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1　概述1

1.1　钢铁结构材料的发展1

1.2　钢铁材料的各种显微缺陷强化方式4

1.2.1 位错运动的点阵阻力5

1.2.2 固溶强化6

1.2.3 位错强化9

1.2.4　细晶强化11

1.2.5 第二相强化15

1.2.6　各种强化方式强化效果的叠加17

1.3 钢铁材料的各种显微缺陷强化方式对塑韧性的影响及脆化矢量19

1.3.1 钢铁材料的塑性及其影响因素19

1.3.2 钢铁材料的韧性及其影响因素21

1.3.3 钢铁材料中各种显微缺陷强化方式的脆化矢量25

1.4　钢铁材料的显微缺陷强化方式与钢铁材料的抗拉强度27

1.4.1 钢铁材料抗拉强度的意义27

1.4.2　钢铁材料抗拉强度的微观控制机制29

1.4.3 基体组织对钢铁材料抗拉强度和屈强比的影响33

1.4.4 各种显微缺陷对钢铁材料抗拉强度和屈强比的影响35

1.5　钢铁材料中第二相的作用及意义39

1.5.1 第二相的定义和分类39

1.5.2　第二相强化理论42

1.5.3 第二相控制基体晶粒尺寸的理论49

1.5.4 第二相调节形变基体再结晶行为的理论52

1.5.5 第二相的控制理论53

1.5.6 第二相研究对钢铁材料的意义55

参考文献58

2　钢铁材料中常见第二相的基础数据59

2.1　铁的基础数据59

2.1.1　基本物理常数59

2.1.2　铁的物理性能数据59

2.1.3 铁的热力学数据62

2.1.4　铁的力学性能数据64

2.1.5　铁的自扩散数据68

2.2　钢铁材料中常见第二相的组成元素的基础数据69

2.2.1 钢中第二相组成元素的物理数据69

2.2.2 钢中第二相组成元素的热力学数据71

2.2.3 钢中第二相组成元素的力学性能数据84

2.2.4 钢中第二相组成元素的扩散数据85

2.3　钢铁材料中常见第二相的基础数据87

2.3.1 钢中常见第二相的形成规律87

2.3.2　钢中常见第二相的物理数据90

2.3.3 钢中常见第二相的热力学数据92

2.3.4 钢中常见第二相的力学性能数据117

参考文献118

3　第二相在钢铁基体中的溶解119

3.1　概述119

3.1.1 固溶与沉淀反应的基本热力学考虑119

3.1.2　Wagner相互作用系数122

3.2　单元第二相在钢中的平衡固溶度124

3.2.1 单质类型的单元第二相在钢中的平衡固溶度公式125

3.2.2 含铁元素的中间相类型的单元第二相在钢中的平衡固溶度公式129

3.2.3 由中间相类型的单元第二相在铁基体中的平衡固溶度公式推导的纯元素在铁基体中的平衡固溶度公式133

3.3　二元第二相在钢中的平衡固溶度积公式141

3.3.1 二元第二相在钢中的平衡固溶度积公式的实验测定142

3.3.2 各种二元第二相在钢中的固溶度积公式145

3.3.3 二元第二相在钢中的平衡固溶度积公式的热力学推导147

3.3.4 非金属原子缺位的二元第二相在钢中的平衡固溶度积公式的热力学推导158

3.4　固溶度积公式的应用161

3.4.1 第二相形成元素在钢中的平衡固溶量及沉淀析出量的计算161

3.4.2 各种第二相的平衡固溶度积公式的比较与析出次序165

3.4.3 第二相的全固溶温度169

3.4.4 第二相沉淀析出的化学自由能171

3.5　三元第二相在钢中的平衡固溶问题171

3.5.1 第二相的互溶171

3.5.2 三元第二相平衡固溶的热力学处理与计算方法173

3.5.3 三元第二相中相关元素的平衡固溶度量及其化学式中的系数x的变化规律176

3.5.4　含铌微合金钢中碳氮化铌的理论计算实例及相关规律分析181

3.5.5 含钛微合金钢中碳氮化钛的理论计算实例及相关规律分析188

3.5.6　含钒微合金钢中碳氮化钒的理论计算实例及相关规律分析194

3.6　多元第二相在钢中的平衡固溶问题199

3.6.1 多元第二相平衡固溶的热力学处理与计算方法199

3.6.2 多元第二相平衡固溶的热力学计算方法的简化处理204

参考文献204

4　第二相与铁基体的界面能207

4.1　金属晶体中的界面207

4.1.1 表面、相界面和晶界208

4.1.2　共格、半共格及非共格界面216

4.2　第二相与铁基体的共格半共格位向关系221

4.2.1 钢铁材料基体的晶体结构及相互位向关系221

4.2.2　钢铁材料中常见第二相与铁基体的位向关系224

4.3　错配度与错配位错理论以及半共格界面能的理论计算方法228

4.3.1　错配度与错配位错229

4.3.2　半共格界面的错配位错理论231

4.3.3 半共格界面比界面能的各向异性与被完全包围的第二相的形状233

4.3.4　半共格界面比界面能随第二相尺寸的变化241

4.4　钢中常见第二相与铁基体的半共格界面能的理论计算结果247

4.4.1 微合金碳氮化物M（C,N）相247

4.4.2　MnS相256

4.4.3　Fe3C与铁素体的界面能360

参考文献265

5　第二相的沉淀析出相变267

5.1　固态相变概述267

5.1.1 固态相变的分类267

5.1.2 固态相变的主要特点273

5.2　第二相的形核理论278

5.2.1 均匀形核278

5.2.2　非均匀形核284

5.2.3　界面上形核284

5.2.4　位错线上形核287

5.2.5 空位处形核293

5.2.6　形核率-温度曲线（NrT曲线）293

5.2.7 形核率随时间的变化294

5.3　核心的长大295

5.3.1 界面过程控制的晶核长大296

5.3.2 长程扩散过程控制的晶核长大297

5.4　第二相沉淀相变的动力学301

5.4.1　Johnson-Mehl动力学方程301

5.4.2　Avrami动力学方程303

5.4.3 动力学方程时间指数与第二相形核长大微观机制305

5.4.4　相变TIT曲线309

5.4.5 第二相沉淀析出相变完成时新相颗粒的尺寸314

5.5　第二相沉淀析出相变能量的理论思考319

5.5.1 第二相沉淀析出相变的化学自由能与固溶度（积）公式319

5.5.2 形变储能329

5.5.3 弹性应变能336

5.6　溶质原子的偏聚问题341

5.6.1 溶质原子的偏聚规律341

5.6.2　溶质原子偏聚的作用353

5.7　钢中常见第二相沉淀析出相变动力学的理论计算357

5.7.1 钢中常见第二相沉淀析出相变动力学的主要试验结果359

5.7.2 Nb微合金钢中碳氮化铌沉淀析出相变动力学的理论计算361

5.7.3 V微合金钢中碳氮化钒沉淀析出相变动力学的理论计算385

5.7.4　硫化锰沉淀析出相变动力学的理论计算406

参考文献428

6　第二相的Ostwald熟化430

6.1　第二相的Ostwald熟化理论430

6.1.1 第二相Ostwald熟化过程的热力学431

6.1.2 第二相的各种Ostwald熟化过程及普适微分方程436

6.1.3 第二相Ostwald熟化过程普适微分方程的解析解442

6.1.4 第二相体积分数对其Ostwald熟化过程的影响452

6.1.5 第二相形状对其Ostwald熟化过程的影响466

6.2　钢铁材料中常见第二相的Ostwald熟化过程的理论计算与应用469

6.2.1 基本考虑470

6.2.2 硫化锰在钢中的Ostwald熟化规律的理论计算476

6.2.3 微合金碳氮化物在钢中Ostwald熟化规律的理论计算484

6.2.4　渗碳体在钢中Ostwald熟化规律的理论计算500

6.2.5 钢中其他常见第二相的Ostwald熟化规律的理论估算507

参考文献509