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金属热处理原理 §1—1 金属固态相变的主要类型 一、平衡相变： 同素异构转变——纯金属在温度和压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程叫做同素异构转变。 多形性转变——固溶体的同素异构转变称为多形性转变。? 平衡脱溶沉淀——在缓慢冷却的条件下，由过饱和固溶体析出过剩相的过程称为平衡脱溶沉淀。 共析转变——冷却时由一个固相分解为两个不同固相的转变称为共析转变。 包析转变——冷却时由两个固相合并为一个固相的转变称为包析转变。 ? 调幅分解——某些在高温下具有均匀单相固溶体组织的合金，冷却到某一温度范围内时，可分解为两种结构与原固溶体相同但成分有明显差别的微区的转变称为调幅分解。 有序化转变——固溶体中，各组元原子的相对位置由无序到有序的转变过程称为有序化转变。 二、不平衡转变： （一）、铁碳合金的不平衡转变： 　　右图是铁碳合金相图。当奥氏体自高温缓慢冷却到GSE线以下时，将从奥氏体析出铁素体或渗碳体。与此同时，奥氏体含碳量将向S点靠拢，当达到S点时，将通过共析转变转变为铁素体与渗碳体的混合物。但如果奥氏体自高温以较快速度冷却，共析转变来不及进行，奥氏体将在低温下发生一系列不平衡转变。 　　主要包括：伪共析转变、马氏体转变、块状转变、贝氏体转变。这些转变将在以后的章节中详细分析。 （二）、不平衡脱溶沉淀： 　 如A-B二元合金具有如右图所示的状态图，当成分为b的合金加热到t1时,β相将全部溶入α相中而形成单一的固溶体。如自t1缓冷，β相将沿固溶度曲线MN不断析出,发生所谓平衡脱溶沉淀。但如果自t1快冷,在冷却过程中β来不及析出，故冷到室温时将得到过饱和固溶体，在室温或在低于固溶度曲线MN的某一温度下等温时将自α析出成分与结构均与平衡沉淀相不同的新相，称为不平衡脱溶沉淀。 §1—2 金属固态相变的分类 一、按热力学分类： 一级相变：相变前后两相化学位相等，但化学位的一级偏微分商不等。 　　即：μα = μβ （? μα /?T）P ≠ （? μβ /?T）P （? μα /?P）T ≠ （? μβ /?P）T 　 二级相变：相变前后两相化学位相等，化学位的一级偏微分商相等，但化学位的二级偏微分商不等。 二、按原子迁移情况分类（按金属固态相变过程中的形核和长大特点）： 1、扩散型相变：依靠原子或离子的扩散进行； 2、非扩散型相变：原子或离子不发生扩散； 3、半扩散型相变：半径小的原子或离子发生扩散，半径大的原子或离子不发生扩散。 三、按金属固态相变过程中的相变方式分 ： 1、有核相变：通过形核和长大 ； 2、无核相变：无形核阶段。 　　 一、新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊）： 固态相变时，新相与母相的相界面是两种晶体的界面，按其结构特点可分为三种.（按相界面上原子间匹配程度分）: 1、奥氏体等温形成动力学曲线 （1）共析碳钢奥氏体等温形成图建立 试样：厚2mm左右，直径约为10mm的小圆片； 原始状态：每个试样均有相同的原始组织状态； 温度：在AC1以上设定不同的温度，如730℃、745℃、765℃、……； 时间：在每个温度下保持一系列时间，如1S、5S、10S、20S、……； 冷却：在盐水中急冷到室温； 观察：在显微镜下测出试样中马氏体的数量（相当于高温下奥氏体的数量）； 做图：做出每个温度下奥氏体形成量和保温时间的关系曲线，即得到了奥氏体等温形成的动力学曲线。 为方便，通常把不同温度下转变转变相同数量所需时间，综合在温度和时间坐标系内，这样就得到了奥氏体等温形成图。 共析碳钢奥氏体等温形成图 （2）奥氏体等温形成的特点 ①在高于AC1温度保温时，奥氏体并不立即形成，而是需要经过一定时间后，才开始形成。温度越高，所需时间越短。通常称为孕育期。 孕育期：从保温开始到转变开始的这段时间称为孕育期。孕育期的实质是相变的准备阶段，是所有扩散型相变的共同特点。 ②奥氏体形成速度在整个过程中是不同的，开始时速度较慢，以后逐渐加快；在转变量达到50%时，转变速度达到极大值，以后转变速度又开始逐渐减慢。 ③温度越高，奥氏体形成所需的全部时间越短，即奥氏体的形成速度越快。换言之，随温度升高，奥氏体形成始终是加速的。 ④在奥氏体刚刚形成后，还需一段时间使残留碳化物溶解和奥氏体成分均匀化。 （3）过共析和亚共析碳钢奥氏体等温形成图 ①过共析碳钢：原始组织为P+Cem，且P的数量随钢的C%增加而减少。 ②亚共析碳钢：原始组织为P+F，且P的数量随钢的C%增加而增加。 （