金属固态相变

第一章金属固态相变的基本规律
1.固态相变：指在金属陶瓷等固态材料中，当温度或压力改变时，内部组织或结构发生变化，即由一种相状态转变为另一种相状态。

2.平衡转变：在极为缓慢的加热或者冷却条件下形成符合状态图的平衡组织的相得转变。

3.非平衡转变：在非平衡加热或冷却的条件喜爱，平衡转变受到抑制，将发生平衡图上不能反映的转变类型，获得不平衡组织或平稳状态的组织。

4.纯金属的同素异构转变：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。

5.多形性转变：固溶体的同素异构转变。

6.共析转变：冷却时，固溶体同时析出分解为两个不同成分和结构的相的固态相变。

7.包析转变：冷却时，由俩个固相合并转变为一个固相的固态相变过程。

8.钢种的马氏体相变：将A以较大的冷却速度过冷到低温区，替代原子难以扩散，则A以无扩散方式发生转变，即在Ms点以下进行的马氏体转变，即称为马氏体转变。

9.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，在缓慢冷却的条件下，过饱和固溶体将析出新相的过程。

10.非平衡脱溶：合金固溶体在高温下溶入了较多的合金元素，在快速冷却条件下，固溶体中来不及析出新相，一直冷却到较低温度下，得到过饱和固溶体的过程。

11.按原子迁移特征分为：（1）扩散型相变：原子的迁移造成原有原子的邻居关系的破坏。

①界面控制扩散型相变②体扩散控制扩散型相变；（2）原子的迁移没有破坏原有原子的邻居关系，原子位移不超过原子间距。

12.按热力学分：（1）一级相变：在相变温度下，两相得自由焓及化学位均相等，但是化学位一级偏导数不等；（2）二级相变：相变时，化学位的一级偏导数相等，但是二级偏导数不等。

13.相变的驱动力和阻力：
相变过程驱动力阻力热力学条件
相结晶成固相△G相变=G固-G液新相表面能△G表驱动力>阻力
固态相变△G相变=G新-G旧△G界面+△G畸变
14.界面能△G界面：由结构界面能和化学界面能组成：（1）δSt结构界面能：由于界面处的原子键合被切断或被削弱，引起了势能的升高而形成的界面能：（2）δCh化学界面能：由于原子的结合键与两相内部原子键合的差别而导致的界面能量的升高。

15.新旧相界面分为：（1）非共格界面；（2）半共格界面；（3）共格界面
16.畸变能分为：（1）共格畸变能；（2）非共格畸变能。

17.固态相变形核要求有一个临界过冷度△Tc，只有当过冷度△T>△Tc时才满足相变热力学条件。

这是固态相变形核与液-固相变的根本区别。

18.晶体缺陷对形核的催化作用：（1）母相界面有现成的一部分，因而只需部分重建；（2）原缺陷能跨越贡献给形核功，形核功变小；（3）界面处扩散速率比晶内快的多；（4）相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛；（5）溶质原子易于偏聚在晶界处，这有利于提高形核率。

19.晶界形核与界面，界核，界隅有关。

界隅>界核>界面
20.形核率：单位时间，单位体积母相中形成新相晶核的数目。

（N=C*f）C-临界核胎浓度；f-临界核胎成核频率。

21.长大速度：单位时间新相长大的线长度。

22.P27相变动力学曲线。

等温转变图（C曲线）
23.显微组织粗化是由于系统中储存着大量界面能的缘故，降低界面能跨越使系统趋于更加稳定的状态。

24.弥散析出相得聚集长大：小颗粒消失，大颗粒长大粗化。

25.P29渗碳体片溶解，球化过程示意图
26（一）固态相变和液固相变的异同点？
答：相同：形核和长大规律相同，驱动力相同。

异处：（1）固态相变阻力增加了应变能等，即固态相变中形核困难；（2）固态相变要求有一个临界过冷度△Tc，只有△T>△Tc时，才能满足相变热力学条件。

（三）为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相，晶体缺陷对固态相变形核有何影响？答：相变为了形核，要提高共格性，降低界面能，降低畸变能，选择阻力小的方向进行，即产生过度相。

晶体缺陷对形核有催化作用：（1）母相界面有现成的一部分，因而只需部分重建；（2）原缺陷能跨越贡献给形核功，形核功变小；（3）界面处扩散速率比晶内快的多；（4）相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛；（5）溶质原子易于偏聚在晶界处，这有利提高形核率。