2016-2017 材料热处理第1章.ppt

平衡脱溶沉淀 在缓慢冷却条件下，由过饱和的固溶体析出脱溶相的过程，称为平衡脱溶沉淀。 ? ? ?? + ? 特点: (a)新相?的成分与结构始终与母相?的不同； (b)母相不消失 共析转变 在冷却时，一个固相完全分解为两个更稳定相的过程称为共析转变。 ? ? ? + ? 调幅分解 一个均匀的单相固溶体分解为两种组织结构与母相相同，但成分有明显差别的两相的转变过程称为调幅分解。 ? ? ?1 + ?2 特点: (a)在转变初期，新形成的两个微区之间并无明显的界面和成分的突变; (b)通过上坡扩散，最终使一均匀固溶体变为一不均匀固溶体。 有序转变 固溶体中各组元原子从无规则排列到有规则排列，但组织结构不发生变化的过程，称为有序转变。 ?(无序) ? ?’ (有序) 1.3.2 非平衡相变 由于加热或冷却的速度过快，平衡相变受到抑制，从而发生非平衡相变，得到亚稳的组织结构。 伪共析转变 接近共析成分的钢，在快速冷却到一定温度时，和共析成分的钢一样，也可以发生共析转变，同时析出铁素体和渗碳体，但其转变产物中的铁素体和渗碳体的比例随奥氏体成分而变化，故称为伪共析转变。 马氏体转变 当钢中的高温奥氏体母相迅速过冷到很低的温度，原子来不及进行扩散而保留了含有过饱和碳的母相成分，晶体结构则由面心立方转变成体心立方，获得了马氏体组织，称为马氏体相变。 不发生原子扩散 不引起成分改变 块状转变 在一定的冷速(小于马氏体相变需要的冷速)下，母相通过界面的短程扩散，转变为成分相同但晶体结构不同的块状新相，称为块状转变。 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α相。 贝氏体转变 奥氏体快速冷却到低于先共析铁素体和珠光体相变温度、但高于马氏体形成温度的温区(对于中碳钢，例如300-600?C)等温，可以得到一类特殊的组织，称为贝氏体。 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。 铁原子不能扩散， 碳原子有一定的扩散能力。 非平衡脱溶沉淀 由非平衡冷却得到的过饱和固溶体，在随后等温或加热时，由母相中析出成分与结构均与平衡沉淀相不同的新相的过程，称为非平衡脱溶沉淀。 金属固态相变的三种基本变化： （1）结构；（2）成分；（3）有序程度 只有结构的变化：多形性转变，马氏体相变 只有成分的变化：调幅分解 既有结构又有成分上的变化：共析转变，脱溶沉淀 1.4 固态相变的分类 ? 一级相变：相变点两相的化学势连续，但化学势对温度和压强的一级偏导数有突变。 数学表达为： 1.4.1 按热力学分类 ? 一级相变特征： 有相变潜热 2. 有体积变化 ? 二级相变：相变点两相的化学势和一级偏导数连续，但二级偏导数有突变。 数学表达为： ? 二级相变特征： 无相变潜热，无体积变化 2. 定压比热有突变 3. 压缩系数有突变 4. 膨胀系数有突变 1.4.2 按相变方式分类 ? 有核相变：通过形核-长大方式进行的。新相晶核可以在母相中均匀形成，也可以在母相中某些有利部位优先形成。 新相与母相之间有相界面隔开。 大部分的金属固态相变均属于有核相变 ? 无核相变(连续型相变)：没有形核阶段。无核相变以固溶体中的成分起伏为开端，通过成分起伏形成高浓度区和低浓度区，但两者之间没有明显的界线，成分由高浓度区连续过渡到低浓度区，靠上坡扩散使浓度差越来越大，最后导致一个单相固溶体分解为成分不同而晶体结构相同的以共格界面相联系的两相。 如：调幅分解 1.4.3 按原子迁移方式分类 ? 扩散型相变： 相变需要靠原子或者离子的扩散来进行。 基本特点 (1)相变过程中有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制； (2)新相和母相成分往往不同； (3)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、脱溶型相变，共析型相变、调幅分解和有序化转变等等 ? 无扩散相变：相变过程中原子不发生扩散。 基本特点 (1)存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样表面上出现浮突现象； (2)相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同； (3)新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系。 (4)某些材料发生非扩散相变时，相界面移动速度极快，可接近声速。 如：马氏体转变 1.5 固态相变的一般特征 与液体结晶凝固过程相比： 满足最小自由能原理 相变驱动力是体系变化前后的自由能差，靠过热(冷)度获得 形核和长大 母相是晶体，原子呈一定规则排列 原子的键合强 母相存在晶体缺陷 新相母相之间存在界面 相同之处 相异之处 1.5.1 固态相变的驱动力和阻