固态相变基础-1.ppt

《固态相变基础-1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、金属热处理原理与工艺材料性能：使用性能、工艺性能决定性能：成分、组织、结构热处理：固相下加热(包括保温)、冷却，不改变(改变)成分，改变组织、结构，从而改变性能热处理原理：热处理工艺：热处理的重要意义：课程内容：学习：理解概念，理论、实际结合温度时间保温冷却加热第一编热处理原理第一章金属固态相变基础固态相变：固态金属加热、冷却中发生的各种相转变金属热处理：固态金属通过特定的加热和冷却，使之发生相、组织转变，获得所需组织性能的一种工艺过程两者关系：金属固态相变是金属热处理的理论基础。第一节金属固态相变的主要类型原子运动特点：扩散型相变和非

2、扩散型相变平衡状态：平衡相变和非平衡相变热力学：一级相变和二级相变一、按相变过程中原子的运动特点分类1.扩散型相变：相变借助原子热激活运动进行，原子运动大于原子间距。长程扩散：短程扩散：脱溶分解：由过饱和固溶体中析出新相的过程，(+)共析转变：冷却时一个固相()分解为结构不同的两个新相和混合物的相变，(+)钢在冷却时由奥氏体转变为珠光体(铁素体与渗碳体的混合物)即属于共析转变。+LBA+BA有序化转变：是指固溶体组元原子从无序排列到有序排列的转变过程，(无序)(有序)块状转变：新相的成分

3、与母相一样，但晶体结构不同。例如，纯铁或低碳钢在一定的冷却速度下相可以转变为与之具有相同成分而形貌呈块状的相。新相的长大是通过原子的短程扩散而实现的。纯铁、铜锌等合金中发生块状转变。多形性转变：纯金属中晶体结构的转变，如纯铁中转变。这种转变本身在生产上没有多少实际意义，但以此转变为基础的Fe的固溶体发生的固态相变是钢的热处理的基础。调幅分解：某些合金在高温下具有均匀单相固溶体，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如→1+2特点：在转变初期形成的两个微区之间并无明显界面和成分突变，但通

4、过扩散，最终使原来的单相固溶体分解成两个共格相。非扩散型相变：相变不需原子扩散，原子的运动不超过一个原子间距。非扩散型相变是在足够快的冷却速度下(即淬火)由于原子没有时间进行扩散型相变引起的。钢淬火，转变产物称为马氏体，这种非扩散型相变则称为马氏体转变。许多有色金属，如Ti-Ni、Cu-Zn-Si、Cu-Zn、Cu-Mn、Ni-Mn-Ga等合金系，也发生马氏体转变半扩散型相变:贝氏体转变：钢中还有一种介于马氏体转变和珠光体转变之间的转变。此时铁原子扩散已经极其困难，但碳原子还能扩散，其转变产物也是相和碳化物的混合物，称为贝氏体，但形态

5、和分布与珠光体不同。有优异的强度和突出的韧性。二、按平衡状态分类平衡相变：缓慢加热、冷却，获得符合平衡状态图的平衡组织，多形性转变、平衡脱溶转变、共析转变、有序化转变等。非平衡相变：加热或冷却很快，平衡相变被抑制，发生某些平衡状态图上不能反映的转变并获得不平衡或亚稳态的组织，马氏体转变、贝氏体转变、非平衡脱溶沉淀，伪共析转变属于非平衡相变。就热处理工艺而言，非平衡相变具有更为重要的意义。，，三、按热力学分类根据相变前后热力学函数的变化，可将固态相变分为一级相变和二级相变一级相变相变时新旧两相的化学势相等，但一级偏微商不等的相变称设代表

6、旧相，代表新相，为化学势、T为温度、P为压力，则有已知所以S≠S，V≠V。因此，在一级相变时，熵S和体积V将发生不连续变化，即一级相变有相变潜热和体积改变。材料的凝固、熔化、升华以及同素异构转变等均属于一级相变。几乎所有伴随晶体结构变化的金属固态相变都是一级相变。2，二级相变相变时新旧两相的化学势相等，其一级偏微商也相等，即S＝S，V＝V，但二级偏微商不等，说明在二级相变时，无相变潜热和体积改变，但比热、压缩系数和膨胀系数有突变。材料的部分有序化转变、磁性转变以及超导体转变均属于二级相变。第二节金属固态相变的基本特征

7、与液态金属结晶一样，其相变驱动力也来自新相与母相的自由能差，也通过形核与长大过程来完成。但因相变前后均为固态，故有以下几个特点。一、界面和界面能固/固相界面可按结构特点分为：共格界面：界面两侧的两个相的原子能一一对应，相互保持匹配。半共格界面：由于界面两侧的原子间距不同，界面上只有部分原子能够依靠弹性畸变保持匹配，在不能匹配的位置将形成刃型位错。非共格界面：两相的原子间距差别太大，在界面上两侧原子不能保持匹配。界面能：界面上原子排列的不规则性将导致界面能的升高，因此非共格界面能最高，半共格界面次之，共格界面能最低。图1-2固态相变界面结

8、构示意图（a）共格界面（b）半共格界面（c）非共格界面界面能的意义界面能的大小对新相的形核、长大以及转变后的组织形态有很大影响。若新相具有和母相相同的点阵结构和近似的点阵常数，则新相可以与母相形成低能量的共