鋼的熱處理原理MetalsHeatTreatmentProcessingampPrincipl.ppt

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(yùn)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(bào) JISI 金屬學(xué)報(bào) R W K Honeycombe, Microstructure and Properties, 1981,緒論 INTRODUCTION,相和相變 Phase & Phase Transformations 相變的分類(lèi) 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(chēng)為相。 穩(wěn)定相: 對(duì)于一定的熱力學(xué)條件，只有當(dāng)某相的自由能位最低時(shí)，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(huì)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(gè)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?yàn)橄颍┗虿煌M織形態(tài)或不同性質(zhì)的相，稱(chēng)為相變。 當(dāng)溫度、壓力或任何其它作用在該體系上的電場(chǎng)、磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，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(shí)，則發(fā)生了相變,2.Types of Phase Transformations 2.1按熱力學(xué)分類(lèi):一級(jí)相變和二級(jí)相變,一級(jí)相變,具有體積和熵（及焓）的突變: 焓的突變表明在一級(jí)相變過(guò)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(lái)測(cè)量一級(jí)相變的開(kāi)始點(diǎn)。發(fā)生體積、熵及焓的突變，也說(shuō)明這些熱力學(xué)函數(shù)在相變點(diǎn)不能按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)。,，,二級(jí)相變,不能由兩相的體積、熵及焓的的變化分析二級(jí)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(lèi)Gibbs分類(lèi)法,形核長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)程度分類(lèi),擴(kuò)散型相變相變過(guò)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(wú)擴(kuò)散型相變相變過(guò)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(guò)程。,3 金屬及其合金中的相變,無(wú)擴(kuò)散型： 連續(xù)型w相變 形核長(zhǎng)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(zhǎng)大型：,形核長(zhǎng)大型,新相成分改變： （長(zhǎng)程擴(kuò)散長(zhǎng)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(dòng)位錯(cuò)： 共格孿生 半共格傾動(dòng)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(shí)，由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱(chēng)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(shí)，相又將逐漸析出，這一過(guò)程稱(chēng)為平衡脫溶沉淀。其特點(diǎn)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(huì)消失。鋼在冷卻時(shí)，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(chēng)為增幅分解，可用反應(yīng)式表示為。其特點(diǎn)是：新形成的微區(qū)之間并無(wú)明顯的界面和成分的突變，但通過(guò)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(duì)位置從無(wú)序過(guò)渡到有序的過(guò)程，稱(chēng)為有序化轉(zhuǎn)變,3