《固態(tài)相變》共7章，包括固態(tài)相變導(dǎo)論、逆共析轉(zhuǎn)變與奧氏體、共析分解與珠光體、馬氏體相變與馬氏體、貝氏體相變與貝氏體、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變和合金的脫溶。本書在全面、系統(tǒng)地闡述金屬固態(tài)相變經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上，綜合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的科研新成果，大幅更新了內(nèi)容，展示了組織結(jié)構(gòu)的新觀察、新分析，與時(shí)俱進(jìn)地提出了新概念、新理論，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，推動(dòng)理論和技術(shù)創(chuàng)新。
傳承文明，開拓創(chuàng)新，更新教學(xué)內(nèi)容，是永恒的主題。
固態(tài)相變是材料科學(xué)與工程學(xué)科研究生的學(xué)位課，極為重要。本書是依據(jù)材料學(xué)、材料加工工程專業(yè)碩士研究生教學(xué)要求和多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，采用繼承與創(chuàng)新相結(jié)合的方法，綜合國(guó)內(nèi)外的最新研究成果，補(bǔ)充、完善、更新教學(xué)內(nèi)容，為建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)，培養(yǎng)材料科學(xué)創(chuàng)新型人才而撰寫的教材。
固態(tài)相變理論是金屬熱處理、鑄造、焊接、鍛壓、軋鋼、冶金等金屬材料工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是材料科學(xué)的重要支柱。本書內(nèi)容包括固態(tài)相變的一般規(guī)律、奧氏體的形成、共析分解、貝氏體相變、馬氏體轉(zhuǎn)變、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、合金的脫溶等內(nèi)容。涉及的科學(xué)問題有相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、晶體學(xué)、組織學(xué)等，核心內(nèi)容是組織結(jié)構(gòu)及相變機(jī)理。本教材在繼承以往成熟理論的基礎(chǔ)上，及時(shí)總結(jié)了固態(tài)相變領(lǐng)域的新概念、新機(jī)制和新理論。
科學(xué)是以范疇、定理、定律的形式來(lái)反映現(xiàn)實(shí)世界多種現(xiàn)象的本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的知識(shí)體系。科學(xué)是沿著“經(jīng)驗(yàn)事實(shí)-假說(shuō)-理論”的途徑發(fā)展的。科學(xué)技術(shù)哲學(xué)指出：概念是科學(xué)理論的細(xì)胞。可見概念極為重要。但科學(xué)概念的形成往往有個(gè)過程。初期觀察不充分，認(rèn)識(shí)有片面性，則概念欠準(zhǔn)確。隨著科學(xué)研究的深入，通過科學(xué)抽象，澄清了事物的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律性，則應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，更新概念，促進(jìn)理論進(jìn)一步發(fā)展。本書就固態(tài)相變中常用的重要概念，根據(jù)其物理內(nèi)涵和內(nèi)在規(guī)律作了相應(yīng)修改。
劉宗昌，內(nèi)蒙古科技大學(xué)教授。男，1940年生。河北玉田人。1965年畢業(yè)于北京科技大學(xué)（原北京鋼鐵學(xué)院）金屬學(xué)系。曾任中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)理事，內(nèi)蒙古熱處理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，現(xiàn)任《金屬熱處理》編委會(huì)高級(jí)顧問，《材料熱處理學(xué)報(bào)》等雜志編委會(huì)委員。
曾被評(píng)為冶金部高校先進(jìn)科技工作者、全國(guó)優(yōu)秀教師（獲獎(jiǎng)?wù)拢?nèi)蒙古教學(xué)名師。獲得多項(xiàng)教學(xué)改革成果獎(jiǎng)、教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)和教學(xué)名師獎(jiǎng)等。享受政府特殊津貼。從事金屬固態(tài)相變理論和熱處理技術(shù)研究，獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10項(xiàng)。出版學(xué)術(shù)著作、教材等12部，如《金屬固態(tài)相變教程》、《鋼件淬火開裂及防止方法》、《材料組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)怼贰ⅰ吨楣怏w轉(zhuǎn)變與退火》、《過冷奧氏體擴(kuò)散型相變》、《貝氏體與貝氏體相變》、《奧氏體形成珠光體轉(zhuǎn)變》、《冶金廠熱處理技術(shù)》等，發(fā)表學(xué)術(shù)論文230余篇。
袁澤喜，武漢科技大學(xué)（原武漢鋼鐵學(xué)院）教授、博士生導(dǎo)師。男，1946年生，湖北省鄂州市人。1969年畢業(yè)于東北大學(xué)金屬材料工程專業(yè)，曾任教研室主任，湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理分會(huì)常務(wù)理事。主要進(jìn)行材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)性能的教學(xué)工作。從事金屬材料強(qiáng)韌化、晶界偏聚的科學(xué)研究工作，完成縱向、橫向課題20余項(xiàng)，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和學(xué)術(shù)價(jià)值。獲得原國(guó)家教委、湖北省、武漢市科技進(jìn)步獎(jiǎng)和自然科學(xué)獎(jiǎng)多項(xiàng)，出版《鋼的成分、殘留元素及其性能的定量關(guān)系》、《金屬學(xué)與熱處理》著作2部，發(fā)表論文100余篇。
劉永長(zhǎng)，天津大學(xué)材料復(fù)合與功能化教育部工程研究中心主任，教授、博士生導(dǎo)師。男，1971年出生于湖南省新化縣。1990年進(jìn)入西北工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)，1994年、1997年和2000年先后在該校獲材料加工工程專業(yè)工學(xué)學(xué)士、碩士和博士學(xué)位；2000年至2003年在德國(guó)Max Planck金屬研究所從事博士后工作；2003年破格晉升為教授、博士生導(dǎo)師，與德國(guó)Max Planck金屬研究所建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的科研協(xié)作關(guān)系。研究領(lǐng)域?yàn)椴牧铣尚芜^程組織控制原理和材料復(fù)合與功能化技術(shù)。現(xiàn)為美國(guó)ASM材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)委員會(huì)執(zhí)行委員、中國(guó)材料網(wǎng)理事、中北大學(xué)兼職教授、天津市理化檢驗(yàn)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、天津市金屬學(xué)會(huì)和熱處理學(xué)會(huì)常務(wù)理事。先后獲全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)、天津青年五四獎(jiǎng)?wù)隆⑻旖蚯嗄昕萍吉?jiǎng)和霍英東高校青年教師（研究類）一等獎(jiǎng)等。
前言
第1章 固態(tài)相變導(dǎo)論
1.1 金屬及合金整合系統(tǒng)
1.1.1 復(fù)雜系統(tǒng)
1.1.2 整合系統(tǒng)
1.1.3 固態(tài)相變的復(fù)雜性及自組織現(xiàn)象
1.1.4 多形性是固態(tài)相變的根源
1.2 固態(tài)相變中原子的遷移
1.2.1 擴(kuò)散理論概要
1.2.2 原子遷移的熱力學(xué)分析
1.2.3 實(shí)際金屬中的擴(kuò)散
1.2.4 過冷奧氏體相變過程中原子的遷移方式
1.2.5 原子熱激活躍遷
1.3 固態(tài)相變熱力學(xué)基礎(chǔ)
1.3.1 相變熱力學(xué)分類
1.3.2 相變過程的能量變化
1.4 形核
1.4.1 形核模型
1.4.2 均勻形核
1.4.3 非均勻形核
1.5 新相的長(zhǎng)大
1.5.1 成分不變?cè)訁f(xié)同型位移長(zhǎng)大
1.5.2 成分不變?cè)臃菂f(xié)同型位移長(zhǎng)大
1.5.3 成分改變?cè)臃菂f(xié)同型位移長(zhǎng)大
1.6 相變動(dòng)力學(xué)
1.6.1 形核率
1.6.2 等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)
1.6.3 相變動(dòng)力學(xué)圖
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第2章 逆共析轉(zhuǎn)變與奧氏體
2.1 奧氏體
2.1.1 奧氏體的組織形貌
2.1.2 奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)
2.1.3 奧氏體成分的不均勻性
2.2 奧氏體的形成機(jī)理
2.2.1 奧氏體形成的熱力學(xué)條件
2.2.2 奧氏體的形核
2.2.3 奧氏體的晶核長(zhǎng)大
2.2.4 滲碳體的溶解和奧氏體成分的相對(duì)均勻化
2.2.5 針形奧氏體和球形奧氏體的形成
2.3 奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)
2.3.1 共析碳素鋼奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)
2.3.2 亞共析碳素鋼的等溫TTA圖
2.3.3 連續(xù)加熱時(shí)奧氏體形成的TTA圖
2.3.4 奧氏體的形核率和長(zhǎng)大速度
2.3.5 影響奧氏體形成速度的因素
2.4 奧氏體晶粒長(zhǎng)大
2.4.1 奧氏體晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象
2.4.2 奧氏體晶粒長(zhǎng)大機(jī)理
2.4.3 硬相微粒阻礙奧氏體晶界的移動(dòng)
2.4.4 影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素
2.4.5 粗大奧氏體晶粒的遺傳性
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第3章 共析分解與珠光體
3.1 珠光體的形貌和物理本質(zhì)
3.1.1 珠光體的組織形貌
3.1.2 珠光體的片間距
3.1.3 珠光體的物理本質(zhì)和定義
3.2 共析分解機(jī)理
3.2.1 過冷奧氏體共析分解熱力學(xué)
3.2.2 珠光體的形核機(jī)制
3.2.3 珠光體晶核的長(zhǎng)大
3.2.4 鋼中粒狀珠光體的形成
3.3 共析分解的特殊形式：“相間沉淀
3.3.1 “相間沉淀”的熱力學(xué)條件
3.3.2 “相間沉淀”的組織形貌
3.3.3 “相間沉淀”的機(jī)制
3.4 過冷奧氏體共析分解動(dòng)力學(xué)
3.4.1 形核率及長(zhǎng)大速度
3.4.2 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變C曲線
3.4.3 退火用TTT圖
3.4.4 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖
3.4.5 影響珠光體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)內(nèi)在因素
3.5 珠光體表面浮凸及其成因
3.5.1 珠光體表面浮凸
3.5.2 浮凸的成因
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第4章 馬氏體相變與馬氏體
4.1 馬氏體相變的基本特征
4.1.1 馬氏體相變的特征
4.1.2 馬氏體的定義
4.2 馬氏體相變的分類
4.2.1 按相變驅(qū)動(dòng)力分類
4.2.2 按馬氏體相變動(dòng)力學(xué)特征分類
4.2.3 表面馬氏體
4.3 馬氏體相變熱力學(xué)
4.3.1 Fe-C合金馬氏體相變熱力學(xué)
4.3.2 馬氏體點(diǎn)
4.4 馬氏體的物理本質(zhì)及組織形態(tài)
4.4.1 鋼中馬氏體的物理本質(zhì)
4.4.2 體心立方馬氏體(塒c4.4.3 體心正方馬氏體
4.4.4 Fe-M系合金馬氏體
4.4.5 有色合金馬氏體
4.4.6 鋼中馬氏體的比體積
4.5 馬氏體相變動(dòng)力學(xué)
4.5.1 變溫相變動(dòng)力學(xué)
4.5.2 等溫相變動(dòng)力學(xué)
4.5.3 爆發(fā)型馬氏體相變動(dòng)力學(xué)
4.5.4 奧氏體的熱穩(wěn)定化及殘留奧氏體
4.6 馬氏體相變機(jī)制
4.6.1 馬氏體的形核
4.6.2 馬氏體切變長(zhǎng)大的晶體學(xué)經(jīng)典模型
4.6.3 馬氏體相變的唯象學(xué)說(shuō)
4.6.4 對(duì)馬氏體相變切變機(jī)制的評(píng)價(jià)
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第5章 貝氏體相變與貝氏體
5.1 貝氏體相變理論的研究進(jìn)展
5.1.1 對(duì)貝氏體相變基本特征的共識(shí)
5.1.2 貝氏體相變論爭(zhēng)的焦點(diǎn)
5.1.3 貝氏體相變機(jī)制的整合
5.2 貝氏體相變的特征和定義
5.2.1 貝氏體相變的過渡性
5.2.2 貝氏體相變的其他特點(diǎn)
5.2.3 貝氏體的定義
5.3 貝氏體的組織結(jié)構(gòu)
5.3.1 鐵基貝氏體的組織形貌
5.3.2 貝氏體鐵素體的亞結(jié)構(gòu)
5.3.3 貝氏體碳化物的形貌
5.3.4 有色合金中的貝氏體
5.4 貝氏體相變熱力學(xué)
5.4.1 貝氏體相變的熱力學(xué)條件
5.4.2 相變驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算模型
5.5 貝氏體相變動(dòng)力學(xué)
5.5.1 對(duì)貝氏體相變動(dòng)力學(xué)的不同認(rèn)識(shí)
5.5.2 貝氏體相變動(dòng)力學(xué)圖
5.6 塊狀相變
5.6.1 塊狀相變的發(fā)現(xiàn)和定義
5.6.2 純鐵中的塊狀相變
5.6.3 二元鐵基合金中的塊狀相變
5.6.4 塊狀相變的形核和長(zhǎng)大
5.7 貝氏體相變機(jī)制
5.7.1 相變機(jī)制的各類學(xué)術(shù)觀點(diǎn)
5.7.2 超低碳貝氏體的形成
5.7.3 貧碳區(qū)
5.7.4 貝氏體相變受碳原子擴(kuò)散控制
5.7.5 貝氏體鐵素體的形核長(zhǎng)大
5.7.6 貝氏體碳化物的形成
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第6章 淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變
6.1 Fe-C馬氏體中碳化物的析出
6.2 合金馬氏體中碳化物的析出及二次硬化
6.3 回火時(shí)a相和殘留奧氏體的變化
6.3.1 雙相分解學(xué)說(shuō)應(yīng)當(dāng)摒棄
6.3.2 儀相物理狀態(tài)的變化
6.3.3 殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
第7章 合金的脫溶
7.1 概述
7.1.1 固溶和脫溶
7.1.2 脫溶的分類
7.2 脫溶熱力學(xué)
7.3 調(diào)幅分解(拐點(diǎn)分解)
7.3.1 調(diào)幅分解的合金系及組織
7.3.2 調(diào)幅分解的驅(qū)動(dòng)力
7.3.3 調(diào)幅分解的上坡擴(kuò)散
7.3.4 調(diào)幅分解的阻力
7.4 鋁合金中的脫溶過程
7.4.1 Al-Cu合金的脫溶
7.4.2 晶體缺陷對(duì)時(shí)效的影響
7.4.3 脫溶相顆粒的粗化
7.5 合金脫溶(時(shí)效)時(shí)性能的變化
7.5.1 單時(shí)效處理
7.5.2 雙時(shí)效處理
7.6 低碳鋼的脫溶
7.6.1 概述
7.6.2 Fe-N系過飽和a固溶體的脫溶
7.6.3 低碳鋼脫溶相的固溶度積
7.6.4 低碳鋼脫溶相最佳顆粒大小
7.6.5 低碳鋼的時(shí)效動(dòng)力學(xué)
7.7 含銅低碳鋼的脫溶
7.7.1 銅偏聚區(qū)
7.7.2 脫溶機(jī)理及貫序
7.7.3 8-Cu的形成
復(fù)習(xí)思考題
參考文獻(xiàn)
金屬及合金是由多組元、多相、多組織形態(tài)、多晶體結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，上述要素不是簡(jiǎn)單的組合，而是一個(gè)有序的配合體、有機(jī)的結(jié)合體，是整合系統(tǒng)，具有“整體大于部分之總和”的特性。
金屬和合金體系中的組成相和組織形態(tài)不是簡(jiǎn)單的混合系統(tǒng)，而是整合系統(tǒng)。過去很多文獻(xiàn)中將珠光體定義為鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。這不正確。因?yàn)橹楣怏w是共析反應(yīng)形成的鐵素體和滲碳體的整合組織，它們以界面相結(jié)合，按一定比例配合，是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體。因此，在研究固態(tài)相變機(jī)理時(shí)，應(yīng)從整體的角度，從各組元、各相的多層次相互整合人手來(lái)揭示內(nèi)在的特征和規(guī)律。
在混合體系中，各組成要素具有相對(duì)獨(dú)立性，沒有固定的定量關(guān)系，混合體系中的整體性是各個(gè)要素性質(zhì)的簡(jiǎn)單線性疊加，而固態(tài)相變中各要素的作用是非線性相互作用的結(jié)果。整合系統(tǒng)的理念也體現(xiàn)在金屬及合金的性能方面，這也構(gòu)成了固態(tài)相變過程多樣化的獨(dú)特魅力。
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