2材料科學(xué)與工程專業(yè)金屬熱處理原理及工藝課件-第二章金屬固態(tài)(編輯修改稿)
2025-02-11 03:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是經(jīng)過一系列的中間階段 ， 先形成一系列自由能較低的過渡相 （ 又稱 中間亞穩(wěn)相 ） ， 然后在條件允許時才形成自由能最低的穩(wěn)定相 ． 相變過程可以寫成： 母相 ―→ 較不穩(wěn)定過渡相 ―→ 較穩(wěn)定過渡相―→ 穩(wěn)定相 應(yīng)特別指出：溫度越低時 ， 固態(tài)相變的上述特點越顯著 。 過渡相的出現(xiàn)有利于減小固態(tài)相變的阻力 。 如：鐵碳合金中 γ分解時 γ→M → α ＋ Fe3C Fe3C→Fe ＋ C M， Fe3C為過渡相 二、金屬固態(tài)相變主要特點 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 晶態(tài)固體中的空位、位錯、晶界等缺陷周圍因點陣畸變而儲存一定的畸變能。新相極易在這些位置非均勻形核。它們對晶核的長大過程也有一定的影響。 通常，固態(tài)相變時，母相中晶體缺陷起促進作用。新相優(yōu)先在晶體缺陷處形核。 二、金屬固態(tài)相變主要特點 （提供驅(qū)動力） 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 6. 原子的擴散 （ 原子遷移率低 ） 固態(tài)相變中 ， 成分的改變必須通過組元的擴散才能完成 ， 此時擴散成為相變的控制因素 ， 而固態(tài)金屬中原子的擴散系數(shù) ， 即使在熔點附近也僅為液態(tài)的十萬分之一 ， 所以固態(tài)相變的轉(zhuǎn)變速率很慢 ， 可以有很大的過冷度 。 隨著溫度降低 ，過冷度增大 ， 形核率增高 ， 相變驅(qū)動力增大 ， 但同時原子擴散系數(shù)降低 。 這一對矛盾運動的結(jié)果 ，就有可能使相變后得到的組織變細 。 二、金屬固態(tài)相變主要特點 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 二、金屬固態(tài)相變主要特點 1. 相界面特殊 3. 相變阻力大（彈性應(yīng)變能作用） 4. 易于形成過渡相 5. 母相晶體缺陷對相變起促進作用 6. 原子的擴散（擴散控制相變過程） （提供驅(qū)動力） （降低形核功） （不同類型，具有不同界面能和應(yīng)變能） 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 一、相變驅(qū)動力 γ→ α轉(zhuǎn)變，只有在 T ＜ T0 時才能夠進行，即過冷。 （問題， α → γ 相變在何條件下方可進行？） G T℃ T0 Gα Gγ Gγ→α 0 Gγ→α 0 α γ ∵ Gγ→ α = Gα Gγ ＜ 0 過熱 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 二、相變勢壘 要使 γ向 α轉(zhuǎn)變能夠進行 還必須越過△ g的勢壘 因此相變條件： ? △ G＜ 0 ? 克服△ g的勢壘 （能量起伏 ) 返 回下一頁金屬熱處理原理及工藝G 狀態(tài) Ⅰ 狀態(tài) Ⅱ Δg γ α Gγ→ α —— 原子間的引力 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT ?? ????????? VSGVG 金屬固態(tài)相變的形核 一、均勻形核 23*)(316??????? vGG ????? ????????32334434 rrGrv23*316vGG ??? ?? 2*VGr ?? ? 2* ?? ??VGr金屬結(jié)晶均勻形核 ＞ ＞ )exp(*RTQGCN ?????形核自由能變化 臨界晶核半徑： 臨界形核功 形核率 假設(shè)晶核為球形 自由能差 界面能 應(yīng)變能 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT 金屬固態(tài)相變的形核 二、非均勻形核 dv GVSGVG ??????????? ??①界面形核 ②位錯形核 ③空位形核 缺陷提供的相變驅(qū)動力 固態(tài)相變中均勻形核幾乎不可能，大多為非均勻形核。 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT ? 晶界類型：界面、界棱、界隅 ? 晶界形核時的能量變化 提供的能量： 需要的形核功： 界隅形核的最容易，但界隅占的體積分數(shù)最小， 數(shù)量最多的界面形核的貢獻最大。 二、非均勻形核 Ⅳ 界面 界棱 界隅 界隅 界棱 界面 均勻形核 返 回 下一頁 上一頁 本章首頁 金屬熱處理原理及工藝 , SMSE,CUMT
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