过饱和固溶体的脱溶分解.pptVIP

河北工程大学装备学院过饱和固溶体的脱溶分解第1页，共39页，星期日，2025年，2月5日第一节铝合金在时效过程中组织和性能的变化发现：淬火Al-Cu-Mn-Mg合金在室温下硬度逐渐升高——时效硬化现象。光学显微镜下无变化。1920年Merica在确定了几种元素在Al中的固溶度曲线后，提出原因：在固溶度曲线以下从过饱和固溶体中析出了某种能够提高合金性能的细小的第二相。采用X射线结构分析和电子显微分析技术证实。*第2页，共39页，星期日，2025年，2月5日一、Al-Cu合金在时效过程中的硬度变化达到脱溶分解的条件*第3页，共39页，星期日，2025年，2月5日欠时效、时效峰、过时效随温度升高最大硬度降低，且峰值时间缩短，温度较低时峰值前出现硬度平台*第4页，共39页，星期日，2025年，2月5日Al-Cu合金室温平衡组织为：?＋?（Al2Cu）???＋?的实际过程要经过形成三个中间相来完成。二、Al-Cu合金在时效过程中的微观组织变化在较低的温度下时效的脱溶沉淀顺序为：非平衡相平衡相*第5页，共39页，星期日，2025年，2月5日(1)GP区GP区是溶质原子(Cu)偏聚区，在{100}面上偏聚。此区内晶体结构与基体相同并与基体共格，无明显界面。GP区是1938年Guinier和Preston各自独立用X射线衍射发现的，故称GP区。*第6页，共39页，星期日，2025年，2月5日(2)?″相随着时效时间的延长，将形成介稳相?″,成分接近于Al2Cu,正方点阵。?″可能是GP区溶解再析出形成，亦可由GP区转化。呈盘状，与母相有一定取向关系。这种盘状共格沉淀物在基体内产生较大弹性应变，可使合金明显强化。*第7页，共39页，星期日，2025年，2月5日随着时效温度的升高和时间的延长，将析出介稳相?′。成分近似Al2Cu，正方点阵,但轴比c/a相对于?″下降，与基体的界面为半共格关系。(3)?′相*第8页，共39页，星期日，2025年，2月5日，经更高温度或更长时间的时效,将析出平衡相?,成分为Al2Cu，正方点阵，轴比c/a相对于?′又下降。与基体非共格，界面能较高。(4)?相*第9页，共39页，星期日，2025年，2月5日GP区GP区+?″?″?″+?′?′+?*第10页，共39页，星期日，2025年，2月5日θ”θ′θGPTτ脱溶沉淀动力学图动力学特点：1.曲线呈C型；2.存在孕育期；3.反映温度、时间对脱溶沉淀过程的影响规律。*第11页，共39页，星期日，2025年，2月5日回归现象：时效强化后的Al－Cu合金，加热到稍高温度，短时保温再迅速冷却，时效硬化效果基本消失，硬度和塑性基本恢复到固溶处理状态，称为回归。实质是GP区和?″的加热回溶。回归再时效*第12页，共39页，星期日，2025年，2月5日非均匀形核——晶界——无沉淀析出带*第13页，共39页，星期日，2025年，2月5日(a)(c)(e)(b)(d)(f)铝合金在不同温度下热暴露后的SEM(a)未热暴露;(c)100℃;(e)150℃;(g)200℃;(i)250℃;(k)300℃;非均匀形核——晶界*第14页，共39页，星期日，2025年，2月5日非均匀形核——位错*第15页，共39页，星期日，2025年，2月5日第二节钢的回火转变回火：将淬火钢加热到临界点Ac1以下某一温度，保温后以适当方式冷至室温的一种热处理工艺。回火是淬火后不可缺少的热处理工艺。原因：1.淬火钢具有高的硬度和大的淬火应力，除低碳钢外，一般都很脆。因此，淬火钢实际上无法直接使用，必须进行回火。2.淬火钢的组织是：马氏体+残余奥氏体。M、残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态，它们都有向铁素体和渗碳体稳定状态转化的趋势。*第16页，共39页，星期日，2025年，2月5日回火的目的：减少或消除淬火工件的内应力，防止变形或开裂；降低脆性，提高钢的塑性和韧性；稳定钢的组织和尺寸；获得所需的强度、硬度、塑性、韧性的配合，以满足不同的工件性能要求。*第17页，共39页，星期日，2025年，2月5日1、马氏体中碳原子的偏聚（20～100℃）2、马氏体分解（100～250℃）3、残余奥氏体的转变（250～300℃）4、碳化物的转变（250～400℃）5、渗碳体的聚集长大和α相的再结晶（400℃以上）一、淬火钢在回火时的组织