过饱和固溶体的脱溶沉淀.ppt

3.3 合金钢回火时力学性能变化的特点 （1）延缓钢的软化 Me主要通过影响碳原子的扩散来影响M的分解及碳化物的析出、长大速度 强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等都可提高碳在M中的扩散激活能Q，降低扩散系数D （2）发生二次硬化现象 本质：共格析出的合金碳化物的弥散强化 合金碳化物越稳定、越细小，强化效果越好 M2C和MC型碳化物有明显二次硬化效果 （3）影响钢回火后的脆性 * 3.4回火脆性 定义：淬火钢在回火加热过程中韧性并不是随温度上升而提高，而是在特定温度范围出现韧性明显下降的现象。 （1）第一类回火脆性 出现温度：250-400 ℃ 原因：碳化物Fe2C5或Fe3C沿 板条M的条界、束界、群界 或在片状M的孪晶带和原A 晶界上析出。 图7-23 37CrNi3钢回火时硬度和冲击韧性的变化 * 第一类回火脆性无法完全消除，但可以减轻： 1）降低钢中杂质元素含量； 2）细化A晶粒：用Al脱氧或加入Nb、V、Ti 3）加入Mo、W 4）采用等温淬火代替淬火+回火 5）加入Cr、Si等调整发生第一类回火脆性的温度范围，使之避开所需的回火温度。 * （2）第二类回火脆性 发生温度：450-650℃ 影响因素 （1）化学成分——避免P、Sn、Mn、Si、S、As、Sb等，加入Mo、W、V、Ti、稀土等。 （2）回火温度和回火时间 （3）原始组织：M B P * 防止措施 1）降低钢中杂质元素含量； 2）细化A晶粒：加入Nb、V、Ti 3）加入Mo、W 4）采用亚温淬火，使P等元素溶入残留的F中。 5）避免在450-650 ℃温度范围内回火，在650 ℃以上回火时，采用快冷。 * 4. 调幅分解 分解时无形核阶段，是通过自发的成分涨落，通过上坡扩散使溶质成分的波幅不断增加，分解成结构均与母相相同，但成分不同的两种固溶体。 * 4.1调幅分解的热力学条件 如图所示，发生调幅分解的条件是：合金的成分必须位于自由能-成分曲线的两个拐点之间。 热力学条件： 非稳态区内，任何微量的成分起伏都会使系统的自由焓下降，意味着位于失稳分解线以内（非稳态区）的固溶体发生分解不存在热力学势垒，无需形核便会以调幅分解的方式使成分波幅不断增大。 位于失稳分界线之外（介稳态区）的固溶体，成分的微量起伏都会引起系统自由焓的上升，因而不能发生调幅分解。 * * 调幅分解界限 推导： 假设原始成分为X0的均匀固溶体出现了无限小量的浓度起伏δx=x-x0，而x→x0，那么1mol原子的自由能变化为： ΔGv=G(x) - G(x0) =δx·G’(x0) 将G(x)对x0按泰勒级数展开，并代回上式，得： 显然，只有在ΔGv为负值时，才可作为调幅分解的驱动力。 * 只有当X0处在调幅分解线以内时，才有 在这种情况下，任何一种微小的浓度起伏，都使体系的自由能下降，即 ΔGv0。 * 4.2 增幅分解的动力学条件? 　 固溶体发生spinodal分解时,无形核势垒,只是溶质原子发生上坡扩散。溶质原子进行上坡扩散的结果，使成分起伏的振幅增加，当波幅达到饱和值后，波形逐渐向矩形波形状改变，最后达到矩形调幅波，如图所示。 * 4.3 调幅分解的长大过程 * * 4.4 调幅结构与材料性能 在许多合金（如Al基、Ni基、Cu基和Fe基合金等）和玻璃系观察到了调幅分解。 将硬磁合金放在磁场中进行调幅分解处理，可获得方向性较强的调幅结构，使合金的硬磁性能提高。 固态相变 * 第七章 过饱和固溶体的脱溶分解 * 1. 重要概念 2.铝合金在时效过程中组织和性能的变化 3.钢的回火转变 4.调幅分解 * 1.重要概念 脱溶分解： 从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。 固溶处理： 将合金加热到固溶线以上一定温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体，快冷至室温得到过饱和固溶体的过程。 固溶与时效工艺的应用： 有色金属的固溶与时效；低碳钢的时效，等。 * 合析反应、固溶体脱溶沉淀、共析相图、匀晶反应、偏析反应、包析反应 * 2. 铝合金在时效过程中组织和性能的变化 2.1 Al-Cu合金在时效过程中的硬度变化 合金经加热保温后，得到单相固溶体，之后快冷，得到过饱和固溶体。——固溶处理 一定温度加热，硬度随时效时间变化，先升后降。 时效温度越高，到达硬度最大值时间越短，硬度最大值越低。 * * 产生原因：第二相析出——硬度提高 第二相尺寸过大：过时效 * 固态相变 Al-Cu合金 室温平衡组织为：?＋?（Al2Cu） ?? ? ＋?的实际过程要经过形成三个中间相来完成，在较低的温度下时效的脱溶沉淀顺序为： 2.2