热处理原理与工艺 作者 赵乃勤 第1章 绪 论.pptVIP

1.5.5　固态相变的其它特点 (1) 原子迁移率低，多数相变受扩散控制　固态金属中原子扩散速率远远低于气态和液态，即使在熔点附近，固体原子的扩散系数也仅为液体原子扩散系数的万分之一左右(固态金属扩散系数为10-11～10-12cm2/s，液态金属为10-7cm2/s)。(2) 相变时形成过渡相　过渡相也称为中间亚稳相，是指成分或结构，或者成分/结构处于新相与母相之间的一种亚稳状态的相。(3) 非均匀形核　与液态金属不同，固态金属中存在各种晶体缺陷，如位错、空位、堆垛层错、晶界和亚晶界、夹杂物等，新相往往在这些缺陷处形核。 (1) 原子迁移率低，多数相变受扩散控制 　固态金属中原子扩散速率远远低于气态和液态，即使在熔点附近，固体原子的扩散系数也仅为液体原子扩散系数的万分之一左右(固态金属扩散系数为10-11～10-12cm2/s，液态金属为10-7cm2/s)。 (2) 相变时形成过渡相 　过渡相也称为中间亚稳相，是指成分或结构，或者成分/结构处于新相与母相之间的一种亚稳状态的相。 (3) 非均匀形核　。 图1-9　均匀形核与非均匀形核条件下自由能变化与新相核胚半径的关系 1.6　固态相变的形核和长大 绝大多数固态相变都是通过形核与长大过程完成的。形核过程往往是先在母相基体的某些微小区域内形成新相的成分与结构，称为核胚。若这种核胚的尺寸超过某一临界尺寸，便能稳定存在并自发长大，即成为新相晶核。 1.6.2　非均匀形核 图1-10　晶面、晶边和晶隅形核示意图 1.6.3　晶核的长大 绝大多数固态相变都是通过形核与长大过程完成的。形核过程往往是先在母相基体的某些微小区域内形成新相的成分与结构，称为核胚。若这种核胚的尺寸超过某一临界尺寸，便能稳定存在并自发长大，即成为新相晶核。 1.半共格界面的迁移2.非共格界面的迁移 1.半共格界面的迁移 图1-11　半共格界面的可能结构a) 平界面　b) 阶梯界面 2.非共格界面的迁移 图1-12　晶核按台阶式长大示意图 2.非共格界面的迁移 图1-13　非共格界面的可能结构示意a) 原子不规则排列的过渡薄层　b) 台阶状非共格界面 第1章　绪　　论 1.1　引言1.2　热处理发展简介及研究内容1.3　热处理典型相变举例1.4　固态相变的分类1.5　固态相变的一般特征 1.6　固态相变的形核和长大 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 1.1　引言 图1-1　各类材料断裂韧度与比强度之间的关 1.2.1　热处理的发展历史 1.民间技艺阶段2.实验科学阶段3.热处理理论科学研究阶段 1.民间技艺阶段 在从石器时代发展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐被人们所认识。中国古代的许多发明和技术在世界热处理史上处于遥遥领先的地位，对世界热处理技术的进步起到了直接的促进作用。 2.实验科学阶段 从1665年至1895年，热处理随着显微技术的发展，开始向实验技术发展。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，其内部会发生组织改变，钢在高温时的相急冷时会转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制订的铁碳相图，为现代热处理工艺奠定了初步理论基础。 3.热处理理论科学研究阶段 1876年，美国的J.Willard Gibbs提出了相平衡的热力学理论，奠定了相变研究的理论基础。1887年，法国的Osmond利用刚问世的热电偶发现了钢在冷却过程中温度的异常变化(相变潜热释放所致)，随后，Curie等人用磁性、电阻和热膨胀等测量方法，进一步研究了相变潜热现象；1889年，Arrhenius提出了热激活过程的基本公式；1896年，在相变研究的历程上发生了一件具有历史意义的重大事件，那就是Austen绘制的第一幅Fe-C相图。之后，通过对“S”曲线的研究、马氏体结构的确定及研究，以及K-S关系的发现，对马氏体的结构有了新的认识，建立了完整的热处理理论体系。 1.2.2　热处理的研究对象 图1-2　材料研究的四要素组成的四面体 1.2.2　热处理的研究对象 图1-3　钢铁材料强度与种 1.2.3　金属热处理方法及工艺 金属热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程。加热是热处理的重要工序之一，而加热温度是其重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的关键。加热温度随被处理的金属材料的热处理目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。 1.3　热处理典型相变举例 合金在热处理时，由于材料种类、成分和工艺条件不同，会发生各种相变。加热或冷却条件不同时，可以发生平衡相变和非