金屬固態(tài)相變的基本規(guī)律

主講：許云波研究生課程：金屬成型過程的組織性能控制現(xiàn)在是1頁\一共有85頁\編輯于星期日金屬固態(tài)相變的分類相變按平衡狀態(tài)分類：平衡轉(zhuǎn)變；非平衡轉(zhuǎn)變；按原子遷移特征分類：擴(kuò)散型；無擴(kuò)散型；按熱力學(xué)分類：一級相變；二級相變

現(xiàn)在是2頁\一共有85頁\編輯于星期日平衡轉(zhuǎn)變純金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變多形性轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變包析轉(zhuǎn)變平衡脫溶調(diào)幅分解有序化轉(zhuǎn)變現(xiàn)在是3頁\一共有85頁\編輯于星期日非平衡轉(zhuǎn)變偽共析轉(zhuǎn)變馬氏體相變貝氏體相變不平衡脫溶沉淀塊狀轉(zhuǎn)變現(xiàn)在是4頁\一共有85頁\編輯于星期日擴(kuò)散型相變界面控制擴(kuò)散型相變體擴(kuò)散控制擴(kuò)散型相變無擴(kuò)散型相變馬氏體相變現(xiàn)在是5頁\一共有85頁\編輯于星期日按熱力學(xué)分類現(xiàn)在是6頁\一共有85頁\編輯于星期日相變驅(qū)動力現(xiàn)在是7頁\一共有85頁\編輯于星期日相變阻力－界面能現(xiàn)在是8頁\一共有85頁\編輯于星期日相變阻力－界面能現(xiàn)在是9頁\一共有85頁\編輯于星期日相變阻力－界面能現(xiàn)在是10頁\一共有85頁\編輯于星期日均勻形核現(xiàn)在是11頁\一共有85頁\編輯于星期日幾點(diǎn)結(jié)論現(xiàn)在是12頁\一共有85頁\編輯于星期日非均勻形核晶界形核：A界面形核；B晶棱形核；C界隅形核位錯形核現(xiàn)在是13頁\一共有85頁\編輯于星期日新相的長大規(guī)律成分不變的協(xié)同型轉(zhuǎn)變；成分不變的非協(xié)同型轉(zhuǎn)變長大現(xiàn)在是14頁\一共有85頁\編輯于星期日成分改變的非協(xié)同型轉(zhuǎn)變長大現(xiàn)在是15頁\一共有85頁\編輯于星期日成分改變的非協(xié)同型轉(zhuǎn)變長大現(xiàn)在是16頁\一共有85頁\編輯于星期日應(yīng)用舉例－鋼中奧氏體晶粒長大現(xiàn)在是17頁\一共有85頁\編輯于星期日相變動力學(xué)形核率Johnson-Mehl方程Avrami方程動力學(xué)曲線和等溫轉(zhuǎn)變圖現(xiàn)在是18頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是19頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是20頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是21頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是22頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是23頁\一共有85頁\編輯于星期日現(xiàn)在是24頁\一共有85頁\編輯于星期日2鋼中奧氏體奧氏體組織、晶胞、晶格參數(shù)現(xiàn)在是25頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體形成機(jī)理驅(qū)動力，加熱和冷卻時的臨界點(diǎn)現(xiàn)在是26頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體晶核形核地點(diǎn)現(xiàn)在是27頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體晶核的長大奧氏體晶核在珠光體中的長大現(xiàn)在是28頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體等溫形成動力學(xué)共析碳素鋼奧氏體等溫形成動力學(xué)現(xiàn)在是29頁\一共有85頁\編輯于星期日亞共析鋼的等溫TTA曲線現(xiàn)在是30頁\一共有85頁\編輯于星期日連續(xù)加熱的TTA現(xiàn)在是31頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體形核率和長大速度現(xiàn)在是32頁\一共有85頁\編輯于星期日影響奧氏體形成速度的因素加熱溫度的影響鋼中碳含量和原始組織的影響合金元素的影響現(xiàn)在是33頁\一共有85頁\編輯于星期日連續(xù)加熱時奧氏體的形成特征現(xiàn)在是34頁\一共有85頁\編輯于星期日奧氏體晶粒長大機(jī)理現(xiàn)在是35頁\一共有85頁\編輯于星期日硬相微粒對奧氏體晶界的釘軋現(xiàn)在是36頁\一共有85頁\編輯于星期日影響奧氏體晶粒長大的因素加熱溫度和保溫時間的影響化學(xué)成分的影響現(xiàn)在是37頁\一共有85頁\編輯于星期日針狀奧氏體的形成現(xiàn)在是38頁\一共有85頁\編輯于星期日球形奧氏體的形成現(xiàn)在是39頁\一共有85頁\編輯于星期日影響非平衡組織加熱轉(zhuǎn)變因素現(xiàn)在是40頁\一共有85頁\編輯于星期日粗大奧氏體晶粒的遺傳性和防止現(xiàn)在是41頁\一共有85頁\編輯于星期日3珠光體共析分解組織形態(tài)現(xiàn)在是42頁\一共有85頁\編輯于星期日各類珠光體的電鏡照片現(xiàn)在是43頁\一共有85頁\編輯于星期日珠光體分解機(jī)理現(xiàn)在是44頁\一共有85頁\編輯于星期日珠光體晶核形成長大現(xiàn)在是45頁\一共有85頁\編輯于星期日珠光體端向長大現(xiàn)在是46頁\一共有85頁\編輯于星期日鋼中粒狀珠光體形成特定條件過冷奧氏體的分解片狀珠光體的低溫退火高溫回火現(xiàn)在是47頁\一共有85頁\編輯于星期日共析碳素鋼的TTT圖現(xiàn)在是48頁\一共有85頁\編輯于星期日退火用TTT圖現(xiàn)在是49頁\一共有85頁\編輯于星期日連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變動力學(xué)現(xiàn)在是50頁\一共有85頁\編輯于星期日影響共析分解的內(nèi)在機(jī)制奧氏體固溶量的影響奧氏體狀態(tài)的影響合金元素的影響

1.對珠光體長大速度的影響；

2.對珠光體分解時碳化物長大的影響；系統(tǒng)整合的作用現(xiàn)在是51頁\一共有85頁\編輯于星期日合金元素的影響現(xiàn)在是52頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體相變馬氏體相變的基本特征：切變共格和表面浮凸現(xiàn)象；無擴(kuò)散性；位向關(guān)系和慣習(xí)面；亞結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是53頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體相變的判據(jù)和定義

不變平面應(yīng)變的晶格改組；無需擴(kuò)散；相變伴生極高密度的晶體缺陷：孿晶、位錯、位錯、層錯等亞結(jié)構(gòu)定義：原子經(jīng)無需擴(kuò)散切變位移的不變平面應(yīng)變的晶格改組過程，得到具有嚴(yán)格晶體學(xué)關(guān)系和慣習(xí)面的，形成相中伴生極高密度位錯、層錯或精細(xì)孿晶等晶體缺陷的整合組織?，F(xiàn)在是54頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體相變的分類按相變驅(qū)動力分類；按馬氏體相變動力學(xué)特征分類；變溫馬氏體相變等溫馬氏體相變熱彈性馬氏體相變現(xiàn)在是55頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體相變熱力學(xué)現(xiàn)在是56頁\一共有85頁\編輯于星期日鋼的馬氏體點(diǎn)Ms現(xiàn)在是57頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體的組織形態(tài)及物理本質(zhì)馬氏體的物理本質(zhì)低碳體心立方馬氏體（小于0.2%C）組織形態(tài)現(xiàn)在是58頁\一共有85頁\編輯于星期日圖5.8是試驗(yàn)鋼在900℃變形60％淬火得到的兩種馬氏體的形貌。從圖中可以看出，試驗(yàn)鋼在淬火條件下的馬氏體有板條馬氏體和回火馬氏體。其中的回火馬氏體是由于實(shí)驗(yàn)鋼的碳含量低，Ms點(diǎn)比較高，因而在淬火過程中會有自回火現(xiàn)象的發(fā)生，析出ε－碳化物。ε－碳化物非常細(xì)小，呈片狀，主要沿馬氏體{111}M面上析出，尺寸在幾十個納米左右。由于ε－碳化物的慣習(xí)面是{111}M，因此在同一個視域內(nèi)能看到兩個或者三個方向的ε－碳化物。AB

圖5.8試驗(yàn)鋼在淬火條件下的馬氏體組織

A）板條馬氏體B）回火馬氏體B現(xiàn)在是59頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體的組織形態(tài)體心正方馬氏體（大于0.2%-1.9%C）現(xiàn)在是60頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體的組織形態(tài)組織形態(tài)由板條狀過渡到片狀、凸透鏡狀現(xiàn)在是61頁\一共有85頁\編輯于星期日Fe-M系合金馬氏體Fe-Ni、Fe-Ni-C合金馬氏體現(xiàn)在是62頁\一共有85頁\編輯于星期日Fe-M合金馬氏體Fe-Cr-Ni，F(xiàn)e-Mn合金馬氏體現(xiàn)在是63頁\一共有85頁\編輯于星期日貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體相變理論研究進(jìn)展和學(xué)術(shù)論爭貝氏體相變的基本特征的共識貝氏體的定義：鋼中過冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，它以貝氏體鐵素體為基體，同時可能存在θ-滲碳體或ε-碳化物、殘留奧氏體等相構(gòu)成的整合組織。貝氏體鐵素體的形貌多呈條片狀，內(nèi)部有規(guī)則排列的亞單元和高密度位錯。切變-擴(kuò)散整合機(jī)制現(xiàn)在是64頁\一共有85頁\編輯于星期日上貝氏體形貌－無碳貝氏體現(xiàn)在是65頁\一共有85頁\編輯于星期日上貝氏體形貌－粒狀貝氏體現(xiàn)在是66頁\一共有85頁\編輯于星期日上貝氏體形貌－經(jīng)典上貝氏體現(xiàn)在是67頁\一共有85頁\編輯于星期日下貝氏體形貌－經(jīng)典下貝氏體現(xiàn)在是68頁\一共有85頁\編輯于星期日工業(yè)用鋼中的貝氏體組織現(xiàn)在是69頁\一共有85頁\編輯于星期日貝氏體組織中的精細(xì)亞結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是70頁\一共有85頁\編輯于星期日粒狀組織和魏氏組織現(xiàn)在是71頁\一共有85頁\編輯于星期日貝氏體相變動力學(xué)現(xiàn)在是72頁\一共有85頁\編輯于星期日

貝氏體轉(zhuǎn)變TTT圖與珠光體的比較現(xiàn)在是73頁\一共有85頁\編輯于星期日貝氏體相變的過渡性中溫轉(zhuǎn)變是過冷奧氏體轉(zhuǎn)變中間過渡環(huán)節(jié)上貝氏體轉(zhuǎn)變和珠光體分解的聯(lián)系與區(qū)別現(xiàn)在是74頁\一共有85頁\編輯于星期日下貝氏體與馬氏體的聯(lián)系與區(qū)別現(xiàn)在是75頁\一共有85頁\編輯于星期日不同冷速下光學(xué)顯微組織變形40%，冷卻速度：A)0.1℃/sB)0.2℃/sC)0.5℃/sD)1℃/sE)5℃/sF)10℃/sG)20℃/sABCDEF

G現(xiàn)在是76頁\一共有85頁\編輯于星期日不同冷速下光學(xué)顯微組織無變形，冷卻速度：H)0.1℃/sI)0.2℃/sJ)0.5℃/sK)1℃/sL)5℃/sM)10℃/sN)20℃/sIJKMN

LH現(xiàn)在是77頁\一共有85頁\編輯于星期日馬氏體的回火轉(zhuǎn)變回火的原因：I,II,III回火的概念：回火轉(zhuǎn)變：馬氏體分解；殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變；碳化物的析出、轉(zhuǎn)化、聚集長大；α相的回復(fù)、再結(jié)晶；內(nèi)應(yīng)力消除等馬氏體的回火產(chǎn)物及其概念現(xiàn)在是78頁\一共有85頁\編輯于星期日碳原子的偏聚弘津氣團(tuán)：柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)：位錯線上碳原子偏聚?，F(xiàn)在是79頁\一共有85頁\編輯于星期日θ-Fe3C的過渡相現(xiàn)在是80頁\一共有85頁\編輯于星期日合金馬氏體的回火Fe-M-C馬氏體脫溶時的平衡相現(xiàn)在是81頁\一共有85頁\編輯于星期日Fe-M-C馬氏體脫溶貫序平衡相為θ-Fe3C的Fe-M-C馬氏體脫溶；平衡相為復(fù)雜合金碳化物的脫溶；（1）常見的以W、Mo為主要合金元素的馬氏體以M6C和M6C＋M23C6為平衡相（2）以M7C3、M23C6為平衡相的Fe-Cr-C平衡相為MC的Fe-M-C馬氏體脫溶Fe-M-C馬氏體脫溶的時間貫序現(xiàn)在是82頁\一共有85頁\編輯于星期日α相的物理狀態(tài)變化亞結(jié)構(gòu)的變化：（1）回復(fù)、再結(jié)晶；