金属固态相变原理
83页1、 金属固态相变原理夏鹏成山东科技大学材料科学与工程学院教材及其参考书目n教 材:胡光立主编 钢的热处理(原理和工艺),西工大出版社,1996 n参考书:康煜平主编 金属固态相变及应用,化学工业出版社,2007徐洲等主编 金属固态相变原理,科学出版社,2004崔忠圻主编 金属学与热处理,机械工业出版社,1983赵连成主编 金属热处理原理,哈尔滨工业大学出版社,1987夏立芳主编 热处理工艺学,哈尔滨工业大学出版社,1996刘宗昌主编 金属固态相变教程,冶金工业出版社,2004戚正风主编 金属热处理原理,机械工业出版社,1987 安运铮主编 热处理工艺学,机械工业出版社,1988G.克劳斯主编 钢的热处理原理,冶金工业出版社,1987 实验名称与学时安排 序 号章目名称学时 分配序 号章目名称学时 分配1奥氏体组织的观察26综合热处理实验22P、B、M的组织观察273常规热处理工艺284末端淬火法295表面渗碳2合计12第 一 篇热处理原理Principle of Heat Treatment第一章 金属固态相变概论Generality of Solid-State Transformat
2、ion固态相变:金属或陶瓷等固态材料在温度和压力改变时,其内部组织或结构会发生变化,即发生从一种相状态到另一种相状态的改变。相变前的相状态称为旧相或母相,相变后的相状态称为新相。固态相变分类1-1 金属固态相变的主要类型按照转变条件,分为:平衡转变、非平衡转变一、平衡相变(equilibrium transformation)固态金属-缓慢加热或冷却-获得符合相图的平衡组织1. 同素异构(allotropic)转变纯金属:温度和压力改变时-有一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程-Fe、Ti、Co、Sn2. 多形性转变固溶体中一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程- FA(3)平衡脱溶转变 高温过饱和固溶体缓慢冷 却过程中析出第二相的过 程 特点:(a) 新相的成分和结构始 终与母相的不同;(b)母相不会消失。 钢在冷却时,由奥氏体析 出二次渗碳体的过程 可发生脱溶转变的合金平衡相变4.共析(eutectoid)转变一个固相分解为两个不同的固相 特点:生成的两个相的成分和结构与原母相不同5.调幅(spinodal)分解一种固溶体分解为结构相同,而成分明显不同的微区,12 特点:转变初期
3、,无明显界面和成分突变,随后通过上坡扩散溶质再分配,富溶质原子1与贫溶质原子2 。如Al-Zn、Fe-Cr、高碳M在80C回火时也发生调幅分解。6.有序化转变固溶体中,各组元的相对位置从无序有序转变过程。如Cu-Zn,Cu-Au,Mn-Ni,Ti-Ni等合金。平衡相变含碳含碳 1.4%1.4%的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化回火温度 回火时间时间 acc/a碳含量(%) 室 温 10d2.846 2.880 3.02 1.012 1.062 0.27 1.4 1001h2.846 2.882 3.02 1.013 1.062 0.29 1.21251h2.846 2.886 1.013 0.291501h2.852 2.886 1.0120.271751h2.8572.8841.0090.212001h2.8592.878 1.0060.14 2251h2.861 2.8741.0040.082501h2.8632.8721.0030.067.包析转变:两个固相合并转变为一个固相的转变过程。 。如Fe-B,Mg-Zn,Cu-Sn系
4、合金。平衡相变1: + 2: + 二、非平衡转变 (non-equilibrium transformation)快速加热或冷却-平衡转变受到抑制-发生某些在相图上不能反映的不平衡(亚稳)组织。1.伪共析(pseudo-eutectoid)转变由成分偏离共析成分的过冷固溶体形成的貌似共析体的组织转变。组成相的相对量由A的碳含量而变。Fe-C相图的伪共析区2. 马氏体(martensite)转变:无扩散的共格切变型相变。结构:成分与A相同。在Cu合金,Ti合金及其无机非金属材料中发现了马氏体转变。3. 块状(massive)转变冷却速度不够快-形成相的形状是不规则的块,与母相的成分相同、 与母相的界面是非共格的、无扩散相变。在 Fe-C,Cu-Zn,Cu-Ga合金中存在。 二、非平衡转变 (non-equilibrium transformation)4.贝氏体(bainite)转变有碳原子扩散而铁原子不扩散的不平衡转变。5.不平衡脱溶沉淀(non-equilibrium pricipitation )在不平衡状态下,过饱和固溶体中析出新相的转变。二、非平衡转变 (non-equilib
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