材料科學(xué)基礎(chǔ) 課件 第8-10章 固體材料中的擴(kuò)散、固態(tài)相變原理、固態(tài)相變的應(yīng)用

第八章固體材料中的擴(kuò)散§8.1概述§8.2擴(kuò)散定律

§8.3擴(kuò)散定律的實(shí)際應(yīng)用1§8.1概述擴(kuò)散——固體中原子（或分子）的遷移現(xiàn)象。*

物質(zhì)傳輸?shù)囊环N方式。*

大量原子無序的、隨機(jī)的躍遷過程。*驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度，阻力是擴(kuò)散激活能。2§8.1概述擴(kuò)散機(jī)制：空位擴(kuò)散機(jī)制3§8.1概述克肯達(dá)爾效應(yīng)：可置換互溶的擴(kuò)散偶中，兩種擴(kuò)散速率不同的金屬在相互擴(kuò)散過程中，會在擴(kuò)散速率較高的金屬晶體中形成較多的空位；繼而引起點(diǎn)陣收縮，使界面標(biāo)志移向擴(kuò)散速率較高的金屬一側(cè)；并且，界面標(biāo)志移動(dòng)的距離與保溫時(shí)間的平方根成正比。

4§8.1概述擴(kuò)散機(jī)制：間隙擴(kuò)散機(jī)制5§8.1概述擴(kuò)散的條件：驅(qū)動(dòng)力、能固溶、溫度高、時(shí)間長擴(kuò)散的分類：自擴(kuò)散和互擴(kuò)散、下坡擴(kuò)散和上坡擴(kuò)散、原子擴(kuò)散和反應(yīng)擴(kuò)散6穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的描述——Fick第一定律和第二定律§8.2擴(kuò)散定律

7影響擴(kuò)散系數(shù)D的因素——溫度、鍵能和晶體結(jié)構(gòu)、固溶體類型、晶體缺陷、化學(xué)成分?！?.2擴(kuò)散定律

8一、鑄錠的均勻化退火二、鋼件的氣體滲碳三、金屬材料的粘接四、固相燒結(jié)五、工程塑料中的擴(kuò)散§8.3擴(kuò)散定律的實(shí)際應(yīng)用

9第九章固態(tài)相變原理§9.1概述§9.2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變§9.3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變§9.4淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變§9.5過飽和固溶體的分解10固態(tài)相變：當(dāng)外界環(huán)境（溫度、壓力、磁場或應(yīng)力場）變化時(shí)，固體材料的物相在特定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)變。這些物相轉(zhuǎn)變可體現(xiàn)為（1）晶體結(jié)構(gòu)變化（包括有序程度的變化）；（2）化學(xué)成分變化；（3）物理性質(zhì)的躍變。§9.1概述11

固態(tài)相變時(shí)，新相引起的系統(tǒng)總自由能變化新相引起的體積自由能變化新相引起的界面能變化新相引起的應(yīng)變能變化固態(tài)相變特點(diǎn)：（一）固態(tài)相變阻力大；12固態(tài)相變特點(diǎn)：（一）固態(tài)相變阻力大；（二）母相晶體缺陷對相變起促進(jìn)作用；（四）易于出現(xiàn)過渡相。（三）新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系；13固態(tài)相變類型：（一）擴(kuò)散型相變，可分為形核—長大型相變和連續(xù)型相變（二）無擴(kuò)散型相變（三）過渡型相變14圖9-1

形核-長大型固態(tài)相變等溫動(dòng)力學(xué)曲線f(t)

15固態(tài)相變與熱處理:16鋼中奧氏體的形成過程/鋼的奧氏體化:鋼經(jīng)加熱獲得奧氏體的過程。分為完全奧氏體化和不完全奧氏體化?！?.2

鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變奧氏體的形成是形核—長大型的擴(kuò)散型相變。17圖9-4

共析鋼中珠光體和奧氏體的自由能隨溫度的變化曲線＜0奧氏體形成的熱力學(xué)條件:18圖9-5

共析鋼奧氏體化/奧氏體形成過程示意圖F

Fe3C0.77%C0.0218%C6.69%CFCCBCC正交晶系19圖9-6共析鋼奧氏體晶核長大示意圖奧氏體晶核長大是通過碳在奧氏體和鐵素體中的擴(kuò)散、滲碳體溶解以及鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)行的。20圖9-8共析鋼奧氏體等溫形成圖剩余Fe3C溶解終了線A均勻化終了線v2v1b)圖9-70.86%C鋼奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)曲線a)和等溫形成(TTA)圖b)21

亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體形成過程與共析鋼基本相同。當(dāng)加熱溫度僅超過A1時(shí)，只能使原始組織中的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，仍會保留一部分先共析鐵素體或先共析滲碳體,稱為“不完全奧氏體化”。只有當(dāng)加熱溫度超過A3或Acm，并保溫足夠的時(shí)間，才能獲得均勻的單相奧氏體，實(shí)現(xiàn)“完全奧氏體化”。A1A3Acm圖9-10Fe-Fe3C相圖的左下角22過剩相轉(zhuǎn)變終了線圖9-11(a)過共析鋼w(C)=1.2%和(b)亞共析鋼w(C)=0.45%奧氏體等溫形成圖23共析鋼的奧氏體形成速度與等溫轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系24圖9-1225圖9-14§9.3

鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變26鋼中過冷奧氏體:在臨界溫度A1(727℃)以下存在的奧氏體，用“A′”表示。它是不穩(wěn)定的。

A′

？A晶粒（大小、成分及其均勻程度）過冷度?T（轉(zhuǎn)變溫度、冷卻速度）27t4圖9-15過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(a)和等溫轉(zhuǎn)變(TTT)圖(b)28穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)550℃230℃-50℃A′轉(zhuǎn)變開始線A′轉(zhuǎn)變終了線A′→M轉(zhuǎn)變開始溫度A′→M轉(zhuǎn)變終了溫度圖9-16共析鋼TTT圖分析′′′一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線29相變驅(qū)動(dòng)力原子擴(kuò)散系數(shù)DV圖9-1730圖9-1831圖9-1932時(shí)間/s共析鋼的CCT圖圖9-20二、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線33亞共析鋼的CCT圖圖9-2134過共析鋼的CCT圖圖9-2235共析鋼CCT圖與TTT圖比較圖9-2336

0.77%CFe3C

FFCC6.69%C0.0218%C

正交晶系BCC珠光體轉(zhuǎn)變是形核—長大型的擴(kuò)散型相變。三、珠光體轉(zhuǎn)變37不同組織形態(tài)的珠光體圖9-24珠光體P/粗珠光體索氏體S/細(xì)珠光體托氏體T/極細(xì)珠光體粒狀珠光體38片狀珠光體粒狀珠光體形成條件顯微組織力學(xué)性能應(yīng)用39圖9-264041圖9-27偽共析體的形成條件偽共析體:偏離共析成分的A′所形成的珠光體稱為偽共析體/偽珠光體。42鋼中馬氏體轉(zhuǎn)變/馬氏體相變:

鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻（>Vc′），抑制其擴(kuò)散型分解，在較低溫度下(<Ms)發(fā)生的無擴(kuò)散型相變。因此無成分變化，僅晶體結(jié)構(gòu)改變。四、馬氏體轉(zhuǎn)變

<Ms鋼中馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，是亞穩(wěn)相。43馬氏體的體心四方晶格示意圖(a=b≠c)振動(dòng)范圍可能位置1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)44

奧氏體的正八面體間隙馬氏體的扁八面體間隙45奧氏體和馬氏體的點(diǎn)陣常數(shù)與其含碳量的關(guān)系46板條狀馬氏體片狀馬氏體含碳量空間形態(tài)扁條狀凸透鏡狀金相組織平行排列的板條、束、群針狀、竹葉狀亞結(jié)構(gòu)位錯(cuò)孿晶力學(xué)性能高強(qiáng)度高硬度較好塑、韌性高強(qiáng)度高硬度較低塑、韌性2、鋼中馬氏體的組織形態(tài)和力學(xué)性能47板條狀馬氏體顯微組織示意圖板條狀馬氏體48片狀馬氏體的金相組織片狀馬氏體顯微組織示意圖片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)493、M高強(qiáng)度高硬度的原因/M的強(qiáng)化機(jī)制/M相變強(qiáng)化機(jī)制：

（1）固溶強(qiáng)化：

（2）相變強(qiáng)化：

（3）時(shí)效強(qiáng)化：

（4）細(xì)晶強(qiáng)化：3'、板條狀M塑、韌性較好的原因：含碳量低、低密度位錯(cuò)區(qū)、無顯微裂紋50過冷奧氏體含碳量對馬氏體形態(tài)、殘留奧氏體和MS溫度的影響AR255152

固態(tài)相變時(shí)，新相引起的系統(tǒng)總自由能變化新相引起的體積自由能變化新相引起的界面能變化新相引起的彈性應(yīng)變能變化4、M轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：（1）M轉(zhuǎn)變需要很大的過冷度冷速大于vc'/vc過冷到Ms以下53MA＇（2）無擴(kuò)散性（3）切變機(jī)制和切變共格界面原子無擴(kuò)散，所以成分無變化。晶體結(jié)構(gòu)的變化是通過切變完成的，新相M的形核和長大始終與母相A'保持共格關(guān)系。54馬氏體的表面浮凸450×5556（4）具有特定的慣習(xí)面和位向關(guān)系M是在過冷奧氏體A'特定的晶面上形成的，M轉(zhuǎn)變后新相與母相存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。57T1T2＜T1馬氏體轉(zhuǎn)變量與時(shí)間的關(guān)系曲線①連續(xù)冷卻過程中，馬氏體轉(zhuǎn)變量只取決于冷至Ms以下的溫度，與保溫時(shí)間無關(guān)，且無孕育期。（5）M轉(zhuǎn)變在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行58馬氏體轉(zhuǎn)變量與溫度的關(guān)系曲線20②M轉(zhuǎn)變的不完全性——必然存在殘留奧氏體AR59③奧氏體穩(wěn)定化奧氏體熱穩(wěn)定化：因緩冷或冷卻過程中停留引起過冷奧氏體的穩(wěn)定性提高而使M轉(zhuǎn)變滯后的現(xiàn)象。奧氏體機(jī)械穩(wěn)定化：如果在Md點(diǎn)以上溫度對奧氏體進(jìn)行塑性變形或施加壓應(yīng)力，可使隨后的馬氏體轉(zhuǎn)變變得困難，使Ms點(diǎn)降低、馬氏體轉(zhuǎn)變量減少，這種現(xiàn)象稱為奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定化。前面提及的殘留奧氏體與機(jī)械穩(wěn)定化有關(guān)——被包圍在馬氏體之間的奧氏體處于受壓縮狀態(tài)無法進(jìn)行轉(zhuǎn)變而保留下來。④形變誘發(fā)馬氏體相變形變誘發(fā)馬氏體相變：在Ms點(diǎn)以上溫度對亞穩(wěn)的奧氏體進(jìn)行塑性變形可引起馬氏體轉(zhuǎn)變，變形量越大，則馬氏體轉(zhuǎn)變量越多，這種現(xiàn)象稱為形變誘發(fā)馬氏體相變。產(chǎn)生形變誘發(fā)馬氏體相變現(xiàn)象的溫度有上限，這一上限溫度稱為形變馬氏體點(diǎn)，用“Md”表示。60（6）M轉(zhuǎn)變的可逆性在某些鐵鎳合金和有色金屬中，奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，加熱時(shí)已形成的馬氏體又無擴(kuò)散地轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。

As、Af

如果Ms與As相差很小，這種可逆的馬氏體相變稱為熱彈性馬氏體相變?？梢娪贜iTi合金、Cu-Zn-Al合金、Cu-Al-Ni合金。61高錳鑄鋼斗齒5、M轉(zhuǎn)變的應(yīng)用：6263

鋼中貝氏體是含碳過飽和的鐵素體和碳化物組成的兩相組織。五、貝氏體轉(zhuǎn)變

貝氏體轉(zhuǎn)變過程中發(fā)生碳的擴(kuò)散，貝氏體轉(zhuǎn)變有孕育期；存在貝氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Bs，貝氏體轉(zhuǎn)變常常不完全，有殘留奧氏體存在，也產(chǎn)生表面浮凸，新相鐵素體與母相奧氏體保持一定的位向關(guān)系。貝氏體轉(zhuǎn)變是過渡型相變。64上貝氏體下貝氏體組織組成物含碳過飽和的F+Fe3C含碳過飽和的F+ε-碳化物形成條件較高溫度較低溫度金相組織羽毛狀均勻分布的短針狀TEM組織形態(tài)BF亞結(jié)構(gòu)由A'晶界向晶內(nèi)平行生長的條狀F+F條間斷續(xù)的短桿狀Fe3C位錯(cuò)A'晶內(nèi)沿某些晶面單獨(dú)或成堆形成的F片+其內(nèi)部析出的微細(xì)ε-碳化物高密度位錯(cuò)力學(xué)性能硬度、塑性韌性較低良好的綜合力學(xué)性能應(yīng)用—鹽浴等溫淬火（一）鋼中貝氏體的組織形態(tài)和性能65上貝氏體下貝氏體66

（二）B轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：1.貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和長大的過程。2.貝氏體轉(zhuǎn)變具有特定的慣習(xí)面和位向關(guān)系。3.貝氏體中碳化物的分布與形成溫度有關(guān)。6768穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)550℃230℃-50℃A′轉(zhuǎn)變開始線A′轉(zhuǎn)變終了線M轉(zhuǎn)變開始溫度M轉(zhuǎn)變終了溫度共析鋼TTT圖+ARB上B下PST350℃′′′

5?25HRC

25?35HRC

35?40HRC

40?50HRC

50?60HRC

60?68HRC69時(shí)間/s共析鋼CCT圖A′→PM+ARA′A′→MM+AR極細(xì)P+M+AR極細(xì)P細(xì)PP爐冷（退火）空冷（正火）油冷水冷（淬火）70珠光體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度高溫中溫低溫轉(zhuǎn)變上限溫度A1BsMs領(lǐng)先相For

Fe3CF—轉(zhuǎn)變時(shí)點(diǎn)陣切變無有/？有C原子擴(kuò)散有有無Fe及Me原子擴(kuò)散有無/？無等溫轉(zhuǎn)變完全性完全—不完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)物P片、P粒B上、B下M板條、M片鋼在冷卻時(shí)的固態(tài)相變71§9.4淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變

<Ms亞穩(wěn)相

淬火應(yīng)力很大

①獲得穩(wěn)定組織和所需性能；②減少或消除內(nèi)應(yīng)力。（及時(shí)）回火

淬火鋼

將淬火鋼加熱到低于A1的某一溫度保溫，以適當(dāng)方式冷卻至室溫。

72

一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及其組織：

碳原子短程擴(kuò)散，向位錯(cuò)線附近的拉應(yīng)力區(qū)偏聚，形成碳原子偏聚區(qū)。

回火馬氏體：馬氏體分解后形成低碳α相和彌散ε-碳化物組成的兩相組織。保持高硬度高強(qiáng)度，耐磨性好，塑性韌性較淬火馬氏體高。保持板條狀或針狀M正方度減小過渡碳化物與母相M共格73747520鋼980℃水淬+200℃回火組織（400倍）回火馬氏體76

一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及其組織：

AR

先共析碳化物+P

AR

B

或

或

AR

M7778

一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及其組織：

ε-碳化物

Fe3C

7945鋼840℃水淬+400℃回火組織回火托氏體回火托氏體：板條狀或針狀α相和細(xì)粒狀Fe3C組成的兩相組織。具有很高的彈性極限和韌性。80

一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變及其組織：

形成“回火索氏體”的同時(shí)，淬火應(yīng)力基本消除。81回火索氏體：回復(fù)或再結(jié)晶了的α相和粗粒狀Fe3C組成的兩相組織。具有良好的綜合力學(xué)性能。8245鋼840℃水淬+650℃回火組織83

二、淬火鋼回火時(shí)性能的變化：（一）回火溫度對淬火鋼回火后力學(xué)性能的影響

淬火鋼回火后強(qiáng)度和塑性與回火溫度的關(guān)系曲線示意圖淬火鋼回火溫度越高，則回火后強(qiáng)度越低、塑性越高。84

二、淬火鋼回火時(shí)性能的變化：

（二）回火溫度對淬火鋼回火后硬度的影響對碳鋼來說，淬火鋼回火溫度越高，則回火后硬度越低85

二、淬火鋼回火時(shí)性能的變化：（三）合金鋼抵抗回火軟化過程的能力較大，即回火抗力高/回火穩(wěn)定性好?；鼗饻囟?gt;300℃時(shí)，

所有合金元素強(qiáng)烈阻礙碳化物聚集長大、延緩α相回復(fù)和再結(jié)晶。回火溫度>500℃時(shí)，

強(qiáng)碳化物形成元素（Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等）形成細(xì)小彌散的合金碳化物從M和AR中析出，同時(shí)，AR→M，出現(xiàn)“二次硬化”。8687

二、淬火鋼回火時(shí)性能的變化：（三）合金鋼抵抗回火軟化過程的能力較大，即回火抗力高/回火穩(wěn)定性好。鉬含量對低碳（0.1%）鉬鋼回火后硬度的影響88三、鋼的回火脆性89鋼的回火脆性:

2、分類：1、定義：淬火鋼在250～400℃范圍和450～650℃范圍回火時(shí)，沖擊韌性顯著降低的脆化現(xiàn)象。

3、形成原因：

4、避免或消除方法：90四、鋼的回火組織與A'直接分解產(chǎn)物的比較定義形成條件金相組織TEM組織（亞結(jié)構(gòu)）性能特點(diǎn)9192過飽和固溶體的分解過程——合金的過飽和固溶體形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)或析出過渡相、平衡相的過程，稱為脫溶?！?.5過飽和固溶體的分解一、概述93固溶處理：將合金加熱到單相區(qū)保溫一定時(shí)間，快速冷卻后得到過飽和固溶體的熱處理工藝。時(shí)效處理：將合金在某一溫度等溫保溫，發(fā)生過飽和固溶體脫溶的過程，分為自然時(shí)效和人工時(shí)效。94沉淀硬化/時(shí)效硬化：

經(jīng)固溶處理的合金在室溫放置或加熱到某一溫度保溫，隨時(shí)間延長，其強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。鋁合金在不同時(shí)效溫度下的沉淀硬化曲線95Al-(2-4.5%)Cu合金固溶處理（550℃，水淬）后進(jìn)行130℃時(shí)效的時(shí)效硬化曲線二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律96（一）形成Cu原子富集區(qū)（GP區(qū)）二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律Cu原子富集區(qū)的形成示意圖GP區(qū)晶體結(jié)構(gòu)與基體相同、與基體保持完全共格并引起共格畸變。97（一）形成Cu原子富集區(qū)（GP區(qū)）

（二）形成過渡相θ′′相二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律θ′′相晶體結(jié)構(gòu)為四方結(jié)構(gòu)、與基體保持完全共格并引起共格畸變。98（三）形成過渡相θ′相（一）形成Cu原子富集區(qū)（GP區(qū)）

（二）形成過渡相θ′′相二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律θ′相與基體保持部分共格界面示意圖θ′相晶體結(jié)構(gòu)為四方結(jié)構(gòu)、與基體保持部分共格并引起晶格畸變。99（三）形成過渡相θ′相（四）形成平衡相θ相（一）形成Cu原子富集區(qū)（GP區(qū)）

（二）形成過渡相θ′′相（五）平衡相顆粒粗化二、合金脫溶沉淀過程中顯微組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律θ相成分為CuAl2，四方結(jié)構(gòu)，與基體形成非共格界面。小顆粒溶解、大顆粒長大——Ostwaldripening100101Al-Cu合金的固溶度曲線（a）及各相開始析出的等溫形成圖（b）三、合金脫溶沉淀動(dòng)力學(xué)102四、低碳鋼的時(shí)效淬火時(shí)效——低碳鋼加熱到接近于A1以下一定溫度后快速冷卻（空冷或水冷），在室溫長期放置或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性降低，冷脆傾向增加的現(xiàn)象。

應(yīng)變時(shí)效——低碳鋼經(jīng)冷加工塑性變形后，在室溫放置或稍經(jīng)加熱一段時(shí)間，低碳鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性降低，冷脆傾向增加的現(xiàn)象。這兩種時(shí)效都是由低碳鋼中間隙固溶體的脫溶引起的。

103五、調(diào)幅分解:

過飽和固溶體在一定溫度下，通過溶質(zhì)原子的上坡擴(kuò)散分解成晶體結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩相的過程。

發(fā)生于合金的溶質(zhì)原子偏聚區(qū)、永磁合金。104105

106

107過飽和固溶體中存在微小的成分起伏，在調(diào)幅分解過程中，溶質(zhì)原子沿濃度升高的方向進(jìn)行擴(kuò)散，即上坡擴(kuò)散，使溶質(zhì)原子貧區(qū)中溶質(zhì)原子進(jìn)一步貧化、富區(qū)中溶質(zhì)原子進(jìn)一步富化，形成晶體結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩相；兩相的點(diǎn)陣始終保持共格關(guān)系；成分起伏具有周期性，呈余弦曲線或正弦曲線分布；成分起伏的幅度隨時(shí)效處理時(shí)間不斷增加；兩相成分連續(xù)變化，直至分別達(dá)到α1相的平衡成分Ca和α2相平衡成分Cb為止。108典型的調(diào)幅分解組織109調(diào)幅分解的特點(diǎn)：1、連續(xù)式、擴(kuò)散型相變，無形核，脫溶速度快。2、相變產(chǎn)物為兩相組織。兩相晶體結(jié)構(gòu)相同，成分不同但連續(xù)變化，始終保持共格。3、兩相分布均勻有規(guī)律，彌散度大；具有定向排列的特征，易受應(yīng)力場和磁場影響。110調(diào)幅分解對合金性能的影響：1、合金的強(qiáng)度提高，韌性略微降低。2、永磁合金通過調(diào)幅分解提高其硬磁性。111固態(tài)相變：當(dāng)外界環(huán)境（溫度、壓力、磁場或應(yīng)力場）變化時(shí)，固體材料的物相在特定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)變。這些物相轉(zhuǎn)變可體現(xiàn)為（1）晶體結(jié)構(gòu)變化；（2）化學(xué)成分變化或有序程度的變化；（3）物理性質(zhì)的躍變。112過飽和固溶體的調(diào)幅分解過飽和固溶體的脫溶沉淀珠光體轉(zhuǎn)變奧氏體化擴(kuò)散型相變馬氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變無擴(kuò)散型相變過渡型相變連續(xù)型相變形核-長大型相變113第十章固態(tài)相變的應(yīng)用§10.1鋼的退火和正火§10.2鋼的淬火與回火

§10.3固態(tài)相變的應(yīng)用實(shí)例114鋼件的加工工藝路線

冷加工或熱加工毛坯→預(yù)備熱處理→機(jī)加工→最終熱處理→精加工淬火+回火

表面熱處理

退火

正火

115圖10-1

鋼加熱和冷卻時(shí)的實(shí)際臨界溫度A1A3Acm116定義1、退火是將鋼加熱到AC1以上或以下溫度，保溫后爐冷以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。2、正火是將鋼加熱到AC3或Accm以上溫度，保溫后在空氣或其它介質(zhì)中冷卻以獲得細(xì)珠光體組織的熱處理工藝。鋼的退火和正火117完全退火γ+Fe3C

γ

α+γ

α+Fe3C

圖10-2118目的1、細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能；2、調(diào)整硬度以適于機(jī)加工（HB175-230）；3、減少或消除殘余應(yīng)力；4、為最終熱處理提供組織準(zhǔn)備。

鋼的退火和正火119鋼的退火和正火區(qū)別與選用盡可能優(yōu)先選用正火——凡可用正火代替退火的，用正火。1、低、中碳鋼正火提高硬度；2、中、高碳鋼退火降低硬度；3、正火可消除網(wǎng)狀Fe3C，提高球化退火質(zhì)量；4、對于結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的工件，正火可作為最終熱處理工藝。12045鋼完全退火和正火的區(qū)別完全退火正火加熱溫度AC3+(20℃

～30℃)

AC3+(30℃

～50℃)冷卻速度爐冷（慢）空冷（快）組織F+PF（少量）+S性能塑性、韌性較好強(qiáng)度、硬度較好