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1、金属固态相变的基本规律主讲：许云波研究生课程：金属成型过程的组织性能控制逸夫 310金属固态相变的分类 相变按平衡状态分类：平衡转变；非平 衡转变； 按原子迁移特征分类：扩散型；无扩散 型； 按热力学分类：一级相变；二级相变平衡转变 纯金属的同素异构转变 多形性转变 共析转变 包析转变 平衡脱溶 调幅分解 有序化转变非平衡转变 伪共析转变 马氏体相变 贝氏体相变 不平衡脱溶沉淀 块状转变扩散型相变 界面控制扩散型相变 体扩散控制扩散型相变无扩散型相变l马氏体相变按热力学分类相变驱动力相变阻力界面能相变阻力界面能相变阻力界面能均匀形核几点结论非均匀形核 晶界形核：A 界面形核；B 晶棱形核；C界
2、 隅形核 位错形核新相的长大规律 成分不变的协同型转变；成分不变的非协同型转变长大成分改变的非协同型转变长大成分改变的非协同型转变长大应用举例钢中奥氏体晶粒长大相变动力学 形核率 Johnson-Mehl方程 Avrami方程 动力学曲线和等温转变图2 钢中奥氏体 奥氏体组织、晶胞、晶格参数奥氏体形成机理 驱动力，加热和冷却时的临界点奥氏体晶核形核地点奥氏体晶核的长大 奥氏体晶核在珠光体中的长大奥氏体等温形成动力学 共析碳素钢奥氏体等温形成动力学亚共析钢的等温TTA曲线连续加热的TTA奥氏体形核率和长大速度影响奥氏体形成速度的因素 加热温度的影响 钢中碳含量和原始组织的影响 合金元素的影响连续
3、加热时奥氏体的形成特征奥氏体晶粒长大机理硬相微粒对奥氏体晶界的钉轧影响奥氏体晶粒长大的因素 加热温度和保温时间的影响 化学成分的影响针状奥氏体的形成球形奥氏体的形成影响非平衡组织加热转变因素粗大奥氏体晶粒的遗传性和防止3 珠光体共析分解 组织形态各类珠光体的电镜照片珠光体分解机理珠光体晶核形成长大珠光体端向长大钢中粒状珠光体形成 特定条件过冷奥氏体的分解 片状珠光体的低温退火 高温回火共析碳素钢的TTT图退火用TTT图连续冷却转变动力学影响共析分解的内在机制 奥氏体固溶量的影响 奥氏体状态的影响 合金元素的影响1. 对珠光体长大速度的影响；2. 对珠光体分解时碳化物长大的影响； 系统整合的作用
4、合金元素的影响马氏体相变 马氏体相变的基本特征：切变共格和表面浮凸 现象；无扩散性；位向关系和惯习面；亚结构马氏体相变的判据和定义 不变平面应变的晶格改组； 无需扩散； 相变伴生极高密度的晶体缺陷：孪晶、位错 、位错、层错等亚结构定义：原子经无需扩散切变位移的不变平面应变的 晶格改组过程，得到具有严格晶体学关系和惯习面 的，形成相中伴生极高密度位错、层错或精细孪晶 等晶体缺陷的整合组织。马氏体相变的分类 按相变驱动力分类； 按马氏体相变动力学特征分类； 变温马氏体相变 等温马氏体相变 热弹性马氏体相变马氏体相变热力学钢的马氏体点Ms马氏体的组织形态及物理本质 马氏体的物理本质 低碳体心立方马氏
5、体 （小于0.2%C）组织形 态图5.8是试验钢在900变形60淬火得到的两种马氏体的形貌。从图中可以看出 ，试验钢在淬火条件下的马氏体有板条马氏体和回火马氏体。其中的回火马氏体是由于实验钢的碳含量低，Ms点比较高，因而在淬火过程中会有自回火现象的 发生，析出碳化物。碳化物非常细小，呈片状，主要沿马氏体111M面上 析出，尺寸在几十个纳米左右。由于碳化物的惯习面是111M，因此在同一 个视域内能看到两个或者三个方向的碳化物。AB图5.8 试验钢 在淬火条件下的马氏体组织 A）板条马氏体 B）回火马氏体B马氏体的组织形态 体心正方马氏体（大于0.2%-1.9%C）马氏体的组织形态 组织形态由板条
6、状过渡到片状、凸透镜状Fe-M系合金马氏体 Fe-Ni、Fe-Ni-C合金马氏体Fe-M合金马氏体 Fe-Cr-Ni，Fe-Mn合金马氏体贝氏体转变 贝氏体相变理论研究进展和学术论争 贝氏体相变的基本特征的共识 贝氏体的定义：钢中过冷奥氏体的中温转 变产物，它以贝氏体铁素体为基体，同时 可能存在-渗碳体或-碳化物、残留奥氏体 等相构成的整合组织。贝氏体铁素体的形 貌多呈条片状，内部有规则排列的亚单元 和高密度位错。 切变-扩散整合机制上贝氏体形貌无碳贝氏体上贝氏体形貌粒状贝氏体上贝氏体形貌经典上贝氏体下贝氏体形貌经典下贝氏体工业用钢中的贝氏体组织贝氏体组织中的精细亚结构粒状组织和魏氏组织贝氏体
7、相变动力学贝氏体转变TTT图与珠光体的比较贝氏体相变的过渡性 中温转变是过冷奥氏体转变中间过渡环节 上贝氏体转变和珠光体分解的联系与区别下贝氏体与马氏体的联系与区别不同冷速下光学显微组织变形40%，冷却速度：A) 0.1/s B) 0.2/s C) 0.5/s D) 1/s E) 5/sF) 10/s G) 20/sABCDEFG不同冷速下光学显微组织无变形，冷却速度：H) 0.1/s I) 0.2/s J) 0.5/s K) 1/s L) 5/s M) 10/s N) 20/s IJKMNLH马氏体的回火转变 回火的原因：I,II,III 回火的概念： 回火转变：马氏体分解；残留奥氏体的转
8、变；碳化物的析出、转化、聚集长大；相 的回复、再结晶；内应力消除等 马氏体的回火产物及其概念碳原子的偏聚 弘津气团： 柯垂尔气团：位错线上碳原子偏聚。-Fe3C的过渡相合金马氏体的回火 Fe-M-C马氏体脱溶时的平衡相Fe-M-C马氏体脱溶贯序 平衡相为-Fe3C的Fe-M-C马氏体脱溶； 平衡相为复杂合金碳化物的脱溶；（1）常见的以W、Mo为主要合金元素的马 氏体以M6C和M6C M23C6为平衡相（2）以M7C3、M23C6为平衡相的Fe-Cr-C 平衡相为MC的Fe-M-C马氏体脱溶 Fe-M-C马氏体脱溶的时间贯序相的物理状态变化 亚结构的变化：（1）回复、再结晶；（2）内应力的消除A 第一类内应力：存在于钢件整体范围内， 各个部位之间的内应力； B 第二类内应力： 在晶粒和亚晶范围内处 于平衡的内应力； C 第三类内应力： C存在于一个原子集团范 围内处于平衡的内应力。合金钢的二次硬化 二次硬化的现象研究生课程：金属成型过程的组织性能控制谢 谢 大 家 ！
