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鋼的熱處理原理 Metals Heat Treatment Processing & Principles,參考文獻(xiàn): 胡光立,謝希文編著,鋼的熱處理,西北工業(yè)大學(xué)出版社 戚正風(fēng) 主編,金屬熱處理原理,機(jī)械工業(yè)出版社 安運錚 主編,熱處理工藝學(xué),機(jī)械工業(yè)出版社 金屬熱處理學(xué)報 JISI 金屬學(xué)報 R W K Honeycombe, Microstructure and Properties, 1981,緒論 INTRODUCTION,相和相變 Phase & Phase Transformations 相變的分類 Types of Phase Transformations 金屬及合金中的相變 Phase Transformation in Metals & Alloys,1. Phase & Phase Transformations,相:任何物質(zhì)都是由原子、分子、離子或分子團(tuán)組成的,構(gòu)成物質(zhì)的這一體系,可以是均勻的,也可以是非均勻的,其中,均勻的部分即稱為相。 穩(wěn)定相: 對于一定的熱力學(xué)條件,只有當(dāng)某相的自由能位最低時,該相才是穩(wěn)定的且處于平衡態(tài) 亞穩(wěn)相: 若某相的自由能雖然并不處于最低,然而與最低自由能態(tài)具有能壘相分隔,則該相為亞穩(wěn)相 非穩(wěn)定相:若不存在這種能壘,則體系處于非穩(wěn)定態(tài),這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的,它一定會轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶鈶B(tài)或亞穩(wěn)態(tài)。,相變:在均勻一相或幾個混合相內(nèi),出現(xiàn)具有不同成分或不同結(jié)構(gòu)(包括原子、離子或電子的位置或為向)或不同組織形態(tài)或不同性質(zhì)的相,稱為相變。 當(dāng)溫度、壓力或任何其它作用在該體系上的電場、磁場發(fā)生變化時,體系的自由能將緩慢而連續(xù)地變化。 只有當(dāng)體系自由能的變化與相的結(jié)構(gòu)的變化(包括原子、離子或電子的位置或位向)發(fā)生關(guān)系時,則發(fā)生了相變,2.Types of Phase Transformations 2.1按熱力學(xué)分類:一級相變和二級相變,一級相變,具有體積和熵(及焓)的突變: 焓的突變表明在一級相變過程中,有相變潛熱的吸收或釋放,從而可以應(yīng)用熱膨脹儀來測量一級相變的開始點。發(fā)生體積、熵及焓的突變,也說明這些熱力學(xué)函數(shù)在相變點不能按泰勒級數(shù)展開。,,,二級相變,不能由兩相的體積、熵及焓的的變化分析二級相變 為材料的等溫壓縮系數(shù) 為材料的等壓膨脹系數(shù),,,,,,,,,2.2按相變方式分類Gibbs分類法,形核長大型:始于程度大而范圍小的相起伏,已相變區(qū)與未相變區(qū)以相界面相分隔。鋼中的相變,大多為形核長大型相變。 連續(xù)型:始于程度小而范圍大的相起伏,由于相起伏的程度小,故母相中到處可以形核。典型的相變?nèi)鐂pinodal decomposition(增幅分解)。,2.3按原子的遷動程度分類,擴(kuò)散型相變相變過程受控于原子(或離子)的擴(kuò)散,即相變的速度取決于原子的擴(kuò)散速度。 無擴(kuò)散型相變相變過程不存在原子(或離子)的擴(kuò)散,或雖存在擴(kuò)散,但不是相變所必需的,或不是相變的主要過程。,3 金屬及其合金中的相變,無擴(kuò)散型: 連續(xù)型w相變 形核長大型馬氏體相變 擴(kuò)散型 : 連續(xù)型: 連續(xù)有序化 Spinodal分解 形核長大型:,形核長大型,新相成分改變: (長程擴(kuò)散長大) 非均勻相變: 胞狀相變珠光體相變 非連續(xù)沉淀 均勻相變: 界面控制: 共格G.P.區(qū) 非共格連續(xù)沉淀 擴(kuò)散控制: 共格:貝氏體相變 相間沉淀,新相成分不改變: 熱激活界面控制: 非共格:再結(jié)晶 塊狀相變 半共格有序化 非熱激活遷動位錯: 共格孿生 半共格傾動晶界,3.1平衡轉(zhuǎn)變,同素異晶轉(zhuǎn)變: 純金屬在溫度壓力變化時,由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)的過程稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。 平衡脫溶轉(zhuǎn)變 : 單一的固溶體, 冷至固溶度曲線MN以下溫度時,相又將逐漸析出,這一過程稱為平衡脫溶沉淀。其特點是新相的成分和結(jié)構(gòu)始終與母相的不同;隨著新相的析出,母相的成分和體積分?jǐn)?shù)將不斷變化,但母相不會消失。鋼在冷卻時,二次滲碳體的析出,即屬這種相變。,可發(fā)生脫溶轉(zhuǎn)變的合金,共析轉(zhuǎn)變 增幅分解 :由一種高溫固溶體,冷至某一溫度范圍,分解為兩種與原固溶體結(jié)構(gòu)相同,而成分不同的微區(qū)的轉(zhuǎn)變稱為增幅分解,可用反應(yīng)式表示為。其特點是:新形成的微區(qū)之間并無明顯的界面和成分的突變,但通過上坡擴(kuò)散,最終使一均勻固溶體變?yōu)橐徊痪鶆蚬倘荏w。 有序化轉(zhuǎn)變 :固溶體中,各組元的相對位置從無序過渡到有序的過程,稱為有序化轉(zhuǎn)變,3
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