第01章 金属固态相变概论.ppt

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1、第一章金属固态相变概论引言固态相变：固态金属（纯金属、合金）在温度和压力改变时，组织结构发生的变化掌握固态相变规律，即可采取措施（控制加热、冷却等，即热处理范畴）控制相变过程以获得预期的组织，使其具有预期的性能注意与我们生活中非常熟悉的和非常直观的液态、气态转变的区别（金属凝固理论）整容面相改变。古代媒婆巧语：眼下没有什么。没鼻子。金属中相是指成分相似、结构相同的物质，可分为固溶体和金属间化合物两种类型。如钢中奥氏体相就是碳在面心立方铁形成的间隙固溶体，铁素体则是体心立方，从高温到低温奥氏体相向铁素

2、体相转变就是相变。组织则可以理解是一种结合形态。比如共晶组织，就是共晶转变是同时析出的两种相结合形成的一种形态。（显微镜下观察）都是人为命名，相以相图为依据，组织以显微镜观察为依据。组织由相组成，相变则组织也改变。而组织改变相有可能没变。铁碳合金相图LL+AAF+AFF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Ld’A+Fe3CIIA+Fe3CII+LdLdLd’L+Fe3CILd+Fe3CILd’+Fe3CI钢在冷却时的转变：A组织在冷却过程中，由于冷却的剧烈程度不同会发生不同的转变，得到不同的组织

3、，从而获得不同的力学性能。通常情况下，A组织在比较缓和的冷却条件下会转变成P组织S组织或T组织，而在剧烈冷却条件下会转变成M组织，在比较适中的冷却条件下会转变成B组织。但是P、S、T、B都是由铁素体和渗碳体两个相组成。问题：两个相相同为什么组织不同，性能也不同。（金属的强化理论）为什么土木堡之变时明朝50万军队都赢不了瓦剌，但北京保卫战时仅有22万人却击退了瓦剌？王振于谦《石灰吟》千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲。粉骨碎身全不怕，要留清白在人间。§1-1金属固态相变的主要类型一、平衡转变缓慢加热或冷

4、却时所发生的能获得平衡组织的相变（可用相图分析）纯金属的同素异构转变多形性转变（固溶体的同素异构转变）平衡脱溶沉淀共析转变包析转变调幅分解有序化转变第一章固态相变概论平衡转变同素异晶转变纯金属在一定的温度和压力下，由一种结构转变为另一种结构的现象称为同素异晶转变。若在固溶体中发生这种结构的转变，则称为多形性转变。如钢在冷却时由奥氏体中析出先共析铁素体的过程。结合Fe--Fe3C讲解。铁碳合金相图LL+AAF+AFF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Ld’A+Fe3CIIA+Fe3CII+LdL

5、dLd’L+Fe3CILd+Fe3CILd’+Fe3CI(2)平衡脱溶转变高温过饱和固溶体缓慢冷却过程中析出第二相的过程特点：(a)新相的成分和结构始终与母相的不同；(b)母相不会消失。钢在冷却时，由奥氏体析出二次渗碳体的过程；由铁素体析出三次渗碳体的过程。图1-1可发生脱溶转变的合金（3）共析转变合金冷却时，由一个固相同时析出两个不同固相的过程称为共析转变钢中的珠光体相变（4）调幅分解由一种高温固溶体，冷至某一温度范围，分解为两种与原固溶体结构相同，而成分不同的微区的转变称为调幅分解α→α1+α2

6、(5)有序化转变固溶体中，各组元的相对位置从无序过渡到有序的过程，称为有序化转变。Cu-Zn、Au-Cu等合金中均可发生这种转变特点：(a)新形成的微区之间无明显的界面和成分的突变；(b)通过上坡扩散，最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体。二、不平衡转变加热、冷却速度过快，平衡转变受抑制，发生不平衡转变，得到亚稳组织铁碳合金中的不平衡转变伪共析转变马氏体转变贝氏体转变块状转变不平衡脱溶沉淀1.1.2不平衡转变伪共析转变接近共析点成分的合金，过冷到共析点以下发生共析转变的过程铁素体和渗碳体的相对量随奥氏体

7、的含碳量而变，故称为伪共析体图1-2Fe-Fe3C相图的伪共析区(2)马氏体相变钢在快冷时，若能避免其发生扩散型转变，则将无需原子的扩散，以一种切变共格的方式实现点阵的改组，而转变为马氏体(3)块状转变在一定的冷速下奥氏体转变为与母相成分相同而形貌呈块状的α相的过程(4)贝氏体相变在珠光体转变与马氏体转变温度范围之间（中温），铁原子不能扩散，碳原子可以扩散过冷奥氏体转变为由铁素体和渗碳体组成的非层片状组织—贝氏体(5)不平衡脱溶转变在等温条件下，由过饱和固溶体中析出第二相的过程析出相为非平衡亚稳相马

8、氏体回火析出碳化物时效合金：能够发生时效现象的合金称为时效型合金或简称为时效合金。成为这种合金的基本条件：一是能形成有限固溶体；二是其固溶度随着温度的降低而减小。速冷三、固态相变的特征结构变化同素异构转变、多形性转变、马氏体转变成分变化调幅分解有序程度变化有序化转变一般为结构与成分均变化共析转变、贝氏体转变§1-2金属固态相变的分类按热力学分类：一级相变（有热效应、体积效应。大多为一级相变）、二级相变（无明显热、体积效应，如磁性转变）按原子迁移情况分类：扩散型相变、