第10章 合金的脱溶沉淀与时效.ppt

时效硬化：时效初期随时间延长硬度将进一步升高的现象。 冷时效：在较低温度下进行的时效，硬度一开始迅速上升，达一定值后不变。 冷时效温度越高，硬度上升越快，达到硬度越高。 Al基和Cu基合金中，主要因为形成G.P.区，且弥散度大，被位错切过。 一、冷时效和温时效 硬度变化规律：硬度上升开始有一个孕育期（形核准备阶段）；然后迅速上升到一极大值后又随时间延长而下降。 温时效：在较高温度下发生的时效。 温时效将析出过渡相和平衡相；析出?”相使硬度和强度显著提高，析出?′相使强度下降。 温时效温度越高，硬度上升越快；达到最大值的时间越短，但硬度降低。 冷、温时效常交织在一起。 不同成分的铝铜合金在130?C时效的硬度与脱溶相的变化规律： Al-Cu合金的时效硬化主要依靠形成G.P.区和???相，当出现??相以后合金的硬度下降。 引起时效时硬度变化的原因： 固溶体的贫化，使硬度下降； 新相的析出，使硬度升高；析出相与母相的共格关系被破坏，使硬度下降；析出相粗化，使硬度下降。 基体的回复与再结晶，使硬度下降； 冷时效：仅形成G.P.区，硬度将单调上升并趋于一恒定值。 温时效：出现?”相时的强化效果最大，出现?’相后硬度下降。 二、时效硬化机制 时效硬化是由于母相中的位错和析出相之间的交互作用引起的。按位错通过析出相的方式不同将时效硬化机制分为三类： 1、内应变强化 形成析出相时，在析出相周围形成不均匀应力场。位错运动将受到析出颗粒的阻力作用而使硬度和强度提高，即产生内应变强化，并随析出相的增多而增强。 析出相颗粒位于位错线的滑移面上，且不太硬； 位错线切过析出相时，需克服析出相颗粒的应力场、增加的表面能、原子间距等而使能量升高，引起强化。 2、切过析出相颗粒强化 3、绕过析出相强化 条件：析出相颗粒间距足够大、颗粒硬、位错不能切过； 位错线向前移动时所需的切应力：?=2Gb/L； 过时效：随着析出相颗粒的聚集长大，L增大，?减小，硬度和强度下降。 位错绕过析出相颗粒时留下的位错圈将使下一根位错线通过时受阻，引起形变强化 G.P.区和???相：与母相共格。内应变强化+切过强化，使硬度显著升高；但???相周围的基体相中的弹性应力场较大，所以使强硬度更高。当???相粗化到位错线能够绕过时，随着颗粒尺寸和间距的增大，硬度开始下降。 ??相：与母相半共格，且很快粗化使位错线可以绕过，并很快非共格，使硬度下降。 ?相：L更大，位错更易于绕过，使硬度下降。 各类析出物形成时的强化 10.6 合金的调幅分解 定义：固溶体按扩散偏聚机制，由一种固溶体分解为结构相同、成分不同的两种固溶体的过程。 特点：分解时不需要激活能，一旦分解，分解过程是自发进行的。 组织：只有溶质的富区和贫区，无清晰相界面。 性能：具有很好的强韧性。 一、调幅分解的热力学条件 可发生调幅分解的合金状态图： 经固溶处理后的单相固溶体快速冷却到MKN以下T1时，处于过饱的亚稳?将分解为?1 、?2 两相。 不同温度下的拐点曲线为RKV—调幅分解界线。 成分在拐点线之内的固溶体，当存在任何微量的成分起伏时，都将会分解为富A和富B的两相，发生调幅分解； 成分在拐点线之外的固溶体，当存在微量成分起伏时，将导致体系自由能升高，只有通过形核长大才会发生脱溶分解。 结 论： 固溶度间隔与拐点曲线之间的固溶体发生分解时，通常是形核长大型脱溶转变； 拐点曲线范围内的合金，才能进行调幅分解。 调幅分解是按扩散-偏聚机构进行的一种固态相变。 产生调幅分解的条件： 必须具有均匀固溶体能够分解为两相的状态图； 分解成的两相具有相同的晶体结构； 两相的成分自由能曲线是连续的； 只有在拐点曲线的成分范围内的合金才能调幅分解； 合金中可以进行扩散。 二、调幅分解过程 调幅分解是上坡扩散 脱溶转变中的扩散是下坡扩散 三、调幅分解的结构、组织和性能 结构：新相和母相有相同的晶体结构，保持着完全共格关系； 组织：大多数调幅组织具有定向排列的特征； 特征：调幅组织的方向性容易受应力场和磁场影响，故可调整组织的结构； 性能：具有较高的屈服强度； 应用：对合金的强韧化、合金的性能等有显著的影响。 10.7 铁基合金的脱溶与时效 一、马氏体时效钢的脱溶： 马氏体时效钢的特点：超高强度，碳含量0.03%,淬透性很好,炉冷或空冷可获得板条M。 成分特点：含C极低，含多种合金元素，含Ni高，原子扩散困难。Ms点是200?C，As为500 ?C，所以时效温度应小于480 ?C。 马氏体时效钢的强化相：从马氏体基体中析出的大量弥散的金属间化合物质点。 典型马氏体时效钢：18Ni型钢，空冷或炉冷至Ms点以下获得M。时效温度在450~480oC左右。 18Ni型钢显微组织：板条状马氏体，亚结构为大量位错。 脱溶析出：析出前合金元素在马氏体