固態(tài)相變基礎--免費閱讀
【正文】 鋼的熱處理。金屬物理學 (第二卷，相變 )。 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中存在 大量界面 ，自由能高，是組織粗化的主要驅(qū)動力。在濃度梯度的作用下，溶質(zhì)原子在母相中發(fā)生擴散，從而使界面不斷向母相移動。 貝氏體轉(zhuǎn)變： 是熱激活長大，但具有類似滑動界面遷移所產(chǎn)生的形狀改變 共格或半共格界面：遷移率很低 ，連續(xù)長大困難 為實現(xiàn)共格或半共格界面的法向長大，用 臺階生長的機制來說明 。 溫度對形核率的影響 二、非均勻形核： 固相中的形核幾乎總是非均勻的 各種缺陷如空位、位錯、晶界、層錯、夾雜物和自由表面等都能提高材料的自由能，如果晶核的形成能使缺陷消失，就會釋放出一定的自由能 (?Gd)，與 ?GV一樣，成為轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力，各種缺陷成為合適的形核位置。只有核坯的半徑大于 r*時，體系自由能才能隨晶核的長大而降低，因此可以進一步長大，稱為晶核。 兩者比體積差大：則彈性應變能 (比體積差應變能 )起主導作用，新相 為圓盤 (片 )狀以降低彈性應變能 兩相比體積差?。簭椥詰兡茏饔貌淮螅瑒t形成球狀以降低界面能。因為兩相 的晶體各自相對于慣習面的位向關系是確定的，彼此間位向關系確定： 兩相的某些低指數(shù)晶向和某些低指數(shù)晶面相互平行。此時，新相將成針狀，以保持共格界面，使界面能保持最低。 PP TT?????????????????????2222?? ??TT PP?????????????????????2222 ?? ??PTPT ??????? ?? ?? 22第二節(jié) 金屬固態(tài)相變的基本特征 與液態(tài)金屬結晶一樣，其 相變驅(qū)動力 也來自新相與母相的自由能差，也通過 形核與長大過程 來完成。 非平衡相變 ：加熱或冷卻很快，平衡相變被抑制，發(fā)生某些平衡狀態(tài)圖上 不能反映的轉(zhuǎn)變并獲得不平衡或亞穩(wěn)態(tài)的組織，馬氏體轉(zhuǎn)變、 貝氏體轉(zhuǎn)變、非平衡脫溶沉淀，偽共析轉(zhuǎn)變屬于非平衡相變。 調(diào)幅分解： 某些合金在高溫下具有均 勻單相固溶體，但冷卻到某一溫度 范圍時可分解成為與原固溶體結構 相同但成分不同的兩個微區(qū) 如 ?→ ?1+?2 特點：在轉(zhuǎn)變初期形成的兩個微區(qū) 之間并無明顯界面和成分突 變，但通過擴散，最終使原 來的單相固溶體分解成兩個 共格相。 第一節(jié) 金屬固態(tài)相變的主要類型 原子運動特點：擴散型相變和非擴散型相變 平 衡 狀 態(tài)：平衡相變和非平衡相變 熱 力 學：一級相變和二級相變 一、按相變過程中原子的運動特點分類 1. 擴散型相變 ：相變借助原子熱激活運動進行，原子運動大于原子間距。 純鐵、銅鋅等合金中發(fā)生塊狀轉(zhuǎn)變 。此 時鐵原子擴散已經(jīng)極其困難，但碳原子還能擴散，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也是 ? 相和碳化物的混合物，稱為貝氏體，但形態(tài)和分布與珠光體不同。幾乎所有伴隨晶體結構變化的金屬固態(tài)相變都是一級相變。 界面能： 界面上原子排列的不規(guī)則性將導致界面能的升高，因此非共格界 面能最高，半共格界面次之，共格界面能最低。如高碳鋼中透鏡馬氏體的主平面與奧氏體的 {225}?或 {259}?平行。 (a)、 (b)： 新相與母相共 格，但點陣常 數(shù)不同，從而產(chǎn)生 點陣錯配 (c)、 (d)： 新相與母相非共格，而比體 積不同，產(chǎn)生 體積錯配 非共格界面條件下， 比體積差應變能 與 新相幾何形狀 之間的關系： 新相呈 球狀 時應變能最大， 圓盤 (片 )狀最小， 針 (棒 )狀居中。 形核： 過程往往是先在母相中某些微小區(qū)域內(nèi)形成新相的結構和成 分，成為核胚；若核坯尺寸超過一定值，便能穩(wěn)定存在并自發(fā) 長大，成為新相的晶核。 此外，當界面能 ?和彈性應變能 ?Gs增大時，臨界晶核半徑 r*增大，形核功 ?G*增高，形核困難。非熱激活遷移 馬氏體轉(zhuǎn)變 ：半共格界面上母相一側(cè)的原子切變。 單原子層厚度為 δ，界面遷移速度 kTGm?kTGV? v = ? ? exp ( ) [1exp( )] 過冷度很小時 ， ?G?很小 ?????? ???????? ?? kTGkTGv mV e xp??兩相自由能差是過冷度或溫度的函數(shù)，長大速度隨溫度降低而增大 過冷度很大時 ， ?G? ??kT， exp(?G?/kT)忽略不計，長大速度 ?????? ??? kTGv me xp??長大速度主要取決于原子的擴散，隨溫度下降呈指數(shù)下降。
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