材料固態(tài)相變復(fù)習(xí)

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1、金屬固態(tài)相變及應(yīng)用第一章金屬固態(tài)相變概論1、固態(tài)相變：金屬和陶瓷等固態(tài)材料在溫度利壓力改變時，其內(nèi)部組織或結(jié)構(gòu)會發(fā)牛變化，即發(fā)牛從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的改變，這種轉(zhuǎn)變稱為固態(tài)相變。按轉(zhuǎn)變條件分類：平衡相變指在極緩慢加熱或冷卻條件下發(fā)生的能獲得的符合平衡狀態(tài)和圖的平衡組織的相變。主要有同索異構(gòu)轉(zhuǎn)變、多形性轉(zhuǎn)變、平衡脫溶沉淀、共析相變、包析轉(zhuǎn)變、調(diào)幅分解、有序化轉(zhuǎn)變。非平衡相變:偽共析相變、馬氏體相變、貝氏體相變、不平衡脫溶沉淀、塊狀轉(zhuǎn)變。按原子遷移情況分類：擴(kuò)散型相變：相變吋，相界而的移動是通過原子近程或遠(yuǎn)程擴(kuò)散而進(jìn)行的相變稱為

2、擴(kuò)散型相變。基本特點(diǎn)是：①相變過程中有原子擴(kuò)散運(yùn)動，相變速率受原子擴(kuò)散速度所控制；②新相和母相得成分往往不同;③只有因新相和母相比容不同而引起的體積變化，沒有宏觀形狀改變。無擴(kuò)散型相變：相變過程中原子不發(fā)牛擴(kuò)散,參與轉(zhuǎn)變的所有原子的運(yùn)動是協(xié)調(diào)一致的相變稱為非擴(kuò)散型相變。一般特征是：①存在由于均勻切變引起的宏觀形狀改變，可在預(yù)先制備的拋光試樣衣面上出現(xiàn)浮突現(xiàn)象；②相變不需要通過擴(kuò)散，新和和母和的化學(xué)成分相同：③新相和母相之I'可存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系；④某些材料發(fā)生非擴(kuò)散相變時，相界面移動速度極快，可接近聲速。2、固態(tài)相變的主

3、要特點(diǎn)：相界面：共格界面：若兩相晶體結(jié)構(gòu)相同、點(diǎn)陣制數(shù)相等、或者兩相晶體結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣常數(shù)雖有差異，單-存在一組特定的晶體學(xué)平而使兩相原子之間產(chǎn)生完全匹配。此時，界而上原子所占位置恰好是兩相點(diǎn)陣的共有位置，界而上原子為兩相所共有，這種界而稱為共格界而。當(dāng)兩相之間的共格關(guān)系依靠正應(yīng)變來維持時，稱為第一類共格；而以切應(yīng)變來維持時，成為第二類共格。半共格界面：半共格界而的特點(diǎn)：在界而上除了位錯核心部分以外，其他地方兒乎完全匹配。在位錯核心部分的結(jié)構(gòu)是嚴(yán)重扭曲的，并且點(diǎn)陣面是不連續(xù)的。非共格界面：當(dāng)兩相界血處的原子排列差異很大，即錯配度§

4、很大時，兩相原子Z間的匹配關(guān)系便不在維持，這種界面稱為非共格界面；一般認(rèn)為，錯配度小于0.05吋兩相可以構(gòu)成完全的共格界而；錯配度大于0.25吋易形成非共格界而；錯配度介于0.05?0.25Z間，則易形成半共格界而。界面能的主要因素：1兩相界而上原子排列的不規(guī)則性將導(dǎo)致兩相界而能升高；2新舊兩相化學(xué)成分的改變引起的化學(xué)能的改變。彈性應(yīng)變能1金屬固態(tài)相變時，因新相和母相的比容不同對能發(fā)牛體積變化，導(dǎo)致彈性應(yīng)變能增大。幾何形狀對因比容差而產(chǎn)牛的應(yīng)變能的影響：新相呈球狀時應(yīng)變能墳大，呈圓盤（片）狀時應(yīng)變能故小，呈棒（針）狀時應(yīng)變能居

5、中。2兩相界血上的不匹配也會使彈性應(yīng)變能增大。金屬固態(tài)相變時的相變阻力包括界血能和彈性應(yīng)變能。當(dāng)界面共格時，可以降低界面能但使彈性應(yīng)變能增人。當(dāng)界面不共格時，盤狀新相的彈性應(yīng)變能最低，但界面能較高;而球狀新相的界面能最低，但彈性應(yīng)變能卻最人。固態(tài)相變時究竟是界面能還是彈性應(yīng)變能起主導(dǎo)作川取決于具體條件。晶體缺陷：金屬固態(tài)相變時新相晶核總是優(yōu)先在晶體缺陷處形成。因?yàn)榫w缺陷是能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏和成分起伏最大的區(qū)域。在這些區(qū)域形核時：1原子擴(kuò)散激活能低，擴(kuò)散速度快。2相變應(yīng)力容易被松弛。3位錯消失釋放的部分能暈可作為克服形成新相界

6、面和相變應(yīng)變所需的能量。4位錯依附在新相界面上，構(gòu)成半共格界面屮位錯的一部分，結(jié)果也會使系統(tǒng)自由能降低。亞穩(wěn)過渡區(qū)：由于過渡相在成分、結(jié)構(gòu)上更接近于母相，兩相間易于形成共格或半共格界面，以減少界面能，從而降低形核功，使形核易于進(jìn)行。位相關(guān)系：新相與母相常以低指數(shù)的、原子密度大而乂彼此匹配較好的晶而相互平行，以降低界而能。原子的遷移率：原子的遷移率低，擴(kuò)散成為相變的控制兇索。慣習(xí)面：新相往往在慣習(xí)面上形成。慣習(xí)面的存在意味著新相和母相的原子排列很相近，能較好的匹配，有助與減少亮和間的界面能。3、共格、半共格界面的長大機(jī)制為臺階機(jī)

7、制、切變機(jī)制；非共格界血的長大機(jī)制為界面原子的擴(kuò)散。4、新相的長大速度取決于相界血的遷移速度，即向母相的遷移速度。新相的長大分為兩種：一是新相形成時無成分變化，只有原子的近程擴(kuò)散；二是新相形成時有成分變化，新相長大需要溶質(zhì)原子的長程擴(kuò)散。第二章鋼中奧氏體的形成奧氏體化：為了使鋼件經(jīng)熱處理后獲得所需要的組織和性能，人多數(shù)熱處理工藝都需要將例件加熱至相變臨界點(diǎn)以上形成奧氏體組織，稱Z為奧氏體化。完全奧氏體化溫度在Acm以上，不完全在A1以上Acm以下。奧氏體的性能：氏體的硬度和屈服強(qiáng)度均不高。因面心立方點(diǎn)陣滑移系較多，奧氏體的豹性

8、很好，易于變形，即加工成型性好；又面心立方點(diǎn)陣是一種最密排的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，致密度高，故其比容最?。灰蚱渥詳U(kuò)散激活能小，擴(kuò)散系數(shù)小，所以熱強(qiáng)性好；奧氏體具有順磁性，而轉(zhuǎn)變產(chǎn)物均為鐵磁性；奧氏體的線膨脹系數(shù)大；導(dǎo)熱性差（故加熱速度不能過快，以免兇熱應(yīng)力過大而引起工件變形。1、鋼中奧氏