考点-第二章热学性能讲义.pptVIP

* （七）、研究快速升温时金属相变及合金时效动力学 在焊接、电加热(高频)、热疲劳及高速连续热处理工艺中，由于升温速度极快，所以研究钢和合金快速加热的相变非常重要。用快速膨胀仪测得的Fe-8％Co(质量分数)合金的不同升温速度对α--γ相变温度的影响结果表明：随升温速度加快，相变温度也向高温推移，因为其相变机制是以扩散方式进行的。 燃气轮机叶片用钢 (0.06％C、10％Cr、20％Ni、3％Ti、0.4％A1、0.015％B，余为Fe)的加热膨胀曲线和时效等温膨胀曲线。经高温退火的固溶体，其加热膨胀曲线于750℃出现一拐折，根据X射线相分析表明，这个拐点(体收缩)是金属间化合物Ni3（Ti，Al)析出所引起的。时效等温膨胀曲线实际上表明了Ni3（Ti，Al)相析出的动力学过程，700℃等温时效时，Ni3（Ti，Al)相析出最剧烈。 * 四、热容的影响因素 （一）、合金相的热容：取决于合金组成相的性质 1、低温下合金相的热容 低温时所有化合物、固溶体、中间相的热容 Cv=Cvi+Cve=αT3+γT α：离子振动热容系数，γ电子热容系数，其大小因组元不同有差别，生成共价键、离子键化合物时，电子热容下降显著 2、高温下合金相的热容，服从Neuman—Kopp Law Cm=m1Cm1+m2Cm2+….=∑miCmi mi为第i个组元的摩尔百分数，适用于金属与非金属化合物、中间相、固溶体及由它们所组成的多相合金，但不适用于低温条件或铁磁合金 * （二）、组织转变对热焓及热容的影响：突变性 金属及合金组织发生转变时会产生附加的热效应，由此使热焓和热容出现异常变化。 1、一级相变与二级相变 定义：当系统发生相变时，化学势相等，而化学势的一级偏微商不相等，称为一级相变：在一级相变时发生体积突变的同时还发生熵的突变 μ1= μ2 当系统发生相变时，化学势相等，且化学势的一级偏微商也相等，而化学势的二级偏微商不相等称为二级相变； * 一级相变通常在某一个特定温度下完成，加热到临界点Tc时热焓曲线出现跃变，同时热容曲线呈现不连续变化，相变时熵与体积呈不连续变化，即相变进行时有相变潜热和体积突变，如纯金属的凝固及熔化、同素异构转变、共晶、包晶转变等； 二级相变通常在一个温度范围内逐步完成，热焓随温度的升高逐渐增大，即焓无突变，没有熵和体积的突变，只有热容的连续变化而无突变，如有序—无序转变，铁磁—顺磁转变等。 其变化趋势如左图： a)一级相变 b）二级相变 * 2、熔化和凝固：在加热温度低于熔点或高于熔点时，加热所需热量随温度缓慢升高，在熔点Tm处，由于熔化金属需要熔化热，热焓曲线产生拐折并徒直上升。液态和固态金属的热量变化曲线L和S相比，曲线L的斜率比S大，这说明液态金属的热容比固态金属的大。若自液态快冷而获得非晶态金属，则其焓沿虚线变化，故在低于熔点的任意温度下，非晶态金属热容晶体金属热容 * 3、亚稳态组织转变：过饱和固溶体的时效、M体和残余A体的回火转变、形变金属的回复与再结晶 普遍规律：温度在室温以上某一温度范围内，如不发生相变，合金的热容与温度间呈线性关系，如发生相变，则热容偏离直线规律。由于亚稳态固溶体的能量较高，从亚稳态转变为稳定态时要放出热量，因此试样温度升高时所需热量小于无相变时的热量，从而导致热容曲线向下拐折。 曲线1：有序---无序 曲线2：无序—有序—无序 * 七、热学性能分析的应用 常用于研究钢在加热或冷却过程中的相变、合金亚稳组织转变、有序—无序转变等 1、建立合金相图：确定液相线、固相线、共晶线、包晶线等 * * 2、研究钢的相变过程 A：测量过冷奥氏体的等温转变曲线(TTT)：测试不同温度下等温转变的开始时间与结束时间（孕育期、结束期） * 由转变动力学可知：在转变量达50%时，转变速率最快，此时对应差热曲线上的峰值 50% * B：测定连续转变曲线（CCT） 测试装置同前，改变冷却介质，试样加热后可用不同的速度冷却（炉冷、空冷等） * C：测定相变临界点（Ms） 钢中马氏体转变的特点是，当试样冷却到Ms点以下的温度时，马氏体转变即瞬时完成。根据这一特点，若将盐浴炉的温度取在Ms点以下，当试样投入盐浴之后，过冷奥氏体便有一部分转变为马氏体。由于奥氏体转变为马氏体要放出热量，试样的温度将高于标准样，从而导致热电势差向着正向变化，如图示。盐浴温度愈接近Ms点，马氏体转变量就愈少，热效应愈小，热电势差的变化也愈小。马氏体转变引起的正向电势差所对应的最高温度即为Ms点 * 3、研究有序---无序转变 Cu-Zn合金成分