固态相变原理与应用课件第6章 脱溶沉淀.pptVIP

非连续脱溶的显微组织特征是在晶界上形成界限明显的领域，称为胞状物、瘤状物。胞状物—般由两相所组成：一相为平衡脱溶物，大多呈片状；另一相为基体，系贫化的固溶体，有一定的过饱和度。非连续脱溶的胞状物与片状珠光体很相似。这种胞状物可在晶界一侧生长，也可在晶界两侧同时生长。Co-Ni-Ti合金晶界上的胞状析出非连续脱溶形成胞状物时一般伴随着基体的再结晶。G.P.区和过渡相析出时均与基体保持共格关系，随着析出的进行，所产生的应力和应变逐渐增大，当达到一定程度时，基体会发生回复以至再结晶，称为应力诱发再结晶。由于析出及其伴生的应力和应变以及应力诱发再结晶通常优先发生于晶界上，因此这种析出又称为晶界再结晶反应型析出，简称为晶界反应型析出。这种再结晶从晶界开始后逐渐向周围扩展，直至整个基体。在发生再结晶的区域，其应力、应变和应变能显著降低。胞状物中的析出物为平衡相，它与基体间的共格关系完全被破坏，也不再存在晶体学位向关系（形成再结晶织构者除外）。基体中的溶质原子浓度降至平衡值。这种再结晶与一般的再结晶一样，亦为扩散型的形核和长大过程。非连续脱溶的机理示意图在过饱和固溶体α相中，溶质原子首先在晶界处发生偏聚，接着以质点形式脱溶析出β相，并将部分晶界固定住。随脱溶过程进行，β相呈片状长入与其无位向关系的母相晶粒中。在片状β相两侧将出现溶质原子贫化区（α1相），而其外侧沿母相晶界又可形成新的β相晶核。此时，β相和α1相以外的母相仍保持原有浓度α0。随脱溶过程继续进行，β相不断向前长成薄片状，并与相邻的α1相组成类似珠光体的、内部为层片状而外形呈胞状的组织。胞状组织与珠光体组织的区别在于：由共析转变形成的珠光体中的两相（γ→α+Fe3C）与母相在结构和成分上完全不同，而由非连续脱溶所形成的胞状物的两相（α0→α1+β）中必有—相的结构与母相相同，只是其溶质原子浓度不同于母相而已。非连续脱溶与连续脱溶相比，除界面浓度变化不同外，还有以下三点区别：（ⅰ）前者伴生再结晶，而后者不伴生再结晶。在连续脱溶过程中，虽然应力和应变也不断增加，但—般未达到诱发再结晶的程度；（ⅱ）前者析出物集中于晶界上，至少在析出过程初期如此，并形成胞状物；而后者析出物则分散于晶粒内部，较为均匀；（ⅲ）前者属于短程扩散，而后者属于长程扩散。过饱和固溶体脱溶产物的显微组织的变化顺序可有三种情况：连续非均匀脱溶加均匀脱溶非连续脱溶加连续脱溶仅发生非连续脱溶。3.3脱溶过程中的显微组织变化脱溶析出产物显微组织变化的顺序示意图1）连续非均匀脱溶加均匀脱溶1(a)首先发生连续非均匀脱溶（一般在滑移面和晶界析出），接着发生连续均匀脱溶。此时，连续均匀脱溶物尺寸尚小，不能用光镜分辨。1(b)随时间延长，连续均匀脱溶物已经长大，能以光镜分辨。晶界和滑移面上的连续非均匀脱溶物也已经长大，在晶界两侧形成了无析出区，这说明已经发生了过时效。1(c)随时效过程进一步发展，析出物已经发生粗化和球化，连续非均匀脱溶和均匀脱溶的析出物已经难以区别。基体中的溶质浓度己经贫化，但基体未发生再结晶。2）非连续脱溶加连续脱溶2(a)表示首先发生非连续脱溶，接着发生连续脱溶。从2(a)到2(c)表示非连续脱溶的胞状组织（包括伴生的再结晶）从晶界扩展至整个基体。2(d)表示析出物发生了粗化和球化。基体中溶质已发生贫化，并已经发生了再结晶而使基体晶粒细化。3）仅发生非连续脱溶3(a)到3(c)表示非连续脱溶的胞状组织（包括伴生的再结晶）从晶界扩展至整个基体。3(d）表示析出物粗化和球化。一般来说，脱溶产物显微组织变化的顺序并不是一成不变的，而是与下列因素有关：合金的成分和加工状态；固溶处理的加热温度和冷却速度；时效温度和时效时间；固溶处理后和时效处理前是否施以冷加工变形等等。4脱溶时效时的性能变化1．冷时效和温时效2．时效硬化机制3．回归现象由于固溶强化效应，固溶处理所得的过饱和固溶体的硬度和强度均较纯溶剂为高。在时效初期，随时效时间的延长，硬度将进一步升高，习惯上称其为时效硬化。按时效硬化曲线的形状不同，可分为冷时效和温时效。4.1冷时效和温时效冷时效和温时效过程硬度变化示意图冷时效与温时效往往是交织在一起的冷时效是指在较低温度下进行的时效，其硬度变化曲线的特点是硬度一开始就迅速上升，达一定值后硬度缓慢上升或者基本上保持不变。冷时效的温度越高，硬度上升就越快，所能达到的硬度也就越高。在Al基和Cu基合金中，冷时效过程中主要形成G.P.区。温时效