第一章固态相变概论

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1、固态相变及应用主讲：张松1固态相变及应用参考书:康煜平等.金属固态相变及应用.北京:化学工业出社,2007考试课，48学时2固态相变及应用要求:1.掌握金属材料固态相变的基本规律；2.了解固态相变-组织-性能之间的具体联系；3.掌握基本热处理工艺。用途:为从事与金属材料热处理相关的研究和应用工作打下专业理论基础。3固态相变及应用内容：第一章固态相变概论第二章奥氏体相变及其应用第三章珠光体相变及其应用第四章马氏体相变第五章贝氏体相变第六章过冷奥氏体转变动力学图第七章马氏体相变和贝氏体相变的应用第八章钢的回火转变及回火第九章脱溶沉淀及其应用4固态相变及应用重点内容：固溶处理和时效淬火和回

2、火退火和正火热处理原理及工艺5第一章固态相变概论序回顾和介绍几个概念1.组元：组成金属或合金最基本的、独立的物质。2.相：金属或合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。3.新相：新产生的相称为新相。4.母相：导致新相产生的相称为母相。5.相变：母相向新相的转变。6第一章固态相变概论序固态相变至少要伴随着下面三种基本变化之一：①晶体结构的变化②化学成分的变化③固溶体有序化程度的变化7第一章固态相变概论1.1金属固态相变的主要类型1.2金属固态相变的主要特点1.3固态相变时的形核1.4固态相变时的晶核长大81.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变在极为缓慢的加热或

3、冷却的条件下发生能获得符合状态图所示平衡组织的相变。1.1.2非平衡转变在快速加热或冷却的非平衡条件下，平衡转变受到抑制，将发生平衡相图上不能反映的转变类型，获得不平衡组织或亚稳状态的组织。1.1.3固态相变的其它分类91.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.1纯金属的同素异构转变1.1.1.2固溶体的多形性转变1.1.1.3共析转变1.1.1.4包析转变1.1.1.5平衡脱溶沉淀1.1.1.6调幅分解1.1.1.7有序化转变101.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.1纯金属的同素异构转变纯金属在温度、压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结

4、构的过程，称为同素异构转变。例如:锰在不同温度下，具有a-Mn、b-Mn、g-Mn、d-Mn等晶体结构。铁、钛、钴、锡等金属也都具有同素异构转变。111.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.2固溶体的多形性转变固溶体的同素异构转变称为多形性转变。例如：钢在加热时铁素体向奥氏体的转变、冷却时奥氏体向铁素体的转变都属于多形性转变。121.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.3共析转变合金在冷却时，由一种固溶体同时分解为两种不同相的转变称为共析转变。反应式：g→a+b1.1.1.4包析转变合金在冷却时由两个固相合并转变为一个固相的转变过程称为包析转变。a

5、+b→gFe-B合金，910℃：g+Fe2B→a131.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.5平衡脱溶沉淀某种固溶体在高温固溶了一定量的合金元素后，在缓慢冷却的条件下，因为溶解度下降，从固溶体中析出新相的过程，称为平衡脱溶沉淀。特点:在转变过程中，母相不消失，但随着新相的析出，母相的成分和体积分数不断变低，新相的成分、结构与母相不同。141.1金属固态相变的主要类1.1.1平衡转变1.1.1.6调幅分解某些合金在高温时形成的均匀的单一固溶体，缓慢冷却到某一温度范围内时，分解为两种结构与原固溶体相同，而成分却明显不同的微区的转变，称为调幅分解。反应式：a→a1+a2特

6、点:a、a1、a2的晶体结构相同151.1金属固态相变的主要类型1.1.1平衡转变1.1.1.7有序化转变在平衡条件下，固溶体中各组元原子的相对位置由无序到有序的转变过程称为有序化转变。Cu-Au、Cu-Zn、Mn-Ni、Fe-Ni、Ti-Ni、Fe-Al等60多种合金中都可发生这种转变。161.1金属固态相变的主要类型1.1.2非平衡转变1.1.2.1伪共析转变1.1.2.2马氏体转变1.1.2.3贝氏体转变1.1.2.4不平衡脱溶沉淀1.1.2.5块状转变171.1金属固态相变的主要类型1.1.2非平衡转变1.1.2.1伪共析转变某些非共析成分的奥氏体以较快的速度被过冷到ES线和

7、GS线的延长线以下（如图1-1所示的阴影区）时，将不发生先共析转变，而是直接同时转变为铁素体和渗碳体。这一过程称为伪共析转变。18图1.1Fe-Fe3C相图的左下角/Wt%191.1金属固态相变的主要类型1.1.2非平衡转变1.1.2.2马氏体转变进一步提高冷速，将奥氏体过冷到Ms（如图1.1）以下的低温区，铁等置换原子和碳等间隙原子都难以扩散，则奥氏体以无扩散方式发生马氏体转变。其转变产物称为马氏体。马氏体的成分与母相相同，但晶体结构与母相不同。铁碳合金