【正文】 原 理 和 工 藝） （ 5）非平衡脫溶沉淀 ? 快速冷卻時(shí)，固溶體中的 過(guò)剩相 來(lái)不及析出，但在室溫或低于固溶度曲線的某一溫度等溫時(shí)，將從過(guò)飽和固溶體中 析出 一種 成分和結(jié)構(gòu) 與平衡沉淀相不同的 新相 （也稱為 第二相 ）。 ? 析出相為 非平衡亞穩(wěn)相 ； 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 二、按熱力學(xué)分類 一級(jí)相變 特點(diǎn) ：在 一級(jí)相變時(shí)， 熵 S和 體積 V將發(fā)生 不連續(xù)變化 ，即一級(jí)相變有 相變潛熱 和 體積改變 。 材料的 凝固、熔化、升華 以及 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 等均屬于一級(jí)相變。幾乎所有伴隨 晶體結(jié)構(gòu)變化 的固態(tài)相變都是一級(jí)相變。 ? 一級(jí)相變：由 1相 轉(zhuǎn)變?yōu)?2相 時(shí)， G1=G2， μ1＝ μ2，但化學(xué)位的 一階偏導(dǎo)數(shù)不等 。 0??S0??VPP TT?????? ????????? ?? 21 ?? ST P ???????????TT PP?????? ????????? ?? 21 ?? VPT??????? ???第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 第一章 金屬固態(tài)相變概論 二級(jí)相變 ? 二級(jí)相變：由 1相 轉(zhuǎn)變?yōu)?2相 時(shí)，不僅 G1=G2， μ1＝ μ2，且化學(xué)位的 一階偏導(dǎo)數(shù)相等 ，但化學(xué)位的 二階偏導(dǎo)數(shù)不等 PP TT?????????????????????222212 ??TCTSTPPP??????????????????????22 ? 0??PCTT PP?????????????????????222212 ???? VPVVVPTT???????? ?????????????22 0??????????????????????????PTPT2212 ???? VTVVVPTP????????????????????? 2 0???? Cp 熱容， β 壓縮系數(shù)， α 膨脹系數(shù) 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 特點(diǎn)： 無(wú) 相變潛熱 和 體積改變 ，只有比熱 Cp 、壓縮系數(shù) K和膨脹系數(shù) λ的 不連續(xù) 變化。 材料的部分 有序化轉(zhuǎn)變 、 磁性轉(zhuǎn)變 以及 超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變 均屬于二級(jí)相變。 第一章 金屬固態(tài)相變概論 二級(jí)相變 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 定義： 在化學(xué)位差的驅(qū)動(dòng)下，相界面的移動(dòng)是通過(guò) 原子近程 或 遠(yuǎn)程擴(kuò)散 而進(jìn)行的，原子的遷移造成原有原子鄰居關(guān)系的破壞，也稱為“ 非協(xié)同型 ”轉(zhuǎn)變。 條件： 溫度足夠高，原子活動(dòng)能力足夠強(qiáng)。 特點(diǎn)： ? 相變中有原子擴(kuò)散。 ? 溫度愈高，擴(kuò)散距離愈遠(yuǎn)。 ? 新相和母相的成分不同。 ? 只有因新相和母相比容不同而引起的體積變化，沒(méi)有宏觀形狀改變。 如： 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、多形性轉(zhuǎn)變、脫溶型相變、共析型相變、調(diào)幅分解和有序化轉(zhuǎn)變等等。 三、按原子遷移分類 擴(kuò)散型相變 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 定義： 相變過(guò)程中原子不發(fā)生擴(kuò)散，所有參與轉(zhuǎn)變的原子的運(yùn)動(dòng)是協(xié)調(diào)一致的，原有原子的鄰居關(guān)系不被破壞，原子位移不超過(guò)一個(gè)原子間距。也稱為“協(xié)同型”轉(zhuǎn)變。 條件： 低溫，原子已不能擴(kuò)散。 特點(diǎn)： ? 相變時(shí)原子僅作有 規(guī)則的遷移 以使點(diǎn)陣發(fā)生 改組 。 ? 遷移時(shí)，相鄰原子相對(duì)位置 保持不變 。 ? 存在由于均勻切變引起的宏觀 形狀改變 ，可在預(yù)先制備的拋光試樣表面 上出現(xiàn)浮突現(xiàn)象。 ? 相變不需要通過(guò)擴(kuò)散，新相和母相的 化學(xué)成分 相同。 ? 新相和母相之間存在一定的 晶體學(xué)位向關(guān)系 。 ? 某些材料發(fā)生非擴(kuò)散相變時(shí)，相界面移動(dòng) 速度極快 ，可接近聲速。 非擴(kuò)散型相變 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 相變方式： 通過(guò) 形核 — 核長(zhǎng)大 進(jìn)行 形核部位： 晶核在母相中有利部位優(yōu)先形成，一般為晶界、來(lái)晶界、位錯(cuò)等晶體缺陷處。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。 特點(diǎn)： 新相與母相之間有 相界面 隔開(kāi)。 無(wú)形核階段，以成分起伏作為開(kāi)端，依靠 上坡擴(kuò)散 使?jié)舛炔钪饾u增大，最后由一個(gè)單相固溶體分解成為 成分不同 而 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)相同 的以共格界面相聯(lián)系的兩個(gè)相。如調(diào)幅分解即為無(wú)核相變。 四、按相變方式分類 有核相變 無(wú)核相變 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 相變分類總結(jié)： ?金屬固態(tài)相變的三種基本變化： （ 1） 結(jié)構(gòu) ； （ 2） 成分 ； （ 3） 有序程度； ? 只有結(jié)構(gòu)的變化：多形性轉(zhuǎn)變 ， 馬氏體相變 ? 只有成分的變化：調(diào)幅分解 ? 既有結(jié)構(gòu)又有成分上的變化：共析轉(zhuǎn)變 ， 脫溶沉淀 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） ? 界面能： 界面處的原子結(jié)合鍵與兩相內(nèi)部原子鍵合的差別所導(dǎo)致的能量升高。（由界面上 原子排列不規(guī)則 產(chǎn)生 點(diǎn)陣畸變 ，引起 能量升高 ，這部分能量稱為界面能） 界面上原子排列不規(guī)則將導(dǎo)致兩相界面能升高。 兩相界面有吸附溶質(zhì)原子的作用。 溶質(zhì)原子趨向于在界面處偏聚，使總的能量降低。 ? 彈性應(yīng)變能： 新舊相 比容不同 、 相界面原子排列差異 而產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變所引起的能量。（與新舊相的比容差、彈性模量、新相形狀有關(guān)） ? 固態(tài)相變的阻力： 界面能，彈性應(yīng)變能 金屬固態(tài)相變的主要特點(diǎn) 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） ? 相界面 ? 位向關(guān)系與慣習(xí)面 ? 彈性應(yīng)變能 ? 過(guò)渡相的形成 ? 晶體缺陷的影響 ? 原子的擴(kuò)散 ? 固態(tài)相變的驅(qū)動(dòng)力為新相與母相的自由能差 ， 與結(jié)晶過(guò)程相比 ， 固態(tài)相變有其自身特點(diǎn)： 金屬固態(tài)相變的主要特點(diǎn) 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 1) 相界面 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為： 共格界面、半共格界面、非共格界面 a) 共格界面 b) 半共格界面 c) 非共格界面 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 兩相界面上的原子排列完全吻合，即界面上的原子為兩相所共有。 只有孿晶面才是理想的完全共格界面，界面兩側(cè)相相同，因此不產(chǎn)生彈性應(yīng)變。實(shí)際兩相點(diǎn)陣總有差別，或 點(diǎn)陣類別 不同，或 點(diǎn)陣參數(shù) 不同，因此兩相界面完全共格時(shí)必將產(chǎn)生彈性應(yīng)變。 共格界面 ? 兩相之間的共格關(guān)系依靠正應(yīng)變來(lái)維持時(shí)，稱為 第一類共格 。 ? 兩相之間的共格關(guān)系以切應(yīng)變來(lái)維持時(shí)，稱為 第二類共格 。 ? 兩者的晶界兩側(cè)都有一定的 晶格畸變 。 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 共格界面的特點(diǎn) : ? 界面能較小，彈性應(yīng)變能較大。 ? 共格界面必須依靠彈性畸變來(lái)維持。 共格界面 （ a） 圖為正應(yīng)變，靠近晶界處一側(cè)受壓縮，另一側(cè)受拉伸。 （ b） 圖為切應(yīng)變，晶界附近有晶面彎曲 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 相界面上分布若干位錯(cuò)，界面上的兩相原子 部分 地保持匹配，彈性應(yīng)變能降低。（界面上出現(xiàn)刃型位錯(cuò)，斷原子面） 錯(cuò)配度： 若以 aα和 aβ分別表示兩相沿平行于界面的晶向上的原子間距，在此方向上的兩相原子間距之差以Δa=|aβaα|表示，則錯(cuò)配度 δ為 : 半共格界面 當(dāng)錯(cuò)配度增大到一定程度是，便難以繼續(xù)維持完全共格，于是將在界面上產(chǎn)生一些位錯(cuò)，