第十三章 合金的脱溶沉淀与时效,一、概念 二、合金脱溶过程 三、脱溶的分类 四、脱溶过程的显微组织 五、时效硬化机制 六、回归现象（固溶处理） 七、调幅分解,时效——时间效应所引起的合金性能变化 脱溶（时效的实质） ----从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程属扩散型相变一、概念,过饱和α固溶体,饱和α固溶体＋析出相,（固溶淬火）,（弥散细小的硬质点）,,,,,人工时效,自然时效,α,过饱和α,饱和α＋析出相,基本条件： 有固溶度变化曲线（随T降低而减小） 形成有限固溶体 生产应用： 有色金属及沉淀硬化不锈钢等强化的主要手段共析转变γ、α结构不同，不属于脱溶γ,二、合金脱溶过程,一般地：G.P区形成 过渡相形成 平衡相形成 G.P区形成：在若干个原子层范围内的溶质原子富集区G.P区特点（P147） 1)过饱和固溶体的分解初期形成，形成速度很快，均匀分布； 2)晶体结构与母相过饱和固溶体相同，并与母相保持共格关系； 3)热力学上亚稳 性能变化 硬度上升 G.P区形状 一般：溶质/溶剂原子半径差大， 弹性应变能大，以盘状析出； 溶质/溶剂原子半径差小， 弹性应变能小，以球状析出。
二、合金脱溶过程,一般地：G.P区形成 过渡相形成 平衡相形成 G.P区形成：在若干个原子层范围内的溶质原子富集区 过渡相形成,,,,平衡相形成（θ）,以 G.P.区为基础逐渐转变为过渡相，Al-Cu,过渡相独立地形核长大,Al-Ag合金,,长大到破坏共格关系时,θ,4.04,4.04,4.04,4.04,7.8,5.8,6.066,6.066,4.787,共格,半共格,非共格,几种时效硬化型合金的析出系列,三、脱溶的分类,连续脱溶 在脱溶过程中，脱溶物附近基体中的浓度变化为连续 均匀脱溶 析出物均匀分布在基体中的连续脱溶实际上均匀脱溶很少 非均匀脱溶 析出物优先在晶界、亚晶界、滑移面、孪晶界面、位错及其它缺陷处 A.滑移面析出的非均匀脱溶 B.晶界析出的非均匀脱溶,特征：原子长程扩散,非连续脱溶 在脱溶过程中，脱溶的两相耦合成长，脱溶物附近基体中的浓度变化为非连续 特征1：析出相从晶界不均匀形核，然后向晶内扩展 第一步：在过饱和α1相中溶质原子首先在晶界处偏聚，并在晶界处脱溶析出β相； 第二步： β相长入母相α1中，并在β相两侧出现原子贫化区α2相 重复第一步和第二步过程。
特征2：析出相呈层片状与相邻贫化区组成类似珠光体团的胞状组织 特征3：晶界形成胞状物时一般伴随着基体再结晶 特征4：原子短程扩散,非连续脱溶过程与珠光体转变相似，但二者完全不同 非连续脱溶 是析出强化相，且α1 、α2相结构相同； 珠光体转变 中γ、α相结构不相同 非连续脱溶过程与连续脱溶过程区别： 非连续脱溶界面浓度不连续，连续脱溶界面浓度连续； 非连续脱溶伴生再结晶，连续脱溶无再结晶； 非连续脱溶析出物集中在晶界，并形成胞状物；连续脱溶析出物均匀分布在晶粒内部； 非连续脱溶过程原子短程扩散，连续脱溶过程原子进行长程扩散说明：,四、脱溶过程的显微组织,《金属固态相变原理》P156图7.9 连续脱溶（非均匀脱溶＋均匀脱溶） 先发生连续非均匀脱溶，随后发生连续均匀脱溶析出相均匀分布在与母相结构相同的固溶体中 非连续脱溶＋连续脱溶 先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，随后发生连续脱溶，析出相均匀分布在与母相结构相同的性固溶体中析出物发生粗化和球化 非连续脱溶 先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，析出物发生粗化和球化。
五、脱溶沉淀时的性能变化,1、冷时效和温时效,冷时效： 较低温度下进行的时效 其硬度一开始迅速上升， 达到一定值后恒定 冷时效温度越高，硬度上升愈快， 能达到的硬度值越高 故可用提高时效温度的办法 缩短时效时间 冷时效主要形成G.P区,五、脱溶沉淀时的性能变化,1、冷时效和温时效,温时效： 较高的时效温度下进行， 有孕育期，然后硬度迅速上升, 达到极值后随时间延长而下降 （过时效） 温时效温度越高，硬度上升速度越快， 但能达到的最大硬度值越低， 越容易出现过时效 温时效析出的是过渡相与平衡相前期冷时效 后期温时效,时效时硬度变化由下列因素引起： 1）固溶体的贫化 2）基体的回复与再结晶 3）新相的析出,2、时效硬化机制,内应变强化 由于析出相β与母相α1的点阵结构和点阵参数不同，在析出相周围将产生不均匀畸变区，不均匀应力场； 由于析出相β间距比母相α1的点阵距离增大，使位错大都处于能谷位置，当外力作用时，位错线从能谷位置移到能峰位置将使能量上升而增加变形抗力，强度增加2、时效硬化机制,切过析出颗粒强化 当析出相颗粒位于位错线滑移面上，位错线可以切过析出相颗粒而强行通过，引起强化原因： 位错需要克服析出相颗粒的应力场; 析出相颗粒表面积增大,增加表面能和畸变能,绕过析出相强化 当析出相聚集长大，析出相间距增大，析出相比较硬时，位错线不能以切过方式通过时，可绕过析出相。
强化机制： WC线弯曲，长度增加，形成新的位错环，均需增加外力做功，表现为强度增加； 留下的位错环对下一根位错通过也产生阻力，引起形变强化 位错线绕过所需外力τ=2Gb/L L—析出相颗粒间距，L愈小、 τ愈大，强化效果愈强2、时效硬化机制,,六、回归现象,将时效型合金在时效强化后，于平衡线或过渡相的固溶曲线以下某一温度加热，时效硬化立即消失，组织又恢复到固溶状态下的现象七、调幅分解,由一种固溶体分解为结构相同而成分不同的两种固溶体成分自动调整，分解产物α1 、α2只有溶质富区和贫区，两者没有清晰的相界α,,,G,T℃,七、调幅分解,分解过程： 1）成分连续变化 2）按正弦曲线变化 3）按上坡扩散进行七、调幅分解,组织与性能 调幅分解过程中新旧相始终保持共格关系 调幅组织弥散度非常大（调幅波长小），有极好的弥散强化效应，故强度较高 无位错的过分堆积，保证材料有较好的塑性 调幅组织具有明显的规律性和方向性，因而具有良好的物理性能（如导磁和屏磁）习题： 1、简述时效的一般过程和时效硬化机制 2、不连续脱溶与珠光体转变有何相同点和不同点。