稀土元素在微合金钢中的材料物理学

本书主要以稀土在微合金钢中应用的理论与实验研究方面的内容为主线，使读者能够从材料学与物理学角度深入理解稀土在金属材料中的作用机理。在内容的编排上，首先介绍了稀土元素物理化学性质的相关知识，以及稀土金属间化合物的组分和晶体结构类型，为读者提供稀土在钢中作用与应用研究的必要理论基础。针对稀土在微合金钢中的实际应用情况，详细展开稀土在钢中占位、微合金化行为研究的阐述。在每章内容阐述中，均以稀土作用机理的研究为先导，使每部分都形成完整的知识体系，为微合金钢中稀土的成分优化设计与微合金化机理研究提供理论与实验数据。

前言
第1章绪论1
1.1稀土元素的基本性质1
1.1.1物理性质2
1.1.2化学性质4
1.2稀土金属间化合物4
1.3稀土元素在钢中的应用13
1.4稀土元素在钢中的作用16
1.5稀土元素在微合金钢中的作用机理研究19
参考文献22
第2章稀土元素在钢中的固溶行为26
2.1引言26
2.2合金固溶的理论基础26
2.2.1析出相基态28
2.2.2固溶度计算30
2.3稀土元素在铁基合金中的固溶行为31
2.3.1稀土元素在铁基合金中溶解的一般理论31
2.3.2稀土元素在铁基合金中稳定相的基态计算33
2.3.3稀土元素在铁基合金中的固溶度35
2.4La在bccFe中与Nb和C的相互作用38
2.4.1La与Nb的相互作用39
2.4.2La与C的相互作用41
2.5La在fccFe中与Nb和C的相互作用45
2.5.1La与Nb的相互作用45
2.5.2La与C的相互作用47
2.6La对Nb和C固溶度的影响50
2.6.1bccFe中La对Nb和C固溶度的影响50
2.6.2fccFe中La对Nb和C固溶度的影响52
参考文献55
第3章稀土元素在晶界的偏聚行为及影响机制57
3.1引言57
3.2晶界研究的理论基础58
3.2.1晶界结构基本理论58
3.2.2晶界的建模68
3.2.3相界面的建模72
3.3晶界与界面强韧化机制75
3.3.1晶界脆性断裂机制76
3.3.2断裂功与溶质偏聚之间的关系78
3.3.3晶界模型的建立79
3.3.4断裂表面和晶界偏聚能计算79
3.3.5界面断裂功计算80
3.4稀土元素在fccFe基合金的晶界偏聚行为81
3.4.1晶界模型及计算方法82
3.4.2杂质原子与晶界结合能对断裂功的影响85
3.5稀土元素在bccFe基合金的晶界偏聚行为87
3.5.1Ce在bccFe晶界的偏聚87
3.5.2La在bccFe晶界的偏聚92
3.5.3稀土元素在bccFe晶界偏聚的内耗谱特征97
3.6稀土元素偏聚对晶界的拖曳作用101
3.6.1保温均热过程的晶界迁移规律101
3.6.2稀土元素对实验钢晶粒尺寸演变的影响104
参考文献107
第4章稀土元素与铌元素在铁基体的扩散行为110
4.1引言110
4.2扩散的理论基础110
4.2.1扩散机制111
4.2.2扩散的微观理论113
4.2.3化学成分对扩散的影响119
4.3理论与建模123
4.3.1自扩散理论与建模123
4.3.2溶质扩散理论与建模126
4.4稀土元素在bccFe中的扩散系数133
4.4.1理论和计算方法134
4.4.2扩散行为137
4.5稀土元素在fccFe中的扩散系数142
4.5.1理论和计算方法142
4.5.2扩散行为144
4.6稀土元素对Nb在bccFe中扩散行为的影响151
4.6.1扩散系数计算方法151
4.6.2扩散偶实验设计152
4.6.3Nb在a-Fe中的扩散系数153
4.7稀土元素对Nb、C在fccFe中扩散行为的影响156
4.7.1嵌入原子势拟合原理157
4.7.2Fe-Nb-La势函数拟合160
4.7.3Fe-C-La势函数拟合164
4.7.4La对Nb在fccFe中扩散系数的影响167
4.7.5La对C在fccFe中扩散系数的影响172
参考文献175
第5章稀土元素对碳化铌在奥氏体区析出行为的影响179
5.1引言179
5.2奥氏体区NbC的等温析出行为179
5.2.1应变诱导析出实验179
5.2.2显微组织观察与分析181
5.2.3热变形过程NbC析出形态与分布184
5.3稀土元素对NbC在奥氏体区析出动力学的影响191
5.3.1NbC在奥氏体区析出的动力学模型与实验191
5.3.2NbC在奥氏体区析出的经典形核长大理论196
参考文献197
第6章稀土元素对碳化铌在铁素体区析出行为的影响199
6.1引言199
6.2铁素体区NbC的等温析出行为199
6.2.1显微组织观察与分析200
6.2.2NbC析出形态与分布201
6.3稀土元素对NbC在铁素体区析出动力学的影响202
6.3.1NbC在铁素体区析出的动力学实验202
6.3.2NbC在铁素体区析出的理论模型206
6.4La对NbC在铁素体区析出行为的影响机理213
6.4.1结构模型与结合能计算结果214
6.4.2La对Nb在铁素体区扩散激活能的影响215
参考文献217
第7章稀土元素对微合金钢形变再结晶的影响219
7.1引言219
7.2稀土元素对微合金钢形变再结晶行为的影响220
7.2.1稀土元素对形变再结晶行为的影响220
7.2.2稀土元素作用下奥氏体再结晶组织变化规律224
7.2.3添加La对Nb拖曳和NbC钉扎作用的影响229
参考文献234
第8章稀土元素在微合金钢中应用的工业评价及理论探索236
8.1引言236
8.2稀土元素在微合金钢中应用的工业评价236
8.2.1稀土钢的成分优化设计236
8.2.2稀土元素添加的关键技术238
8.2.3稀土钢的轧制工艺控制241
8.3稀土元素在微合金钢中研发的未来探索244
8.3.1适应新形势与新环境245
8.3.2寻求新方法与新技术245
8.3.3发展新钢种与新应用246
参考文献247