本书是根据“材料成型及控制工程”、“冶金工程”等专业21世纪《金属学与热处理》课程新教学大纲编著的新教材，依据教学改革要求，在近年来的教学实践的基础上撰写。

本书着重阐述金属与合金的化学成分、组织、结构与性能之间的关系及其变化规律，讲述其在材料生产技术中的应用。书中系统地介绍了金属与合金的晶体结构，金属与合金相图与结晶，塑性变形与再结晶，扩散，金属固态相变基本理论，改进材料性能的基本工艺方法，常用的金属材料和新型金属材料等知识。本书从组织结构角度出发来阐明问题，重点放在与金属材料科学有关的基本现象、基本概念、基本规律和基本技术方法上，以便为合理选择使用金属材料和制订热加工工艺规程，获得优质零件、构件、钢材掌握好必要的理论知识，并为从事金属材料的研究、开发打下基础。

《金属学与热处理》是冶金和材料类各专业的重要的技术基础课，并兼有一般基础课性质。本教材内容分为三篇，即金属学基本原理、固态相变原理及应用、金属材料学。书中全面系统地介绍了金属与合金的晶体结构，金属与合金相图与结晶，塑性变形与再结晶，扩散，金属固态相变基本理论，改进材料性能的基本工艺方法，常用的金属材料和新型金属材料等知识。本教材的特点是与时俱进，开拓创新，较之20世纪出版的同类教材，内容有所更新，淘汰了一些陈旧的概念和过时的知识，建立新概念，阐述新理论、新工艺、新材料。

本书可作为高等院校材料科学与工程、材料科学、金属材料、材料成型与控制、冶金工程等相关专业的本科教材。

第1篇 金属学基本原理

第1章 金属及合金的晶体结构

 1.1 材料的地位和分类

 1.2 决定金属材料性能的基本因素

 1.3 金属与合金

1.3.1 基本概念

1.3.2 原子结构

1.3.3 原子间的键合

 1.4 金属的晶体结构

1.4.1 空间点阵、晶格、晶胞

1.4.2 晶面指数和晶向指数

1.4.3 纯金属的典型晶体结构

1.4.4 各向异性和多晶型性

 1.5 实际金属的晶体缺陷

1.5.1 点缺陷

1.5.2 线缺陷

1.5.3 面缺陷

 1.6 合金的相结构

1.6.1 合金系统、相及其分类

1.6.2 固溶体

1.6.3 中间相(金属化合物)

 复习思考题

第2章 金属及合金的相图

 2.1 二元合金相图

2.1.1 二元合金相图的建立和表示方法

2.1.2 相律和杠杆定律

2.1.3 二元相图的基本类型

 2.2 三元合金相图

2.2.1 三元相图的成分表示方法

2.2.2 三元匀晶相图

2.2.3 组元在固态完全互不溶解的三元共晶相图

2.2.4 实际三元相图举例

 复习思考题

第3章 金属与合金的结晶

 3.1 结晶的基本规律

3.1.1 结晶过程

3.1.2 结晶热力学条件

3.1.3 形核

3.1.4 晶核的长大

 3.2 固溶体的结晶和组织

3.2.1 平衡结晶

3.2.2 非平衡结晶

3.2.3 组成过冷

3.2.4 区域偏析

3.2.5 组成过冷对晶体形状和铸锭组织的影响

 3.3 金属铸锭的组织和缺陷

 3.3.1 铸锭的组织

 3.3.2 铸锭的缺陷

 复习思考题

第4章 铁碳合金及Fe-Fe3C相图

 4.1 铁碳合金中的基本相

4.1.1 铁(Fe)

4.1.2 铁与碳的化合物(FexCy)

 4.2 Fe-Fe3C相图分析

4.2.1 Fe-Fe3C平衡相图

4.2.2 铁碳合金的平衡结晶过程及平衡组织

4.2.3 碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响

 复习思考题

第5章 金属及合金的塑性变形

 5.1 应力与应变

5.1.1 真应力-真应变曲线

5.1.2 工程应力-应变曲线

 5.2 金属及合金的弹性变形

5.2.1 弹性变形的宏观定律

5.2.2 弹性应变能

5.2.3 影响弹性形变的内在因素

 5.3 单晶体的塑性变形

5.3.1 滑移

5.3.2 孪生

 5.4 多晶体的塑性变形

5.4.1 多晶体塑性变形的特点

5.4.2 晶粒大小对塑性变形的影响

5.4.3 上、下屈服点和吕德斯带

 5.5 塑性变形对金属组织和性能的影响

5.5.1 塑性变形对金属组织结构的影响

5.5.2 塑性变形对金属性能的 影响

 5.6 金属的断裂

5.6.1 断裂的基本形式

5.6.2 金属的断裂过程及断口特征

5.6.3 影响断裂的基本因素

复习思考题

第6章 金属及合金的回复与再结晶

 6.1 变形金属与合金在加热时的变化

6.1.1 显微组织的变化

6.1.2 储存能及内应力的变化

6.1.3 力学性能的变化

6.1.4 物理性能的变化

 6.2 回复

6.2.1 回复动力学

6.2.2 回复机制

 6.3 再结晶

6.3.1 再结晶晶核的形成与长大

6.3.2 影响再结晶的因素

 6.4 晶粒长大

6.4.1 正常晶粒长大

6.4.2 晶粒的异常长大

6.4.3 再结晶退火后的组织

 6.5 金属的热加工

6.5.1 动态回复

6.5.2 动态再结晶

6.5.3 热加工后组织与性能

复习思考题

第7章 金属及合金中的扩散

 7.1 扩散现象及定义

7.1.1 扩散现象

7.1.2 扩散的定义

 7.2 金属中的扩散理论概要

7.2.1 扩散定律

7.2.2 扩散定律在固态相变中的应用

7.2.3 原子的运动和扩散系数

7.2.4 扩散机理

 7.3 原子迁移的热力学分析

7.3.1 扩散的驱动力

7.3.2 原子热激活跃迁

 7.4 实际金属中的扩散

7.4.1 纯金属中的自扩散

7.4.2 金属晶体结构对扩散系数的影响

 7.5 固态相变中原子的迁移

7.5.1 温度对扩散的影响

7.5.2 体扩散和晶界扩散

7.5.3 碳原子在钢中的扩散

7.5.4 合金元素的扩散

7.5.5 铁原子的自扩散

 复习思考题

第2篇 固态相变原理及应用

第8章 金属固态相变原理

 8.1 金属固态相变概论

8.1.1 固态相变的类型

8.1.2 固态相变的特点

 8.2 钢的加热转变

8.2.1 奥氏体的组织结构

8.2.2 奥氏体的形成

8.2.3 奥氏体形成动力学

8.2.4 奥氏体晶粒长大及控制

 8.3 钢的冷却转变概述

8.3.1 过冷奥氏体的等温转变图(TTT图)

8.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变图(CCT图)

8.3.3 影响冷却转变的因素

 8.4 共析分解与珠光体

8.4.1 珠光体的组织结构和定义

8.4.2 珠光体的组织形态

8.4.3 共析分解过程

8.4.4 粒状珠光体的形成

8.4.5 先共析相的析出

8.4.6 影响珠光体转变组织的内在因素

 8.5 马氏体相变

8.5.1 马氏体相变的基本特征

8.5.2 马氏体相变及马氏体的定义

8.5.3 钢中马氏体的物理本质

8.5.4 Fe-c合金马氏体相变热力学条件

8.5.5 马氏体的形核与长大

8.5.6 奥氏体的热稳定化和残留奥氏体

8.5.7 马氏体的机械性能

 8.6 贝氏体相变

8.6.1 贝氏体的组织形貌

8.6.2 贝氏体相变的过渡性特征

8.6.3 贝氏体的定义

8.6.4 关于贝氏体相变机制

8.6.5 钢中贝氏体的机械性能

 8.7 淬火钢的回火转变

8.7.1 碳素钢马氏体的脱溶

8.7.2 回火时α相的变化

8.7.3 残余奥氏体的转变

8.7.4 回火硬度曲线和二次硬化

8.7.5 淬火钢回火组织的概念

8.7.6 回火组织的力学性能

8.7.7 回火脆性

 复习思考题

第9章 金属热处理工艺

 9.1 加热工艺

9.1.1 加热速度

9.1.2 加热温度的选择

9.1.3 升温、保温时间

 9.2 钢的退火与正火

9.2.1 钢的退火

9.2.2 钢的正火

 9.3 钢的淬火和回火

9.3.1 钢的淬火

9.3.2 钢的回火

 9.4 钢的形变热处理

9.4.1 高温形变热处理

9.4.2 低温形变热处理

 9.5 钢的表面淬火

9.5.1 感应加热原理

9.5.2 感应加热表面淬火的特点

 9.6 钢的化学热处理

9.6.1 化学热处理的基本原理和过程

9.6.2 渗碳

9.6.3 氮化

9.6.4 碳氮共渗

 复习思考题

第3篇 金属材料学

第10章 工业用钢总论

 10.1 钢的分类及编号

10.1.1 钢的分类

10.1.2 碳素钢的编号(GB/T 221—2000)

10.1.3 合金钢的编号(GB/T 221—2000)

 10.2 合金相概述

10.2.1 合金钢是一个复杂系统

10.2.2 合金元素在系统中的分布状态

10.2.3 合金元素与铁的相互作用

10.2.4 合金元素与碳的相互作用

10.2.5 钢中的金属间化合物

10.2.6 合金元素对Fe-C相图的影响

10.2.7 合金元素对加热转变的 影响

10.2.8 合金元素对过冷奥氏体转变的影响

10.2.9 合金元素对淬火钢回火转变的影响

 10.3 合金元素对钢性能的影响

10.3.1 力学性能与组织的关系

10.3.2 合金元素对钢强韧性的影响

复习思考题

第11章 工程构件用钢

第12章 机械制造用结构钢

第13章 工模具用钢

第14章 特殊性能钢

第15章 铸铁

第16章 有色金属及合金

第17章 新型金属材料

参考文献