金屬學及熱處理

“金屬學及熱處理”是高等院校材料類及機械類相關專業的一門專業技術基礎課。本書內容分為金屬學原理和熱處理原理與工藝兩部分。書中全面系統地介紹了金屬與合金的晶體結構、金屬與合金的結晶與相圖、擴散、塑性變形與再結晶、金屬固態相變基本理論、強韌材料的熱處理工藝、設備以及技術方法等知識。本教程具有基礎性、實用性、實踐性強、知識面廣等特點。

本書可作為熱加工專業的基礎課教材，適用於高等學校材料成型及控制工程、焊接技術與工程、材料科學與工程、材料加工工程、材料學專業的學生，也可供非材料專業（如機械製造、工業工程、化學工程）的學生以及工程技術人員參考。

第1章金屬學原理

11晶體學基礎

111空間點陣和晶胞

112晶向指數和晶面指數

113晶帶定律和晶面間距

114晶體投影

12純金屬的晶體結構

121三種典型金屬晶體結構及特徵

122典型晶體結構中的間隙

13合金的相結構

131合金相分類

132固溶體分類

133影響固溶度的因素

134金屬化合物

14金屬晶體缺陷

141點缺陷

142線缺陷

143面缺陷

複習思考題

第2章純金屬的結晶

21金屬結晶的過冷現象

22金屬結晶的熱力學條件

23金屬結晶的結構條件

24晶核形成

241均勻形核

242非均勻形核

243影響形核的主要因素

244形核率

25晶核長大

251固液界面的微觀結構

252晶體長大機制

253固液界面前沿液體中的温度梯度

254晶體生長的界面形狀

255晶體生長速率

256晶粒大小及其控制

26金屬鑄錠的結構與缺陷

261鑄錠（件）的組織

262鑄錠（件）中的缺陷

複習思考題

第3章相圖

31二元合金相圖的建立

32勻晶相圖

33共晶相圖

34包晶相圖

35二元相圖的分析使用

36三元合金相圖

361三元相圖的表示方法及特徵線

362三元系相圖中的定量法則

363三元相圖總結

複習思考題

第4章固態金屬的擴散

41擴散機制

411擴散驅動力

412擴散微觀機制

413固態擴散種類

42擴散方程

421擴散第一定律

422擴散第二定律

43影響擴散的因素

431温度的影響

432晶體結構的影響

433固溶體類型的影響

434晶體缺陷的影響

435化學成分的影響

複習思考題

第5章鐵碳合金

51鐵碳合金的組元及基本相

511鐵碳合金的組元

512鐵碳合金中的基本相

52FeFe3C相圖分析

521相圖中的特性點

522相圖中的特性線

53鐵碳合金的平衡結晶過程及組織

531工業純鐵的平衡結晶過程(wC＝001％)

532共析鋼的平衡結晶過程(wC＝077％)

533亞共析鋼的平衡結晶過程(wC=040%)

534過共析鋼的平衡結晶過程(wC=120%)

535共晶合金的平衡結晶過程(wC=430%)

536亞共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程(wC=30%)

537過共晶白口鑄鐵的平衡結晶過程(wC=50%)

54含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響

541含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響

542含碳量對鐵碳合金力學性能的影響

543含碳量對鐵碳合金工藝性能的影響

55鐵碳相圖在材料加工中的應用

551在鋼鐵材料選用方面的應用

552在鑄造工藝方面的應用

553在熱鍛、熱軋工藝方面的應用

554在熱處理工藝方面的應用

56碳鋼

561鋼鐵材料的生產過程

562鋼錠的組織及缺陷

563碳鋼的分類、牌號及應用

57鑄鐵

571鑄鐵組織的形成

572鑄鐵組織與性能特點

573鑄鐵的分類

574常用鑄鐵

複習思考題

第6章金屬的塑性變形、回覆和再結晶

61單晶體的塑性變形

611滑移

612滑移的位錯機制

613孿生

62多晶體的塑性變形

621多晶體塑性變形的特點

622晶粒大小對力學性能的影響

63塑性變形對金屬組織與性能的影響

631組織結構的變化

632性能變化

633變形織構

634殘留應力

64冷變形金屬的回覆與再結晶

641冷變形金屬在加熱時的變化

642回覆動力學

643回覆機制

644回覆以後金屬性能的變化

645再結晶晶核的形成與長大

646再結晶温度及其影響因素

647晶粒長大

65金屬的熱加工

651動態回覆與動態再結晶

652熱加工後的組織與性能

66超塑性

661超塑性的表示

662影響超塑性的因素

663超塑性變形後的組織變化

664超塑性變形的機制

複習思考題

第7章鋼的熱處理原理

71鋼在加熱時的組織轉變

711奧氏體的組織結構

712奧氏體的形成

713奧氏體化

714影響奧氏體化的因素

715奧氏體晶粒的長大及影響因素

716細化奧氏體晶粒的措施

72鋼在冷卻時的組織轉變

721概述

722共析鋼過冷奧氏體的等温轉變圖

723影響C曲線位置和形狀的因素

73鋼的過冷奧氏體轉變

731珠光體轉變

732馬氏體轉變

733貝氏體轉變

74過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線

741過冷奧氏體連續冷卻轉變圖的建立

742過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線分析

743CCT曲線和C曲線的比較與應用

75鋼的回火轉變

751淬火鋼回火時的組織轉變

752淬火鋼在回火時的力學性能變化

753鋼的回火脆性

複習思考題

第8章鋼的熱處理工藝

81鋼的退火與正火

811鋼的退火

812鋼的正火

813退火和正火的選用

82鋼的淬火與回火

821鋼的淬火及目的

822鋼的淬透性

823淬火介質

824淬火工藝

825鋼的回火

826淬火缺陷及防止

83鋼的其他類型熱處理

831鋼的形變熱處理

832鋼的表面熱處理

833鋼的化學熱處理

複習思考題

第9章鋼的熱處理設備及其發展

91概述

92熱處理電爐的近代發展

93各種熱處理設備及其發展

931電阻爐

932井式氣體滲碳爐

933熱處理浴爐

934流動粒子爐

935真空熱處理爐

936可控氣氛爐

937等離子熱處理爐

938表面改性熱處理設備

複習思考題

第10章鋼的熱處理新技術

101可控氣氛熱處理

102真空熱處理

1021真空熱處理的特點

1022真空熱處理工藝

103鋼的強韌化處理

1031奧氏體晶粒超細化處理

1032改善鋼中第二相分佈形態的強韌化淬火

1033控制馬氏體、貝氏體組織形態的淬火

104表面熱處理新技術

1041高能量密度表面熱處理

1042熱噴塗技術

1043氣相沉積技術

1044離子注入

1045化學鍍

105計算機在熱處理中的應用

1051計算機在常規熱處理中的應用

1052計算機在化學熱處理中的應用

1053計算機模擬技術在熱處理中的應用研究

1054熱處理生產線的微機控制

複習思考題

參考文獻

王毅堅，吉林化工學院機電工程學院，副院長、教授， 吉林化工學院學術骨幹，機電工程學院副院長。主持、參與二十多項科研項目，在《稀有金屬材料與工程》、《化工機械》、《熱加工工藝》等SCI、中文核心期刊上發表學術論文二十多篇，主編、參編書籍4部。

近幾年來作為科研項目負責人主持《新型止退螺紋緊固裝置在汽車懸掛系統的推廣應用》、《化學鍍及其複合鍍技術在石油化工領域的開發應用》、《高鉻鑄鐵系列磨片工藝、性能及應用研究》、《熱處理爐爐温自動控制系統設計》、《高鉻鑄鐵磨片組織結構和力學性能研究》、《高鉻鑄鐵磨片亞温淬火工藝推廣應用研究》等縱橫向科研項目十多項，其中《新型止退螺紋緊固裝置在汽車懸掛系統的推廣應用》為吉林省科技發展計劃項目，《高鉻鑄鐵磨片亞温淬火工藝推廣應用研究》、《造紙磨盤機新型磨片的開發研製》等項目為企業年創經濟效益500萬元以上。目前，在研科研經費50多萬元。

主持參加教研項目4項，獲得教學成果獎1項，多年來講授《金屬學與熱處理》、《工程材料》、《機械製造工藝學》、《機械製造基礎》等10餘門課程，並於2011年入住吉林化工學院大學科技園註冊公司，管理經營多種金屬結構材料、功能材料的生產與銷售。