材料热力学与相变复习总结
材料热力学知识点
材料热力学知识点第一章单组元材料热力学名词解释：1 可逆过程2 Gibbs自由能最小判据3 空位激活能4 自发磁化：5 熵：6 热力学第一定律热力学第二定律7 Richard定律填空题1 热力学第二定律指出：一个孤立系统总是由熵低的状态向熵高的状态变化，平衡状态则是具有最大熵的状态。
2 按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW3 热容的定义是系统升高1K时所吸收的热量，它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应4 α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。
5 纯Fe的A3的加热相变会导致体积缩小6 Gibbs-Helmholtz方程表达式是7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化论述题1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙（Clapeyron）方程。
3 试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是异常相变。
4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变（指铁磁-顺磁转变）自由能与温度的关系曲线。
计算题1已知纯钛α/β的平衡相变温度为882O C，相变焓为4142J?mol-1，试求将β-Ti过冷到800O C 时，β→α的相变驱动力2若某金属形成空位的激活能为58.2KJ?mol-1，试求在700O C 下，该金属的空位浓度。
3纯Bi在0.1MPa压力下的熔点为544K。
增加压力时，其熔点以3.55/10000K?MPa-1的速率下降。
另外已知融化潜热为52.7J?g-1，试求熔点下液、固两相的摩尔体积差。
（Bi的原子量为209g?mol-1.第二章二组元相名词解释：溶体：以原子或分子作为基本单元的粒子混合系统所形成的结构相同，性质均匀的相理想溶体：在宏观上，如果组元原子（分子）混合在一起后，既没有热效应也没有体积效应时所形成的溶体。
材料热处理 固态相变 相变基础课程复习题纲
“固态相变”课程复习提纲一、铁碳相图1、Fe－Fe3C相图，A1、A3、Acm线，下标c和r的含义。
2、纯铁加热时晶体结构的变化和膨胀特性。
3、各临界点的温度和碳含量。
4、应用杠杆定律计算各相含量。
二、奥氏体的形成1、奥氏体、铁素体和马氏体的结构和比容大小。
2、奥氏体晶核的形成和长大机制。
共析钢奥氏体形成时各相C浓度的分布。
为何奥氏体化时共析钢中的铁素体总是先消失（有残留碳化物）？3、奥氏体的成核率随过热度变化的规律与金属凝固时成核率随过冷度变化的规律有何不同？为何加热速度越快所形成奥氏体的成分越不均匀？4、温度、碳含量和原始组织如何影响奥氏体的形核和长大？5、奥氏体的三种晶粒度。
影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？为何要细化奥氏体？三、珠光体转变1、片状珠光体的形成机理及C的扩散机制。
2、珠光体、索氏体和屈氏体的概念。
为何冷速越大，珠光体片层越薄？3、成核率N、长大速度G 与转变温度的关系。
4、影响珠光体转变的主要合金元素有哪些，起何作用？5、影响珠光体机械性能的主要因素（珠光体团尺寸、片层厚度）和机制及提高性能可采取的措施。
四、马氏体转变1、马氏体的晶体结构和转变的主要特点。
2、马氏体形成热力学：T0，M s，M f，A s，M d，A d等概念。
为何钢的马氏体转变有很大的热滞后（过冷度）？3、板条马氏体和片状马氏体的形态、亚结构和性能（强度、塑性）特点。
C含量对马氏体形态、M s点和γR的影响。
为何C含量越高M s点越低、室温下γR 越多？4、如何根据奥氏体和马氏体的物理性能特点，测定奥氏体转变为马氏体的过程。
5、形状记忆合金的特点和应用。
五、贝氏体转变1、上贝氏体和下贝氏体的形成温度范围、组织形态和性能特点。
2、为何说贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特点？恩金贝氏体相变假说。
3、上、下贝氏体中铁素体的含C量特点；与珠光体中的铁素体有何不同？4、影响贝氏体力学性能的主要因素及机理。
六、过冷奥氏体转变1、TTT曲线和CCT曲线的含义。
金属材料的热力学性质与相变
金属材料的热力学性质与相变金属材料是人类社会发展中不可或缺的重要材料之一。
其特点之一是高强度、高延展性和导电性能良好。
作为一种特殊的晶体物质，金属材料的热力学性质对其制备、处理和使用过程有着重要的影响。
本文将探讨金属材料的热力学性质以及相变过程的研究。
首先，热力学是研究物质热平衡状态及其相互转变规律的学科。
在金属材料的研究中，热力学性质的研究成为理解其性能和行为的基础。
金属材料的热力学性质主要包括热容、热膨胀系数和热导率等。
热容是指金属材料在吸热或放热过程中温度变化的反应。
它与金属材料的原子结构和晶格有关。
金属材料具有较大的热容，即在相同体积或质量下，金属材料的温度变化较小。
这使得金属材料在高温下能够吸收更多的热量，从而具有良好的导热性能。
热膨胀系数是金属材料在受热或受冷时长度或体积变化的量度。
金属材料在受热时会膨胀，而受冷时会收缩。
这种热膨胀性质使得金属材料在实际应用中需要考虑到，特别是涉及温度变化较大的场合。
例如，铁轨在夏天高温时会因膨胀而出现伸长，所以在铁路设计中必须留有一定的伸缩空间。
热导率是金属材料的又一个重要热力学性质。
它是指金属材料在热传导过程中的能力，即热量在金属材料中的传递速率。
金属材料因其具有高导热性能而被广泛应用于许多领域，如电子设备、电力工业和汽车制造等。
金属材料的热导率取决于其晶格结构和原子之间的相互作用力。
除了热力学性质，相变是金属材料研究中另一个重要的方向。
相变是指物质由一种相转变为另一种相的过程。
在金属材料中，相变通常发生在固相和液相之间。
相变过程中会伴随着能量的吸收或释放，使得材料的性质发生变化。
常见的金属材料相变有熔化、凝固和固态变形等。
熔化是指金属从固态向液态转变的过程，而凝固则是相反的过程。
金属的熔点是研究相变过程中的重要参数之一，它与金属的晶体结构和原子之间的相互作用有关。
固态变形是金属材料受到外力作用时形成的一种变形方式，它在金属的制备和加工过程中起着重要作用。
材料热力学与相变复习总结
热力学定律定义表达式：一、能量从一种形式转化为其他形式时，其总量不变。
▽u=q —W二、一切自发过程都是不可逆的。
或热不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
盖.吕萨克（Gay -Lussac ）定律：恒压下，任何气体温度升高或降低1℃所引起的体积膨胀都等于它们零度时体积的1/273.16。
)16.2731(16.273000t V t V V V t +=+=敞开体系或开放体系: 与环境之间既有物质交换，也有能量交换的体系 封闭体系或关闭体系:与环境之间只有能量交换，而无物质交换的体系 隔离体系或孤立体系：与环境之间既无物质交换，也无能量交换的体系体系的性质是状态的函数。
我们把这些性质，包括体系的温度、压力、体积、能量或其他，都叫做体系的状态函数强度性质：与体系的总量无关的性质，例如温度、压强、比表面能、磁场强度等 广度性质：与体系的总量成比例的性质，例如体积、面积、质量等。
盖斯定律：同一化学反应，不论其经过的历程如何（一步或几步完成），只要体系的初态和终态一定，则反应的热效应总是一定的（相同的）。
对于可逆过程而言，qR/T 最大，所以对于同样的△u ，qR 是一定的，且仅取决于体系的状态。
这样，qR /T 就具备了状态函数的特点。
以S 表示之，称为熵。
T q S R∆=∆，Tdq dS R =熵虽然可以作为此问题判断的依据，但是只适用于隔离体系。
G 称为吉布斯（Gibbs ）自由能，也是个状态函数，可以判断恒温恒压下过程可逆与否。
若令 G ＝H －TS 则dW' ≤－dG如果过程只作膨胀功，即dW' ＝0，则有 dG ≤0，或 △G ≤0 判断恒温恒压、无非膨功的条件下过程自发进行的可能性。
自由能减小不可逆、自发。
不变则可逆平衡。
能斯特定理0)()(lim lim 00=∆=∂∆∂→→T T P T S T G 后来人们提出了另外两种热力学第三定律的表达式： 0)(lim 0=∆→S T 00lim S S T =→ 将偏摩尔量的定义式中的广度性质G 以自由能F 代之，则得到偏摩尔自由能121......,,,)/(-∂∂=i n n n P T i i n F μ 化学位的物理意义是：恒温恒压下，加入微量i 所引起的体系自由能的变化。
材料学基础中的相变热力学
材料学基础中的相变热力学材料科学是现代工程领域的重要学科之一，它的发展关系到我们日常生活中的许多方面。
而材料学的基础在于固体物理学中的结构与热力学。
在材料学这一领域中，相变热力学是非常重要的一个理论，它对材料的性质、结构和工艺等方面都有着不可替代的作用。
一、相变热力学概述相变热力学是研究物质从一种状态到另外一种状态时吸放热的变化，同时也涉及到物质体积和形态等改变的过程。
相变热力学通过一系列基本规律来描述这些过程，主要包括热力学势、热力学过程和热力学方程式三个部分。
在相变热力学中，能量是一个非常重要的参数，它可以用热力学势来描述。
其中最重要的是自由能、内能和焓。
自由能是体系可以进行非容积功的最大能量，它与温度和净分子数密度有关。
内能是体系所具有的全部能量，包括各种能量状态，它与温度、压力和分子组成有关。
焓是表示物质吸收或释放热量的一个物理量，表示物体通过物理变化和化学反应时的能量变化。
相变过程是一个物质在不同状态之间转变的过程，它可以通过热力学过程来描述。
包括等温变化、等压变化、等内能变化和等熵变化等。
这些过程不仅与温度和压强有关，还与物质的化学成分和反应有关。
热力学方程式是热力学中的一条基本定理，它描述了物质的能量和功的关系。
热力学方程式涉及到温度、压强、热力学势和物质的物理性质等参数。
通过它可以计算相变热力学中的各种物理量和热量变化。
二、相变类型及其表征在材料学中，相变类型非常多样，可以分为一级相变和二级相变等不同类型。
其中一级相变是指在相变时物质的热容和密度发生突变，是不可逆的。
而二级相变则比较平滑，物质的热容和密度变化连续，是可逆的。
相变的表征方法主要有三种：热力学方法、热力学力学方法和动力学方法。
其中，热力学方法通过自由能、焓、熵等物理量来描述相变的特征。
热力学力学方法是同时考虑了物质的热力学和力学特性，通过应力和应变等参数来描述相变的特征。
动力学方法则注重相变时物质分子之间的相互作用，通过对分子之间的距离和速度等物理量的动态变化来刻画相变的动力学过程。
相变知识点总结
相变知识点总结一、相变的基本概念相变是指物质在一定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
在常见的物质中，我们可以观察到凝固、熔化、汽化和凝结等相变现象。
从微观的角度来看，相变是由于物质微观结构发生改变所引起的。
在相变过程中，物质的分子和原子之间发生重新排列，从而导致了物质性质的改变。
1. 凝固：当物质从液态转变为固态时，称为凝固。
在凝固的过程中，物质的分子或原子重新排列成规则的晶体结构，形成了固体的状态。
例如，水在温度低于0℃时会凝固成冰。
2. 熔化：当物质从固态转变为液态时，称为熔化。
在熔化的过程中，物质的分子或原子逐渐失去有序排列，形成了液体的状态。
例如，冰在温度高于0℃时会熔化成水。
3. 蒸发：当物质从液态转变为气态时，称为蒸发。
在蒸发的过程中，液体表面的分子会获得足够的能量，从而克服表面吸附力，逸出液体表面成为气体。
例如，水在加热的过程中会发生蒸发。
4. 凝结：当物质从气态转变为液态时，称为凝结。
在凝结的过程中，气体中的分子会失去足够的能量，从而聚集在一起形成液滴。
例如，水蒸气在冷却的过程中会凝结成水滴。
二、相变的特点相变具有以下几个特点：1. 温度不变：在相变的过程中，物质的温度不发生变化。
这是因为相变过程中，吸收的热量用于克服分子间的相互作用力，而不是用于提高温度。
因此，相变过程中的温度保持不变。
2. 热量变化：相变过程中，物质吸收或释放的热量称为相变潜热。
相变潜热是使单位质量物质发生相变所需要的热量。
凝固和凝结过程中，物质释放热量；熔化和蒸发过程中，物质吸收热量。
3. 对外界压力的依赖性：相变的过程受外界压力的影响。
一般来说，增加外界压力会使物质的凝固点和熔化点升高，蒸发点和凝结点降低。
这是因为在高压下，分子活动受到限制，所以相变需要更高的温度或更低的温度才能发生。
三、相变的图像表示相变的过程可以用相变图来表示，相变图是表示物质在不同温度和压力条件下的各种物态之间的转变关系的图表。
热力学复习要点梳理与总结
热力学复习要点梳理与总结热力学是物理学中的重要分支，研究物质及其相互作用中所涉及的能量转化与传递规律。
为了更好地复习热力学知识，以下是热力学的核心要点进行梳理与总结。
一、热力学基本概念1. 热力学系统：指所研究的物质或物质的集合。
可以分为封闭系统、开放系统和孤立系统三种。
2. 热力学平衡：指热力学系统各个部分相互之间没有宏观可观测到的差别。
3. 热力学第零定律：当两个系统与第三个系统分别达到热力学平衡时，这两个系统之间也达到热力学平衡，它们之间的温度相等。
4. 热力学第一定律：能量守恒定律，系统的内能变化等于系统对外做功加热量的代数和。
5. 热力学第二定律：自发过程只会在熵增加的方向上进行。
二、热力学方程1. 理想气体状态方程：pV = nRT，其中p表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R为气体常量，T表示气体的温度。
2. 等温过程：系统温度恒定，内能不变。
pV = 常数。
3. 绝热过程：系统与外界没有能量的交换，熵不变。
pV^γ = 常数，其中γ为气体的绝热指数。
4. 等容过程：系统体积恒定，内能变化全部转化为热量。
p/T = 常数。
5. 等压过程：系统压强恒定，内能变化全部转化为热量。
V/T = 常数。
6. 等焓过程：系统焓恒定，内能变化全部转化为热量。
Q = ΔH，其中Q表示吸热量，ΔH表示焓变化。
三、热力学循环1. 卡诺循环：由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩四个过程组成，是一个理想的热力学循环。
它能够以最高效率转换热能为功。
2. 斯特林循环：由等容膨胀、绝热膨胀、等容压缩、绝热压缩四个过程组成，可应用于制冷领域。
四、热力学熵1. 熵的定义：系统的无序程度。
dS = dQ/T，其中dS表示系统熵变，dQ表示系统吸热量，T表示系统温度。
2. 熵增原理：孤立系统熵不断增加，自发过程只能在熵增加的方向上进行。
3. 等温过程中熵变：ΔS = Q/T。
五、熵与热力学函数1. 熵与状态函数：熵是状态函数，只与初末状态有关，与过程无关。
金属材料的热力学与相变行为
金属材料的热力学与相变行为金属材料是人类社会的重要材料之一，其热力学性质和相变行为对材料的性能和应用具有重要影响。
本文将介绍金属材料的热力学基础、相变行为及其在材料加工过程中的应用等方面。
第一章热力学基础在介绍热力学基础之前，我们先来了解一下什么是热力学。
热力学是研究物质热学性质和相互作用的科学，它研究的对象包括固体、液体和气体等各种物态。
热力学的基础理论主要有热力学第一定律和热力学第二定律。
热力学第一定律也称为能量守恒定律，即能量不可创造，不可消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律则是热力学理论中的核心概念，它说明热量不能从低温物体自发地流向高温物体，也就是说，热量只能从高温物体流向低温物体。
对于金属材料来说，其中的原子和分子之间存在着相互吸引的作用力，当这些原子或分子受到外界作用力时，其内部结构就会产生相应的变化。
这种变化与材料的温度、压力和化学组成等因素直接相关，因此研究金属材料的热力学性质有助于我们深入理解其内部结构和性能。
第二章相变行为相变是指固体、液体和气体之间的相互转变。
对于金属材料来说，其相变行为和热力学性质密切相关。
金属的相变主要包括固态、液态和气态三种状态。
其中固态是最常见的一种状态，其内部结构非常稳定，各个原子或分子之间的相互作用力也非常强。
当金属材料的温度升高时，其内部结构可能会发生变化，这就导致了相变的发生。
在相变前后，金属材料的物理性质也会发生变化，例如其热导率、电导率、密度、热容量等都会发生相应的变化。
这些性质的变化不仅对材料本身有着重要的影响，还对其应用领域或加工技术也产生了影响。
第三章材料加工过程中的相变应用相变在金属材料的加工过程中也扮演着重要的角色。
例如在锻造过程中，当金属材料受到高温和高压力的作用时，其内部结构可能会产生相应的变化。
这种变化可通过控制加工温度和加工速度来实现，从而对材料的力学性能有所调整。
在焊接和热处理过程中，控制材料的相变可以实现局部的淬硬或退火等作用，从而改善材料的硬度、韧性等性能。
材料热力学相变热力学
总的结晶速率
结晶过程包括成核和晶体长大两部分，见图：
高温亚稳区 低长速率
自发成 核速率
成 核 速 率
如图，两个曲线的重 叠区是“析晶区”， 若重叠面积越大则更 易析晶；重叠面积越 小则越容易形成玻璃。
A
B
△T
应用-----微晶玻璃相变
微晶玻璃：
微晶玻璃的形成过程就是一个典型的从玻璃态 转变为晶态的过程，微晶玻璃又称玻璃陶瓷， 是玻璃通过析晶相变得到的一类类似陶瓷的材 料。微晶玻璃和普通玻璃的不同之处就是其大 部分为晶体，而普通玻璃则是非晶态的。其相 变过程就是典型的液---固相相变。
无机材料的相变热力学
主讲人：
1、什么叫相？
相就是体系中某部分具有同一性质和组成并与其他部分可 用物理界限区分的区域。
2、什么叫相变过程？
相变过程是指物质从一个相转变为另一个相的过程，是控制固 相材料的性质、结构的重要组成部分。相变是一个物理过程， 不涉及化学反应。狭义上来说，相变仅限于同组成的两个固相 之间的结构变化，如晶型转变；但通常固相 固相（晶型转 变），固相 液相（结晶、熔融或溶解），液相 气相（蒸 发、凝聚），固相 气相（升华、冷凝）等都是相变。二元 组分或多元组分中的一些反应以及不稳定分解过程也算相变。
连续型相变(无核型)：程度小但空间范围大的 浓度起伏开始相变，连续长大形成新相。
质点迁移特征分类的相变
扩散型相变：相变过程中依靠原子（或离子）
的扩散来进行。如有序-无序转变等。
无扩散型相变：相变过程中不存在原子（或
离子）的扩散，虽有扩散，但不是相变所必 须的或主要过程无扩散。如低温下进行的纯 金属同素异构转变等。
相变的条件
相变推动力: △GT,P≦0
材料热力学与相变复习总结
盖.吕萨克（）定律：恒压下，任何气体温度升高或降低℃所引起地体积膨胀都等于它们零度时体积地.)16.2731(16.273000t V t V V V t +=+=敞开体系或开放体系: 与环境之间既有物质交换，也有能量交换地体系 封闭体系或关闭体系:与环境之间只有能量交换，而无物质交换地体系 隔离体系或孤立体系：与环境之间既无物质交换，也无能量交换地体系 文档收集自网络，仅用于个人学习体系地性质是状态地函数.我们把这些性质，包括体系地温度、压力、体积、能量或其他，都叫做体系地状态函数强度性质：与体系地总量无关地性质，例如温度、压强、比表面能、磁场强度等 广度性质：与体系地总量成比例地性质，例如体积、面积、质量等.文档收集自网络，仅用于个人学习盖斯定律：同一化学反应，不论其经过地历程如何（一步或几步完成），只要体系地初态和终态一定，则反应地热效应总是一定地（相同地）. 文档收集自网络，仅用于个人学习对于可逆过程而言，最大，所以对于同样地△，是一定地，且仅取决于体系地状态.这样， 就具备了状态函数地特点.以表示之，称为熵.T q S R∆=∆，Tdq dS R =熵虽然可以作为此问题判断地依据，但是只适用于隔离体系.文档收集自网络，仅用于个人学习称为吉布斯（）自由能，也是个状态函数，可以判断恒温恒压下过程可逆与否.若令 ＝－ 则' ≤－ 文档收集自网络，仅用于个人学习如果过程只作膨胀功，即' ＝，则有 ≤，或 △≤ 判断恒温恒压、无非膨功地条件下过程自发进行地可能性.自由能减小不可逆、自发.不变则可逆平衡. 文档收集自网络，仅用于个人学习 能斯特定理0)()(lim lim 00=∆=∂∆∂→→T T P T S T G 后来人们提出了另外两种热力学第三定律地表达式： 0)(lim 0=∆→S T 00l i m S S T =→ 将偏摩尔量地定义式中地广度性质以自由能代之，则得到偏摩尔自由能121......,,,)/(-∂∂=i n n n P T i i n F μ 化学位地物理意义是：恒温恒压下，加入微量所引起地体系自由能地变化.显然，化学位与自由能之间存在以下关系∑=i i dn dF μ文档收集自网络，仅用于个人学习化学位反映了某一组元从某一相中逸出地能力.某一组元在一相内地化学位越高，它从这相迁移到另一相中地倾向越大.所以可以用化学位来判断过程地方向和平衡：0≤∑i i dn μ“＜”表示反应地方向；“”表示平衡条件文档收集自网络，仅用于个人学习拉乌尔定律：如果溶质是不挥发性地，即它地蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则一定地温度下，稀溶液地蒸气压等于纯溶剂地蒸气压与其摩尔分数地乘积.文档收集自网络，仅用于个人学习亨利定律：在一定地温度下，气体在液体中地溶解度和该气体地平衡分压成正比大多数实际溶液都对拉乌尔定律有偏差，即蒸气压大于或小于拉乌尔定律地计算值.如果蒸气压大于拉乌尔定律地计算值，称为正偏差；如果蒸气压小于拉乌尔定律地计算值，叫做负偏差.文档收集自网络，仅用于个人学习活度：实际溶液对拉乌尔定律往往有正偏差或负偏差，拉乌尔定律已不再适用.对于亨利定律也有类似地问题.人们对这两个定律中地浓度进行了修正，从而提出了活度这个概念.文档收集自网络，仅用于个人学习液固界面曲率对凝固地影响：曲率较大地粒子其蒸汽压更高，自由能更大晶体曲率为正值时，将引起熔点降低.晶体结构不同，其表面张力不同.晶体地晶面类型不同，其表面张力也不同.这使晶体地表面张力表现出各向异性.文档收集自网络，仅用于个人学习乌尔夫定理：当晶体体积一定时，平衡条件下晶体应使其表面能最小.根据这一原则，乌尔夫（）认为， 晶体平衡时其外形应满足以下关系式（常量）332211λγγγ===h h h 文档收集自网络，仅用于个人学习对于单位表面，吉布斯吸附方程：∑=Γ--ii i s d d dT S γμ 金属固态相变地重要判据:晶体结构地变化、化学成分地变化、固溶体有序化程度地变化 按转变条件可区分为平衡转变和非平衡转变其中：平衡（纯金属地同素异构转变、固溶体地多形性转变、共析转变包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变）非平衡（伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、不平衡脱溶沉淀、块状转变）文档收集自网络，仅用于个人学习金属固态相变具有一定地特点： 相界面、弹性应变能、 原子地迁移率、 晶体缺陷 亚稳过渡相 位向关系、惯习面文档收集自网络，仅用于个人学习均匀形核：根据经典形核理论，系统自由能总变化△ −△ σ −△△△文档收集自网络，仅用于个人学习非均匀形核：系统自由能总变化△ −△ σ −△−△ △△−△ 其中△：非均匀形核时由于晶体缺陷消失而释放出地能量.文档收集自网络，仅用于个人学习马氏体转变时，晶核与母相奥氏体形成半共格面，长大通过半共格面上靠母相一侧地原子以切变地方式来完成地.特点：大量原子有规则地沿某一方向作小于一个原子间距地迁移并保持所有相邻关系不变.文档收集自网络，仅用于个人学习台阶机制：通过半共格界面上地位错移动，使界面作法向推移，从而实现晶核长大.奥氏体：碳溶于γ所形成地固溶体.碳位于面心立方结构地γ 八面体间隙地位置.最大溶解度（理论上，实际上，质量比）八面体空隙半径 ，碳原子半径 .文档收集自网络，仅用于个人学习奥氏体地性能：合金中普通奥氏体在室温下一般不能稳定存在.添加扩大γ相区地元素（奥氏体稳定元素），可以在室温、甚至是低温下稳定存在.——奥氏体钢由于其本身是面心立方，滑移系统多，塑性好.硬度和屈服强度不高热强性好——高温用钢顺磁性——无磁性钢.导热性差文档收集自网络，仅用于个人学习在加热和保温过程中，会发生伴随着溶解（包括碳原子扩散均匀化），结构地α向结构地γ转变，形成均匀奥氏体文档收集自网络，仅用于个人学习共析钢原始组织：珠光体 亚共析钢原始组织：珠光体铁素体 过共析钢原始组织：珠光体渗碳体奥氏体晶核地形核位置通常首先（优先）在铁素体和渗碳体地两相界面上形成.奥氏体晶核地长大过程受到碳在奥氏体中地扩散所控制.文档收集自网络，仅用于个人学习随加热温度升高，奥氏体地形核率 和长大速度 均增大，但 地增大速度大于 地增大速度，因此奥氏体形成温度越高，获得地起始晶粒度就越细小.同时，随加热温度升高，奥氏体向铁素体与奥氏体向渗碳体地相界面推移速度之比增大.文档收集自网络，仅用于个人学习钢地碳含量越高，奥氏体形成速度越快.这是因为碳含量高时，碳化物数量增多，相界面面积增大，增加了奥氏体地形核部位，使得形核率增大.同时，碳化物数量增多，使得碳地扩散距离减小，且碳和铁原子地扩散系数增大.以上因素加速了奥氏体地形成.文档收集自网络，仅用于个人学习连续加热过程中，奥氏体同样经过了形核，长大，碳化物地溶解，奥氏体地均匀化特点：奥氏体转变地临界温度由一个固定地温度转变为一定地温度范围加热速度增大，奥氏体形成地临界温度范围升高至更高地温度区间.加热速度增大，奥氏体转变地速度加快加热速度增大，奥氏体晶粒变细.加热速度增大，奥氏体成分地不均匀性增加.文档收集自网络，仅用于个人学习设为放大倍时每（平方英寸）面积内地晶粒数，则下式中地被用来表示晶粒大小地级别，称为晶粒度.文档收集自网络，仅用于个人学习长大特点：奥氏体起始晶粒特点：细小，但不均匀，表面能高，不稳定.长大方式：晶界迁移、使弯曲晶界变直、大晶粒吞并小晶粒.晶界迁移驱动力：奥氏体晶界面积地减少导致地界面能和自由能地下降.文档收集自网络，仅用于个人学习组织遗传：原始组织为马氏体或贝氏体地钢在加热转变时使原来粗大地奥氏体晶粒恢复原状地现象.断口遗传：由粗大地奥氏体形成地非平衡组织以中速加热获得细小地奥氏体晶粒后，冲击试验时仍旧可能出现粗大颗粒状断口，即出现断口遗传.文档收集自网络，仅用于个人学习珠光体转变：铁碳合金经奥氏体化后缓慢冷却时，具有共析成分地奥氏体在略低于地温度分解为铁素体和渗碳体双相组织地共析转变.文档收集自网络，仅用于个人学习片状珠光体：由一层铁素体片与一层渗碳体片交替紧密堆叠而成.片层间距：铁素体片层厚度和渗碳体片层厚度地总和，以表示.过冷度越大，珠光体片间距越小.粒状珠光体：在铁素体基体上分布着粒状渗碳体地组织称为粒状珠光体.一般是经过球化退火等一些特定地热处理后获得文档收集自网络，仅用于个人学习渗碳体形核在奥氏体晶界处——片状珠光体.渗碳体形核在奥氏体晶粒内——粒状珠光体.因此形成粒状珠光体地条件是保证渗碳体地晶核在奥氏体晶粒内部形成.文档收集自网络，仅用于个人学习先共析转变：亚共析钢或过共析钢从单相奥氏体区冷却到双相区时，首先析出铁素体或渗碳体地现象.奥氏体化以后以较快地速度过冷到铁碳相图地和延长线以下地温区（称为伪共析区）时，将不再有先共析相析出，奥氏体全部转变成珠光体型组织（即索氏体或屈氏体）.因为这种组织地成分不是共析成分，所以称为伪共析组织或称伪共析体，这种转变称为伪共析转变.文档收集自网络，仅用于个人学习钢中地魏氏组织：针状先共析铁素体或渗碳体及其间地珠光体组成地复相组织.（特定取向）珠光体形核率及线长大速度与转变温度之间地关系曲线均为具有极大值地下凹曲线转变温度降低，过冷度增大，奥氏体与珠光体地自由能差增大，相变驱动力△增大，使临界形核功减小，上式中地第二项将增大，即使形核率增大.随转变温度降低，原子扩散能力减弱，由于基本不变，上式中地第一项将减小，使形核率减小；综合作用结果，导致珠光体地形核率对转变温度有极大值.随转变温度降低，过冷度增大，使靠近珠光体地奥氏体中地碳浓度差增大，加速了碳原子地扩散速度，而且珠光体地片层间距减小，使碳原子地扩散距离缩短，这些因素都促使长大速度增大；随转变温度降低，碳原子扩散能力减弱，使长大速度减小.综合作用结果，导致珠光体地长大速度对转变温度也有极大值. 文档收集自网络，仅用于个人学习珠光体等温转变动力学图地特点：）孕育期）曲线鼻子：随转变温度降低，孕育期缩短，到某一温度达到最短，随后随温度降低又逐渐增加；）转变速度极大：等温转变时，当转变量时，转变速度达到极大值，随后转变速度逐渐降低；）过共析钢和亚共析钢地曲线左上方，都有一条先共析渗碳体或铁素体地析出线.文档收集自网络，仅用于个人学习奥氏体中碳含量对珠光体转变速度地影响规律：亚共析成分奥氏体，珠光体转变速度随碳含量地增加而减慢.碳含量增加铁素体形核率降低.过共析成分奥氏体，珠光体转变速度随碳含量地增加而增加.碳含量增加渗碳体形核率增加.文档收集自网络，仅用于个人学习力学性能：珠光体地强度、硬度高于铁素体，而低于贝氏体、渗碳体和马氏体，塑性和韧性则高于贝氏体、渗碳体和马氏体，因此珠光体组织适合切削加工或冷成型加工文档收集自网络，仅用于个人学习珠光体地强度、硬度及塑性均随珠光体团直径及片间距地减小而升高.相间析出：含有强碳（氮）化物形成元素地奥氏体，在珠光体转变之前或转变过程中可能发生纳米碳（氮）化物地析出，而析出是在奥氏体和铁素体相界面上发生，也称为相间析出，也称为相间沉淀文档收集自网络，仅用于个人学习马氏体相变地主要特征：表面浮凸现象和切变共格性、马氏体转变地无扩散性、惯习面和一定地位向关系、亚结构、转变地非恒温性和不完全性、马氏体转变地可逆性文档收集自网络，仅用于个人学习不同地钢马氏体相变后正方度有变化，说明碳原子可能在、或位置，这是与奥氏体中存在着某些与奥氏体化学成分相关地晶体缺陷所造成文档收集自网络，仅用于个人学习五种马氏体：）板条状马氏体（位错））透镜片状马氏体（孪晶））蝶状马氏体（位错无孪晶））薄片状马氏体（孪晶））ε马氏体（层错）文档收集自网络，仅用于个人学习对于碳钢：）＜时，板条马氏体；）～时，板条和透镜片状混合地马氏体；）>时，全部为透镜片状马氏体.并且随着增加，残余奥氏体地含量逐渐增加.随着马氏体形成温度地降低，马氏体地形态将按下列顺序转化：板条状→透镜片状→蝶状→薄板状；亚结构由位错转化为孪晶文档收集自网络，仅用于个人学习与之间地差值称为热滞降温形成马氏体地动力学特点：马氏体降温瞬间形核，瞬间长大，可以认为马氏体转变速度取决于形核率而与长大速度无关.等温形成马氏体地动力学特点：马氏体等温形核，瞬间长大，形核需要孕育期，形核率随过冷度增大而先增后减，转变量随等温时间延长而增加.等温转变动力学图呈字形.马氏体转变速度取决于形核率而与长大速度无关.爆发形成马氏体特点：自触发形核，瞬间长大，连锁式反应，爆发式转变.热弹性马氏体转变动力学其特点是马氏体降温形核、降温长大.文档收集自网络，仅用于个人学习形状记忆效应：材料在一定条件下进行一定限度以内地变形后，再对材料施加适当地外界条件，材料地变形随之消失而回复到变形前地形状地现象文档收集自网络，仅用于个人学习由应力诱发马氏体相变所导致.这种由应力诱发地非弹性行为，称为伪弹性，又称为超弹性钢中马氏体高强度高硬度地原因：相变硬化固溶强化时效强化晶界强化贝氏体地定义：贝氏体是钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区与之间地中温区等温，或连续冷却通过这个中温区时形成地组织.这种组织是由过饱和固溶体和碳化物组成文档收集自网络，仅用于个人学习上贝氏体地扩散激活能, 受奥氏体中碳地扩散所控制；下贝氏体地扩散激活能，受铁素体内碳地扩散所控制.文档收集自网络，仅用于个人学习一般来说，下贝氏体具有高地强度、高地韧性和高地耐磨性；而上贝氏体地强度低、韧性差.固溶处理：将合金加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体地热处理工艺.脱溶或沉淀：从过饱和固溶体中析出沉淀相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相地过程.是一种扩散型相变.弥散新相地沉淀将使合金地硬度升高，称为沉淀硬化.文档收集自网络，仅用于个人学习时效处理：合金经固溶处理后在室温或高于室温地适当温度保温，以达到沉淀硬化目地地热处理工艺，称为时效连续脱溶：脱溶时，随新相地形成，母相成分连续地、平缓地有过饱和转变为饱和状态.不连续脱溶：脱溶相一旦形成，则其周围一定距离内地固溶体立即由过饱和达到饱和状态，并与原始成分地固溶体形成截然地分界面.文档收集自网络，仅用于个人学习以合金为例脱溶沉淀地过程）. 区地形成.溶质原子偏聚区，与母相共格)地形成. 区沿直径和厚度方向长大形成相.正方点阵，与母相保持共格.）地形成时效温度进一步提高将形成相，不均匀形核，薄片状，正方点阵，与母相保持部分共格）地形成一般认为，θ由θ长大而成θ相也具有正方点阵，与母相非共格.平衡相形成后合金硬度下降.其他时效硬化合金与合金类似，出现中间过渡相，但不一定有四个阶段.文档收集自网络，仅用于个人学习无沉淀带：某些铝基、钛基、铁基、镍基等时效型合金在晶界处地局部脱溶往往在紧靠晶界附近形成一条无沉淀带.目前有两种机制解释无沉淀带地产生：贫溶质机制和贫空位机制.文档收集自网络，仅用于个人学习）贫溶质机制：晶界处脱溶较快，较早地析出脱溶相，因而吸收了附近地溶质原子，使周围基体溶质原子贫乏而无法析出脱溶相，造成无沉淀带.文档收集自网络，仅用于个人学习）贫空位机制：无析出带地成因，是因为该区域内地空位密度低，使溶质原子地扩散变得困难，因此使.区及亚稳中间相等均难以析出.空位密度低是因为固溶处理冷却时靠近晶界地空位扩散到晶界而消失.文档收集自网络，仅用于个人学习不连续脱溶地显微组织特征是脱溶相沿晶界不均匀形核，脱溶相与周围基体两相耦合成长，逐步向晶内扩展，在晶界附近形成界限明显地脱溶组织区域，称为胞状或瘤状物.胞状物一般由两相组成，一为平衡脱溶相；另一相为基体，系贫化地固溶体文档收集自网络，仅用于个人学习等温脱溶沉淀动力学图地影响因素）晶体缺陷影响空位多，则脱溶沉淀地速度快.晶界、位错等具有与空位相似地作用.不同缺陷对不同脱溶沉淀相地影响不同.空位促进.区地形成；位错促进相地形成.）合金成分地影响合金熔点低，则脱溶沉淀速度快；熔点高，则脱溶沉淀速度慢.溶质原子与溶剂原子地性能差别大，则沉淀速度快，过饱和度大，沉淀速度快）温度地影响温度高，原子活动能力大，则脱溶沉淀速度快；但温度高时，过饱和度及自由能差减小，又会导致脱溶沉淀速度减慢.文档收集自网络，仅用于个人学习冷时效：较低温度下进行地时效，其硬度曲线变化地特点是硬度一开始迅速上升，达到一定值后硬度缓慢上升或者基本保持不变.一般合金或合金冷时效只形成.区.文档收集自网络，仅用于个人学习温时效：在较高温度下进行地时效，其硬度曲线变化地特点是，在初期有一孕育期，以后硬度迅速升高，达到一极大值后，硬度又随时间延长而下降.一般认为温时效析出地是过渡相与平衡相.文档收集自网络，仅用于个人学习时效硬化机制）内应变强化）切过颗粒强化）绕过析出相强化（奥罗万机制）若把经过低温时效硬化地合金放在固溶处理温度之下比较高地温度下短期加热并迅速冷却，时效硬化现象会立即消除，硬度基本恢复到固溶处理状态，称为回归.文档收集自网络，仅用于个人学习在具有固溶度间隔和拐点曲线地合金体系中，通过上坡扩散，不经形核，按扩散−偏聚机制转变，进行溶质原子地聚集，由单相固溶体自发、连续地分解成结构与原固溶体相同但成分有明显差别地亚稳共格固溶体地转变，称为调幅分解，文档收集自网络，仅用于个人学习发生增幅分解地热力学条件：合金成分必须位于自由能−成分曲线地两个拐点之间产生调幅分解地合金必须具有均匀固溶体分解为两相固溶体地状态图，且这两相固溶体具有相同地晶体结构，成分−自由能曲线是连续地.除此之外，发生调幅分解地另一个条件是合金中可以进行扩散.文档收集自网络，仅用于个人学习。
热力学重点知识总结(期末复习必备)
热力学重点知识总结(期末复习必备)热力学重点知识总结 (期末复必备)1. 热力学基本概念- 热力学是研究物质和能量转化关系的科学领域。
- 系统：研究对象，研究所关注的物体或者物质。
- 环境：与系统相互作用的外部世界。
- 边界：系统与环境之间的分界面。
2. 热力学定律第一定律：能量守恒定律- 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会在不同形式之间转化。
- $\Delta U = Q - W$，其中 $U$ 表示内能，$Q$ 表示传热量，$W$ 表示对外界做功。
第二定律：热力学箭头定律- 热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是相反的方向。
- 热量自发地会沿着温度梯度从高温物体传递到低温物体。
- 第二定律的一个重要应用是热机效率计算：$\eta =\frac{W}{Q_H}$，其中 $Q_H$ 表示从高温热源吸收的热量，$W$ 表示对外界做的功。
第三定律：绝对零度定律- 温度无法降低到绝对零度，即 $0$K 是一个温度的下限。
- 第三定律提供了热力学的温标基准，即绝对温标。
3. 热力学过程绝热过程- 绝热过程是指在过程中不与环境发生热量交换的过程。
- 绝热过程中，系统的内能会发生改变，但传热量为零。
等温过程- 等温过程是指在过程中系统与环境保持恒定的温度。
- 在等温过程中，系统的内能不变，但会发生热量交换。
绝热可逆过程- 绝热可逆过程是指绝热过程与可逆过程的结合。
- 在绝热可逆过程中，系统不仅不与环境发生热量交换，还能够在过程中达到热力学平衡。
4. 热力学系统分类封闭系统- 封闭系统是指与环境隔绝，但能够通过物质和能量交换来进行工作的系统。
开放系统- 开放系统是指与环境可以进行物质和能量交换的系统，也称为流体系统。
孤立系统- 孤立系统是指与环境既不进行物质交换，也不进行能量交换的系统。
5. 热力学熵- 熵是热力学中一个重要的物理量，表示系统的无序程度或混乱程度。
- 熵的增加反映了系统的混乱程度的增大，熵的减少反映了系统的有序程度的增大。
物质的相变和热力学
物质的相变和热力学物质的相变是指物质在温度、压力、化学环境等条件改变时所发生的相态转变。
常见的物质相变包括水的冰融化、汽化、凝固等现象。
这些相变和热力学密切相关，在本文中，我们将先介绍一些热力学的基本知识，然后再探讨物质的相变过程。
热力学的基本知识热力学是研究热、功、能量之间相互转化关系的科学，它是现代物理学中的一个重要分支。
热力学理论的基础是热力学第一定律和第二定律。
热力学第一定律是能量守恒定律，在任何物理或化学过程中，能量总是守恒的。
热力学第二定律是热力学中最基本的规律之一，它规定了热量的流动方向和物质的自发演化方向，可以阐述为热量只能从高温物体流向低温物体，而不能反过来；而自发演化的方向总是使熵增加。
熵是一个描述系统无序程度的物理量，可以用来揭示物质在不同相态之间转变的规律。
在相变过程中，热力学第一定律依然成立，但是由于物质的性质变化了，所以熵也发生了变化。
例如，在冰融化的过程中，冰的分子从有序排列转变成了无序分布，这就导致了熵的增加。
因此，可以将熵的变化看作相变的一个度量，即相变熵。
物质的相变过程1. 相变的条件物质的相变通常受到温度、压力等条件的影响，不同物质的相变条件也各不相同。
例如，水在标准大气压（1 atm）下的沸点为100℃，而在高海拔区域，由于压强较低，水的沸点会降低。
在相变过程中，物质的热量也会发生变化，而这个变化量正是相变潜热。
相变潜热是指在相变过程中，系统所吸收或释放的热量，它不会改变温度，而只会引起相变。
2. 固液相变固液相变是指物质从固体相转变为液体相的过程。
例如，在水的冰融化过程中，冰的分子逐渐失去有序排列的状态，变得越来越无序。
在这个过程中，熵的增加导致了热力学第二定律的满足。
冰融化时需吸收相变潜热，而水再结晶时则需释放相同的热量。
3. 液气相变液气相变是指物质从液体相转变为气体相的过程。
例如，水从液态变为水蒸气的过程就是液气相变。
在这个过程中，水分子的热运动增强，逐渐克服表面张力，从液体表面逸出。
热力学与相变材料力学
热力学与相变材料力学相变材料指的是在特定温度和压力条件下，会发生物态转变的材料。
这种转变在一定程度上由热力学和力学性质所决定。
本文将探讨热力学与相变材料力学之间的关系，以及相变材料力学的应用。
一、热力学基础热力学研究的是物质在热平衡状态下的性质和规律。
其中，温度、压力、物质状态以及热量传递是热力学研究的重要参数。
热力学通过热力学函数（如内能、焓、熵）以及状态方程（如理想气体状态方程）来描述物质的热力学性质。
热力学的理论和方法为相变材料力学的研究提供了基础。
二、相变材料力学的基本概念相变材料力学研究相变过程中的力学行为。
相变过程中材料发生物态转变，其固有的热力学性质导致了力学行为的变化。
相变材料力学主要包括相变过程中的力学应变、应力、应变率以及相变温度等参数的研究。
三、相变材料力学的应用1. 绝热相变绝热相变指在无热交换情况下进行的相变过程。
相变中的内能变化会导致材料发生体积变化，从而产生与热力学状态有关的力学行为。
绝热相变在航空航天等领域具有重要的应用价值。
2. 相变材料的热弹性力学相变材料的热弹性力学研究相变过程中材料的弹性行为。
相变过程中的力学性质随着温度的变化而变化，这种特性能够被应用在传感器、阀门等领域中，实现对温度变化的敏感控制。
3. 相变材料的智能结构相变材料在智能结构领域有广泛的应用。
通过控制相变材料的温度状态，可以实现结构的形状记忆和运动控制。
相变材料能够在不同温度下呈现不同的形态，这为智能结构的设计和制造提供了新的思路和方法。
四、相变材料力学的发展前景相变材料力学作为一门新兴领域，其研究和应用前景广阔。
随着对智能材料的深入研究以及新材料的不断发现，相变材料力学将为实现个性化、智能化的科技产品提供支持。
综上所述，热力学与相变材料力学密不可分。
热力学提供了相变材料力学研究的基础理论和方法，而相变材料力学则通过研究相变过程中的力学行为，实现对材料性能的控制与应用。
相变材料力学的发展前景令人期待，相信在未来的科技领域中将获得广泛应用。
相变知识点总结
相变知识点总结相变是物质在特定条件下由一种状态转变为另一种状态的过程。
常见的相变包括固态与液态之间的熔化，液态与气态之间的汽化，以及固态与气态之间的升华。
在这篇文章中，我们将通过逐步思考的方式来总结相变的知识点。
1.定义和基本概念：相变是物质由一种状态转变为另一种状态的过程。
在相变过程中，物质的化学性质保持不变，但物质的物理性质会发生改变。
相变一般伴随着能量的吸收或释放，例如熔化过程中的吸热和凝固过程中的放热。
2.相变的分类：根据物质的状态，相变可以分为固态相变、液态相变和气态相变。
固态相变包括熔化（固态转液态）和升华（固态转气态）；液态相变包括汽化（液态转气态）和凝固（液态转固态）；气态相变包括凝结（气态转液态）和升华（气态转固态）。
3.相变的条件：相变发生的条件包括温度和压力。
不同的物质有不同的相变温度和相变压力，这是由物质分子之间的相互作用力决定的。
在相变温度和相变压力范围内，物质可以自由转变其状态。
4.热力学图：相变可以用热力学图来表示。
热力学图是以温度为横坐标，以压力为纵坐标，将不同状态下的物质表示出来。
在热力学图中，相变曲线代表了相变发生的温度和压力范围，相变点是相变曲线上的特殊点，代表了相变发生的临界条件。
5.相变的应用：相变在生活中有着广泛的应用。
例如，汽车冷却系统中的水在汽化时吸收热量，有效降低了发动机的温度；冷冻食品中的冰在融化时吸收热量，保持食品的新鲜等。
6.相变的意义和研究：相变的研究对于理解物质的性质和改进材料的性能具有重要意义。
通过研究相变，我们可以深入了解物质的分子结构和相互作用，并应用于材料科学、能源领域等。
总结：相变是物质在特定条件下由一种状态转变为另一种状态的过程。
相变可以分为固态相变、液态相变和气态相变，其发生的条件取决于温度和压力。
相变在生活中有着广泛的应用，并且对于物质性质的理解和材料性能的研究具有重要意义。
通过本文的思维步骤，我们能够对相变的基本概念、分类、条件、热力学图、应用和意义有一个初步的了解。
热力学中的相变现象知识点总结
热力学中的相变现象知识点总结热力学是研究物质能量转换和物质的宏观行为的科学分支。
在热力学中，相变现象是物质在特定条件下从一种相态转变为另一种相态的过程。
本文将对热力学中的相变现象进行一些知识点的总结。
1. 相变的定义相变是物质在一定温度和压力条件下由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变包括固态向液态的熔化、液态向气态的汽化、气态向液态的凝结以及液态向固态的凝固等过程。
2. 相变的热力学特性相变过程中，物质的温度保持不变，这是因为在相变过程中，物质吸收或释放的热量用来克服分子或原子间的相互作用力，使得相变发生。
这个过程中，物质的内能不发生改变。
3. 热力学相变图热力学相变图是用来描述物质随着温度和压力变化而发生相变的图表。
在热力学相变图中，横轴表示温度，纵轴表示压力，不同的相态以曲线或直线表示。
例如，对于水，冰的相变曲线表示了冰到水的熔化，水的相变曲线表示了水到水蒸气的汽化。
4. 相变的热力学描述相变过程中，物质吸收或释放的热量可以由热容量和热交换公式来描述。
热容量是物质单位质量在相变过程中吸收或释放的热量，一般用单位质量的物质的温度改变1摄氏度所需要的热量来表示。
5. 相变的状态方程相变过程可以通过一些状态方程来描述，最常用的是克拉珀龙方程和麦克斯韦方程。
克拉珀龙方程描述了在相变点附近物质的状态变化，麦克斯韦方程描述了在不同相态之间的状态变化。
6. 相变的分类相变可以分为一级相变和二级相变。
一级相变指的是物质在相变过程中吸收或释放的潜热（单位质量的物质在相变过程中吸收或释放的热量）突变，例如冰到水的熔化过程。
二级相变指的是物质在相变过程中吸收或释放的潜热不突变，例如水蒸气到水的凝结过程。
7. 相变的应用相变在生活中有许多应用，例如冷藏食品中的冷冻相变、制备高纯度合金的晶粒细化相变、汽车制动系统中的制动液的沸腾相变等。
总结：热力学中的相变现象是物质在特定温度和压力条件下从一种相态转变为另一种相态的过程。
(完整word版)材料热力学知识点总结
材料热力学知识点总结一. 名词解释1. 标准态:一般将一个组元在一个大气压下和所研究的温度下的稳定状态选为标准态,这样，在室温下的铁，水银和氧气的标准态即为一个大气压下的体心立方结构,一个大气压下的液体及一个大气压下的双原子气体.//近年来,SGTE 组织已推出使用一种SRE 标准态，即规定在1＊105Pa 压力下，298。
15K 时元素的稳定结构为标准态//人们也可能不取稳定的结构来作为组元的标准态.例如：可取气体的水作为298K 时的标准态,而不以液态作为标准态，或者以铁的fcc 结构(奥氏体)作为298K 时的标准态而不以bcc 结构（铁素体）作为标准态，标准态也可能是个虚拟的状态，这个状态并不实际存在而仅仅是理论上的设定.通过这样的设定，可有利于计算体系的性质。
2. 状态函数:试定义一个函数性质为A ，在状态1时，有值A1，在状态2，有值A2,不管实行的途径如何,A 在两态之间的差值dA=A2—A1，A 即称为状态函数,其微分为全微分。
3. 比热： 体系的比热是指体系在恒压下每克的热容量。
4. 热容量:给体系所加的热量或从体系抽出的热量和体系温度改变之比,即:TQC ∆=。
5. 自发过程:从不平衡态自发的移向平衡态的过程称为自发过程6. 吉布斯自由能:一个封闭体系当状态微量改变时,则W Q dU δδ+=,在恒温恒压下，令G=U+PV-TS ，即dG=dH —TdS 或者dG=dU+PdV —TdS ，G 即为吉布斯自由能。
7. 亥姆霍兹自由能:在恒温恒容时，令F=U-TS ，dF=dU-TdS,其中F 称为Helmholz 自由能。
8. 配置熵:当不计混合热（熔解热）时，由于不同原子互相配置（混合）出现不同组态而引起的熵值的增加,称为配置熵。
9. 振动熵:当两种大小不同的原子互相混合时,除因出现各种排列组态引起配置熵外，还由于排列很不紧密，因而增加振幅而引起振动熵。
10.磁性熵:由自旋电子引起的混乱度或熵。
材料热力学实训总结报告
一、引言材料热力学是研究材料在热力学条件下的性质、行为和变化规律的科学。
为了更好地掌握材料热力学的基本原理和应用，提高自己的专业素养，我参加了本次材料热力学实训。
通过为期一个月的实训，我对材料热力学有了更深入的了解，以下是我对本次实训的总结。
二、实训内容1. 材料热力学基本概念：实训期间，我们学习了热力学第一定律、第二定律和第三定律等基本概念，了解了热力学参数（如温度、压力、体积、焓、熵等）及其相互关系。
2. 材料相变：实训中，我们学习了材料在不同温度和压力条件下的相变规律，如固液相变、固气相变、液气相变等，并了解了相变过程中的热力学参数变化。
3. 材料热稳定性：实训中，我们学习了材料在不同温度和压力条件下的热稳定性，了解了材料的热膨胀、热收缩、热膨胀系数等性质。
4. 材料热处理：实训中，我们学习了材料的热处理方法，如退火、正火、淬火、回火等，了解了不同热处理方法对材料性能的影响。
5. 材料热力学计算：实训中，我们学习了热力学计算方法，如热力学平衡计算、热力学参数计算等，掌握了计算材料在特定条件下的性质和变化规律。
三、实训过程1. 理论学习：实训期间，我们通过查阅资料、听课等方式，系统地学习了材料热力学的基本理论和知识。
2. 实验操作：实训中，我们进行了多种实验操作，如相变实验、热膨胀实验、热处理实验等，通过实验验证理论知识，提高动手能力。
3. 课堂讨论：实训期间，我们积极参与课堂讨论，针对实验中出现的问题和疑惑，与老师和同学进行交流，共同探讨解决方案。
4. 撰写实验报告：实训结束后，我们根据实验数据和观察结果，撰写了实验报告，总结了实验过程中的收获和不足。
四、实训收获1. 理论知识：通过本次实训，我对材料热力学的基本理论有了更深入的了解，掌握了热力学参数及其相互关系，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
2. 实验技能：实训期间，我学会了多种实验操作方法，提高了自己的动手能力，为今后的实验研究奠定了基础。
热力学知识：热力学与相变物理学
热力学知识：热力学与相变物理学热力学是描述物质在各种情况下的热力学特性的一个分支学科。
它是一种研究热、功和能量转化关系的学科，对理解自然界中发生的各种化学、物理过程具有重要的科学意义。
相变物理学是热力学的重要分支，研究物质在温度和压力变化等条件下，从一种物态转化为另一种物态的过程。
本文将在热力学和相变物理学两个领域分别进行阐述。
热力学的基本概念及原理热力学是研究能量转化和守恒的学科，它主要研究物质在温度、压力、体积和化学反应等变化条件下，热、功、熵等基本物理性质的变化。
在热力学中，有三个基本概念：热、功和内能。
热是传递热量的过程，它是由高温物体向低温物体传递热量的过程。
功是指物体在力的作用下，发生的位移所产生的能量变化。
内能是指热力学系统内分子之间的热运动和分子之间之间的相互作用等所形成的内部能量。
热力学中有两个重要的基本定律：热力学第一定律和热力学第二定律。
热力学第一定律是一个能量守恒定律，它表明在任何过程中，能量不能被创建和消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，并保持恒定。
热力学第二定律是热力学的基本原理之一，它规定了所有热力学过程都必须遵循热力学第二定律，即任何热量都会自发地从高温物质向低温物质传递，从而导致系统的熵增加。
相变物理学的基本概念及原理相变物理学是热力学的重要分支，研究物质在温度和压力变化等条件下，从一种物态转化为另一种物态的过程。
相变是指物质从一种物态转化为另一种物态的过程。
常见的相变包括固体到液体的熔化，液体到气体的汽化，气体到液体的凝结以及液体到固体的凝固等。
相变物理学的基本概念包括热容、焓、自由能和化学势。
热容是指物质在温度变化时所吸收或放出的热量。
焓是指物质在恒压下吸收或放出的能量。
自由能是指物质在恒定温度和恒定压力下所产生的可用能量。
化学势是指物质在恒定温度和压力下，在非平衡的化学过程中自发移动分子的能力。
相变物理学的研究具有广泛的应用价值。
例如，对气体凝结、熔化和蒸发过程的研究对于优化制冷设备的工作效率具有重要的意义。
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热力学定律定义表达式：一、能量从一种形式转化为其他形式时，其总量不变。
▽u=q —W二、一切自发过程都是不可逆的。
或热不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
盖.吕萨克（Gay-Lussac ）定律：恒压下，任何气体温度升高或降低1℃所引起的体积膨胀都等于它们零度时体积的1/273.16。
)16.2731(16.273000t V t V V V t +=+=敞开体系或开放体系: 与环境之间既有物质交换，也有能量交换的体系 封闭体系或关闭体系:与环境之间只有能量交换，而无物质交换的体系 隔离体系或孤立体系：与环境之间既无物质交换，也无能量交换的体系体系的性质是状态的函数。
我们把这些性质，包括体系的温度、压力、体积、能量或其他，都叫做体系的状态函数强度性质：与体系的总量无关的性质，例如温度、压强、比表面能、磁场强度等 广度性质：与体系的总量成比例的性质，例如体积、面积、质量等。
盖斯定律：同一化学反应，不论其经过的历程如何（一步或几步完成），只要体系的初态和终态一定，则反应的热效应总是一定的（相同的）。
对于可逆过程而言，qR/T 最大，所以对于同样的△u ，qR 是一定的，且仅取决于体系的状态。
这样，qR /T 就具备了状态函数的特点。
以S 表示之，称为熵。
T q S R∆=∆，Tdq dS R =熵虽然可以作为此问题判断的依据，但是只适用于隔离体系。
G 称为吉布斯（Gibbs ）自由能，也是个状态函数，可以判断恒温恒压下过程可逆与否。
若令 G ＝H －TS 则dW' ≤－dG如果过程只作膨胀功，即dW' ＝0，则有 dG ≤0，或 △G ≤0 判断恒温恒压、无非膨功的条件下过程自发进行的可能性。
自由能减小不可逆、自发。
不变则可逆平衡。
能斯特定理0)()(lim lim 00=∆=∂∆∂→→T T P T S T G 后来人们提出了另外两种热力学第三定律的表达式： 0)(lim 0=∆→S T 00l i m S S T =→ 将偏摩尔量的定义式中的广度性质G 以自由能F 代之，则得到偏摩尔自由能121......,,,)/(-∂∂=i n n n P T i i n F μ 化学位的物理意义是：恒温恒压下，加入微量i 所引起的体系自由能的变化。
显然，化学位与自由能之间存在以下关系∑=i i dn dF μ化学位反映了某一组元从某一相中逸出的能力。
某一组元在一相内的化学位越高，它从这相迁移到另一相中的倾向越大。
所以可以用化学位来判断过程的方向和平衡：0≤∑i i dn μ“＜”表示反应的方向；“=”表示平衡条件拉乌尔定律：如果溶质是不挥发性的，即它的蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则一定的温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其摩尔分数的乘积。
亨利定律：在一定的温度下，气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比大多数实际溶液都对拉乌尔定律有偏差，即蒸气压大于或小于拉乌尔定律的计算值。
如果蒸气压大于拉乌尔定律的计算值，称为正偏差；如果蒸气压小于拉乌尔定律的计算值，叫做负偏差。
活度：实际溶液对拉乌尔定律往往有正偏差或负偏差，拉乌尔定律已不再适用。
对于亨利定律也有类似的问题。
人们对这两个定律中的浓度进行了修正，从而提出了活度这个概念。
液固界面曲率对凝固的影响：曲率较大的粒子其蒸汽压更高，自由能更大晶体曲率为正值时，将引起熔点降低。
晶体结构不同，其表面张力不同。
晶体的晶面类型不同，其表面张力也不同。
这使晶体的表面张力表现出各向异性。
乌尔夫定理：当晶体体积一定时，平衡条件下晶体应使其表面能最小。
根据这一原则，乌尔夫（Wulff ）认为， 晶体平衡时其外形应满足以下关系式（常量）332211λγγγ===h h h 对于单位表面，吉布斯吸附方程：∑=Γ--ii i s d d dT S γμ 金属固态相变的重要判据:晶体结构的变化、化学成分的变化、固溶体有序化程度的变化 按转变条件可区分为平衡转变和非平衡转变其中：平衡（纯金属的同素异构转变、固溶体的多形性转变、共析转变包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变）非平衡（伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、不平衡脱溶沉淀、块状转变）金属固态相变具有一定的特点： 相界面、弹性应变能、 原子的迁移率、 晶体缺陷 亚稳过渡相 位向关系、惯习面均匀形核：根据经典形核理论，系统自由能总变化△G =−△gvV +σS + EV =−△GV+△GS+△GE 非均匀形核：系统自由能总变化△G =−△gvV +σS + EV −△Gd=−△GV +△GS+△GE −△Gd 其中△Gd ：非均匀形核时由于晶体缺陷消失而释放出的能量。
马氏体转变时，晶核与母相奥氏体形成半共格面，长大通过半共格面上靠母相一侧的原子以切变的方式来完成的。
特点：大量原子有规则的沿某一方向作小于一个原子间距的迁移并保持所有相邻关系不变。
台阶机制：通过半共格界面上的位错移动，使界面作法向推移，从而实现晶核长大。
奥氏体：碳溶于γ-Fe 所形成的固溶体。
碳位于面心立方结构的γ-Fe 八面体间隙的位置。
最大溶解度（理论上20%，实际上2.11%，质量比）八面体空隙半径0.052 nm ，碳原子半径0.077 nm 。
奥氏体的性能：Fe-C 合金中普通奥氏体在室温下一般不能稳定存在。
添加扩大γ相区的元素（奥氏体稳定元素），可以在室温、甚至是低温下稳定存在。
——奥氏体钢由于其本身是面心立方，滑移系统多，塑性好。
硬度和屈服强度不高热强性好——高温用钢顺磁性——无磁性钢。
导热性差在加热和保温过程中，会发生伴随着Fe3C 溶解（包括碳原子扩散均匀化），bcc 结构的α-Fe 向fcc 结构的γ-Fe 转变，形成均匀奥氏体共析钢原始组织：珠光体 亚共析钢原始组织：珠光体+铁素体 过共析钢原始组织：珠光体+渗碳体奥氏体晶核的形核位置通常首先（优先）在铁素体和渗碳体的两相界面上形成。
奥氏体晶核的长大过程受到碳在奥氏体中的扩散所控制。
随加热温度升高，奥氏体的形核率I 和长大速度v 均增大，但I 的增大速度大于v 的增大速度，因此奥氏体形成温度越高，获得的起始晶粒度就越细小。
同时，随加热温度升高，奥氏体向铁素体与奥氏体向渗碳体的相界面推移速度之比增大。
钢的碳含量越高，奥氏体形成速度越快。
这是因为碳含量高时，碳化物数量增多，相界面面积增大，增加了奥氏体的形核部位，使得形核率增大。
同时，碳化物数量增多，使得碳的扩散距离减小，且碳和铁原子的扩散系数增大。
以上因素加速了奥氏体的形成。
连续加热过程中，奥氏体同样经过了形核，长大，碳化物的溶解，奥氏体的均匀化特点：奥氏体转变的临界温度由一个固定的温度转变为一定的温度范围加热速度增大，奥氏体形成的临界温度范围升高至更高的温度区间。
加热速度增大，奥氏体转变的速度加快加热速度增大，奥氏体晶粒变细。
加热速度增大，奥氏体成分的不均匀性增加。
设n为放大100倍时每645 mm2（1平方英寸）面积内的晶粒数，则下式中的 N 被用来表示晶粒大小的级别，称为晶粒度。
长大特点：奥氏体起始晶粒特点：细小，但不均匀，表面能高，不稳定。
长大方式：晶界迁移、使弯曲晶界变直、大晶粒吞并小晶粒。
晶界迁移驱动力：奥氏体晶界面积的减少导致的界面能和自由能的下降。
组织遗传：原始组织为马氏体或贝氏体的钢在加热转变时使原来粗大的奥氏体晶粒恢复原状的现象。
断口遗传：由粗大的奥氏体形成的非平衡组织以中速加热获得细小的奥氏体晶粒后，冲击试验时仍旧可能出现粗大颗粒状断口，即出现断口遗传。
珠光体转变：铁碳合金经奥氏体化后缓慢冷却时，具有共析成分的奥氏体在略低于A1的温度分解为铁素体和渗碳体双相组织的共析转变。
片状珠光体：由一层铁素体片与一层渗碳体片交替紧密堆叠而成。
片层间距：铁素体片层厚度和渗碳体片层厚度的总和，以 S0表示。
过冷度越大，珠光体片间距越小。
粒状珠光体：在铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织称为粒状珠光体。
一般是经过球化退火等一些特定的热处理后获得渗碳体形核在奥氏体晶界处——片状珠光体。
渗碳体形核在奥氏体晶粒内——粒状珠光体。
因此形成粒状珠光体的条件是保证渗碳体的晶核在奥氏体晶粒内部形成。
先共析转变：亚共析钢或过共析钢从单相奥氏体区冷却到双相区时，首先析出铁素体或渗碳体的现象。
奥氏体化以后以较快的速度过冷到铁碳相图的GS和ES延长线以下的温区（称为伪共析区）时，将不再有先共析相析出，奥氏体全部转变成珠光体型组织（即索氏体或屈氏体）。
因为这种组织的成分不是共析成分，所以称为伪共析组织或称伪共析体，这种转变称为伪共析转变。
钢中的魏氏组织：针状先共析铁素体或渗碳体及其间的珠光体组成的复相组织。
（特定取向）珠光体形核率I 及线长大速度v与转变温度之间的关系曲线均为具有极大值的下凹曲线转变温度降低，过冷度增大，奥氏体与珠光体的自由能差增大，相变驱动力△Gv增大，使临界形核功W 减小，上式中的第二项将增大，即使形核率增大。
随转变温度降低，原子扩散能力减弱，由于 Q基本不变，上式中的第一项将减小，使形核率减小；综合作用结果，导致珠光体的形核率对转变温度有极大值。
随转变温度降低，过冷度增大，使靠近珠光体的奥氏体中的碳浓度差增大，加速了碳原子的扩散速度，而且珠光体的片层间距 S 0减小，使碳原子的扩散距离缩短，这些因素都促使长大速度增大；随转变温度降低，碳原子扩散能力减弱，使长大速度减小。
综合作用结果，导致珠光体的长大速度对转变温度也有极大值。
珠光体等温转变动力学图的特点：1）孕育期2）C曲线鼻子：随转变温度降低，孕育期缩短，到某一温度达到最短，随后随温度降低又逐渐增加；3）转变速度极大：等温转变时，当转变量50%时，转变速度达到极大值，随后转变速度逐渐降低；4）过共析钢和亚共析钢的C曲线左上方，都有一条先共析渗碳体或铁素体的析出线。
奥氏体中碳含量对珠光体转变速度的影响规律：亚共析成分奥氏体，珠光体转变速度随碳含量的增加而减慢。
碳含量增加铁素体形核率降低。
过共析成分奥氏体，珠光体转变速度随碳含量的增加而增加。
碳含量增加渗碳体形核率增加。
力学性能：珠光体的强度、硬度高于铁素体，而低于贝氏体、渗碳体和马氏体，塑性和韧性则高于贝氏体、渗碳体和马氏体，因此珠光体组织适合切削加工或冷成型加工珠光体的强度、硬度及塑性均随珠光体团直径及片间距的减小而升高。
相间析出：含有强碳（氮）化物形成元素的奥氏体，在珠光体转变之前或转变过程中可能发生纳米碳（氮）化物的析出，而析出是在奥氏体和铁素体相界面上发生，也称为相间析出，也称为相间沉淀马氏体相变的主要特征：表面浮凸现象和切变共格性、马氏体转变的无扩散性、惯习面和一定的位向关系、亚结构、转变的非恒温性和不完全性、马氏体转变的可逆性不同的钢马氏体相变后正方度有变化，说明碳原子可能在X、Y或Z位置，这是与奥氏体中存在着某些与奥氏体化学成分相关的晶体缺陷所造成五种马氏体：1）板条状马氏体（位错） 2）透镜片状马氏体（孪晶） 3）蝶状马氏体（位错无孪晶） 4）薄片状马氏体（孪晶） 5）ε-马氏体（层错）对于碳钢： 1）C%＜0.3%时，板条马氏体； 2）0.3%～1.0%时，板条和透镜片状混合的马氏体；3） C% >1.0%时，全部为透镜片状马氏体。