固态相变-office课件

固态相变固相相变的形核固态相变的晶体成长扩散型相变无扩散型相变固态相变的特点1相变阻力大界面能增加额外弹性应变能：比体积差扩散困难（新、旧相化学成分不同时）固态相变困难2新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系*新相的某一晶面和晶向分别与母相的某一晶面、晶向平行。界面类型:共格,半共格和非共格;降低界面能,形成共格、半共格界面位向关系

4母相晶体缺陷促进相变

缺陷类型:点,线,面…晶格畸变、自由能高，促进形核及相变。（思考：晶粒细化对相变的影响）5易出现过渡相*固态相变阻力大，直接转变困难协调性中间产物（过渡相）例

＋Fe3C+(3Fe+C)

M+Fe3C固态相变中的形核-固相的相界面共格界面（coherentinterface)半共格界面(semicoherentinterface)非共格界面(incoherentinterface)界面能-相变的阻力界面能的大小主要与相界结构有关共格界面能<半共格界面能<非共格界面能错配度的大小影响相界面的结构应变能-相变的阻力理解下面一段话在过冷度较小的情况下相变,临界晶核尺寸较大,单位体积新相的界面小,界面能对相变阻力不起支配作用,可以形成非共格界面,若此时两相比体积差较大,则新相形成薄片状以降低应变能；如果比体积差较小,应变能作用不大,则新相可以形成粒状以降低界面能.过冷度小—晶核临界半径大—非共格形核过冷度大—晶核临界半径小-共格或半共格形核非均匀形核体系自由能的变化:G=-VGv+

A+VGs-Gd晶界形核；晶界使形核变得容易进行，特别是大角度晶界位错线上生核：可使位错消失，能量释放，促进形核位错形核与晶界形核的难易程度不相上下，利用塑性变形增加晶体中的位错密度便可减弱晶界形核的比重空位的作用：增加了相变的驱动力非共格形核固态相变的晶体成长扩散控制长大界面控制长大新相长大速度取决于溶质原子的扩散在dt时间内相界移动了dx距离则：新相形成的体积速度和综合动力学曲线扩散控制长大-新旧两相成分差别大X(Dt)1/2vx0

正比于过饱和度v(D/t)1/2温度对生长速度的影响注意:冷却转变界面控制长大过饱和固溶体的分解转变中的几个概念沉淀硬化：在一定条件下(把材料有意识地在室温或较高温度下存放较长时间），由过饱和固溶体中析出另一相而导致的硬化作用，也叫析出硬化、沉淀强化、脱溶分解或时效处理(自然时效和人工时效)固溶处理：把合金加热到适当的温度并保持充分的时间，使合金中某些组成物溶解到基体里去形成均匀的固溶体，然后将合金迅速冷却使溶入的组成物留在基体内成为过饱和固溶体，这样可改善合金延展性和韧性，并为进一步的沉淀硬化处理准备条件固溶强化：由于形成固溶体而使基体强度增加的作用脱溶转变受到重视首先是在铝合金中Al-Cu合金的淬火时效Al-Cu合金为例（1906年首先发现）时效的脱溶过程按下列贯序进行：0--1+GP区+2+--3+--4+调幅分解调幅分解：通过扩散偏聚机制而不是生核长大方式，由一种固溶体分解成结构与母相相同而成分不同的两种固溶体。特点：不需要激活能，一旦开始分解，系统的自由能便下降，分解自发地进行到底的固溶体分解，无须形核过程调幅分解的条件：成分在拐点内和相变驱动力大于界面能和应变能调幅分解与生核长大过程的比较调幅分解与生核长大过程的比较调幅分解是按扩散-偏聚机制进行的，是由扩散控制的相变调幅分解为上坡扩散，生核方式为下坡扩散调幅组织：富溶质区与贫溶质区交替呈周期性分布，弥散度大，具有较高的屈服强度。固态相变中几个重要概念的修改奥氏体：钢中的奥氏体是碳及各种化学元素溶入-Fe中形成的固溶体。珠光体：钢共析分解的铁素体和碳化物的有机结合体,是整合组织,不是机械混合物.马氏体:原子经无需扩散切变位移的不变平面应变的晶格改组过程,得到的具有严格晶体学关系和惯习面的,形成相中伴生极高密度位错、层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。无扩散相变无扩散相变的例子马氏体相变特点什么是马氏体？什么是钢中的马氏体？如何得到钢中马氏体组织？广义的马氏体？马氏体相变的特点马氏体相变的特点无扩散性低温发生并非完全无扩散发生以切变为主的均匀点阵的变形存在一个无畸平面马氏体内有滑移和孪生变形马氏体转变如何进行的？存在一个无畸平面存在一个不变平面（以切变为主）证明是该平面是无畸的（共格或半共格），称惯习面不变平面应变:以惯习面为基准来表示的应变马氏体相变的特点马氏体内有滑移和孪生变形不变平面应变→点阵不变形变方式：滑移和孪生目的：降低应变能实验验证：位错密度极高，孪晶马氏体相变的特点马氏体转变如何进行的？晶体学问题马氏体是体心正方结构钢中马氏体转变各种转变模型Cohen教授提出：马氏体相变可能是自然界中最为神奇美妙的过程之一。型，以及多次切变模型．到２０世纪末就马氏体相变机制已经提出１０余种模型，但均不成熟．马氏体判断的判据不变平面应变无需扩散性相变伴生极高密度的晶体缺陷：孪晶、位错、层错等亚结构。马氏体相变的主要特征：无需扩散性不变平面应变以非简单指数晶面为不变平面，既存在惯习面相变伴生大量亚结构。马氏体的形态与性能板条状马氏体：体心立方。C%<6%,低碳马氏体、位错马氏体，高温马氏体惯习面为（１１１）结构材料片状马氏体：体心正方，C%>6%,高碳马氏体、孪晶马氏体、低温马氏体惯习面为（２２５）or（２５９）刀具材料问题1．分析固态相变的阻力。

2．分析位错促进形核的主要原因。6．连续脱溶和不连续脱溶有何区别?试述不连续脱溶的主要特