥氏体形核 40
2.2.2 奥氏体晶核长大 41
2. 2.3 剩余碳化物溶解 42
2.2.4 奥氏体均匀化 42
2.3 奥氏体形成动力学 43
2.3.1 奥氏体等温形成动力学 43
2.3.2 连续加热时奥氏体的形成 48
2.4 奥氏体晶粒长大及其控制 50
2.4.1 奥氏体晶粒度 51
2.4.2 奥氏体晶粒长大原理 52
2.4.3 影响奥氏体晶粒长大的因素 55
第三章 珠光体转变 58
3.1 珠光体的组织特征 58
3.2 珠光体转变机制 61
3.2.1 珠光体转变时的领先相 61
3.2.2 珠光体的形成过程 62
3.2.3 亚（过）共析钢的珠光体转变 65
3.3 珠光体转变动力学 67
3.3.1 珠光体的形核率，和长大速度G 67
3.3.2 珠光体转变动力学图 69
3.3.3 先共析相的长大动力学 69
3.3.4 影响珠光体转变动力学的因素 70
3.4 珠光体转变产物的机械性能 72
3.4.1 珠光体的机械性能 72
3.4.2 铁素体加珠光体的机械性能 73
3.4.3 形变珠光体的机械性能 75
第四章 马氏体相变 76
4.1 马氏体相变的主要特征 76
4.1.1 切变共格和表面浮突现象 76
4.1.2 无扩散性 77
4.1.3 具有特定的位向关系和惯习面 77
4.1.4 在一个温度范围内完成相变 79
4.1.5 可逆性 80
4.2 马氏体相变热力学 80
4.2.1 马氏体相变热力学条件 80
4.2.2 影响钢中Ms点的主要因素 82
4.3 马氏体相变晶体学的经典模型 86
4.3.1 马氏体相变的形核理论 86
4.3.2 乌氏体相变的切变模型 87
4.4 马氏体相变动力学 89
4.4.1 降温瞬时形核、瞬时长大 89
4.4.2 等温形核、瞬时长大 90
4.4.3 自触发形核、瞬时长大 90
4.4.4 表面马氏体相变 91
4.5 钢中马氏体的晶体结构 91
4.5.1 马氏体点阵常数和碳含量的关系 91
4.5.2 马氏体的点阵结构及其畸变 92
4.6 钢及铁合金中马氏体的组织形态 93
4.6.1 板条状马氏体 93
4.6.2 片状马氏体 94
4.6.3 其他马氏体形态 95
4.6.4 影响马氏体形态及其内部亚结构的因素 96
4.7 奥氏体的稳定化 99
4.7.1 奥氏体的热稳定化 99
4.7.2 奥氏体的机械稳定化 101
4.8 马氏体的机械性能 102
4.8.1 马氏体的硬度和强度 102
4.8.2 马氏体的韧性 106
4.8.3 马氏体的相变诱发塑性 106
第五章 贝氏体相变 109
5.1 贝氏体相变的基本特征和组织形态 109
5.1.1 贝氏体相变的基本特征 109
5.1.2 钢中贝氏体的组织形态 110
5.2 贝氏体相变机制 114
5.2.1 恩金贝氏体相变假说 114
5.2.2 柯俊贝氏体相变假说 115
5.2.3 贝氏体的形成过程 117
5.3 贝氏体相变动力学及其影响因素 119
5.3.1 贝氏体等温相变动力学 119
5.3.2 贝氏体相变时碳的扩散 120
5.3.3 影响贝氏体相变动力学的因素 121
5.4 钢中贝氏体的机械性能 123
5.4.1 影响贝氏体机械性能的主要因素 123
5.4.2 贝氏体的强度和硬度 124
5.4.3 贝氏体的韧性 124
第六章 钢中的回火转变 126
6.1 淬火碳钢回火时的组织转变 126
6.1.1 马氏体中碳原子偏聚 126
6.1.2 马氏体分解 127
6.1.3 残余奥氏体转变 130
6.1.4 碳化物析出与转变 132
6.1.5 α相状态变化及碳化物聚集长大 134
6.2 合金元素对回火转变的影响 136
6.2.1 合金元素对马氏体分解的影响 136
6.2.2 合金元素对残余奥氏体转变的影响 137
6.2.3 合金元素对碳化物转变的影响 137
6.2.4 回火时的二次硬化现象 138
6.2.5 合金元素对d相回复和再结晶的影响 139
6.3 回火时机械性能的变化 140
6.3.1 硬度和强度的变化 140
6.3.2 塑性和韧性的变化 141
6.3.3 钢的回火脆性 141
第七章 合金的脱溶沉淀与时效 146
7.1 脱溶过程和脱溶物的结构 147
7.1.1 G.P.区的形成及其结构 147
7.1.2 过渡相的形成及其结构 148
7.1.3 平衡相的形成及其结构 149
7.2 脱溶热力学和动力学 150
7.2.1 脱溶的热力学分析 150
7.2.2 脱溶动力学及其影响因素 151
7.3 脱溶后的显微组织 153
7.3.1 连续脱溶及其显微组织 153
7.3.2 非连续脱溶及其显微组织 154
7.3.3 脱溶过程中的显微组织变化 156
7.4 脱溶时效时的性能变化 157
7.4.1 冷时效和温时效 157
7.4.2 时效硬化机制 159
7.4.3 回归现象 161
7.5 铁基合金的脱溶与时效 162
7.5.1 马氏体时效钢的脱溶 162
7.5.2 铁基合金的淬火时效 164
7.5.3 应变时效 165
7.6 合金的调幅分解 165
7.6.1 调幅分解的热力学条件 166
7.6.2 调幅分解过程 168
7.6.3 调幅分解的结构、组织和性能 169
参考文献 171
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