【正文】 獲得組織 ：亞穩(wěn)或不平衡，不能用平衡狀態(tài)圖來解釋 偽共析相變 馬氏體相變 貝氏體相變 非平衡脫溶沉淀 有代表性的幾種非平衡相變 塊狀相變 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） （ 1）偽共析相變 FeC平衡狀態(tài)圖 ? 接近共析點(diǎn)成分的合金 ， 過冷 到 共析點(diǎn)以下 發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的過程 特點(diǎn)： ? 鐵素體和滲碳體的相對量隨奧氏體 的 含碳量 而變 ， 故稱為偽共析體 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） （ 2）馬氏體相變 條件： 快速冷卻 特點(diǎn)： ?原子不擴(kuò)散 ?成分不改變（與母相相同） ?點(diǎn)陣改組（通過切變方式） Ms點(diǎn)： 馬氏體相變開始點(diǎn)。 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） （ 3）塊狀相變 ? 在一定的冷速下 奧氏體 轉(zhuǎn)變?yōu)榕c母相 成分相同 而 形貌呈塊狀 的 α相的過程。 ?轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是 α相與碳化物混合組成的非層片狀組織，稱其為 貝氏體。 ? 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 。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。 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 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。 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 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。 特點(diǎn)： ? 相變中有原子擴(kuò)散。 ? 新相和母相的成分不同。 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。也稱為“協(xié)同型”轉(zhuǎn)變。 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 。 ? 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。 ? 新相和母相之間存在一定的 晶體學(xué)位向關(guān)系 。 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 形核 — 核長大 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、來晶界、位錯(cuò)等晶體缺陷處。 特點(diǎn)： 新相與母相之間有 相界面 隔開。如調(diào)幅分解即為無核相變。（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。 溶質(zhì)原子趨向于在界面處偏聚，使總的能量降低。（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。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。 ? 兩相之間的共格關(guān)系以切應(yīng)變來維持時(shí)，稱為 第二類共格 。 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 （ 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。（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)，以降低界面的彈性應(yīng)變能，這時(shí)界面上的兩相原子變成部分地保持匹配，即半共格 第一章 金屬固態(tài)相變概論 鋼 的 熱 處 理（ 原 理 和 工 藝） 兩相界面完全不匹配 ， 即錯(cuò)配度 δ很大時(shí) ， 存在大量缺陷的界面 ， 為很薄的一層原子不規(guī)則排列的過渡層 ， 界面能較高 。因此，界面結(jié)構(gòu)的不同，對新相的形核、長大過程以及相變后的組織形態(tài)等都將產(chǎn)生很大影響。 他們常以低指數(shù)的、原子密度大而又彼此匹配較好的晶面互相平行。 （ * 新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行 ） 界面與位向關(guān)系 : 共格或半共格界面時(shí)必然有一定的位向關(guān)系； 若無一定的位向關(guān)系，則為非共格界面； 有一定的位向關(guān)系，也未必都具有共格或半共格界面； {111}γ∥ {110}M 。 112γ∥ 110M {111}γ∥ {110}M 差 10 。 ? 慣習(xí)面的存在意味著在該晶面上新相與母相的原子排列很相近，能較好的匹配，有助于減少兩相之間的界面能。 慣習(xí)現(xiàn)象 * 新相沿 特定的晶向 在母相 特定晶面 上形成 。 例如：亞共析鋼中 ， 在 {111}γ析出先共析鐵素體 魏氏組織 。而產(chǎn)生的應(yīng)變能稱為共格應(yīng)變能。 共格晶界的界面能很小，但因晶界附近有畸變，所以彈性畸變能大。共格晶界必須依靠彈性畸變來維持，當(dāng)新相不斷長大而使共格界面的彈性畸變能增大到足夠量時(shí)，也可能超過母相的屈服極限而產(chǎn)生塑性變形，結(jié)果使共格聯(lián)系遭到破壞。 由比容差引起的應(yīng)變能與新相粒子的幾何形狀有關(guān)，下圖給出非新相粒子幾何形狀對應(yīng)變能的影響，設(shè)將不同形狀的新相看成旋轉(zhuǎn)橢球體，由圖可見，圓盤形粒子所導(dǎo)致的應(yīng)變能最小，其次是針狀，球形粒子引起的應(yīng)變能最大。 ? 過冷度很小時(shí)