第一章合金固态相变基础_合金固态相变.pdf

第一章 合金固态相变基础 本章主要内容 固态相变的类型及特点 相变热力学 经典形核理论及长大机制 相变动力学 扩散及非扩散型相变 越王勾践剑（菱形暗纹） 1 ９９９年，上海博物馆和上海宝钢材料研究所共同对越王勾践剑进行 了研究，在三千倍的放大镜下，研究人员发现，越王勾践剑是由三种 不同的金属合成，并且这三种金属在剑的不同位置合金配比不一样。 刀面有梯子格和玫瑰花纹 一把好的钢刀是如何制作出来的呢？ 利用DIFT轧制细化晶粒组织 超细晶粒钢（超级钢） 超细晶粒碳素钢金相组织 形变诱导铁素体相变DIFT （deformation induced ferrite transformation ） 理论和DIFT轧制是中、日、韩“超级钢”项目取得的标志性成就，DIFT是在 奥氏体温度区在特定条件下由于大变形量产生铁素体相变，它与传统控轧控 冷的不同点是其相变主要发生在轧钢过程中而不是轧后冷却过程中，产生 DIFT 的三个关键因素是：大过冷、大应变和轧制温度略高于Ar3点。利用 DIFT轧制，可以获得晶粒尺寸细化的铁素体珠光体组织。 钢焊接熔合区显微组织特征 1.1固态相变分类及特点 金属（包括纯金属与合金）和陶瓷等固态 材料在温度和压力改变时，组织、结构的 变化－－固态相变。 什么是“相”？ 合金微观结构中的一个组成部分，这一部分表现 出均匀一致的成分和性能，并且与系统的其它部 分具有物理上的明显差别和界面。 研究意义 相变－组织变化－性能变化 性能 工艺 结构 相变 成分 掌握固态相变规律，采取措施，控制固态相变过程以获得预 期的组织和结构，从而获得预期的性能，最大限度地发挥现 有金属材料的潜力，并可以根据性能要求开发新型材料。 常用措施 热处理 －加热：温度、速度，保温时间 －冷却：速度 固态相变亦称热处理原理（工艺） 原理：解决有哪些相变，相变条件，机理及特征 工艺：解决如何实现这些相变从而达到预期的性能 固态相变的分类 石墨的有序结构 活性炭的无定形结构 金刚石 C60 碳纳米管 在缓慢冷却条件下，由过饱和固溶体中析出过剩 相的过程称为平衡脱溶沉淀 硬 度 时间（h ） Al- 4% Cu合金固溶处理后静置硬度的变化 铁 碳 相 图 共析转变 合金在冷却时由一个固相分解为两个 不同固相的转变称为共析转变（如珠光体 转变） 珠光体 相变过程的实质 固态相变的主要特点 （1）相界面及惯习面 （2 ）位相关系 （3 ）弹性应变能 （4 ）晶内缺陷的影响 （1）相界面和惯习面 共 格 界 面 半 共 格 界 面 非 共 格 界 面 惯习面－新相往往在旧相的某一个特定 晶面形成，该晶面即惯习面。通常用母相 的晶面指数来表示。 （2 ）位向关系 位向关系： 新旧相某些低指数晶面（晶向)相互平行。 K-S关系： 如钢中发生奥氏体