本书主要以稀土元素在微合金钢中应用的理论与实验研究为主线，从材料学与物理学角度介绍稀土元素在钢中的作用机理。在内容的编排上，首先介绍稀土元素物理、化学性质，稀土金属间化合物等基础知识；其次针对稀土元素在微合金钢中的实际应用情况，详细介绍稀土元素在钢中固溶、偏聚、扩散以及与微合金元素交互作用行为的研究；最后以稀土元素作用机理的研究为先导，对稀土元素在微合金钢中的应用进行工业评价，为微合金钢中稀土元素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。
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目录
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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
2.4 La在bcc Fe中与Nb和C的相互作用 38
2.4.1 La与Nb的相互作用 39
2.4.2 La与C的相互作用 41
2.5 La在fcc Fe中与Nb和C的相互作用 45
2.5.1 La与Nb的相互作用 45
2.5.2 La与C的相互作用 47
2.6 La对Nb和C固溶度的影响 50
2.6.1 bcc Fe中La对Nb和C固溶度的影响 50
2.6.2 fcc Fe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fcc Fe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bcc Fe基合金的晶界偏聚行为 87
3.5.1 Ce在bcc Fe晶界的偏聚 87
3.5.2 La在bcc Fe晶界的偏聚 92
3.5.3 稀土元素在bcc Fe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bcc Fe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fcc Fe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bcc Fe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
4.6.3 Nb在a-Fe中的扩散系数 153
4.7 稀土元素对Nb、C在fcc Fe中扩散行为的影响 156
4.7.1 嵌入原子势拟合原理 157
4.7.2 Fe-Nb-La势函数拟合 160
4.7.3 Fe-C-La势函数拟合 164
4.7.4 La对Nb在fcc Fe中扩散系数的影响 167
4.7.5 La对C在fcc Fe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
5.3.1 NbC在奥氏体区析出的动力学模型与实验 191
5.3.2 NbC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
6.2.2 NbC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
6.3.1 NbC在铁素体区析出的动力学实验 202
6.3.2 NbC在铁素体区析出的理论模型 206
6.4 La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
6.4.2 La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
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