第一章金属固态相变基础2013ppt课件.ppt

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1、第一章金属固态相变基础概述固态相变是热处理的基础相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发生变化的过程。固态相变：固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的转变。母相或旧相：相变前的相状态新相：相变后的相状态1.1固态相变的分类1.按热力学分类一级相变和二级相变（1）一级相变：*熵和体积发生不连续变化，有相变潜热和体积改变；*一级相变包括：凝固、熔化、升华、同素异构转变；*几乎所有伴随晶体结构改动的金属固态相变都是一级相变。化学势：旧相：新相熵体积化学势

2、：吉布斯自由能对成分的偏微分（2）二级相变：*无相变潜热和体积改变，只有比热Cp，压缩系数K，膨胀系数的不连续变化。*二级相变包括：部分有序转变、磁性转变、超导体转变。比热压缩系数膨胀系数2.按平衡状态图分类平衡相变和非平衡相变平衡相变缓慢加热或冷却时发生的能获得符合平衡状态图的平衡组织的相变非平衡相变加热或冷却速度很快，上述平衡相将被抑制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳的组织平衡相变①同素异构转变/多形性转变纯金属在温度和压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结

3、构的过程称为同素异构转变。在固溶体中发生的同素异构转变称为多形性转变。钢中铁素体奥氏体的转变奥氏体铁素体的转变平衡相变②平衡脱溶沉淀在缓慢冷却条件下，由过饱和固溶体中析出过剩相的过程称为平衡脱溶沉淀特点：母相不消失，随着新相析出，母相的成分和体积分数不断变化（结构不变），新相的结构和成分与旧相不同平衡相变③共析相变合金在冷却时由一个固相分解为两个不同固相的转变称为共析相变(或珠光体型转变)其两个生成相的结构和成分均与母相不同加热时也可发生α+→转变，称为逆共析相变平衡相变④调幅分解某些合金在高温下具有

4、均匀单相固溶体，但冷却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结构相同但成分不同的两个微区，这种转变称为调幅分解。特点：一个自发分解过程；通过上坡扩散实现成分变化；不经历形核阶段；不存在明显的相界面；分解速度快平衡相变⑤有序化转变固溶体中，各组元原子在晶体点阵中的相对位置由无序到有序(指长程有序)的转变称为有序化转变。如Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Ti-Ni等合金。非平衡相变（2）非平衡相变非平衡相变：加热或冷却速度很快，上述平衡相将被抑制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不能反映的转变并获得被称为非平衡或亚

5、稳的组织①伪共析相变：由成分偏离共析成分的过冷固溶体形成的貌似共析体的组织转变组成相的相对量由A的碳含量而变。非平衡相变②马氏体相变进一步提高冷却速度，使伪共析相变也来不及进行而将奥氏体过冷到更低温度，则由于在低温下铁原子和碳原子都己不能或不易扩散，故奥氏体只能以不发生原子扩散、不引起成分改变的方式，通过切变由点阵改组为α点阵，这种转变称为马氏体相变Fe-C合金非平衡相变③贝氏体相变当奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之间的温度范围时，由于温度较低，铁原子已不能扩散，但碳原子尚具有一定的扩散能力，因此出现了一

6、种独特的碳原子扩散而铁原子不扩散的非平衡相变，这种相变称为贝氏体相变(或称为中温转变)。其转变产物也是α相与碳化物的混合物，但α相的碳含量和形态以及碳化物的形态和分布均与珠光体不同，称其为贝氏体。非平衡相变④非平衡脱溶沉淀若b成分的合金自T1温度快冷时，相在冷却过程中来不及析出，则冷到室温时便得到过饱和的α固溶体。若在室温或低于固溶度曲线MN的某一温度下溶质原子尚具有一定的扩散能力，则在上述温度等温时，过饱和α固溶体仍可能发生分解，逐渐析出新相。但在析出的初期阶段，新相的成分和结构均与平衡脱溶沉淀相有所不同，这

7、一过程称为非平衡脱溶沉淀(或时效)。3.按原子迁移特征分类相变时原子迁移特征扩散型相变非扩散型相变3.按原子迁移特征分类（1）扩散型相变相变时，相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变。如：脱溶型相变、共析型相变(珠光体型转变）、调幅分解和有序化转变等等。特点：（1）有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制；（2）新相和母相的成分往往不同；（3）只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状改变。3.按原子迁移特征分类(2)非扩散型相变相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子的运动是协调一

8、致的相变称为非扩散型相变，也称为“协同型”转变。非扩散型相变时原子仅作有规则的迁移以使点阵发生改组。迁移时，相邻原子相对移动距离不超过一个原子间距，相邻原子的相对位置保持不变。如：马氏体相变特点：（1）存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样表面上出现浮突现象。（2）相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同。（3）新相和母相之间存在一定的晶体学位向关