第六章固態(tài)相變材料科學基礎化學工業(yè)出版

1、.1第6章 固態(tài)相變的基本原理材料科學基礎材料科學基礎.2概述概述 固態(tài)相變固態(tài)相變：固態(tài)物質內部的組織結構的變化稱為固態(tài)相變。：固態(tài)物質內部的組織結構的變化稱為固態(tài)相變。 相是成分相同、結構相同、有界面同其他部分分隔的物質相是成分相同、結構相同、有界面同其他部分分隔的物質均勻組成部分，相變是從已存的相中生成新的相。均勻組成部分，相變是從已存的相中生成新的相。 新相，生成部分與原有部分存在著或成分不同、或相結構新相，生成部分與原有部分存在著或成分不同、或相結構不同、或有序度不同、或兼而有之，并且和原來部分有界面分不同、或有序度不同、或兼而有之，并且和原來部分有界面分隔。隔。 原來的部分稱為原來

2、的部分稱為母相或反應相母相或反應相，在轉變過程中數量減少，在轉變過程中數量減少，生成部分稱為生成部分稱為新相或生成相新相或生成相，在轉變過程中數量增加。，在轉變過程中數量增加。 .3固態(tài)相變固態(tài)相變 三種基本變化：三種基本變化：晶體結構的變化晶體結構的變化。純金屬的同素異構轉變、固溶體的多形性轉變、純金屬的同素異構轉變、固溶體的多形性轉變、馬氏體相變馬氏體相變 化學成分的變化化學成分的變化。只有成分轉變而無相結構的變化只有成分轉變而無相結構的變化 有序程度的變化有序程度的變化。合金的有序化轉變，以及與電子結構變化相關的合金的有序化轉變，以及與電子結構變化相關的轉變轉變 .4相變：指當外界條件如

3、溫度、壓力等發(fā)生變化相變：指當外界條件如溫度、壓力等發(fā)生變化時，物相在某一特定條件下發(fā)生的突變。時，物相在某一特定條件下發(fā)生的突變。相變表現為：相變表現為：1 1）從一種結構轉變?yōu)榱硪环N結構。）從一種結構轉變?yōu)榱硪环N結構。2 2）化學成分的不連續(xù)變化。）化學成分的不連續(xù)變化。3 3）物質物理性能的突變。）物質物理性能的突變。 .56.1 6.1 固態(tài)相變的分類與特征固態(tài)相變的分類與特征 1.1.按熱力學分類按熱力學分類 按照自由能對按照自由能對溫度溫度和和壓力壓力的偏導函數在相的偏導函數在相變點的數學特征變點的數學特征連續(xù)或非連續(xù)，將相變分連續(xù)或非連續(xù)，將相變分為為一級相變和高級相變一級相變和

4、高級相變（二級或二級以上的相（二級或二級以上的相變）。變）。 n n級相變：在相變點系統(tǒng)的化學勢的第級相變：在相變點系統(tǒng)的化學勢的第（n-1n-1）階導數保持連續(xù)，而其）階導數保持連續(xù)，而其n n階導數不連續(xù)。階導數不連續(xù)。6.1.1 6.1.1 固態(tài)相變的分類固態(tài)相變的分類 .6一級相變的特點是，相變發(fā)生時，一級相變的特點是，相變發(fā)生時，兩平衡相的兩平衡相的化學勢相等，但化學勢的一階偏導數不相等?；瘜W勢相等，但化學勢的一階偏導數不相等。 21PPTT21STPTTPP21VPT.7 二級相變：二級相變：兩平衡相的化學勢相等，及一階偏導兩平衡相的化學勢相等，及一階偏導數相等，但是二階偏導數不相

5、等。數相等，但是二階偏導數不相等。 21PPTT21TTPP21PPTT222212TTPP222212PTPT2212TCTSTPPP)(22CP等壓熱容等壓熱容B壓縮系數壓縮系數VATVVVPTP)(2A膨脹系數膨脹系數VBPVVVPTT)(22.8二級相變二級相變AABBCCSSVVPP,兩相的體積和熵發(fā)生連續(xù)變化，熱熔、膨脹系數和兩相的體積和熵發(fā)生連續(xù)變化，熱熔、膨脹系數和壓縮系數發(fā)生不連續(xù)變化。壓縮系數發(fā)生不連續(xù)變化。 常見的二級相變有磁性轉變、有序無序轉變、常見的二級相變有磁性轉變、有序無序轉變、超導轉變等，大多伴隨材料某種物理性能的變化。超導轉變等，大多伴隨材料某種物理性能的變化

6、。 .91).擴散型擴散型（非協(xié)同型）：（非協(xié)同型）：新相的形成和長大都要依靠原子的長距離擴散，相界面進新相的形成和長大都要依靠原子的長距離擴散，相界面進行擴散移動，行擴散移動， 轉變的速度由原子擴散遷移速度控制，轉變的速度由原子擴散遷移速度控制，相界面是非共格相界面是非共格。脫溶、共析、增幅分解屬于這種類型。脫溶、共析、增幅分解屬于這種類型。2. 按動力學分類按動力學分類 .102）. 非擴散型（位移型）非擴散型（位移型）： 在相變過程中沒有原子的擴散運動，相變前后沒有成在相變過程中沒有原子的擴散運動，相變前后沒有成分的變化，原子以切變的方式，即相對周圍原子發(fā)生有規(guī)分的變化，原子以切變的方式

7、，即相對周圍原子發(fā)生有規(guī)律的少量的偏移，基本維持原來的相鄰關系，而發(fā)生晶體律的少量的偏移，基本維持原來的相鄰關系，而發(fā)生晶體結構的改變。結構的改變。 新舊相的界面有共格新舊相的界面有共格 馬氏體相變就是屬于非擴散型相變馬氏體相變就是屬于非擴散型相變。.113 3）. .過度型相變過度型相變： 介于二者之間的，具有擴散型和非擴散型的綜合特征介于二者之間的，具有擴散型和非擴散型的綜合特征的中間轉變稱為過渡型。的中間轉變稱為過渡型。 a. 塊狀轉變塊狀轉變，更接近于擴散型相變，相界面是非共格的，更接近于擴散型相變，相界面是非共格的，相界面移動通過原子擴散進行，相變時成分不變。相界面移動通過原子擴散進

8、行，相變時成分不變。 b.貝氏體相變貝氏體相變，擴散性長大和非擴散性長大相互制約。，擴散性長大和非擴散性長大相互制約。.123. 3. 按長大方式分類按長大方式分類 形核長大型相變形核長大型相變連續(xù)型相變連續(xù)型相變 4.4.按相變過程分類按相變過程分類近平衡相變近平衡相變遠平衡相變遠平衡相變.136.1.2 固態(tài)相變的特征固態(tài)相變的特征1）原子的擴散速度）原子的擴散速度由于新舊兩相的化學成分不同，相變時必須有原子的擴散由于新舊兩相的化學成分不同，相變時必須有原子的擴散 原子擴散速度成為相變的控制因素原子擴散速度成為相變的控制因素。 當相變溫度較高時，即擴散不是決定性因素的溫度范圍內當相變溫度較

9、高時，即擴散不是決定性因素的溫度范圍內，隨著溫度的降低，即過冷度的增大，相變驅動力增大，隨著溫度的降低，即過冷度的增大，相變驅動力增大，相變速度加快；但是當過冷度增大到一定程度，擴散稱為相變速度加快；但是當過冷度增大到一定程度，擴散稱為決定性因素，進一步增大過冷度，反而使得相變速度減小決定性因素，進一步增大過冷度，反而使得相變速度減小。.142 2）. .形核特點形核特點（1）非均勻形核）非均勻形核 存在各種點線面體結構缺陷，存在各種點線面體結構缺陷，缺陷能量最高，越能促進形缺陷能量最高，越能促進形核核。在固體的各種缺陷結構中，在固體的各種缺陷結構中，界面是能量最高界面是能量最高的一類，其次的

10、一類，其次是位錯，再次是空位和其他缺陷。是位錯，再次是空位和其他缺陷。非均勻形核是固態(tài)相變按阻力最小進行的有效途徑之一非均勻形核是固態(tài)相變按阻力最小進行的有效途徑之一 .15（2）共格界面共格界面（a）完全共格 （b）伸縮型半共格 （c）切變形半共格 （d）非共格.16共格界面共格界面：當界面上的原子所占據的位置恰好是兩相點：當界面上的原子所占據的位置恰好是兩相點陣的共有位置時，兩相在界面上的原子可以一對一地相互陣的共有位置時，兩相在界面上的原子可以一對一地相互匹配匹配 。半共格界面半共格界面：如果一相的某一晶面上的原子排列和另一如果一相的某一晶面上的原子排列和另一相的某晶面的原子排列不能達到

11、完全相同，但相近，這樣相的某晶面的原子排列不能達到完全相同，但相近，這樣形成的界面在小區(qū)域內可以利用少量得到彈性變形來維持形成的界面在小區(qū)域內可以利用少量得到彈性變形來維持共格關系，適當利用位錯的半原子面來進行補償，達到能共格關系，適當利用位錯的半原子面來進行補償，達到能量較低。量較低。非共格界面非共格界面：當兩相在界面上的晶體當兩相在界面上的晶體 結構或晶格參數差結構或晶格參數差別很大時，界面原子完全不匹配。別很大時，界面原子完全不匹配。.17界面錯配度界面錯配度界面上彈性應變能的大小取決于兩相界面上原子間距的相界面上彈性應變能的大小取決于兩相界面上原子間距的相對差值，這種相對差值又稱為錯配

12、度并以對差值，這種相對差值又稱為錯配度并以 表之表之、分別是分別是、相沿平行于界面的晶向上的原子相沿平行于界面的晶向上的原子間距，間距，越大，彈性應變能越大。越大，彈性應變能越大。 0.05 0.05 相界面為共格界面相界面為共格界面 0.050.050.25 0.25 為半共格界面為半共格界面 0.25 0.25 為非共格界面為非共格界面aaaaa.18.19界面能界面能共格界面的原子匹配性最好，界面能最低共格界面的原子匹配性最好，界面能最低非共格界面的原子匹配性最差，界面能最高非共格界面的原子匹配性最差，界面能最高半共格界面能介于兩者之間半共格界面能介于兩者之間 為最大限度的降低固態(tài)相變的

13、形核功，最有效的為最大限度的降低固態(tài)相變的形核功，最有效的途徑就是形成界面能最低的晶核。途徑就是形成界面能最低的晶核。 在相變的形核初期形成共格或半共格界面，是固在相變的形核初期形成共格或半共格界面，是固態(tài)相變按阻力最小進行的有效途徑之一態(tài)相變按阻力最小進行的有效途徑之一.20共格應變能共格應變能因相界面共格引起的，并且僅限制在相界面附近的彈性應因相界面共格引起的，并且僅限制在相界面附近的彈性應變能，稱為共格應變能。變能，稱為共格應變能。共格界面，兩相的錯配度越大，共格應變能越大。共格界面，兩相的錯配度越大，共格應變能越大。 共格界面的應變能最高共格界面的應變能最高 非共格界面的最低非共格界面

14、的最低 半共格界面介于兩者之間半共格界面介于兩者之間.21界面能和共格應變能界面能和共格應變能相變時，形成何種界面決定于界面能和共格應變能。相變時，形成何種界面決定于界面能和共格應變能。當形成共格界面使界面能的降低超過了所引起的共格應變當形成共格界面使界面能的降低超過了所引起的共格應變能，變形成共格界面，可以減小相變阻力。能，變形成共格界面，可以減小相變阻力。否則，便形成半共格或非共格界面。否則，便形成半共格或非共格界面。.22(3) (3) 晶核的位向關系晶核的位向關系 固態(tài)相變時，為了降低新相與母相之間的界面能，固態(tài)相變時，為了降低新相與母相之間的界面能，新相的某些低指數晶向與母相的某些低

15、指數晶向平行。新相的某些低指數晶向與母相的某些低指數晶向平行。如如r-Fer-Fe a-Fea-Fe 在形核時，新相的取向已被舊相所制約，這樣的在形核時，新相的取向已被舊相所制約，這樣的晶面或晶向相互平行，所形成的界面能最低，形核阻晶面或晶向相互平行，所形成的界面能最低，形核阻力最小，形核就易于進行。力最小，形核就易于進行。 形核時兩相保持一定的位相關系，是固態(tài)相變按形核時兩相保持一定的位相關系，是固態(tài)相變按阻力最小進行的有效途徑之一阻力最小進行的有效途徑之一.233）.長大特點長大特點（1）慣習現象）慣習現象 固態(tài)相變時，新相往往以特定的晶向在母相的特定晶面固態(tài)相變時，新相往往以特定的晶向在

16、母相的特定晶面上形成，這個晶面即稱為上形成，這個晶面即稱為慣習面慣習面，而晶向則稱為，而晶向則稱為慣習方向慣習方向，這種現象叫做，這種現象叫做慣習現象慣習現象。在許多情況下，慣習面和慣習方向就是取向關系中母相的在許多情況下，慣習面和慣習方向就是取向關系中母相的晶面和晶向，但也可以是別的晶面或晶向。晶面和晶向，但也可以是別的晶面或晶向。.24 慣習現象是形核的取向關系在成長過程中的一種特殊慣習現象是形核的取向關系在成長過程中的一種特殊反映。已經表明，固態(tài)相變時存在界面能與應變能，在界反映。已經表明，固態(tài)相變時存在界面能與應變能，在界面能隨接觸界面或晶體取向的不同而變化的條件下，應該面能隨接觸界面

17、或晶體取向的不同而變化的條件下，應該使界面能最低的相界面得到充分發(fā)展，因為這樣有利于減使界面能最低的相界面得到充分發(fā)展，因為這樣有利于減小相變阻力；在應變能隨新相成長方向而發(fā)生變化的條件小相變阻力；在應變能隨新相成長方向而發(fā)生變化的條件下，應該沿著應變能最小的方向成長。因此，下，應該沿著應變能最小的方向成長。因此，降低界面能降低界面能和應變能以減小相變阻力是慣習現象出現的基本原因。和應變能以減小相變阻力是慣習現象出現的基本原因。為什么會出現為什么會出現慣習現象慣習現象.25（2）共格性長大和非共格性長大）共格性長大和非共格性長大擴散相變擴散相變：新相長大是通過非共格相界面的擴散性移動。：新相長

18、大是通過非共格相界面的擴散性移動。即使在形核階段形成了界面能低的共格界面，從而促進了即使在形核階段形成了界面能低的共格界面，從而促進了形核，但是共格界面擴散性移動困難，最后演變?yōu)榉枪哺裥魏?，但是共格界面擴散性移動困難，最后演變?yōu)榉枪哺窠缑妗＝缑?。非擴散相變非擴散相變：新相長大是依靠相界面按切邊方式進行的，：新相長大是依靠相界面按切邊方式進行的，只有在維持兩相的共格關系時才能長大，在形核和長大階只有在維持兩相的共格關系時才能長大，在形核和長大階段都必須維持界面的共格性。只有當新相長大到一定程度段都必須維持界面的共格性。只有當新相長大到一定程度，由于共格應變能擴大，引起兩相中較軟的一相發(fā)生塑性，由

19、于共格應變能擴大，引起兩相中較軟的一相發(fā)生塑性變形，共格性就會遭到破壞，長大停止。變形，共格性就會遭到破壞，長大停止。.264) 過渡相過渡相 易出現過渡相，有些反應不能進行到底，過渡相可以易出現過渡相，有些反應不能進行到底，過渡相可以長期保留長期保留。這種情況通常發(fā)生在穩(wěn)定相的成分與母相相差較遠，轉變這種情況通常發(fā)生在穩(wěn)定相的成分與母相相差較遠，轉變溫度較低，原子擴散慢，穩(wěn)定相的形核困難。鋼中的滲碳溫度較低，原子擴散慢，穩(wěn)定相的形核困難。鋼中的滲碳體其實也是鐵碳平衡中的一過渡相。體其實也是鐵碳平衡中的一過渡相。 過渡相從熱力學來說不利，但從動力學來說有力，也過渡相從熱力學來說不利，但從動力學

20、來說有力，也是減小相變阻力的重要途徑之一是減小相變阻力的重要途徑之一.27固態(tài)相變與液態(tài)相變相比的的固態(tài)相變與液態(tài)相變相比的的特點特點1.相變阻力大相變阻力大。 固態(tài)相變的驅動力也是新舊兩相的自由能固態(tài)相變的驅動力也是新舊兩相的自由能差，這個差值越大，越有利于相變的進行差，這個差值越大，越有利于相變的進行2.新相與母相界面上原子排列易保持一定的匹配。新相與母相界面上原子排列易保持一定的匹配。新相與新相與母相界面上原子排列易保持一定的匹配的根本原因就在于母相界面上原子排列易保持一定的匹配的根本原因就在于它有利于相變阻力的降低它有利于相變阻力的降低3.新相與母相之間存在一定的晶體學位向關系新相與母

21、相之間存在一定的晶體學位向關系。.284.新相習慣在母相的一定晶面上形成。新相習慣在母相的一定晶面上形成。(慣習現象慣習現象)5.母相的晶體缺陷對相變起促進作用母相的晶體缺陷對相變起促進作用。缺陷處形核可得到。缺陷處形核可得到附加能量補充，同時缺陷的存在可加快擴散過程，有利于附加能量補充，同時缺陷的存在可加快擴散過程，有利于新相晶體的生長。新相晶體的生長。6.易出現過渡相，有些反應不能進行到底，過渡相可以長易出現過渡相，有些反應不能進行到底，過渡相可以長期保留期保留。.29熱激活形核熱激活形核：通過原子熱運動使晶胚達到臨界尺寸，特點：通過原子熱運動使晶胚達到臨界尺寸，特點是溫度和時間對形核都有

22、影響，晶核可以在等溫過程中形是溫度和時間對形核都有影響，晶核可以在等溫過程中形成。成。非熱激活形核非熱激活形核：通過快速冷卻在變溫過程中形核，是變溫：通過快速冷卻在變溫過程中形核，是變溫形核。形核。馬氏體相變馬氏體相變6.2.2 6.2.2 固態(tài)相變時的形核固態(tài)相變時的形核 6.2 6.2 相變熱力學相變熱力學6.2.1 6.2.1 熱力學基本原理熱力學基本原理.301. 1. 均勻形核均勻形核 系統(tǒng)自由能變化系統(tǒng)自由能變化323r34r4vr34GG.31令令臨界晶核半徑為臨界晶核半徑為VcGr2成核位壘（成核功）成核位壘（成核功）23)(316VcGG0rG形核率形核率.32相變驅動力相變

23、驅動力00)()(TTTHvTGv)(0THv為相變潛熱為相變潛熱相變驅動力與過冷度成正比，溫度越低過冷度越大，相變驅動力與過冷度成正比，溫度越低過冷度越大，驅動力越大驅動力越大.332. 2. 非均勻形核非均勻形核 缺陷能量：表示非均勻形核時由于晶體缺陷小時或被缺陷能量：表示非均勻形核時由于晶體缺陷小時或被破壞而釋放出來的能量破壞而釋放出來的能量.34（1）晶界形核）晶界形核 晶界能量較高，對形核的促進作用強，新舊兩相的界晶界能量較高，對形核的促進作用強，新舊兩相的界面只需部分重建。在晶界上形核時，晶核的形狀應滿足其面只需部分重建。在晶界上形核時，晶核的形狀應滿足其表面積與體積比最小。表面積

24、與體積比最小。.35（2）. 位錯形核位錯形核什么是位錯什么是位錯 實際晶體在結晶時受到雜質、溫度變化或振動產生的實際晶體在結晶時受到雜質、溫度變化或振動產生的應力作用，或由于晶體受到打擊，切削，研磨等機械應力應力作用，或由于晶體受到打擊，切削，研磨等機械應力作用，使晶體內部質點排列變形。作用，使晶體內部質點排列變形。 原子行列間相互滑移，而不再符合理想晶格的有序排原子行列間相互滑移，而不再符合理想晶格的有序排列形成現狀的缺陷稱為位錯列形成現狀的缺陷稱為位錯.36（2）. 位錯形核位錯形核v 位錯與溶質原子交互作用形成溶質原子氣團，使溶位錯與溶質原子交互作用形成溶質原子氣團，使溶質原子質原子偏

25、聚偏聚在位錯線附近，在成分上有利于形核。在位錯線附近，在成分上有利于形核。v 位錯形核形成的新相如果能使原來的位錯消失，可位錯形核形成的新相如果能使原來的位錯消失，可降低成核功降低成核功v 短路擴散作用，可降低原子的擴散激活能，有利于短路擴散作用，可降低原子的擴散激活能，有利于晶胚長大到臨界晶核。晶胚長大到臨界晶核。v 比容大和比容小的的新相可分別在刃型位錯的拉應比容大和比容小的的新相可分別在刃型位錯的拉應力區(qū)和壓應力區(qū)形核，降低彈性應變能。力區(qū)和壓應力區(qū)形核，降低彈性應變能。v FCCFCC中的擴展位錯所夾的層錯區(qū)中的擴展位錯所夾的層錯區(qū)HCPHCP結構，可作為結構，可作為FCCHCPFCC

26、HCP轉變?yōu)榫Ш宿D變?yōu)榫Ш?37完全無序偏聚.38單位質量的物質所占有的容積稱為比容單位質量的物質所占有的容積稱為比容,用符號用符號V表示。其數值是密度的倒數。表示。其數值是密度的倒數。 （3）. 空位對形核的促進作用空位對形核的促進作用v空位團達到一定尺寸會崩塌成位錯環(huán)，促進位錯的形核空位團達到一定尺寸會崩塌成位錯環(huán)，促進位錯的形核的作用。的作用。v當兩相比容差很大時，相變阻力增大，形核比較困難，當兩相比容差很大時，相變阻力增大，形核比較困難，若存在一定數量的空位，就可以通過吸收或釋放空位來若存在一定數量的空位，就可以通過吸收或釋放空位來改變兩相的比容，使形核容易。改變兩相的比容，使形核容易

27、。v擴散型相變，原子擴散對相變起控制作用，而空位可增擴散型相變，原子擴散對相變起控制作用，而空位可增大置換型溶質原子的擴散系數，有利于形核。大置換型溶質原子的擴散系數，有利于形核。.39與液態(tài)結晶相比，固態(tài)相變在與液態(tài)結晶相比，固態(tài)相變在形核方面形核方面有如下特點有如下特點。(1) 固態(tài)相交主要依靠非均勻形核固態(tài)相交主要依靠非均勻形核。這是由固態(tài)介質在結構。這是由固態(tài)介質在結構組織方面先天的不均勻性所決定的。固態(tài)介質具有各種組織方面先天的不均勻性所決定的。固態(tài)介質具有各種點、線、面等缺陷，這些缺陷分布不均勻，具有的能量點、線、面等缺陷，這些缺陷分布不均勻，具有的能量高低不同，這就給非均勻形核創(chuàng)

28、造了條件。高低不同，這就給非均勻形核創(chuàng)造了條件。新相與母相之間存在一定的位向關系新相與母相之間存在一定的位向關系。常以低指數且原。常以低指數且原子密度較大而又匹配較佳的易面互相平行，構成確定位子密度較大而又匹配較佳的易面互相平行，構成確定位向關系的界面借以減小新相與母相之間的界面能。向關系的界面借以減小新相與母相之間的界面能。(2)相界面易成共格或半共格界面相界面易成共格或半共格界面。這是因為以形成共格界。這是因為以形成共格界面而進行相變其阻力最小，半共格界面次之，非共格界面而進行相變其阻力最小，半共格界面次之，非共格界面阻力最大。面阻力最大。.40相變長大機制及其實例相變長大機制及其實例6.

29、3 6.3 相變動力學相變動力學.416.4 擴散型相變擴散型相變6.4.1 固溶體的析出固溶體的析出過飽和固溶體的分解過飽和固溶體的分解.421.析出條件析出條件固溶體的溶解度隨著溫度降低而減小固溶體的溶解度隨著溫度降低而減小原子在析出溫度下具有足夠的擴散能力原子在析出溫度下具有足夠的擴散能力固溶體處于過飽和狀態(tài)。固溶體處于過飽和狀態(tài)。2.分類分類.43 平衡析出平衡析出：將固溶體在溶解度曲線一下緩慢冷卻或者：將固溶體在溶解度曲線一下緩慢冷卻或者析出溫度接近于溶解度曲線時，析出的是平衡相，析出相析出溫度接近于溶解度曲線時，析出的是平衡相，析出相和母相的成分分別達到各自的溶解度曲線上的平衡濃度

30、，和母相的成分分別達到各自的溶解度曲線上的平衡濃度，這種析出稱為平衡析出。這種析出稱為平衡析出。 將固溶體淬冷到遠離溶解度曲線的低溫時，固溶體不將固溶體淬冷到遠離溶解度曲線的低溫時，固溶體不析出平衡相，而析出亞穩(wěn)相或過度相，這種不平衡析出稱析出平衡相，而析出亞穩(wěn)相或過度相，這種不平衡析出稱為為時效時效。鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼亞共析鋼)或或Ac1(過共析鋼過共析鋼)以上某一溫度以上某一溫度,保溫一段時間保溫一段時間,使之全部或部分奧氏體化使之全部或部分奧氏體化,然后以大然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下以下(或或

31、Ms附近等溫附近等溫)進行馬氏體進行馬氏體(或貝氏體或貝氏體)轉變的熱處理工藝轉變的熱處理工藝。 .44共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線 圖圖奧氏體珠光體貝氏體馬氏體奧氏體穩(wěn)定存奧氏體穩(wěn)定存在區(qū)域在區(qū)域珠光體轉變區(qū)珠光體轉變區(qū)貝氏體轉變區(qū)貝氏體轉變區(qū)馬氏體轉變區(qū)馬氏體轉變區(qū).456.4.2 共析轉變共析轉變當含碳量為當含碳量為0.77%的奧氏體（的奧氏體（r）冷卻到共析溫度，將分解）冷卻到共析溫度，將分解成鐵素體（成鐵素體（a）和滲碳體（）和滲碳體（Fe3C）的機械混合物）的機械混合物珠光珠光體轉變體轉變P241.46形成過程：形成過程：1.1.通過碳原子擴散形成高碳的

32、通過碳原子擴散形成高碳的Fe3CFe3C和低碳的和低碳的a a2.2.晶格重構，由面心立方的晶格重構，由面心立方的r r轉變?yōu)轶w心立方的轉變?yōu)轶w心立方的a a和復和復雜正交結構的雜正交結構的Fe3CFe3C奧氏體晶界.47(c)珠光體基體（200 x） .486.6 過渡型相變過渡型相變 共析成分的奧氏體在共析成分的奧氏體在“鼻子鼻子”溫度至溫度至MsMs點范圍內等溫停留點范圍內等溫停留時，將發(fā)生貝氏體轉變，形成鐵素體（時，將發(fā)生貝氏體轉變，形成鐵素體（C C和和a-Fea-Fe的間隙化的間隙化合物）和碳化物（合物）和碳化物（Fe3CFe3C）兩相組成的非層片狀組織）兩相組成的非層片狀組織貝貝

33、氏體。氏體。 .49貝氏體轉變的基本特征貝氏體轉變的基本特征變溫轉變變溫轉變形態(tài)與轉變溫度有關。上貝氏體，鐵素體呈板條狀；下貝形態(tài)與轉變溫度有關。上貝氏體，鐵素體呈板條狀；下貝氏體，鐵素體呈片狀。氏體，鐵素體呈片狀。貝氏體轉變是貝氏體轉變是碳原子擴散而鐵原子不擴散碳原子擴散而鐵原子不擴散的半擴散型相變的半擴散型相變轉變是一個形核與長大過程轉變是一個形核與長大過程轉變按切變方式進行。轉變按切變方式進行。.50.516.5 非擴散型相變非擴散型相變定義：相變時不存在原子擴散，或者存在原子擴散但不是相定義：相變時不存在原子擴散，或者存在原子擴散但不是相變的主要過程。變的主要過程。分類：分類：無擴散型

34、連續(xù)相變無擴散型連續(xù)相變:相變時僅需要原子在晶胞內進行微量相變時僅需要原子在晶胞內進行微量的位置調整，不發(fā)生點陣應變。的位置調整，不發(fā)生點陣應變。形核長大型馬氏體相變形核長大型馬氏體相變，發(fā)生點陣應變，并以點陣畸變，發(fā)生點陣應變，并以點陣畸變?yōu)橹鳌橹鳌?52 共格切變相變共格切變相變是指相變過程不是通過原子擴散，而是通過是指相變過程不是通過原子擴散，而是通過切變方式使母相（奧氏體）協(xié)同式的遷移到新相（馬氏體切變方式使母相（奧氏體）協(xié)同式的遷移到新相（馬氏體中）遷移距離小于一個原子間距，并且兩相間保持共格關中）遷移距離小于一個原子間距，并且兩相間保持共格關系的一種轉變。凡滿足這一特征的相變稱為馬氏體相變，系的一種轉變。凡滿足這一特征的相變稱為馬氏體相變，轉變產物稱為馬氏體轉變產物稱為馬氏體馬氏體最主要的馬氏體最主要的性能特點性能特點就是具有高硬度、高強度，它的就是具有高硬度、高強度，它的硬度隨含碳量的增加而升高硬度隨含碳量的增加而升高 .53馬氏體轉變的馬氏體轉變的主要特點主要特點（1）無