材料工程基础讲稿

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同素异构转变 纯金属晶体结构转变。 如纯铁在912℃, γ ↔ α的转变。
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多形性转变 固溶体的同素异构转变。如亚共析钢A沿GS线析 出F。
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平衡脱溶沉淀
缓慢冷却,过饱和固溶体沿平衡相图确定的固溶度线析出第二相 的过程。
特点:母相不消失,但随新相析出，母相的成分和体积分数不断 变化，新相结构和成分始终与母相不同。如Fe3CⅡ从A中析出等。
生变化时金属和纯金属的各种转变。
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提高新一代燃气涡轮发动机的推重比，6070％需要依靠材料技术结构设计实现
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掌握金属相变的基本规律,在学习中明确: 在什么条件下发生何种转变? 转变以怎样的机构进行?得到何种相和组织？ 这种相和组织转变将带来何种物理、化学和力
着贝氏体转变,也称为中温转变。此时铁原子已难以扩散, 但碳原子还可以扩散，因此出现了一种独特的有碳原子 扩散的不平衡转变－贝氏体转变。转变产物也是 α相和 碳化物的混合物，但 相的碳含量与形态均与珠光体不同
。贝氏体的转变机制究竟是马氏体的无扩散型的切变共
格转变，还是珠光体的扩散型转变，或是一种独特的转 变机制，目前尚存在尖锐的学术观点分歧。
学性能？ 怎样利用这种转变作为一种技术手段,得到预
期的使用性能。 即:探讨金属的成分－组织－性能之间的关系，
具有研究、设计新型金属材料，使用现有各种金属 材料和研究、设计热处理工艺的理论基础。
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合成与制备 / 加工工艺
性能
Processing , Structure, Properties, Performance The four components of the discipline of materials science and engineering and their interrelationship.
1.按热力学分类
由相变前后热力学函数的变化,可将固态相变分为一级、二级及
三级相变。
相变时新母相化学位相等，但化学位的一级偏微商不等，称为一
级相变。设α为新相，β为母相，
则:
, T P T P , P T P T
因为
S,V,
P T
所以 SS,VV
只有成分变化：调幅分解 只有有序化程度：有序化转变
共析转变、脱溶沉淀、B转变、包析转变等，既有结构上的变化， 又有成分上的变化;。
注：同一金属或合金，在不同条件下可以发生不同的转变，获得 不同的组织和性能。
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§1－2 金属固态相变的分类
金属固态相变的类型很多,常用的分类方法有:
有熵S和体积V的不连续变化，有相变潜热和体积的突变。除部分
有序化转变，金属固态相变均属于一级相变。
共析转变 : 如 F e 7 2 C 7F eF3C e
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包析转变 冷却时由两个固相合并为一个固相的反应称为包析
转变。
1: + → 2: + →
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调幅分解
百度文库
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结构相同但成分有明显差
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第一章 金属固态相变概论
§1－1金属固态相变的主要类型
1.平衡转变
在缓慢加热或冷却时所发生的符合状态图平衡
组织的相变为平衡转变,主要有:
同素异构转变
纯金属晶体结构转变。
如纯铁在913℃,α γ 的转变。
多形性转变
固溶体的同素异构转变。如亚共析钢A沿GS线析
出F。
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材料工程基础
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绪论
金属固态相变的两个概念: 狭义概念:指金属的各种相变
如金属点阵结构的改变、化合物的溶解或析出、点阵中
原子无序－有序的变化等。
广义概念：包括组织转变
如机械孪生、再结晶等在内的各种转变。
金属固态相变：
研究纯金属和合金在温度和压力改变时,发生的相结 构和组织转变。
更广泛：辐射场、应力场、电场、引力场等外界条件发
些不平衡转变。
1)铁碳合金中的不平衡转变 由Fe-Fe3C状态图左下角可知，当A自高温缓慢冷却到GSE线以
下时，将从A→F或Fe3C。此时A中的碳将向S点靠拢。当达到S点 时→共析转变。但A从高温快速冷却，共析转变来不及进行，A将发 生一系列不平衡转变
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伪共析转变 当A从高温以较快的 速度冷却到GS与ES的延长线以下时, 将从A中同时析出F和Fe3C。类似共 析转变,但F和Fe3C的比值不是定值， 而是随着A中的碳量而变——伪共析转 变。转变产物称为P。
别的微区转变——调幅分解。反应式: 。
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特点:上坡扩散，均匀固溶体→不均匀固溶体。
有序化转变 固溶体中，各组元原子的相对位置由无序→有序的转变过程。
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2.不平衡转变 加热或冷却速度↑→平衡转变受到抑制,发生某些状态图上不能
反映的转变→不平衡或亚稳组织。 转变与状态图密切相关,根据合金状态图，可以判断可能发生那
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2）不平衡脱溶沉淀
不平衡脱溶沉淀是加热至一定 温度下的单相过饱和的 固溶 体（图1－2）,以一定的速度 冷却,抑制平衡脱沉淀的发生， 故冷却到室温将得到过饱和
固溶体。在室温或低于固溶 度曲线的某一温度等温时将 自 相中析出成分与结构均与
平衡脱溶不同的新相，称为 不平衡脱溶沉淀。
在工业中，合金的重要性质， 如力学强度和韧性、抗蠕变 和耐磨性、磁性和超导性能 等，都与第二相沉淀颗粒相 关。
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小结:尽管固态相变类型的种类繁多,但是归纳起来,相变过程所发生 的变化不外乎三个方面:结构、成分和有序程序。
只有结构结构变化：同素异构转变、多形性转变、马氏体转变、块 状转变等只有结构上的变化;
马氏体转变 通过无扩散的共格切变转变 为成分相同但晶体结构不同的相。M转变并不发生在两相自由焓相 等的To温度，而必须过冷至Ms温度转变才能进行。
块状转变 冷却速度不够快时γ相的原子通过非共格界面的短程快 速扩散转变为成分相同的相，转变产物呈块状，表面无浮凸。
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贝氏体转变 在高温珠光体和低温马氏体转变之间还存在