第二章 J金属固态相变基础ppt课件.ppt

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1、第二章金属固态相变基础2.1金属固态相变概述2.2金属固态相变热力学2.3金属固态相变的形核2.4金属固态相变的长大2.5金属固态相变动力学返回下一页上一页本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT相：体系中具有相同成分、结构和性质的均匀部分称为相，不同相之间有明显的界面分开。相变：随外界条件的变化(温度)，体系中新相取代旧相的过程。固态相变：固态金属及合金在温度及压力改变时，组织及结构发生的变化2.1金属固态相变概述一、相变分类1.按热力学分类(1)一级相变对新、旧相α和β，有：μα=μβSα≠SβVα≠Vβ说明一级相变有相变潜热和体积变化。材料凝固、熔化、升华、同素异构转变均为

2、一级相变。固态相变大部分为一级相变。2.1金属固态相变概述一、相变分类1.按热力学分类(2)二级相变对新、旧相α和β，有：μα=μβSα＝SβVα＝Vβ2.1金属固态相变概述化学势一级偏微商相等等压比热：Cα≠Cβ等温压缩系数：Kα≠Kβ等压膨胀系数：λα≠λβ化学势二级偏微商不等因此：无相变潜热和体积变化，而比热、压缩系数、膨胀系数是变化的。如材料有序化转变、磁性转变、超导转变等。2.按平衡状态图分类(1)平衡相变同素异构转变和多形性转变平衡脱溶沉淀一、相变分类AB+LⅠT固溶体纯金属共析相变如珠光体转变。由一个固相分解为两个固相的转变。调幅分解αα1+α2高温合金单相固溶体在

3、冷却到某一温度分解为两个结构相同成分不同两相有序化转变无序有序原子在晶体中相对位置由无序到有序转变，使其电、磁、物理、机械性能变化。如：Cu-Zn,Cu-Au,Mn-Ni,Fe-Ni,Ti-Ni合金等。(2)非平衡相变加热或冷却速度快，使无限缓慢的平衡相变被抑制，产生不平衡相变。伪共析相变马氏体相变贝氏体相变非平衡脱溶转变2.按平衡状态图分类(1)平衡相变一、相变分类AB+LⅠT3.按原子迁移情况分类（1）扩散型相变温度足够高、原子活动能力足够强、时间足够长情况下发生的相变。特点：相变过程有原子扩散，相变速率受原子扩散速度控制；新、旧相成分往往不同；新、旧相比容不同引起体积变化，

4、但宏观形状不变。如：同素异构转变、脱溶转变、共析转变、调幅分解、有序化转变、珠光体转变等一、相变分类（2）非扩散型相变相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子运动是协调一致的。原子只作有规则的迁移以使晶体点阵重组，原子迁移范围有限不超过一个原子间距。如：淬火马氏体相变特点：存在均匀切变引起宏观变形；相变无扩散，新、旧相化学成分相同；新、旧相之间存在一定晶体学取向关系；相变速度快。3.按原子迁移情况分类（1）扩散型相变一、相变分类4.按相变方式分类(1)有核相变形核----长大方式进行相变。(2)无核相变条件：可以以成分起伏或能量起伏为开始，直接长大形成新相过程。如：调幅分解以成分起伏

5、为开始，进行上坡扩散，形成两个成分不同的新相；一、相变分类小结：相变的实质，是相结构、成分或有序化程度发生变化，相变可以兼有上述相变类型的一种或几种。如：马氏体相变是非扩散相变、（新旧相成分相同、结构不相同）珠光体相变是扩散相变、（新旧相成分不相同、结构不相同）一、相变分类思考：同素异构转变，脱溶转变（平衡、非平衡），伪共析相变，贝氏体相变，奥氏体转变，调幅分解等各属于什么相变类型？非平衡相变、有核相变；平衡相变、有核相变；二、金属固态相变主要特点1.相界面特殊（新相和母相间存在不同的界面）(1)共格界面新、旧相的晶体结构、点阵常数相同；或有差异但存在一组特定晶体学平面可使两相原子之间产

6、生完全匹配。旧相新相特点：界面能小，弹性畸变能大(2)半共格界面新、旧相之间存在少量位错，除此之外的晶体结构和点阵常数均能使两相原子之间产生完全匹配。新、旧相间错配度δ=

7、αβ-αα

8、/αα小，共格关系大，半共格关系很大，非共格关系1.相界面特殊（新相和母相间存在不同的界面）(3)非共格界面新、旧相界面处原子排列差别很大,两原子之间匹配关系不再维持,为非共格界面。1.相界面特殊（新相和母相间存在不同的界面）特点：界面能大，弹性畸变能小界面能：非共格>半共格>共格弹性畸变能：非共格<半共格<共格2.新旧相之间存在一定位向关系与惯习面新、旧相之间存在一定位向关系,并且新相往往在旧相的一定晶面

9、上开始形成,这个晶面称为惯习面.惯习面和位向关系的区别：惯习面指母相的某一主平面；位向关系指新相的某些晶面、晶向∥旧相的某些晶面、晶向若两相间为（半）共格界面→但反过来不成立若无取向关系→二、金属固态相变主要特点1.相界面特殊（不同类型，具有不同界面能和应变能）有取向关系必为非共格界面2.新旧相之间存在一定位向关系与惯习面二、金属固态相变主要特点1.相界面特殊3.相变阻力大相界面上原子强制匹配引起的弹性应变能共格＞半共格＞非共格新、