《金屬和合金中的相變（第3版）》是一部系統(tǒng)描述金屬和合金中的相變基礎(chǔ)理論和應(yīng)用的經(jīng)典著作。主要內(nèi)容包括熱力學(xué)和相圖、擴(kuò)散、晶體界面和顯微組織、凝固、固態(tài)中的擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變和非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變等；還介紹了一些相變研究的最新結(jié)果和應(yīng)用實(shí)例，并附有近百道練習(xí)題及其全部解答，這是《金屬和合金中的相變（第3版）》相比其他相變著作具有的顯著特點(diǎn)。
《金屬和合金中的相變（第3版）》適合作為材料科學(xué)與工程專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教學(xué)參考書，對(duì)材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的研究人員也具有重要的參考價(jià)值。
自從本書第一版出版10年來(lái)，冶金領(lǐng)域有很多新的進(jìn)展。快速凝固金屬和玻璃進(jìn)入了新時(shí)代，新Al-Li合金現(xiàn)已用于現(xiàn)代飛機(jī)，微合金（結(jié)構(gòu)）和高純（管線）鋼更為成熟，出現(xiàn)了新的氧化物彌散鋼，開發(fā)了一些新的記憶合金，還可以列出很多。盡管如此，所有這些進(jìn)展的主要原理多年來(lái)并沒(méi)有發(fā)生明顯變化。這正是本書的重點(diǎn)。從一開始，我們的目標(biāo)就是以有組織的和綜合性的方法描述這些原理，使學(xué)生能夠理解這些原理并在他們自己的研究中應(yīng)用。因此，本書有意對(duì)原書幾乎未作改變。但是，我們修正了一些錯(cuò)誤，增加了進(jìn)一步閱讀的書目，也許更重要的是包括了練習(xí)題的全部解答。我們希望修訂版繼續(xù)為全世界使用本書的學(xué)校（冶金、材料科學(xué)和工程材料）喜愛和欣賞。
在完成這個(gè)修訂版時(shí)，我們要感謝過(guò)去十年來(lái)致信給我們的所有學(xué)生和教授。我們特別感謝Wen.Bin Li博士（瑞典呂勒奧大學(xué)，university of Luleva，Swe-den）仔細(xì)地找出原書中明顯和不太明顯的錯(cuò)誤。正如我們的二些通信者提出的，對(duì)于某些現(xiàn)象的描述不可避免地存在一些“爭(zhēng)論點(diǎn)”，但是這對(duì)理解問(wèn)題有益。最后，我們要感謝John Ion博士（芬蘭拉彭蘭塔大學(xué)，University of Lap-peenranta，F(xiàn)inland）幫助我們編寫“練習(xí)題解答”部分。
D.A.波特，在英國(guó)劍橋大學(xué)獲得材料科學(xué)學(xué)士學(xué)位和博士學(xué)位。在瑞典呂勒奧大學(xué)（University of Lule & in Sweden）、挪威Ardal和Sunndal Verk鋁廠研究中心、瑞典Fundia Special Bar鋼廠一直從事材料研究和開發(fā)。目前是芬蘭Rautaruukki Oyj產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理，負(fù)責(zé)熱軋鋼開發(fā)。
K.E.伊斯特林，在赫爾辛基理工大學(xué)（Institute of Technology，Helsinki）獲得物理冶金博士學(xué)位。在哥德堡查爾摩斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology，Gothenburg）任講師，在瑞典呂勒奧大學(xué)（University of Lulea in Swe-den）工程材料系任教授和系主任，后在英國(guó)�？巳卮髮W(xué)（University of Exeter）任材料科學(xué)教授。
M.Y.謝里夫，在埃及開羅艾資哈爾大學(xué)（al-Azhar University in Cairo，Egypt）獲得機(jī)械工程學(xué)士學(xué)位，在英國(guó)劍橋大學(xué)材料科學(xué)和冶金系獲得碩士學(xué)位和博士學(xué)位。當(dāng)他還是劍橋大學(xué)材料科學(xué)和冶金系相變和綜合性能研究小組的研究助理時(shí)就開始參加本書第三版工作�，F(xiàn)在是荷蘭Nieuwegein工程和研究中心SKF研究小組的研究工程師。
1 熱力學(xué)和相圖
1.1 平衡
1.2 單元系
1.2.1 作為溫度函數(shù)的吉布斯自由能
1.2.2 壓力作用
1.2.3 凝固的驅(qū)動(dòng)力
1.3 二元溶液
1.3.1 二元溶液的吉布斯自由能
1.3.2 理想溶液
1.3.3 化學(xué)勢(shì)
1.3.4 規(guī)則溶液
1.3.5 活度
1.3.6 真實(shí)溶液
1.3.7 有序相
1.3.8 中間相
1.4 非均勻系統(tǒng)中的平衡
1.5 二元相圖
1.5.1 簡(jiǎn)單相圖
1.5.2 具有互溶間隙的系統(tǒng)
1.5.3 有序合金
1.5.4 簡(jiǎn)單共晶系
1.5.5 包含中間相的相圖
1.5.6 吉布斯相律
1.5.7 溫度對(duì)固溶度的影響
1.5.8 平衡空位濃度
1.6 界面對(duì)平衡的影響
1.7 三元平衡
1.8 二元溶液的其他熱力學(xué)關(guān)系
1.9 相圖計(jì)算
1.9.1 純化學(xué)計(jì)量物質(zhì)
1.9.2 溶液相
1.9.2.1 置換溶液
1.10 相圖動(dòng)力學(xué)
練習(xí)題
參考文獻(xiàn)
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2 擴(kuò)散
2.1 擴(kuò)散的原子機(jī)制
2.2 間隙擴(kuò)散
2.2.1 作為隨機(jī)跳動(dòng)過(guò)程的間隙擴(kuò)散
2.2.2 溫度的作用——熱激活
2.2.3 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散
2.2.4 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散
2.2.5 擴(kuò)散方程的解
2.2.5.1 均勻化
2.2.5.2 鋼的滲碳
2.3 置換擴(kuò)散
2.3.1 自擴(kuò)散
2.3.2 空位擴(kuò)散
2.3.3 置換合金中的擴(kuò)散
2.3.4 稀置換合金中的擴(kuò)散
2.4 原子遷移率
2.5 元合金中的示蹤原子擴(kuò)散
2.6 三元合金中的擴(kuò)散
2.7 高擴(kuò)散率通道
2.7.1 沿晶界和自由表面的擴(kuò)散
2.7.2 沿位錯(cuò)擴(kuò)散
2.8 多相二元系中的擴(kuò)散
練習(xí)題
參考文獻(xiàn)
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3 晶體的界面和顯微組織
3.1 界面自由能
3.2 固／氣界面
3.3 單相固體中的晶界
3.3.1 小角度和大角度晶界
3.3.2 特殊大角度晶界
3.3.3 多晶體材料中的平衡
3.3.4 晶界的熱澈活遷移
3.3.5 晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)
3.4 固體中的相界面
3.4.1 共格界面
3.4.1.1 完全共格界面
3.4.1.2 半共格界面
3.4.1.3 非共格界面
3.4.1.4 復(fù)雜的半共格界面
3.4.2 第二相的形狀：界面能的影響
3.4.2.1 完全共格脫溶物
3.4.2.2 部分共格脫溶物
3.4.2.3 非共格脫溶物
3.4.2.4 晶界上脫溶物
3.4.3 第二相形狀：錯(cuò)配應(yīng)變的影響
3.4.3.1 完全共格脫溶物
3.4.3.2 非共格包含物
3.4.3.3 片狀脫溶物
3.4.4 共格的喪失
3.4.5 可滑動(dòng)界面
3.4.6 固／液界面
3.5 界面遷移
3.5.1 擴(kuò)散控制和界面控制長(zhǎng)大
練習(xí)題
參考文獻(xiàn)
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4 凝固
4.1 純金屬中的形核
4.1.1 均勻形核
4.1.2 均勻形核速率
4.1.3 非均勻形核
4.1.4 熔化形核
4.2 純固相的長(zhǎng)大
4.2.1 連續(xù)長(zhǎng)大
4.2.2 側(cè)向長(zhǎng)大
4.2.3 熱流和界面穩(wěn)定性
4.3 合金凝固
4.3.1 單相合金的凝固
4.3.2 共晶凝固
4.3.3 非共晶成分合金
4.3.4 包晶凝固
4.4 鑄錠和鑄件的凝固
4.4.1 鑄錠組織
4.4.2 鑄錠和鑄件內(nèi)的偏析
4.4.3 連續(xù)鑄造
4.5 熔焊的凝固
4.6 從熔體淬火的凝固
4.7 金屬玻璃
熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)
4.8 一些鑄件和焊件的研究實(shí)例
4.8.1 碳鋼和低合金鋼鑄件
4.8.2 高速鋼鑄件
4.8.3 不銹鋼焊接金屬
練習(xí)題
參考文獻(xiàn)
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5 固態(tài)中的擴(kuò)散型相變
5.1 固相中的均勻形核
5.2 非均勻形核
5.2.1 非均勻形核速率
5.3 脫溶物長(zhǎng)大
5.3.1 平面非共格界面為前沿的長(zhǎng)大
5.3.2 片狀和針狀物的擴(kuò)散控制增加長(zhǎng)度
……
6 無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變
練習(xí)題解答
索引
基本上有兩種不同類型的界面：滑動(dòng)型和非滑動(dòng)型界面�；瑒�(dòng)型界面靠位錯(cuò)滑動(dòng)而遷移，結(jié)果使母相點(diǎn)陣切變而轉(zhuǎn)化為生成相�；瑒�(dòng)型界面的遷移對(duì)溫度是不敏感的，因此稱為非熱激活遷移。大多數(shù)界面是非滑動(dòng)型的，它的遷移是通過(guò)類似于隨機(jī)大角度晶界遷移的方式即由單個(gè)原子近乎隨機(jī)地跳躍界面而進(jìn)行。原子從一個(gè)相擺脫而把自己黏附在另一相上需要的額外能量由熱激活提供。因此，非滑動(dòng)型界面的遷移對(duì)溫度是非常敏感的。
形核和長(zhǎng)大轉(zhuǎn)變的習(xí)慣分類是按其生成相長(zhǎng)大方式來(lái)劃分的。因此，按照長(zhǎng)大是涉及滑動(dòng)還是非滑動(dòng)界面把相變分為大類。以滑動(dòng)界面遷移方式進(jìn)行的相變稱為隊(duì)列型轉(zhuǎn)變，這強(qiáng)調(diào)了原子越過(guò)界面的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和士兵在閱兵場(chǎng)上按隊(duì)列移動(dòng)的相似之處。相反，原子越過(guò)非滑動(dòng)界面的非協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)稱為非隊(duì)列型轉(zhuǎn)變。
隊(duì)列型轉(zhuǎn)變時(shí)，任一原子的最近鄰在轉(zhuǎn)變前后基本不變。因此，母相和生成相必須成分相同，并且轉(zhuǎn)變不涉及擴(kuò)散，馬氏體轉(zhuǎn)變屬于此類。機(jī)械孿晶的形成也涉及滑動(dòng)界面，因此孿生和馬氏體轉(zhuǎn)變具有很多共同點(diǎn)。
非隊(duì)列型轉(zhuǎn)變時(shí)母相和生成相成分可以相同也可以不相同。如果成分沒(méi)有變化，如純鐵中的a-y轉(zhuǎn)變，新相長(zhǎng)大就和原子越過(guò)界面一樣快。這種轉(zhuǎn)變稱為界面控制轉(zhuǎn)變。當(dāng)母相和生成相的成分不同時(shí)，新相長(zhǎng)大需要長(zhǎng)程擴(kuò)散。例如，圖3.6 6表示的富B的B相向富A的a相長(zhǎng)大，這個(gè)過(guò)程只有在擴(kuò)散能使A從推進(jìn)著的界面輸出而B向推進(jìn)著的界面輸入時(shí)才能進(jìn)行。如果界面反應(yīng)很快，即原子越過(guò)界面的輸運(yùn)是一個(gè)容易過(guò)程，則B相長(zhǎng)大速率受移走界面前沿的多余原子的點(diǎn)陣擴(kuò)散過(guò)程控制。
……
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