金属固态相变基础.ppt

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1、第一章金属固态相变基础第一章金属固态相变基础7/21/2021第一章金属固态相变基础相变：构成物质的原子（或分子）的聚合状态（相状态）发生变化的过程称为相变。固态相变：金属和陶瓷等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，即发生一种相状态到另一种相状态的转变，这种转变称为固态相变。相变前的相状态称为旧相或母相。相变后的相状态称为新相。7/21/2021第一章金属固态相变基础新相与母相的差别相变发生后，新相与母相之间必然存在某些差别。这些差别或者表现在晶体结构上（如同素异构转变）化学成分上（如调幅分解）表面能上（如粉未烧结）应变能上（如形变再结晶）界面能上（如晶

2、粒长大）兼而有之（如过饱和固溶体脱溶沉淀）7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类1.按热力学函数变化分类⑴一级相变：相变时两相的化学势相等，而化学势对温度及压力的一阶偏微分（-S，V）不等的相变。伴随潜热的释放和体积的改变。如蒸发、升华、熔化以及大多数固态晶型转变属于此类。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类1.按热力学函数变化分类⑵二级相变：相变时两相的化学势相等，化学势的一阶偏微分也相等，但二阶偏微分不相等的相变。没有相变潜热和体积改变，有比容、压缩系数

3、、膨胀系数变化，如磁性转变、有序-无序转变、超导转变等属于此类。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类2.按平衡状态图分类（1）平衡相变平衡脱溶沉淀共析相变调幅分解有序化转变（2）非平衡相变伪共析转变马氏体相变贝氏体相变非平衡脱溶沉淀同素异构转变和多形性转变7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类2.按平衡状态图分类⑴同素异构转变——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构的过程叫做同素异构转变。⑵多形性转变——固溶体的同素异构转变称为多形性转变。⑶平衡脱溶沉淀——在缓慢冷却的条件下，由过饱和固溶体析出过

4、剩相的过程称为平衡脱溶沉淀。⑷共析转变——冷却时由一个固相分解为两个不同固相的转变称为共析转变。⑸包析转变——冷却时由两个固相合并为一个固相的转变称为包析转变。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类2.按平衡状态图分类⑹调幅分解——某些在高温下具有均匀单相固溶体组织的合金，冷却到某一温度范围内时，可分解为两种结构与原固溶体相同但成分有明显差别的微区的转变称为调幅分解。⑺有序化转变——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。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类2.按平衡状态图分类⑻铁碳合金的不平

5、衡转变：主要包括：伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类2.按平衡状态图分类⑼非平衡脱溶沉淀：7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类3.按相变过程中原子迁移情况分类⑴扩散型：相变时，相界面的移动是通过原子的近程或远程扩散而进行的相变。也称非协同型转变。只有温度足够高，原子活动能力足够强时才能发生扩散型相变。包括同素异构转变、多形性转变、脱溶型相变、共析型相变、调幅分解和有序化转变等（如珠光体、奥氏体转变，Fe、C都可扩散。）7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类

6、3.按相变过程中原子迁移情况分类⑵非扩散型：旧相原子有规则地、协调一致地通过切变转移到新相中；相界面共格、原子间的相邻关系不变；化学成分不变。也称协同型转变。（如马氏体转变，Fe，C都不扩散。）⑶半扩散型：既有切变，又有扩散。（如贝氏体转变，Fe切变，C扩散。）7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型一、固态相变的分类4.按相变方式分类⑴有核相变：有形核阶段，新相核心可均匀形成，也可择优形成。大多数固态相变属于此类。⑵无核相变：无形核阶段，以成分起伏作为开端，新旧相间无明显界面，如调幅分解。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型二、常见固态相变类型⑴同素异构转

7、变：同一种元素通过形核与长大发生晶体结构的变化。⑵多型性转变：合金中晶体结构的变化。⑶脱溶转变：过饱和固溶体脱溶分解出亚稳定或稳定的第二相。⑷共析转变：一个固相转变为两个结构不同的固相。⑸包析转变：两个不同结构的固相转变为一个新的固相，组织中一般有某相残余。⑹马氏体转变：新旧相之间成分不变、切变进行、有严格位向关系、有浮凸效应。⑺贝氏体转变：兼具马氏体和扩散转变的特点，借助铁的切变和碳的扩散进行。7/21/2021第一节金属固态相变的主要类型二、常见固态相变类型⑻调幅分解：非形核转变，固溶体分解成结构相同但成分不同