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第九章 固态相变 9.1 固态相变总论 9.1.1 固态相变分类 2. 按结构变化分类 3. 按相变方式分类 4. 按相变时能否获得平衡组织 （1）平衡相变 （2）非平衡相变 5. 按相变方式分类 （1）有核相变：有形核阶段，新相核心可均匀形成，也可择优形成。大多数固态相变属于此类。 （2）无核相变：无形核阶段，以成分起伏作为开端，新旧相间无明显界面，如调幅分解。 6. 按相变过程中原子迁移情况 （1）扩 散 型：依靠原子的长距离扩散；相界面非共格。如珠光体、奥氏体转变，Fe,C 都可扩散。 （2）非扩散型：旧相原子有规则地、协调一致地通过 切变转移到新相中；相界面共格、原子间的相邻关系不变；化学成分不变。如马氏体转变，Fe,C都不扩散。 （3）半扩散型：既有切变，又有扩散。如贝氏体转变，Fe切变，C扩散。 9.1.2 固态相变的特征 1.相变阻力大 固态相变时系统的自由能变化： △G＝V△Gv+S?+ V? 驱动力 阻力 2. 惯析面和位向关系 新相与母相的界面为两种晶体的界面。 根据匹配关系可分为： 共格界面：错配度〈0.05 界面能量低 半共格界面：0.05〈错配度〈0.25 非共格界面：错配度〉0.25 界面能量最高 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系 新相习惯于在母相的一定晶面上形成 新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成。 ?  惯习方向 （母相） 惯习面 ? 原因：沿应变能最小的方向和界面能最低的界面发展。 3. 晶体缺陷的影响 点… 缺陷类型 线… 晶格畸变自由能高，易获得 面… 更大的驱动力促进形核及相 变。 思考：晶粒细化对相变的影响？ 4. 原子扩散的影响 5. 过渡相 固态相变阻力大，原子扩散困难，尤其当转变温度较低，新、旧相成分相相差大时，难形成稳定相，往往形成一种协调性的中间转变产物——过渡相。 母相 较不稳定过渡相 较稳定过渡相 稳定相 9.1.3 固态相变时的形核 核胚 晶核 均匀形核 非均匀形核 1. 均匀形核 2. 非均匀形核 （1）晶界形核 结构混乱，降低? 易扩散、偏析，利于扩散相变 新相/母相形成共格、半共格界面降低界面能 9.1.4 新相的长大 1.界面过程控制的新相长大 （1）非热激活界面近程控制的新相长大 （2）热激活界面过程控制的新相长大 9.3.3 马氏体相变 A体快速冷却到MS以下转变为M体，M体转变是非扩散性转变，是FCC的A体瞬间原子切变为BCC的过饱和铁素体。 1.马氏体的结构、形态与性能 （1）马氏体的晶体结构 M体本质：C在α-Fe中过饱 和的间隙固溶体。 M体的晶体结构： BCC，FCC， 体心正方等。 （3）马氏体的性能 ① 强度和硬度 a M体的强度硬度主要取决于C% b 合金元素对强（硬）度影响很小。 ◆ M体强硬化机制： a 固溶强化 过饱和固溶产生大的应力 场，应力场与位错交互作用阻 碍位错运动。 b 相变强化 亚结构阻碍位错运动。 2 马氏体相变特点 （1）无扩散性 a A→ M无成分变化，只有晶体点阵改变。 b 转变可在很低温下以极快速度进行，5×10-5～ 5×10-7S （2）切变性与表面浮凸现象 宏观证据：表面浮凸。 3.奥氏体的稳定化 概念：马氏体转变中止、停顿后再继续冷却时出 现转变滞后和残余奥氏体量增多的现象。 （1）热稳定化 A体淬火时因缓慢冷却或在MS～Mf之间某温度停留一段时间后，使过冷奥氏体转变迟滞的现象。　 9.3.4 珠光体转变— 扩散型相变 ? （?+Fe3C ）共析