总复习参考 固态相变

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1、固态相变原理及应用张贵锋大连理工大学材料科学与工程学院《固态相变原理及应用》张贵锋，黄昊主编冶金工业出版社，2011.11特点：简明扼要，通俗易懂，思路清晰，层次分明，重点突出相，固态相变，相变势垒，激活能,形核功；起始晶粒度，实际晶粒度，本质晶粒度；珠光体，珠光体团，粒状珠光体，派敦处理,珠光体型组织；马氏体，奥氏体（热，机械）稳定化，临界冷却速度，临界淬火速度；一、基本概念上贝氏体，下贝氏体，等温淬火；二次硬化，二次淬火，自回火，回火脆（第一类，第二类），抗回火性；淬火，回火，退火（球化退火

2、），正火，淬透性，淬硬性，调质；脱溶沉淀，（自然，人工）时效，时效硬化，调幅分解。1.固态相变的特点：相界面，弹性应变能，位相关系与惯习面，亚稳过渡相，原子迁移率二、需掌握的要点阿累尼乌斯方程：K=K0exp（-Q/kT）相界面：共格→半共格→非共格，弹性应变能逐渐减小、界面能逐渐增大；相变阻力：弹性应变能和界面能；弹性应变能起主导作用，界面趋于非共格，界面能起主导作用，新相趋于形成共格界面。热力学条件（必要）充分条件：三大起伏阻力和驱动力驱动力：体积自由能，晶格缺陷；阻力：界面能，弹性应变能形

3、核功：均匀形核，点缺陷，线缺陷，面缺陷（界面，界棱，界隅）相变动力学：形核率N=C*fC*——临界晶胚体积分数（△G*）f——晶胚成为晶核的频率（Q）相变动力学：无成分变化新相长大速度？切变和台阶长大有成分变化的新相长大速度与什么有关？新相长大速度与扩散系数成正比，与相界面附近母相中的浓度梯度成正比，与相界面上两相的平衡浓度差成反比。扩散型相变新相长大速度，受驱动力和扩散系数所控制。降温时，相变速度与温度的关系存在极大值；升温时，相变速度随温度单调增加。相变动力学曲线绘制原理新相转变体积分数与时

4、间的关系曲线呈“S”形；相变过程包括：晶体结构、化学成分和某种物理性质的跃变。通过各种现代分析测试手段，很容易确定上述变化是什么时候开始，进行到什么程度，以及什么时候结束。从而获得在某一外界条件下，新相转变量与转变时间之间的关系。C曲线的影响因素两个“凡是”：凡是扩大A区的元素（Mn，Ni）都使C曲线下移；凡是稳定过冷A的元素（Co除外），都使C曲线右移a）内因：碳：亚共析钢“右”；过共析钢“左”，贝氏体“右下”合元：贝氏体相变速度取决于基体相变和碳的扩散：Co,Al“左移”外因：A化：A不均匀

5、和晶粒细小，“左移”。塑变：提供缺陷，加速；提供切变阻力，减速。奥氏体晶粒度测量原理和方法，奥氏体化过程及影响因素；奥氏体晶粒长大的驱动力与阻力。2.奥氏体化奥氏体化过程及影响因素：奥氏体形核，奥氏体晶粒长大，剩余碳化物的溶解，奥氏体均匀化。碳化物的溶解需要更长时间。影响奥氏体晶粒大小的因素内因：化学成分，原始组织，冶炼方法外因：加热温度，加热速度，保温时间成分：C%（非单一），合金元素（与碳的亲和力及改变相变点）原始组织（平衡与否，晶粒大小）：影响起始晶粒度冶炼方法：本质晶粒度温度：奥氏体化温

6、度越高，起始晶粒越细小，奥氏体中平均碳含量越低。加热速度：起始晶粒度保温时间：实际晶粒度奥氏体晶粒长大的驱动力与阻力驱动力：体积自由能，界面能阻力：第二相粒子3.珠光体转变珠光体层间距，珠光体团；片状和粒状珠光体形成机理；影响珠光体转变动力学（速度）的因素；珠光体的力学性能。片状和粒状珠光体形成机理片状：横向与纵向。同素异构造成碳溶解度的变化，排碳与吸碳相辅相成。片状→粒状：胶态平衡理论，第二相粒子的溶解度与其曲率半径有关；片状渗碳体内不可能存在亚晶界。影响珠光体转变动力学（速度）的因素凡是稳定

7、过冷奥氏体的因素都使C曲线右移。内因：化学成分，原始组织；外因：奥氏体化工艺，奥氏体晶粒度，塑性变形内因：化学成分C:亚共析减速，过共析加速，共析钢最稳定合元：Co除外，减速原始组织：A化前的组织粗大，A化不充分，加速P转变外因：奥氏体化工艺，奥氏体晶粒度，塑性变形珠光体的力学性能（片状和粒状珠光体性能的差异）层间距，珠光体团的影响在相同成分条件下，粒状珠光体的强度、硬度稍低，塑性、韧性较高；相同强度条件下，粒状珠光体的疲劳强度更高。形变珠光体性能（派敦处理）：除晶须外的最强金属。4.马氏体相变

8、马氏体相变特点组织特点（板条和片状），Ms点的物理意义及影响因素奥氏体稳定化产生的原因马氏体具有高强度硬度的原因马氏体相变特点非扩散性，切变共格和表面浮凸，位向关系和惯习面，马氏体相变的不彻底性，马氏体相变的可逆性。切变共格和无扩散性组织特点（板条和片状），板条马氏体：形态示意图，亚结构，显微组织特点；片状马氏体：形态示意图，亚结构，显微组织特点。形态及亚结构的影响因素化学成分：高碳低碳，扩大缩小奥氏体区马氏体形成温度：Ms点奥氏体层错能：低层错能是形成ε-M的必要条件奥氏体与马氏体的强度：切变