第七章-金属固态相变基础.ppt

《第七章-金属固态相变基础.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、金属固态相变常用措施：主要内容金属固态相变基础脱溶与调幅分解珠光体相变马氏体相变贝氏体相变其他构成物质的原子（或分子）的聚合状态（相状态）发生变化的过程均称为相变。如：从液相到固相的凝固过程从液相到气相的蒸发过程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，即发生从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相被一定边界包围、具有确定而均匀的物理和化学性质的一个系统或系统的一个部分。也就是指结构相同、成分和性能均一并以界面相

2、互分开的组成部分。单相：纯金属，单相黄铜Cu-30w%Zn；多相：几种不同固相组成的合金；*固态相变概论固态相变的主要分类固态相变的主要特点固态相变热力学固态相变的热力学条件固态相变的形核固态相变的晶核长大固态相变动力学固态相变的速率第七章金属固态相变基础固态相变分类按热力学分类按平衡状态分类按原子迁移分类按相变方式分类一级相变二级相变平衡相变非平衡相变扩散相变非扩散型相变有核相变无核相变7.1金属固态相变概论一级相变特点：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

3、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固态相变都是一级相变。一级相变是，相变发生时，两平衡相的化学势相等，但化学势的一阶偏微分不相等。二级相变相变时新旧两相的化学势相等，且化学势的一级偏微商也相等，但化学势的二级偏微商不等的相变称为二级相变。即：比热压缩系数膨胀系数特点：无相变潜热和体积改变，只有比热CP、压缩系数K和膨胀系数λ的不连续变化。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。平衡相变平衡相变是指在缓慢加热或冷却时所发生的能获得符合平衡状态图的平衡组织的相变。同素异构转变

4、平衡脱溶沉淀共析转变调幅分解有序化转变有代表性的几种平衡相变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称为同素异构转变。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。纯铁的同素异构转变平衡脱溶沉淀在缓慢冷却条件下，由过饱和固溶体中析出过剩相（或第二相）的过程称为平衡脱溶沉淀。具有脱溶沉淀的二元合金平衡状态图特点：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合金在冷却时，由一个固相分解为

5、两个不同固相的转变称为共析相变（或珠光体型转变），如：γ→α+β；反之，如果合金加热时所发生的相反转变称为逆共析相变，如：α+β→γ。具有共析相变的二元合金平衡状态图共析相变特点：两个生成相的结构和成分都与母相不同。类似于合金结晶时的共晶反应。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，这种转变称为调幅分解。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；通过上坡扩散，最终使原来的均匀固溶体变成不均匀固溶体。有序化转变固溶体中，各组元原子

6、在晶体点阵中的相对位置由无序到有序（指长程有序）的转变称为有序化转变。在Cu-Zn、Cu-Au、Mn-Ni、Fe-Ni、Ti-Ni等许多合金系中都可发生这种有序化转变。非平衡相变若加热或冷却速度很快，平衡相变将被抑制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不能反映的转变，并获得被称为不平衡或亚稳态的组织，这种转变称为非平衡相变。伪共析相变马氏体相变贝氏体相变非平衡脱溶沉淀有代表性的几种非平衡相变伪共析相变Fe-C平衡状态图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的含碳量而变，故称

7、为伪共析体马氏体相变若进一步提高冷却速度，钢中奥氏体只能以不发生原子扩散、不引起成分改变的方式，通过切变方式由γ点阵改组为α点阵来实现点阵的改组，这种转变称为马氏体相变，其成分与母相奥氏体相同。贝氏体相变珠光体转变和马氏体转变温度范围之间，铁原子不能扩散，碳原子尚具有一定的扩散能力，这种非平衡相变称为贝氏体相变（或称为中温转变）。转变产物是α相与碳化物的混合组成的非层片状组织，称其为贝氏体。非平衡脱溶沉淀在等温条件下，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；相变时，相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而

8、进行的相变称为扩散型相变，也称为“非协同型”转变。特点：只有当温度足够高，原子活动能力足够强时，才能发生扩散型相变。温度愈高，原子活动能力愈强，扩散距离也就愈远。新相和母相的成分往往不同。只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状改变。如：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等。扩散