Phase Transformations and Heat Treatments of Steels

Изучение фазовых превращений с точки зрения лежащих в их тонкой основе термодинамики и кинетики с вероятностью присоединения атомов к критическим зародышам образует научную сторону формирования микроструктур, а впоследствии практическое осуществление фазовых превращений в промышленности достигается посредством термической обработки. В сущности, термическая обработка заключается исключительно в управлении кинетикой фазового превращения для получения желательных свойств, требуемых в технологических применениях. Эта книга объясняет механизмы, термодинамику и кинетику фазовых переходов в относящейся к сталям области инженерии материалов и предлагает понятия для ориентированного на промышленное применение понимания практик и принципов термической обработки на основе знания фазовых превращений. Фазовое превращение и термическая обработка действительно связаны одновременно и, по мнению авторов, должны рассматриваться как взаимодополняющие, а не отдельные предметы. Книга «Phase Transformations and Heat Treatments of Steels» пытается заполнить этот пробел, распространённый в имеющейся литературе. Уникальное изложение книги связывает базовое понимание теории с применением в непрерывно развивающейся и при этом увлекательной форме.

Книга сосредоточена на треугольнике «обработка — структура — свойства», или связи «структура — свойства», и вводит фундаментальные принципы физической металлургии, фазовых превращений и термической обработки наследия стали как конструкционного материала. Она даёт широкий обзор конкретных типов фазовых превращений, дополненный практическими примерами инженерных сплавов. Ясный, хорошо организованный и исключительно удобочитаемый текст не только предлагает компетентный анализ всех относящихся к теме вопросов, но и делает их понятными читателям благодаря умелому использованию многочисленных схем и иллюстраций. Книга следует педагогическому подходу и анализирует все понятия систематически и логично, что делает её идеальной для тех, кто впервые знакомится с этой областью.

Стремясь дать всестороннее понимание фазовых превращений вместе с практикой термической обработки и их взаимосвязями, авторы старались дать представление о специализированных процессах и практиках и передать увлечённость атмосферой, в которой вводятся и целенаправленно формируются новые и различные свойства.

Материал, разделённый на 16 глав, организован в логической последовательности: от фундаментальных принципов к более сложным понятиям, связанным с фазовыми превращениями и термической обработкой почти всех типов сталей, а также чугунов.

Книга начинается с ясного изложения основных понятий и определений, относящихся к металлам, химической связи и строению твёрдых тел, в главе 1. Главы 2 и 3 дают теоретическую основу диффузии в твёрдом состоянии и несовершенств кристаллов. Эти главы также дают глубокое понимание управления структурой, необходимого для оптимизации различных свойств материалов. Затем в главе 4 следует подробное обсуждение твёрдых растворов, их типов и связанной с ними термодинамики. В первой части главы 5 предложен углублённый анализ фазовых диаграмм, тогда как вторая часть охватывает структуру и её изменение посредством фазовых превращений. В главе 6 подробно рассматривается фазовая диаграмма «железо — углерод», без которой невозможно обойтись в металлургии и инженерии материалов. В главе 7 подчёркиваются термодинамические и кинетические аспекты фазового превращения в твёрдом состоянии. Это включает всестороннее обсуждение зарождения и роста в контексте фазовых превращений вообще. Глава 8 распространяет теорию фазовых превращений на стали. В главе 9 приведены краткие обзоры распространённых печей, используемых для термической обработки. За этим следует обстоятельное обсуждение атмосферы термической обработки в главе 10. Глава 11 посвящена подробному описанию распространённых практик термической обработки и их назначения. В ней также выделены темы прокаливаемости, закалочной обработки и термомеханической обработки. В главе 12 представлены некоторые специальные стали, чтобы пробудить интерес читателей к пониманию нынешних и будущих аспектов применения сталей. Главы 13 и 14 описывают соответственно практики местной послесварочной термической обработки и термическую обработку чугунов. Глава 15 посвящена обсуждению дефектов, возникающих вследствие термической обработки, и их характеризации. Глава 16 завершает знания читателей о некоторых практических и промышленных методах термической обработки. Шестнадцать глав книги организованы для почти линейного обзора в курсе уровня магистратуры, чтобы дать конкретное понимание посредством последовательных шагов. Соответственно, каждая глава служит своей цели, но все главы связаны, чтобы дать целостное знание фазовых превращений через правильное соотнесение эволюции структуры и соответствующей термодинамической кинетики.

Книга, задуманная прежде всего как вводный учебный текст для студентов и аспирантов металлургических специальностей, также отвечает потребностям смежных научных дисциплин на уровнях бакалавриата и магистратуры. Благодаря превосходному равновесию между фундаментальными основами и продвинутыми сведениями она также может служить бесценным руководством для практикующих профессиональных инженеров и учёных.

Авторы имеют честь выразить искреннюю признательность и благодарность студентам, сотрудникам, учёным и преподавателям Национального технологического института Роуркелы и Института минералов и технологии материалов CSIR в Бхубанешваре за их глубокие предложения, включённые в эту научную рукопись. Мы останемся благодарны всем окружающим нас здесь людям за их вклад в удовлетворение потребностей нынешних студентов и исследователей.

В наших сердцах мы искренне признательны всем членам семей всех авторов за их безусловную душевную поддержку.