1.2金属固态相变的分类

即按化学位的变化：
这说明：一级相变 时，有体积和熵的 突变，即有体积的 胀缩及潜热的释放 或吸收。 金属中大多数 固态相变属于一级 相变。
如果相变时，化学位的一级偏导数相等，但 二级偏导数不等，则称为二级相变。 一级偏导数相等，即：
V

V

S S


说明：二级相变时，没有体积和熵的突 变，即没有体积的胀缩及潜热的释放或 吸收。 但压缩系数k，等压热容Cp，膨胀系数α 有突变。有序转变等为二级相变。
钢中各相的比体积

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对于过冷奥氏体转变为马氏体、贝氏体、珠光体，体积都 是膨胀的。表1-2列举了碳素钢中奥氏体、铁素体、渗碳 体、马氏体等各相比容不同，奥氏体在向珠光体、贝氏体、 马氏体转变时，比容均增大，体积均膨胀，如表1-3所示。
1.2金属固态相变的分类



按相变的平衡状态可以分为平衡相变和 非平衡相变； 按热力学分类，可分为一级相变和二级 相变； 按原子的迁移特征分类，可分为扩散型 相变和无扩散型相变。
1、按相变的平衡状态分类

1.1平衡转变 定义：在极为缓慢的加热或冷却的条件 下获得符合状态图的平衡组织的相。属 于平衡转变。平衡转变有以下七种。



定义：冷却时，固溶体同时分解为两个不同 成分和结构的相的固态相变称为共析转变。 用反应式γ α+β表示。 如钢中的共析分解：A F+ Fe3C。是两相 共析共生的过程。 反过来则称为逆共析： F+ Fe3C A
1.1.4包析转变


定义：冷却时由两个固相合并转变为一 个固相的固态相变过程称为包析转变。 用α+β γ表示。 在Fe-B系中，于910℃发生γ+Fe2B α 的 包 析 反 应 。 此 外 ， 在 Mg—Zn 系 、 Cu—Zn系合金中也有包析转变。 与包晶转变不同。δ＋L A
1.1.5平衡脱溶
在高温相中固溶了一定量合金元素，当温度降低时溶解 度下降，在足够缓慢冷却的条件下，过饱和固溶体将析出新 相，此过程称为平衡脱溶。 新相的析出，母相的成分和体积分数不断变化。新相的 成分、结构与母相不同。例如，奥氏体中析出二次渗碳体， 就属于这种转变。
1.1.6调幅分解

定义： 某些合金在高温时形成单相的均匀的固溶体, 缓慢冷却到某一温度范围内时,通过上坡扩散, 分解为两相,其结构与原固溶体相同,但成分 不同,是成分不均匀的固溶体,这种相变称为 调幅分解. 用反应式α α1+α2表示。
1.2.4 块状相变
钢和合金中的块状转变也是一种不平衡 转变。如，在极快的冷却速度时，γ－Fe 可能通过块状相变的机制转变为α-Fe。 块状相变与马氏体转变不同 。 （块状相变在本书贝氏体一章讲述）

1.2.5不平衡脱溶沉淀


与上述平衡脱溶不同，合金固溶体在高温下溶 入了较多的合金元素，之后快冷，固溶体中来 不及析出新相，一直冷却到较低温度下（如室 温），得到过饱和固溶体。 然后，在室温或加热到其溶解度曲线以下的温 度进行等温保持，从过饱和固溶体中析出一种 新相，该新相的成分和结构与平衡沉淀相不同， 此称不平衡脱溶沉淀。
1.2非平衡转变
在非平衡加热或冷却条件下,平衡转 变受到抑制,将发生平衡图上不能反映的 转变类型,获得不平衡组织或亚稳状态的 组织. 钢中及有色合金中都能发生不平衡 转变. 如钢中发生的马氏体相变,贝氏体相 变等。
1.2.1 伪共析转变
定义：某些成分的钢，当奥氏体以较快的速度冷却时， 奥氏体被过冷到ES线和GS线的延长线以下时，如图1-1所示。 这时奥氏体同时满足析出铁素体和渗碳体的条件，将同时析 出铁素体和渗碳体。这一过程称为伪共析转变。
1.1.1同素异构转变


定义：纯金属在温度、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，称为同 素异构转变。 如，锰，不同温度下，具有α-Mn、β-Mn、γMn、δ-Mn；铁在不同条件下，具有α-Fe、 γ-Fe、δ-Fe、 ε-Fe等晶体结构。 钛、钴、锡等金属也都具有同素异构转变。
1.1.2多形性转变


定义：固溶体的同素异构转变称为多形性转变。 纯金属中溶入溶质元素形成固溶体时，也发生 同素异构转变。如奥氏体是碳及合金元素溶入 γ-Fe的固溶体。奥氏体能转变为α－铁素体、 δ-铁素体。 同素异构转变和多形性转变是固态相变的主要 类型，是固态相变复杂多变的根源之一。
1.1.3共析转变
1.1.7有序化转变

铁-铝合金、金-铜合金、铜-锌合金等合金系 中都可以发生有序化转变。 如 ， 在 铁 铝 系 平 衡 图 中 ， 铝 含 量 在 13.9 ～ 20% Fe-Al合金,从700℃以上的无序结构的 α-相缓冷下来发生 α β1(Fe3Al)，Fe3Al为有序固溶体，具有体心 立方结构。
2.按原子迁移特征分类


固态相变发生相的晶体结构的改造或化学成分 的调整，若原子的迁移造成原有原子的邻居关 系的破坏，则属扩散型相变。 反之，若不破坏原有原子的邻居关系，每次原 子位移不超过一个原子间距，成分不改变，则 为无扩散型相变。
3．按热力学分类
相变的热力学分类是按温度和压力对自由焓的 偏导函数在相变点（To ，Po ）的数学特征，将相变 分为一级相变、二级相变或更高级的相变。 当温度升、降到临界点T0 时，将发生α⇌β相 变。如果外界条件使这一转变成为一个似静过程， 则两相的自由焓及化学位均相等，即：μα=μβ ， G α= G β。 如果，相变时的化学位的一级偏导数不等，则 称为一级相变。
Fe-C相图左下角和伪共析区示意图
1.2.2 钢中的马氏体相变


将奥氏体以较大的冷却速度过冷到低温 区，奥氏体以无扩散方式发生转变，即 在Ms点以下发生马氏体转变。得到马氏 体组织。 应当指出：在有色金属和非金属陶瓷中 也存在马氏体相变。
1.2.3 贝氏体转变


钢中的奥氏体过冷到中温区，在珠光体 和马氏体转变温度之间，发生贝氏体转 变。形成以贝氏体铁素体为基体，其上 分布着渗碳体，或ε－碳化物，或残留奥 氏体等相的组织形貌。（详见贝氏体转 变一章） 应当指出：在有色金属及合金中也存在 贝氏体相变。