材料固态相变复习

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1、金属固态相变及应用第一章金属固态相变概论1、固态相变：金属和陶瓷等固态材料在温度利压力改变时，其内部组织或结构会发牛变化，即发牛从一种状态到另一种状态的改变，这种转变称为固态相变。按转变条件分类：平衡相变指在极缓慢加热或冷却条件下发生的能获得的符合平衡状态和图的平衡组织的相变。主要有同索异构转变、多形性转变、平衡脱溶沉淀、共析相变、包析转变、调幅分解、有序化转变。非平衡相变:伪共析相变、马氏体相变、贝氏体相变、不平衡脱溶沉淀、块状转变。按原子迁移情况分类：扩散型相变：相变吋，相界而的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为

2、扩散型相变。基本特点是：①相变过程中有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制；②新相和母相得成分往往不同;③只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状改变。无扩散型相变：相变过程中原子不发牛扩散,参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变。一般特征是：①存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样衣面上出现浮突现象；②相变不需要通过扩散，新和和母和的化学成分相同：③新相和母相之I'可存在一定的晶体学位向关系；④某些材料发生非扩散相变时，相界面移动速度极快，可接近声速。2、固态相变的主

3、要特点：相界面：共格界面：若两相晶体结构相同、点阵制数相等、或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异，单-存在一组特定的晶体学平而使两相原子之间产生完全匹配。此时，界而上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置，界而上原子为两相所共有，这种界而称为共格界而。当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时，称为第一类共格；而以切应变來维持时，成为第二类共格。半共格界面：半共格界而的特点：在界而上除了位错核心部分以外，其他地方儿乎完全匹配。在位错核心部分的结构是严重扭曲的，并且点阵面是不连续的。非共格界面：当两相界血处的原子排列差异很大，即错配度§

4、很大时，两相原子Z间的匹配关系便不在维持，这种界面称为非共格界面；一般认为，错配度小于0.05吋两相可以构成完全的共格界而；错配度大于0.25吋易形成非共格界而；错配度介于0.05〜0.25Z间，则易形成半共格界而。界面能的主要因素：1两相界而上原子排列的不规则性将导致两相界而能升高；2新旧两相化学成分的改变引起的化学能的改变。弹性应变能1金属固态相变时，因新相和母相的比容不同对能发牛体积变化，导致弹性应变能增大。几何形状对因比容差而产牛的应变能的影响：新相呈球状时应变能坟大，呈圆盘（片）状时应变能故小，呈棒（针）状时应变能居

5、中。2两相界血上的不匹配也会使弹性应变能增大。金属固态相变时的相变阻力包括界血能和弹性应变能。当界面共格时，可以降低界面能但使弹性应变能增人。当界面不共格时，盘状新相的弹性应变能最低，但界面能较高;而球状新相的界面能最低，但弹性应变能却最人。固态相变时究竟是界面能还是弹性应变能起主导作川取决于具体条件。晶体缺陷：金属固态相变时新相晶核总是优先在晶体缺陷处形成。因为晶体缺陷是能量起伏、结构起伏和成分起伏最大的区域。在这些区域形核时：1原子扩散激活能低，扩散速度快。2相变应力容易被松弛。3位错消失释放的部分能暈可作为克服形成新相界

6、面和相变应变所需的能量。4位错依附在新相界面上，构成半共格界面屮位错的一部分，结果也会使系统自由能降低。亚稳过渡区：由于过渡相在成分、结构上更接近于母相，两相间易于形成共格或半共格界面，以减少界面能，从而降低形核功，使形核易于进行。位相关系：新相与母相常以低指数的、原子密度大而乂彼此匹配较好的晶而相互平行，以降低界而能。原子的迁移率：原子的迁移率低，扩散成为相变的控制凶索。惯习面：新相往往在惯习面上形成。惯习面的存在意味着新相和母相的原子排列很相近，能较好的匹配，有助与减少亮和间的界面能。3、共格、半共格界面的长大机制为台阶机

7、制、切变机制；非共格界血的长大机制为界面原子的扩散。4、新相的长大速度取决于相界血的迁移速度，即向母相的迁移速度。新相的长大分为两种：一是新相形成时无成分变化，只有原子的近程扩散；二是新相形成时有成分变化，新相长大需要溶质原子的长程扩散。第二章钢中奥氏体的形成奥氏体化：为了使钢件经热处理后获得所需要的组织和性能，人多数热处理工艺都需要将例件加热至相变临界点以上形成奥氏体组织，称Z为奥氏体化。完全奥氏体化温度在Acm以上，不完全在A1以上Acm以下。奥氏体的性能：氏体的硬度和屈服强度均不高。因面心立方点阵滑移系较多，奥氏体的豹性

8、很好，易于变形，即加工成型性好；又面心立方点阵是一种最密排的点阵结构，致密度高，故其比容最小；因其自扩散激活能小，扩散系数小，所以热强性好；奥氏体具有顺磁性，而转变产物均为铁磁性；奥氏体的线膨胀系数大；导热性差（故加热速度不能过快，以免凶热应力过大而引起工件变形。1、钢中奥氏