金属材料与热处理(王祎才) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王祎才 编

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• 金属材料
• 热处理
• 材料科学
• 机械工程
• 王祎才
• 金属加工
• 材料性能
• 热处理工艺
• 金属物理
• 工程材料

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122273765

版次：1

商品编码：11986878

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：149

字数：238000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书适合高职高专院校机械类、近机械类专业使用，同时也适用于成人大学、中等专业学校和相关技术人员自学参考。
本书作者长期从事一线教学，经验丰富，本书内容经过学校多轮教学实践，效果良好。

内容简介

全书共分12章，内容主要包括：工程材料的分类与性能，金属的晶体结构与结晶，铁碳合金，钢的热处理，非合金钢（碳钢），铸铁，低合金钢与合金钢，工具钢、硬质合金及特殊性能钢，有色金属材料，非金属材料及复合材料，几种新材料的发展简介，机械零件的选材与工艺分析。本教材在编写顺序上，按照由浅入深、循序渐进、便于教学的思路，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。每章后附有小结和习题，以便于学生理解吸收本章学过的内容。
本书配套的电子课件可以从化学工业出版社教学资源网上下载，网址：www.cipedu.com.cn。
本书适合高职高专院校机械类、近机械类专业使用，同时也适用于成人大学、中等专业学校和相关技术人员自学参考。

目录

绪论1
第1章工程材料的分类与性能4
1.1工程材料的分类4
1.1.1金属材料4
1.1.2高分子材料5
1.1.3陶瓷材料5
1.1.4复合材料5
1.2工程材料的性能5
1.2.1物理性能6
1.2.2化学性能8
1.2.3力学性能9
1.2.4工艺性能16
小结17
习题17
第2章金属的晶体结构与结晶19
2.1金属的晶体结构19
2.1.1晶体的结构19
2.1.2常见金属的晶格类型20
2.2合金的晶体结构21
2.2.1基本概念21
2.2.2合金的相结构22
2.3实际金属的晶体结构23
2.4纯金属的结晶与同素异晶转变24
2.4.1冷却曲线与过冷度25
2.4.2金属的结晶过程25
2.4.3金属结晶后的晶粒大小25
2.4.4金属的同素异构现象26
小结26
习题27
第3章铁碳合金28
3.1铁碳合金基本组织28
3.1.1纯铁的同素异构转变28
3.1.2铁碳合金的基本组织28
3.2铁碳合金状态图30
3.2.1铁碳合金相图及分析30
3.2.2铁碳合金的分类32
3.3典型铁碳合金结晶过程分析32
3.3.1共析钢的结晶过程33
3.3.2亚共析钢的结晶过程34
3.3.3过共析钢的结晶过程35
3.3.4共晶白口铸铁的结晶过程36
3.3.5亚共晶白口铸铁的结晶过程36
3.3.6过共晶白口铸铁的结晶过程38
3.4铁碳合金中碳的质量分数对性能的影响38
3.4.1碳的质量分数对铁碳合金力学性能的影响39
3.4.2碳的质量分数对工艺性能的影响40
3.5铁碳合金相图的应用41
3.5.1在选材方面的应用41
3.5.2在铸造方面的应用41
3.5.3在锻造、轧制方面的应用41
3.5.4在热处理方面的应用42
小结42
习题42
第4章钢的热处理44
4.1概述44
4.2钢在加热时的转变45
4.2.1钢临界转变温度45
4.2.2钢在加热时的组织转变46
4.3钢在冷却时的组织转变48
4.3.1过冷奥氏体的等温转变图49
4.3.2过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变52
4.4退火与正火54
4.4.1钢的退火54
4.4.2钢的正火55
4.5淬火56
4.5.1淬火温度的选择56
4.5.2保温时间56
4.5.3淬火冷却介质57
4.5.4常用淬火方法57
4.5.5钢的淬透性58
4.5.6淬火缺陷及其防止措施60
4.6回火61
4.6.1钢在回火时组织和性能的变化62
4.6.2回火方法及其应用62
4.7其他热处理工艺63
4.7.1钢的表面淬火63
4.7.2钢的化学热处理66
小结68
习题68
第5章非合金钢（碳钢）70
5.1钢中的杂质元素及其影响70
5.1.1锰的影响70
5.1.2硅的影响70
5.1.3硫的影响70
5.1.4磷的影响71
5.1.5非金属杂质的影响71
5.2非合金钢（碳钢）的分类71
5.2.1按非合金钢的碳的质量分数分类71
5.2.2按非合金钢主要质量等级和主要性能或使用特性分类71
5.2.3按非合金钢的用途分类72
5.3非合金钢（碳钢）的牌号及用途72
5.3.1普通碳素结构钢72
5.3.2优质碳素结构钢73
5.3.3碳素工具钢74
5.3.4铸造碳钢75
小结76
习题76
第6章铸铁78
6.1铸铁及其石墨化过程78
6.1.1铸铁冷却和加热时的石墨化过程78
6.1.2影响铸铁石墨化的因素79
6.2铸铁的分类79
6.2.1按碳存在的形式分类79
6.2.2按石墨的形态分类80
6.2.3按化学成分分类80
6.3普通灰铸铁80
6.3.1灰铸铁的化学成分、显微组织和性能80
6.3.2灰铸铁的孕育处理（变质处理）81
6.3.3灰铸铁的牌号及用途81
6.3.4灰铸铁的热处理82
6.4球墨铸铁83
6.4.1球墨铸铁的化学成分83
6.4.2球墨铸铁的组织和性能83
6.4.3球墨铸铁的牌号和用途84
6.4.4球墨铸铁的热处理84
6.5可锻铸铁及蠕墨铸铁85
6.5.1可锻铸铁85
6.5.2蠕墨铸铁87
6.6合金铸铁88
6.6.1耐热铸铁88
6.6.2耐磨铸铁88
6.6.3耐蚀铸铁88
小结89
习题89
第7章低合金钢与合金钢90
7.1概述90
7.2合金钢的分类与牌号90
7.2.1合金钢的分类90
7.2.2合金钢牌号表示方法91
7.3合金元素在钢中的作用91
7.3.1合金元素在钢中的存在形式及作用91
7.3.2合金元素对钢的热处理和力学性能的影响92
7.4低合金钢93
7.4.1低合金高强度结构钢93
7.4.2易切削结构钢94
7.4.3低合金耐候钢94
7.5机械合金结构钢94
7.5.1合金渗碳钢94
7.5.2合金调质钢95
7.5.3合金弹簧钢95
7.5.4超高强度钢96
7.5.5滚动轴承钢96
小结97
习题97
第8章工具钢、硬质合金及特殊性能钢98
8.1工具钢的分类及编号98
8.1.1工具钢的分类98
8.1.2工具钢的编号98
8.2刃具钢98
8.2.1刃具钢的性能要求99
8.2.2碳素刃具钢99
8.2.3低合金刃具钢100
8.2.4高速钢100
8.3模具钢101
8.3.1冷作模具钢101
8.3.2热作模具钢103
8.4量具钢104
8.4.1量具钢的性能要求104
8.4.2常用量具用钢104
8.4.3量具钢的热处理特点104
8.5硬质合金105
8.5.1硬质合金生产简介105
8.5.2硬质合金的性能特点105
8.5.3常用硬质合金106
8.5.4钢结硬质合金106
8.6特殊性能钢107
8.6.1不锈钢107
8.6.2耐热钢108
小结108
习题109
第9章有色金属材料110
9.1概述110
9.2铝及其合金110
9.2.1纯铝111
9.2.2铝合金111
9.2.3铝合金的热处理114
9.3铜及其合金114
9.3.1纯铜114
9.3.2铜合金115
9.4钛及其合金116
9.4.1纯钛116
9.4.2钛合金116
9.4.3钛合金的热处理117
9.5滑动轴承合金117
9.5.1对轴承合金性能的要求117
9.5.2滑动轴承的性能和组织118
9.5.3常用滑动轴承合金118
小结119
习题119
第10章非金属材料及复合材料121
10.1概述121
10.2塑料和橡胶121
10.2.1塑料121
10.2.2橡胶125
10.2.3胶黏剂126
10.3陶瓷材料128
10.3.1陶瓷材料的类型和特点129
10.3.2常用陶瓷材料129
10.3.3常用陶瓷材料的性能、特点及用途129
10.4复合材料131
10.4.1复合材料的概念131
10.4.2复合材料的特点131
10.4.3常用复合材料的种类133
10.4.4纤维增强复合材料133
小结134
习题134
第11章几种新材料的发展简介136
11.1概述136
11.2新型高温材料136
11.2.1铁基高温合金136
11.2.2镍基高温合金137
11.2.3高温陶瓷材料137
11.3超导材料138
11.3.1超导材料分类138
11.3.2超导材料的应用138
11.4纳米材料139
11.4.1纳米材料的定义及分类139
11.4.2纳米材料的结构与性能139
11.4.3纳米材料的应用140
11.5其他新材料140
小结142
习题142
第12章机械零件的选材与工艺分析143
12.1选材的一般原则143
12.1.1材料的使用性能——选材的最主要依据143
12.1.2材料的工艺性能143
12.1.3材料的经济性能144
12.2零件的失效144
12.2.1机械零件失效的方式144
12.2.2机械零件失效的原因144
12.2.3零件失效分析的方法步骤145
12.3典型零件的选材及应用实例145
12.3.1机床零件的选材分析145
12.3.2拖拉机及汽车零件的选材分析146
12.3.3典型零件的选材实例146
小结148
习题148
参考文献149

前言/序言

《材料科学基础与应用》 这是一本全面深入探讨材料科学基本原理及其在现代工业中广泛应用的综合性著作。本书旨在为读者构建坚实的材料科学理论框架，并引导他们理解材料性能与微观结构、加工工艺之间的深刻联系。 核心内容涵盖： 材料的微观结构与性能： 本书从原子结构入手，详细阐述晶体结构、点缺陷、线缺陷（位错）和晶界等微观结构特征如何影响材料的力学、热学、电学和磁学等宏观性能。读者将学习到如何通过控制微观结构来调控材料的性能，从而满足不同的工程需求。 金属材料的相变与强化机制： 重点解析了金属材料中的固-固相变、扩散等基本过程，并深入探讨了固溶强化、位错强化、沉淀强化、晶粒细化强化等多种提高金属材料强度的机制。通过对这些机制的理解，读者可以掌握如何设计和优化金属材料的性能。 陶瓷材料的结构、性能与制备： 介绍了陶瓷材料的离子键和共价键特性，以及其独特的晶体结构。本书将详细阐述陶瓷材料的优异耐高温、耐腐蚀、绝缘等性能，并探讨陶瓷的粉体制备、成型、烧结等关键工艺技术。 聚合物材料的分子结构与流变学： 深入剖析了聚合物的链结构、交联、结晶等微观特性，以及这些特性如何决定聚合物的力学性能、热性能和光学性能。同时，本书还将介绍聚合物的流变学理论，帮助读者理解聚合物在加工过程中的变形和流动行为。 复合材料的设计与性能： 探讨了不同组分（如纤维、基体）如何协同作用以实现超越单一材料性能的复合材料。本书将介绍纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料等常见类型，并分析界面结合对复合材料整体性能的影响。 材料的失效分析与寿命预测： 讲解了材料在服役过程中可能出现的各种失效模式，如断裂（脆性断裂、韧性断裂）、疲劳、蠕变、腐蚀等。书中提供了分析材料失效原因的方法，并介绍了相关的寿命预测理论和技术，以指导材料的选择和使用。 先进材料及其前沿应用： 关注了近年来快速发展的先进材料领域，包括纳米材料、智能材料、生物材料等。本书将介绍这些材料的基本概念、制备方法以及在新能源、航空航天、医疗健康等领域的最新应用进展。 本书特色： 理论与实践相结合： 理论阐述清晰严谨，并辅以丰富的实例分析，将抽象的科学原理与实际工程应用紧密联系起来，帮助读者理解材料科学的实际价值。 体系完整，逻辑清晰： 全面覆盖材料科学的各个重要分支，内容编排循序渐进，逻辑性强，便于读者系统地学习和掌握。 深入浅出，通俗易懂： 尽管内容深奥，但作者力求用清晰易懂的语言进行表述，辅以图表和示意图，使复杂概念更易于理解。 面向广泛读者群： 无论是材料科学、工程技术等相关专业的本科生、研究生，还是从事材料研发、生产、应用和质量控制的工程师和技术人员，本书都能提供宝贵的知识和参考。 《材料科学基础与应用》 不仅是一本教科书，更是一本指导读者深入探索材料世界、理解材料语言、并能将其应用于解决实际工程问题的工具书。通过阅读本书，读者将能够深刻认识到材料在现代文明发展中的基石作用，并激发对材料科学更深层次的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

本书对于合金钢的热处理，有着极为细致和深入的阐述，这让我对不同合金元素在热处理过程中扮演的角色有了更深刻的理解。王教授对于钢中各种合金元素（如铬、镍、钼、钨、钒等）的固溶强化、细化晶粒、提高淬透性、改善回火稳定性等作用，都进行了详细的论述。他更是将这些理论与实际的合金钢牌号结合起来，比如，在讲解低合金结构钢时，他会列举一些具体的牌号，并分析其成分特点和适用的热处理工艺。我印象特别深刻的是关于马氏体时效钢的讲解，他解释了这种钢如何通过低温热处理获得极高的强度，以及其在航空航天等领域的广泛应用。他对于调质处理的深入分析，更是让我认识到，通过淬火和高温回火的结合，可以获得兼具高强度和高韧性的优良性能，这对于大型机械零件的制造至关重要。他还对不锈钢、工具钢等特殊钢种的热处理也进行了深入的讲解，让我了解到不同钢种在热处理过程中所面临的独特挑战和解决方法。这本书让我明白，合金元素并非越多越好，而是需要根据材料的最终用途和所期望的性能，通过精心的合金设计和合理的热处理工艺来加以实现。

评分☆☆☆☆☆

《金属材料与热处理(王祎才)》这本书，为我打开了一扇通往奇妙的材料世界的大门。王教授的笔触，时而严谨如科学家的方程，时而又细腻如诗人的描绘，将那些原本冰冷、抽象的金属概念，变得鲜活而富有生命力。我惊叹于他对金属材料内部微观结构的洞察，那种原子在晶格中翩翩起舞的景象，仿佛就在眼前展开。他对热处理工艺的讲解，更是让我看到了“点石成金”般的魔法，那些看似普通的金属，在经历恰当的温度与时间的洗礼后，便能焕发出惊人的力量。我曾一度对某些金属材料性能的飞跃感到困惑，直到读到书中关于相变、析出强化等章节，才豁然开朗，原来这一切都有其深刻的科学依据。这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，它教会我如何从宏观到微观，从整体到局部，去深入理解材料的本质。当我合上书本，内心充满了对材料科学的敬畏与好奇，仿佛自己也成为了那名孜孜不倦的探索者，渴望在这片广袤的知识领域里，继续遨游。

评分☆☆☆☆☆

金属材料的微观世界，在王祎才教授的笔下，仿佛被赋予了生命。他对于金属相图的解读，不是简单地将图谱呈现出来，而是深入挖掘其背后的热力学原理和相变过程。我印象特别深刻的是关于二元相图的讲解，他不仅详细解释了平衡结晶、非平衡结晶的差异，还通过具体的合金体系，如铁碳合金，来展示相图在指导材料选择和工艺设计中的重要作用。他对于不同相的形成条件、存在范围以及它们对材料性能的影响，都有着极为详尽的阐述。读到关于共晶、共析、包晶等特殊转变时，我仿佛看到了金属液体在温度变化中的神奇舞蹈，各种原子在无序中寻找秩序，在混乱中建立结构。王教授用严谨的科学语言，却不失引人入胜的叙述，让我对材料的“前世今生”有了全新的认识。他更是将相图的应用拓展到热处理工艺的优化，比如如何通过控制冷却速度来获得所需的组织结构，从而达到理想的力学性能。这种将理论知识与实际生产紧密结合的讲解方式，对于我们这些希望在实际工作中应用所学知识的人来说，无疑是宝贵的财富。这本书让我深刻体会到，理解材料的内在结构和相变过程，是掌握材料科学的关键。

评分☆☆☆☆☆

阅读《金属材料与热处理(王祎才)》的过程，更像是一场探索之旅，每一次翻阅都能发现新的惊喜。王教授对于高频感应淬火和火焰淬火等表面热处理方法的介绍，让我对材料的“局部强化”有了全新的认识。他不仅仅是讲解了工艺流程，更是深入分析了不同加热方式对工件表层温度分布的影响，以及由此带来的组织转变和性能变化。他对于感应淬火中涡流和趋肤效应的解释，用通俗易懂的语言，将复杂的电磁现象变得清晰明了。我尤其欣赏他对实际应用案例的引用，比如汽车发动机曲轴、齿轮等关键零部件的表面淬火，这些生动的例子让我看到了理论知识在实际生产中的强大力量。他更是详细阐述了不同表面热处理方法的优缺点，以及如何根据零件的形状、尺寸、使用条件等来选择最合适的表面处理工艺。让我印象深刻的是，他对感应淬火工艺参数的优化，比如感应器设计、功率选择、扫描速度等，都进行了细致的分析，这对于实际操作人员来说，无疑是极为宝贵的指导。这本书让我体会到，即使是同一材料，通过不同的热处理方式，也能展现出截然不同的性能。

评分☆☆☆☆☆

王祎才教授在书中对于非晶态金属（金属玻璃）的介绍，为我打开了认识材料科学的新视角。他不仅仅是简单地介绍了非晶态金属的定义和制备方法，而是深入探讨了其独特的原子排列方式以及由此带来的优异性能。他对于非晶态金属的玻璃转变温度、结晶行为、力学性能（如高强度、高塑性、高弹性极限）和磁性能（如优异的软磁性能）的阐述，都极具深度。我尤其被他对非晶态金属在微电子、传感器、生物医学等新兴领域的应用前景的展望所吸引。他更是详细介绍了非晶态金属的制备方法，如快速凝固技术，以及不同制备方法对材料性能的影响。让我印象深刻的是，他对非晶态金属与传统晶态金属在性能上的巨大差异的对比分析，这让我更加直观地感受到非晶态金属的独特魅力。他还对非晶态金属的退火处理进行了探讨，解释了退火如何影响其结构和性能，以及如何通过退火来优化其应用性能。这本书让我认识到，材料科学的发展是永无止境的，总有新的材料和新的技术等待我们去发现和探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计虽然朴实无华，但当我第一次翻开它时，便被其中蕴含的深邃知识所吸引。王祎才教授的文笔，用一种近乎诗意的语言，将抽象的金属学原理和复杂的热处理工艺娓娓道来。我尤其喜欢其中关于金属晶体结构的部分，他没有直接罗列枯燥的公式和图表，而是通过生动的比喻，比如将原子比作精密的积木，将晶格比作整齐排列的房间，让我这个初学者也能轻松理解原子之间的排列方式以及它们对金属宏观性能的影响。他更是深入浅出地解释了不同晶体结构的特点，如面心立方（FCC）和体心立方（BCC）在塑性变形上的差异，以及六方最密堆积（HCP）的独特性。这些讲解不仅帮助我构建了扎实的理论基础，更让我对金属材料的内在美有了更深的体会。当我阅读到关于位错理论的部分时，王教授的论述更是如同拨云见日，将原本模糊的概念变得清晰可见。他没有止步于位错的定义，而是详细阐述了位错的形成机制、运动方式以及它们如何影响金属的强度和韧性。那种将理论与实际应用紧密结合的写作方式，让我深切感受到，这不仅仅是一本教科书，更是一位经验丰富的导师在循循善诱。阅读这本书的过程，就像是在一场知识的盛宴，每一页都充满了智慧的火花，每一次翻阅都仿佛是一次心灵的洗礼。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解金属热处理工艺时，不仅仅停留于宏观的工艺参数，而是深刻地剖析了每一个工艺过程背后的微观机制。我印象尤为深刻的是关于淬火和回火的联系。王教授没有将它们割裂开来讲解，而是清晰地阐述了淬火产生的马氏体是一种高内应力、高硬度但脆性大的亚稳相，而回火的目的正是为了降低其内应力，提高韧性，同时获得所需的硬度。他对于不同回火温度下的组织转变，如粗化、球化、析出碳化物等，都有着详尽的描述，并且将这些微观转变与材料宏观性能的改变联系起来。例如，低温回火可以消除淬火应力，提高韧性，但硬度损失不大；高温回火则会使马氏体分解，形成索氏体或贝氏体，从而获得较高的韧性和一定的强度。这种深入的微观分析，让我对材料性能的获得有了更深刻的理解，也让我认识到，热处理并非简单的加热冷却，而是一个精细调控材料微观结构的过程。他对淬火介质的选择、冷却速率的控制以及如何避免淬火变形和开裂的讲解，更是体现了作者丰富的实践经验和深厚的理论功底。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于材料失效分析的讲解，为我提供了一个系统而科学的思考框架。王祎才教授并没有仅仅列举失效案例，而是深入剖析了各种失效模式的根本原因，从宏观的应力集中到微观的晶界腐蚀，都进行了细致的分析。我尤其被他对疲劳失效的讲解所吸引，他详细阐述了疲劳裂纹的萌生、扩展到最终断裂的全过程，并分析了影响疲劳寿命的各种因素，如应力幅、应力比、表面状态、材料内部缺陷等。他对断口形貌的分析，更是如同侦探破案一般，通过宏观和微观的断口特征，就能推断出材料的失效机理。他对断层、过载、蠕变、应力腐蚀等失效模式的讲解，也同样深入细致，让我对材料在不同环境和载荷下的行为有了更全面的认识。他更是将材料失效分析与材料设计、热处理工艺、制造过程等环节紧密联系起来，强调了预防失效的重要性。这本书不仅教我如何“诊断”材料的“病情”，更重要的是教我如何“预防”疾病的发生，这对于工程实践具有极其重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

书中关于材料性能测试与评价的部分，为我提供了量化和理解材料特性的有力工具。王祎才教授对于各种力学性能测试方法，如拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、疲劳试验等，都进行了详细的介绍。他不仅讲解了测试的基本原理和操作步骤，更是深入分析了各种测试方法所能获得的参数以及这些参数的意义。我尤其喜欢他对拉伸试验的讲解，他详细阐述了应力-应变曲线的各个关键点，如屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率等，以及这些参数如何反映材料的强度、塑性和韧性。他对洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等不同硬度测试方法的比较分析，以及不同硬度值与材料强度的关系，都极为实用。他还对无损检测技术，如超声波检测、涡流检测、磁粉检测等，也进行了简要的介绍，让我认识到，在不损伤材料的情况下进行缺陷检测的重要性。这本书让我明白，理论知识需要通过科学的测试来验证和量化，而对测试结果的正确解读，则是理解材料性能的关键。

评分☆☆☆☆☆

热处理，这门古老而又充满活力的学科，在王祎才教授的著作中得到了淋漓尽致的展现。他对各种热处理方法，如退火、正火、淬火、回火等，都进行了极为详尽的介绍。我特别被他对退火工艺的讲解所吸引。他不仅仅是简单地描述退火的温度和时间，而是深入分析了不同种类退火的目的和机理。比如，关于完全退火，他详细阐述了奥氏体化、等温保持和缓冷的过程，以及这些过程如何消除内应力、细化晶粒、改善切削加工性能。对于球化退火，他更是生动地描述了碳化物如何从片状转变为球状，从而大幅度提高钢的塑性和韧性。读到关于淬火时，我仿佛能感受到金属在高温下原子活动的剧烈，以及在快速冷却过程中，奥氏体如何转变为马氏体，这种亚稳相的形成又为何能带来材料强度的急剧提升。王教授对于淬火介质的选择、冷却速度的控制以及可能出现的淬火缺陷（如开裂、变形）的分析，都极为细致，为实际操作提供了宝贵的指导。他对回火的讲解更是让我认识到，看似“削弱”了淬火效果的回火，实则是为了获得性能更佳的材料，他解释了不同回火温度如何影响回火索氏体、回火贝氏体等的形成，以及这些组织如何平衡材料的强度和韧性。