第二章相固态相变概论说课.pptVIP

2.7.2 J-M-A方程 又 式对沉淀析出相体积分数不高时可直接适用(α→α+β) ① 扣除嵌入和重叠部分，真实体积份数为x,dτ内dxe含未转变基体的dx与已转变基体的xdxe两部分，即： 换用f表示新相体积分数，则： ② ②式为Johnson-Mehl方程，适用于I、G为常数的相变过程。若I、G随时间变化，③式改写为： ③ 式中k与I、G有关，不同的形核机制n取不同的值：均匀形核，n=4(I不随时间变化);非均匀形核，n=3~4(I随时间下降)。 当相变初始的短时间内，新相体积分数f?1时， ≈ 这时新相与母相未发生碰撞、重叠，当t→∞时，f→1。 2.7.2 J-M-A方程 2.7.3 等温转变曲线图(time-temperature-transformation,TTT) 无论是实验测得的，还是从J-M-A方程计算得到的等温转变量-时间关系曲线，只能反映一定温度下相变的宏观动力学关系，为了综合反映转变量与温度之间的关系，可以通过一系列温度的等温转变量-时间的关系曲线绘制等温转变曲线图，如左图所示。 等温转变曲线图 TTT图是描写某一部分的材料在不同温度、不同反映时间与相变产物的结构及其数量的关系图，是一种动力学相图，其纵坐标为温度，横坐标为反映时间或反映时间的对数。与各种组织反应开始及反应完成时相应的温度和时间以曲线的形式标在图上。 2.7.3 等温转变曲线图(time-temperature-transformation,TTT) 由于这些曲线多具有字母“C”形状，故又常称为C曲线。TTT图是通过对样品在不同温度下作一系列等温转变实验而测定出来的。 例如，共析碳钢的等温转变曲线图如右图所示，珠光体形成开始及完成的曲线都具有“C”的形状。较高的转变温度时：扩散系数较大，但过冷度?T小，故转变速率较慢。较低的转变温度时：过冷度?T较大，但扩散系数太小，转变速率也较慢。在550℃时，综合相变驱动力与扩散两个因素的作用，转变速率达到最大值。这个原理对于各种受扩散系数控制的反映都是适用的。作为位移型相交的马氏体相交则另当别论，它的转变曲线为一水平直线。 共析碳钢的等温转变曲线 有时，也可通过恒温转变测定的TTT图近似估计连续冷却转变组织。由该图还可以看出，若要获得马氏体组织，则必须对材料进行迅速冷却，即“淬火”，以保证冷却曲线不与表示珠光体转变开始的曲线相交。 材料加工处理过程中常采用连续冷却方式。测定连续冷却过程中转变量与时间的关系,可绘制出连续冷却转变（continuous cooling transformation，CCT）曲线图,即CCT图，如下图所示。 2.7.3 等温转变曲线图(time-temperature-transformation,TTT) 共析钢连续冷却转变CCT图 2.8 失稳分解与过饱和固溶体的脱溶 失稳分解: 处于热力学不稳定状态下多 组元固溶体中发生的相分 离过程 实质：均匀固溶体自发分解，并形成 具有长程成分起伏的固溶体 （相图中存在溶解度间隙） 特点：* 发生区域大（成分连续变化） * 扩散型相变 * 无需形核功 * 上坡扩散 热力学分析 均匀体系产生ΔC成分起伏时自由能变化 该成分区间，出现成分起伏时系统自由能增高 该成分区间，任何成分起伏产生都将导致系统自由能降低 拐点，该温度下失稳分解的界点 2.8 失稳分解与过饱和固溶体的脱溶 失稳分解相图与自由能-成分曲线 A B *注意与经典形核时成分变化的差异 失稳分解不需要形核功 凡成分位于化学拐点线内的合金 在相应温度下都自发地分解为 富A和富B的偏聚区 不同温度下拐点的连线 不经历形核阶段 不产生另一种晶体结构 不存在明显界面 形核分解：下坡扩散 成分不连续变化 失稳分解：上坡扩散 初期成分连续变化 A B a a? a?? A B T T0 x0 T1 x1 x2 a a? a?? A B T T0 x0 T1 x1 x2 x x1 x0 x2 distance t = 0 up-hill diffusion of B atoms 失稳分解的成分变化特点 a a? a?? A B T T0 T1 x x1 x0 x2 distance t = 0 down-hill 固溶体脱溶（形核）分解的成分变化特点 microstructures very fine textural A coarsened spinodal microstructure in Al-22.5a