金属固态相变概论课件

微微观组织控制控制一、主要内容一、主要内容金属固态相变概论金属固态相变概论钢的加热转变钢的加热转变钢的冷却转变钢的冷却转变钢的钢的ITIT图和图和CTCT图图钢的热处理工艺钢的热处理工艺普通热处理表面热处理化学热处理上一页上一页下一页下一页2通通通通过过过过钢钢钢钢的的的的加加加加热热热热和和和和冷冷冷冷却却却却组组组组织织织织转转转转变变变变原原原原理理理理，了了了了解解解解金金金金属属属属与与与与合合合合金金金金的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分、组组组组织织织织性性性性能能能能与与与与加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺之之之之间间间间的的的的内内内内在在在在联联联联系系系系及及及及其其其其变变变变化化化化规规规规律律律律，加加加加深深深深对对对对材材材材料料料料的的的的组组组组织织织织决决决决定定定定性性性性能能能能的的的的理理理理解。解。解。解。根根根根据据据据ITITITIT图图图图和和和和CTCTCTCT图图图图并并并并结结结结合合合合铁铁铁铁碳碳碳碳相相相相图图图图，确确确确定定定定钢钢钢钢的的的的热热热热处处处处理理理理工艺；工艺；工艺；工艺；运运运运用用用用钢钢钢钢的的的的相相相相变变变变原原原原理理理理分分分分析析析析问问问问题题题题，初初初初步步步步具具具具有有有有合合合合理理理理选选选选用用用用材材材材料料料料和和和和正正正正确确确确制制制制定定定定热热热热加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺的的的的能能能能力力力力，为为为为设设设设计计计计与与与与制制制制造造造造优优优优质零件打好必要的理论基础。质零件打好必要的理论基础。质零件打好必要的理论基础。质零件打好必要的理论基础。二、课程目标与要求上一页上一页下一页下一页3 参考教材参考教材1 1 钢的热处理原理与工艺，钢的热处理原理与工艺，钢的热处理原理与工艺，钢的热处理原理与工艺，西北工业大学出版社西北工业大学出版社西北工业大学出版社西北工业大学出版社，胡光立，谢希文胡光立，谢希文胡光立，谢希文胡光立，谢希文2 2 金属热处理原理与工艺，金属热处理原理与工艺，金属热处理原理与工艺，金属热处理原理与工艺，哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社，王顺兴王顺兴王顺兴王顺兴3 3 热处理原理与工艺，热处理原理与工艺，热处理原理与工艺，热处理原理与工艺，机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社，赵乃勤赵乃勤赵乃勤赵乃勤4第第1章章 金属固态相变金属固态相变概论概论5第第1 1章章 金属固态相变概论金属固态相变概论相变第一章第一章第一章第一章 从广义上讲，构成物质原子（或分从广义上讲，构成物质原子（或分从广义上讲，构成物质原子（或分从广义上讲，构成物质原子（或分子）的聚合状态（相状态）发生变化的子）的聚合状态（相状态）发生变化的子）的聚合状态（相状态）发生变化的子）的聚合状态（相状态）发生变化的过程均称为相变。过程均称为相变。过程均称为相变。过程均称为相变。如：从液相到固相的凝固过程；如：从液相到固相的凝固过程；如：从液相到固相的凝固过程；如：从液相到固相的凝固过程；从液相到气相的蒸发过程。从液相到气相的蒸发过程。从液相到气相的蒸发过程。从液相到气相的蒸发过程。上一页上一页下一页下一页跳跳 转转6固态相变固态相变 固态材料在温度和压力改变时，其内部组固态材料在温度和压力改变时，其内部组固态材料在温度和压力改变时，其内部组固态材料在温度和压力改变时，其内部组织和结构会发生变化，即发生织和结构会发生变化，即发生织和结构会发生变化，即发生织和结构会发生变化，即发生从一种相状态到另从一种相状态到另从一种相状态到另从一种相状态到另一种相状态的转变一种相状态的转变一种相状态的转变一种相状态的转变，这种转变叫，这种转变叫，这种转变叫，这种转变叫固态相变固态相变固态相变固态相变。相变前的相状态称为相变前的相状态称为相变前的相状态称为相变前的相状态称为旧相旧相旧相旧相或或或或母相母相母相母相；相变后的相状态称为相变后的相状态称为相变后的相状态称为相变后的相状态称为新相新相新相新相。第一章第一章第一章第一章上一页下一页7 1.1.1 1.1.1 平衡转变平衡转变 在在在在缓缓缓缓慢慢慢慢加加加加热热热热或或或或冷冷冷冷却却却却时时时时所所所所发发发发生生生生的的的的能能能能获获获获得得得得符符符符合合合合平平平平衡状态图的平衡组织的相变。衡状态图的平衡组织的相变。衡状态图的平衡组织的相变。衡状态图的平衡组织的相变。（1 1）同素异构转变和多形性转变）同素异构转变和多形性转变 纯纯纯纯金金金金属属属属在在在在温温温温度度度度和和和和压压压压力力力力变变变变化化化化时时时时，由由由由一一一一种种种种晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构转转转转变变变变为为为为另另另另一一一一种种种种晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构的的的的过过过过程程程程称称称称为为为为同同同同素素素素异异异异构构构构转转转转变变变变。（纯铁和锰等）。（纯铁和锰等）。（纯铁和锰等）。（纯铁和锰等）在在在在固固固固溶溶溶溶体体体体中中中中发发发发生生生生的的的的同同同同素素素素异异异异构构构构转转转转变变变变称称称称为为为为多多多多形形形形性性性性转变转变转变转变。第一章第一章第一章第一章1.1 1.1 金金属属固固态态相相变变的的主主要要类类型型上一页上一页下一页下一页跳跳跳跳 转转转转8第一章第一章第一章第一章上一页上一页下一页下一页9 （2 2）平衡脱溶沉淀平衡脱溶沉淀 在在缓缓慢慢冷冷却却条条件件下下，由由过过饱饱和和固固溶溶体体中中析析出出新相的过程。新相的过程。特特特特点点点点：母母相相随随新新相相的的析析出出其其成成分分及及体体积积分分数数不不断断变变化化，形形形形成成成成的的的的相相相相成成成成分分分分及及及及结结结结构构构构均均均均与与与与母母母母相不同相不同相不同相不同。图图图图1.1 1.1 1.1 1.1 具有脱溶沉淀的二元具有脱溶沉淀的二元具有脱溶沉淀的二元具有脱溶沉淀的二元合金平衡相图合金平衡相图合金平衡相图合金平衡相图第一章第一章第一章第一章上一页上一页下一页下一页10l l （3）条幅分解条幅分解l l 由由由由一一一一种种种种固固固固溶溶溶溶体体体体分分分分解解解解为为为为结结结结构构构构相相相相同同同同，而而而而成成成成分分分分不不不不同同同同的两种固溶体的转变。的两种固溶体的转变。的两种固溶体的转变。的两种固溶体的转变。l l 反应式：反应式：反应式：反应式：1 1 1 1+2 2 2 2 l l 特点：特点：特点：特点：成成成成分分分分波波波波动动动动自自自自动动动动调调调调整整整整，分分分分解解解解产产产产物物物物只只只只有有有有溶溶溶溶质质质质的的的的贫贫贫贫区区区区与与与与富富富富区区区区，二二二二者者者者之之之之间间间间没没没没有有有有清清清清晰晰晰晰的的的的相界面。相界面。相界面。相界面。通通通通过过过过上上上上坡坡坡坡扩扩扩扩散散散散，最最最最终终终终使使使使原原原原来来来来的的的的均均均均匀匀匀匀固固固固溶溶溶溶体体体体变变变变为为为为一一一一个个个个不均匀固溶体。不均匀固溶体。不均匀固溶体。不均匀固溶体。l l 图图图图1.2 1.2 1.2 1.2 具有溶解度间隔具有溶解度间隔具有溶解度间隔具有溶解度间隔的平衡状态图的平衡状态图的平衡状态图的平衡状态图第一章第一章第一章第一章上一页下一页原原原原因因因因调调调调幅幅幅幅分分分分解解解解过过过过程程程程中中中中的的的的上上上上坡坡坡坡扩扩扩扩散散散散之之之之所所所所以以以以能能能能够够够够进进进进行行行行，是是是是因因因因为为为为组组组组元元元元的的的的扩扩扩扩散散散散偏偏偏偏聚聚聚聚能能能能降降降降低低低低系系系系统统统统的的的的自自自自由由由由能之故。能之故。能之故。能之故。11l l（4）共析）共析(或逆共析或逆共析)转变转变l l 合合合合金金金金在在在在冷冷冷冷却却却却时时时时由由由由一一一一个个个个固固固固相相相相分分分分解解解解为为为为两两两两个个个个不不不不同同同同固固固固相相相相的的的的转转转转变变变变，称称称称之之之之为为为为共共共共析析析析转转转转变变变变；反反反反之之之之，在加热时，发生逆转变，则称为逆共析转变。在加热时，发生逆转变，则称为逆共析转变。在加热时，发生逆转变，则称为逆共析转变。在加热时，发生逆转变，则称为逆共析转变。第一章第一章第一章第一章上一页下一页12（5）有序化转变 在在平平衡衡条条件件下下，固固溶溶体体中中各各组组元元原原子子的相对位置由无序到有序的转变过程。的相对位置由无序到有序的转变过程。如如在在Fe-Al合合金金系系平平衡衡图图中中，Fe-13.920Al合合金金从从700以以上上的的无无序序相相缓缓冷冷下下来来时，发生时，发生1（Fe3Al）Fe3Al为有序固溶体，具有体心立方结构。为有序固溶体，具有体心立方结构。第一章第一章第一章第一章上一页下一页131.1.2 非非平衡转变平衡转变l 如如果果加加热热或或冷冷却却速速度度快快，平平衡衡相相变变将将被被抑抑制制，固固态态材材料料可可能能发发生生某某些些平平衡衡状状态态图图上上不不能反映的转变并获得非平衡或亚稳态的组织能反映的转变并获得非平衡或亚稳态的组织。l l（1）伪共析转变伪共析转变l l 某某些些成成分分的的钢钢，当当奥奥氏氏体体以以较较快快的的速速度度冷冷却却时时，奥奥氏氏体体被被过过冷冷到到ESES线线和和GSGS线线的的延延长长线线以以下下时时，将将同同时时析析出出铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体,这这一一过过程称为程称为伪共析转变伪共析转变。第一章第一章第一章第一章上一页下一页14图图图图1.3 Fe-Fe1.3 Fe-Fe1.3 Fe-Fe1.3 Fe-Fe3 3 3 3C C C C相图左下相图左下相图左下相图左下角角角角0.60.61.41.4C C上一页下一页跳跳 转转15第一章第一章第一章第一章特点特点特点特点与钢中共析转变与钢中共析转变与钢中共析转变与钢中共析转变(即珠光体转变即珠光体转变即珠光体转变即珠光体转变)相相相相同，但其组成相的相对量同，但其组成相的相对量同，但其组成相的相对量同，但其组成相的相对量（或转变产物的或转变产物的或转变产物的或转变产物的平均成分平均成分平均成分平均成分）却并非定值，而是依奥氏体的却并非定值，而是依奥氏体的却并非定值，而是依奥氏体的却并非定值，而是依奥氏体的碳含量而变。碳含量而变。碳含量而变。碳含量而变。若是亚共析钢冷却得到伪珠光体，其若是亚共析钢冷却得到伪珠光体，其若是亚共析钢冷却得到伪珠光体，其若是亚共析钢冷却得到伪珠光体，其中的铁素体含量较多；若是过共析钢，则中的铁素体含量较多；若是过共析钢，则中的铁素体含量较多；若是过共析钢，则中的铁素体含量较多；若是过共析钢，则其伪珠光体中的渗碳体量较多。其伪珠光体中的渗碳体量较多。其伪珠光体中的渗碳体量较多。其伪珠光体中的渗碳体量较多。上一页下一页16（2）马氏体转变马氏体转变l 将将奥奥氏氏体体以以较较大大的的冷冷却却速速度度过过冷冷到到低低温温区区，奥奥氏氏体体以以不不发发生生原原子子扩扩散散、不不引引起起成成分分改改变变的的方方式式，通通过过切切变变由由点点阵阵改改组组为为点阵，这种相变称为点阵，这种相变称为马氏体相变马氏体相变。l l 成成分分特特征征-转转变变产产物物马马氏氏体体的的成成分分与与母母相奥氏体的相同相奥氏体的相同。第一章第一章第一章第一章上一页下一页17（3）贝氏体转变贝氏体转变l l 钢钢中中的的奥奥氏氏体体过过冷冷到到珠珠光光体体和和马马氏氏体体转转变变温温度度之之间间，将将发发生生碳碳原原子子扩扩散散而而铁铁原原子子不不扩扩散散的的非非平平衡衡相相变变，这这种种相相变变称称为为贝贝氏氏体体相相变变（或称为中温转变）。（或称为中温转变）。l l 其其转转变变产产物物是是相相与与碳碳化化物物的的混混合合物物，但但相相的的碳碳含含量量以以及及碳碳化化物物的的形形态态和和分分布布均均与与珠珠光体不同，光体不同，称其为贝氏体。称其为贝氏体。第一章第一章第一章第一章上一页下一页18（4）非平衡脱溶沉淀非平衡脱溶沉淀l 与与平平衡衡脱脱溶溶不不同同，合合金金固固溶溶体体在在高高温温下下溶溶入入了了较较多多的的合合金金元元素素，在在快快冷冷条条件件下下，得得到到过饱和固溶体。过饱和固溶体。l l 将将其其在在室室温温或或加加热热到到其其溶溶解解度度曲曲线线以以下下的的温温度度进进行行保保温温，从从过过饱饱和和固固溶溶体体中中析析出出一一种种新新相相，该该相相的的成成分分和和结结构构与与平平衡衡沉沉淀淀相相不不同同，这一过程称为这一过程称为非平衡脱溶沉淀（或时效）。非平衡脱溶沉淀（或时效）。第一章第一章第一章第一章上一页下一页19（5）块状转变）块状转变 母相转变为母相转变为一种或多种一种或多种成分相同而晶成分相同而晶体结构不同，形貌呈块状的新相。体结构不同，形貌呈块状的新相。例如：纯铁或低碳钢在一定的冷速下，例如：纯铁或低碳钢在一定的冷速下，例如：纯铁或低碳钢在一定的冷速下，例如：纯铁或低碳钢在一定的冷速下，但这，但这，但这，但这种相变在新相的形貌上和与母相的界面结构上均不种相变在新相的形貌上和与母相的界面结构上均不种相变在新相的形貌上和与母相的界面结构上均不种相变在新相的形貌上和与母相的界面结构上均不同于马氏体转变。在同于马氏体转变。在同于马氏体转变。在同于马氏体转变。在CuZnCuZn等合金中也存在。等合金中也存在。等合金中也存在。等合金中也存在。第一章第一章第一章第一章上一页下一页20l l结构结构 同素异构转变、多型性转变、马氏同素异构转变、多型性转变、马氏 l l 体转变等只有结构上的变化；体转变等只有结构上的变化；l l成分成分 调幅分解只有成分上的变化；调幅分解只有成分上的变化；l l有序化程度有序化程度 有序化转变只有有序化程度有序化转变只有有序化程度 l l 的变化；的变化；l l 共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等则兼有结构和成分的变化。则兼有结构和成分的变化。固固态态相相变变类类型型第一章第一章第一章第一章上一页下一页21l 1.2.1 1.2.1 相界面相界面l l （1 1）共格界面）共格界面l l 若若两两相相晶晶体体结结构构相相同同、点点阵阵常常数数相相等等，或或者者两两相相晶晶体体结结构构和和点点阵阵常常数数虽虽有有差差异异，但但存存在在一一组组特特定定的的晶晶体体学学平平面面可可使使两两相相原原子子之之间产生完全匹配。这种界面称为间产生完全匹配。这种界面称为共格界面共格界面。l l 1.2 1.2 金属固态相变的特点金属固态相变的特点 第一章第一章第一章第一章上一页下一页22图图图图1.4 1.4 固态相变界面结构示意图固态相变界面结构示意图固态相变界面结构示意图固态相变界面结构示意图第一章第一章第一章第一章上一页下一页23（2 2）半共格界面）半共格界面l l 界界面面上上的的两两相相原原子子部部分分保保持持匹匹配配，称称为为半共格界面半共格界面。l l 错配度错配度 l l 当当增增大大到到一一定定程程度度难难以以维维持持完完全全共共格格时时，在在界界面面上上将将产产生生一一些些刃刃型型位位错错，以以补补偿偿原原子子间间距距差差别别过过大大的的影影响响，使使界界面面弹弹性性应应变能降低。变能降低。第一章第一章第一章第一章上一页下一页24图1.5 固态相变界面结构示意图第一章第一章第一章第一章上一页下一页25（3）非共格界面非共格界面l l 当两相界面处当两相界面处当两相界面处当两相界面处的原子排列差异很大，的原子排列差异很大，的原子排列差异很大，的原子排列差异很大，即错配度即错配度即错配度即错配度很大时，很大时，很大时，很大时，两相原子之间的匹配两相原子之间的匹配两相原子之间的匹配两相原子之间的匹配关系便不再维持，这关系便不再维持，这关系便不再维持，这关系便不再维持，这种界面称为种界面称为种界面称为种界面称为非共格界非共格界非共格界非共格界面面面面。l 图图1.6 1.6 固态相变界面结构示意图固态相变界面结构示意图第一章第一章第一章第一章上一页下一页26界面能界面能界面能界面能-金属固金属固金属固金属固态态相相相相变时变时，相界面上原子排列的不，相界面上原子排列的不，相界面上原子排列的不，相界面上原子排列的不规则规则性将性将性将性将导导致两相界面能升高，致两相界面能升高，致两相界面能升高，致两相界面能升高，非共格界面能最非共格界面能最非共格界面能最非共格界面能最高，半共格界面能次之，而共格界面能最低；高，半共格界面能次之，而共格界面能最低；高，半共格界面能次之，而共格界面能最低；高，半共格界面能次之，而共格界面能最低；相界面相界面相界面相界面对对溶溶溶溶质质原子的吸附作用原子的吸附作用原子的吸附作用原子的吸附作用-由于溶由于溶由于溶由于溶质质原子在晶原子在晶原子在晶原子在晶格中存在格中存在格中存在格中存在时时会引起晶格畸会引起晶格畸会引起晶格畸会引起晶格畸变变而而而而产产生界面能，但当生界面能，但当生界面能，但当生界面能，但当溶溶溶溶质质原子在界面原子在界面原子在界面原子在界面处处分布分布分布分布时时，则则会使界面会使界面会使界面会使界面应变应变能降能降能降能降低。因此，低。因此，低。因此，低。因此，溶溶溶溶质质原子原子原子原子总总是是是是趋趋向于在界面向于在界面向于在界面向于在界面处处偏聚而偏聚而偏聚而偏聚而使使使使总总的能量降低。的能量降低。的能量降低。的能量降低。相界面类型对界面能及溶质原子吸附作用的影响相界面类型对界面能及溶质原子吸附作用的影响相界面类型对界面能及溶质原子吸附作用的影响相界面类型对界面能及溶质原子吸附作用的影响第一章第一章第一章第一章上一页下一页271.2.2 两相间的晶体学关系两相间的晶体学关系 (取向取向关系与惯析面关系与惯析面)l 固固态态相相变变时时新新相相与与母母相相间间存存在在一一定定的的位位向向关关系系，新新相相在在母母相相特特定定的的晶晶面面上形成，这种晶面称为上形成，这种晶面称为惯析面惯析面。l l 奥奥氏氏体体()马马氏氏体体()转转变变时时，马马氏氏体体总总是是在在奥奥氏氏体体的的111晶晶面面上上形成，所以形成，所以111就是惯析面就是惯析面。惯析面惯析面第一章第一章第一章第一章上一页下一页28K-S关系关系l l 111111 110110 l l 取向关系（位向关系）取向关系（位向关系）pp一一一一般般般般说说说说来来来来，当当当当新新新新相相相相与与与与母母母母相相相相间间间间为为为为共共共共格格格格或或或或半半半半共共共共格格格格界界界界面面面面时时时时，两两两两相相相相之之之之间间间间必必必必然然然然存存存存在在在在一一一一定定定定的的的的晶晶晶晶体体体体学学学学取取取取向关系；向关系；向关系；向关系；pp若若若若两两两两相相相相间间间间无无无无一一一一定定定定的的的的取取取取向向向向关关关关系系系系，则则则则其其其其界界界界面面面面必必必必定定定定为非共格界面。为非共格界面。为非共格界面。为非共格界面。第一章第一章第一章第一章上一页下一页291.2.3 弹性应变能弹性应变能l l 比容差应变能比容差应变能比容差应变能比容差应变能l l 弹性应变能弹性应变能弹性应变能弹性应变能 l l 共格应变能共格应变能共格应变能共格应变能l l 金金金金属属属属固固固固态态态态相相相相变变变变时时时时，由由由由于于于于新新新新相相相相和和和和母母母母相相相相的的的的比比比比容容容容不不不不同同同同引引引引起起起起的的的的体体体体积积积积变变变变化化化化受受受受到到到到周周周周围围围围母母母母相相相相的的的的约约约约束束束束而而而而产产产产生生生生弹弹弹弹性性性性应应应应变变变变和和和和应应应应力力力力，使使使使系系系系统统统统额额额额外外外外增增增增加加加加的的的的能能能能量量量量称称称称为为为为比比比比容容容容差应变能差应变能差应变能差应变能。l l 由由由由于于于于两两两两相相相相界界界界面面面面上上上上原原原原子子子子的的的的强强强强制制制制匹匹匹匹配配配配，在在在在界界界界面附近区域内产生的应变能称为面附近区域内产生的应变能称为面附近区域内产生的应变能称为面附近区域内产生的应变能称为共格应变能共格应变能共格应变能共格应变能。l l 第一章第一章第一章第一章上一页下一页30界面共格时：界面共格时：界面共格时：界面共格时：界面能小界面能小界面能小界面能小l l 弹弹弹弹性应变能大性应变能大性应变能大性应变能大界面半共格时：界面半共格时：界面半共格时：界面半共格时：界面能界面能界面能界面能l l 弹性应变能弹性应变能弹性应变能弹性应变能界面不共格时：界面不共格时：界面不共格时：界面不共格时：界面能大界面能大界面能大界面能大l l 弹性应变弹性应变弹性应变弹性应变能为零能为零能为零能为零弹性应变能与界面能关系弹性应变能与界面能关系 第一章第一章第一章第一章上一页下一页31新相形状与界面能、弹性应变能的关系新相形状与界面能、弹性应变能的关系l l盘状：弹性应变能低，盘状：弹性应变能低，盘状：弹性应变能低，盘状：弹性应变能低，l l 界面能高；界面能高；界面能高；界面能高；l l球状：弹性应变能高，球状：弹性应变能高，球状：弹性应变能高，球状：弹性应变能高，l l 界面能低；界面能低；界面能低；界面能低；l l针状：弹性应变能与针状：弹性应变能与针状：弹性应变能与针状：弹性应变能与界界界界 l l 面能介于盘状面能介于盘状面能介于盘状面能介于盘状和和和和l l 球状之间；球状之间；球状之间；球状之间；1.5 1.5 新相几何形状对弹性应变能新相几何形状对弹性应变能新相几何形状对弹性应变能新相几何形状对弹性应变能(相对值相对值相对值相对值)的影响的影响的影响的影响第一章第一章第一章第一章上一页下一页32界面能和弹性应变能对形核的作用界面能和弹性应变能对形核的作用l l若若若若过过过过冷冷冷冷度度度度大大大大临临临临界界界界晶晶晶晶核核核核尺尺尺尺寸寸寸寸小小小小界界界界面面面面能能能能增增增增大大大大起起起起主主主主导导导导作作作作用用用用两两两两相相相相界界界界面面面面易易易易取取取取共共共共格格格格或或或或半半半半共共共共格格格格以以以以降降降降低低低低界界界界面面面面能能能能要使弹性应变能降低要使弹性应变能降低要使弹性应变能降低要使弹性应变能降低倾向于形成盘状倾向于形成盘状倾向于形成盘状倾向于形成盘状(或薄片状或薄片状或薄片状或薄片状)l l 因因因因此此此此，具具具具有有有有低低低低界界界界面面面面能能能能和和和和高高高高弹弹弹弹性性性性应应应应变变变变能能能能的共格新相核胚，倾向于盘状或片状的共格新相核胚，倾向于盘状或片状的共格新相核胚，倾向于盘状或片状的共格新相核胚，倾向于盘状或片状。第一章第一章第一章第一章上一页下一页33l l若若若若过过过过冷冷冷冷度度度度小小小小临临临临界界界界晶晶晶晶核核核核尺尺尺尺寸寸寸寸大大大大界界界界面面面面能能能能减减减减小小小小而而而而居居居居于于于于次次次次要要要要作作作作用用用用两两两两相相相相间间间间倾倾倾倾向向向向于于于于形形形形成成成成非非非非共共共共格格格格界界界界面面面面以以以以降降降降低低低低弹性应变能，有两种情况：弹性应变能，有两种情况：弹性应变能，有两种情况：弹性应变能，有两种情况：l l (1)(1)(1)(1)若若若若两两两两相相相相比比比比容容容容差差差差较较较较大大大大弹弹弹弹性性性性应应应应变变变变起起起起主主主主导导导导作作作作用用用用形成盘形成盘形成盘形成盘(片片片片)状新相状新相状新相状新相以降低弹性应变能以降低弹性应变能以降低弹性应变能以降低弹性应变能l l (2)(2)(2)(2)若若若若两两两两相相相相比比比比容容容容差差差差别别别别较较较较小小小小弹弹弹弹性性性性应应应应变变变变能能能能作作作作用用用用不不不不大大大大形成球状新相形成球状新相形成球状新相形成球状新相以降低界面能以降低界面能以降低界面能以降低界面能第一章第一章第一章第一章上一页下一页341.2.4 晶体缺陷的作用晶体缺陷的作用l l晶界、亚晶界、空位、位错等区域晶界、亚晶界、空位、位错等区域晶界、亚晶界、空位、位错等区域晶界、亚晶界、空位、位错等区域l ll l能量起伏、结构起伏和成分起伏大能量起伏、结构起伏和成分起伏大能量起伏、结构起伏和成分起伏大能量起伏、结构起伏和成分起伏大l ll l原子扩散激活能低，扩散速度快及原子扩散激活能低，扩散速度快及原子扩散激活能低，扩散速度快及原子扩散激活能低，扩散速度快及l l相变应力容易被松驰相变应力容易被松驰相变应力容易被松驰相变应力容易被松驰 l ll l容易形核容易形核容易形核容易形核第一章第一章第一章第一章上一页下一页351.2.5 形成过渡相形成过渡相l 过过渡渡相相也也称称中中间间亚亚稳稳相相，是是指指成成分分或或结结构构，或或者者成成分分和和结结构构二二者者都都处处于于新新相相与与母母相之间的一种亚稳状态的相相之间的一种亚稳状态的相。l l 原因：形成过渡相可减少相变阻力。原因：形成过渡相可减少相变阻力。l l 第一章第一章第一章第一章上一页下一页361.3 1.3 固态相变时的形核固态相变时的形核l l1.3.1 均匀形核均匀形核l 若若晶晶核核在在母母相相基基体体中中无无择择优优地任意均匀分布，称为地任意均匀分布，称为均匀形核均匀形核。核核胚胚-是是母母相相基基体体内内形形成成新新相相所所必必需需的的成成分与结构的微小区域；分与结构的微小区域；晶晶核核-若若这这种种核核胚胚的的尺尺寸寸超超过过某某一一临临界界尺尺寸寸，能稳定存在并自发长大而成为新相晶核。能稳定存在并自发长大而成为新相晶核。第一章第一章第一章第一章上一页下一页37 按照经典形核理论，金属固态相变均按照经典形核理论，金属固态相变均匀形核时系统自由能的总变化匀形核时系统自由能的总变化GG为：为：当当G G 04n4n4n4。第一章第一章第一章第一章上一页下一页61跳 转跳跳 转转62