第一章 金属固态相变概论
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马氏体与奥氏体的晶体学关系： 马氏体与奥氏体的晶体学关系： {011}α’ // {111}γ <111> α’ // <011> γ
10
3.第二相的形状 与应变能的关系 第二相的形状
比容差应变能-----新相形成时体积变化受到母相约束而产生的弹性应变能 新相形成时体积变化受到母相约束而产生的弹性应变能 比容差应变能 比重 比容
∆G = n∆GV + η n Es + nEε
2 3
• ∆GV 为每个原子母相转变为新相时的自由 能变化； 能变化； • η为晶核的形状因子； 为晶核的形状因子； 为晶核的形状因子 • Es为单位面积界面能； 为单位面积界面能； • Eε为新相晶核每个原子的应变能。 为新相晶核每个原子的应变能。
16
11
非共格相界的应变能
• 新相呈球状时，体积 应变能最大；针状次 片状时最低。 之；片状时最低。 • 新相／母相相界为非 共格界面时，考虑到 降低相变时的应变能 ， 新相往往呈片状。 新相往往呈片状。
12
4.晶体缺陷的作用 晶体缺陷的作用
• 大多固态相变的形核功较大，晶内存在的 大多固态相变的形核功较大， 缺陷对固态相变具有明显的促进作用。 缺陷对固态相变具有明显的促进作用。
第一章
金属固态相变概论
1
第一节 固态相变的主要类型 一、 平衡转变 1. 同素异晶转变 纯金属在一定的温度和压力下， 纯金属在一定的温度和压力下，由一种结 构转变为另一种结构的现象称为同素异晶 构转变为另一种结构的现象称为 同素异晶 转变。 转变。 若在固溶体中发生这种结构的转变， 若在固溶体中发生这种结构的转变 ， 则称 多形性转变。 为多形性转变。 F A
5.形成亚稳相 形成亚稳相
• 减少相变阻力
13
三、固态相变的形核
1. 经典形核理论简介 在未饱和蒸汽中是不 可能形成液滴的； 可能形成液滴的； 即使在过饱和的蒸汽 中，也只有半径超过 r ∗ 的液滴才能是体系 的自由能降低，相变 的阻力为增加的界面 能 ∆G s 。
14
∂( ∆G ) =0 ∂r r = r∗
22
（3）其它缺陷形核 ）
• 基体中出现层错，使结构近于沉淀相就容 基体中出现层错， 易促使沉淀相形核。 易促使沉淀相形核。
23
四、固态相变的晶核长大
• 新相晶核一旦形成后 ， 将按照其自身相变 新相晶核一旦形成后， 的需要，采取一定的方式长大。 的需要，采取一定的方式长大。 • 若新相的成分不同于母相 ， 则其长大的过 若新相的成分不同于母相， 程必然伴随原子的迁移， 扩散型相变、 程必然伴随原子的迁移 ， 扩散型相变 、 珠 光体相变、 脱溶分解、 光体相变 、 脱溶分解 、 贝氏体相变等均伴 有这种传质过程； 有这种传质过程； • 若新相成分与母相的相同 ， 例如马氏体相 若新相成分与母相的相同， 则只需结构改变， 而无需原子的迁移。 变 ， 则只需结构改变 ， 而无需原子的迁移 。
完全共格相界的应变能
• 当 沉淀相的切变模量 较小 时 ， 球状沉淀相的应 沉淀相的切变模量µ较小 较小时 变能最大，柱状次之，片状最小， 变能最大 ， 柱状次之 ， 片状最小 ， 若只考虑应变 新相倾向于呈片状析出； 能，则新相倾向于呈片状析出； • 当 沉淀相的切变模量 较大 时 ， 片状沉淀相的应 沉淀相的切变模量µ较大 较大时 变能最大，柱状次之，球状最小， 变能最大 ， 柱状次之 ， 球状最小 ， 若只考虑应变 新相倾向于呈球状析出。 能，则新相倾向于呈球状析出。
24
• 晶面能较小的晶面，其法线方向的长大速率较小， 晶面能较小的晶面，其法线方向的长大速率较小， 在长大过程中扩展； 将在长大过程中扩展； • 晶面能较大的晶面，其法线方向的长大速率反而 晶面能较大的晶面， 较大， 在长大过程中收缩，以致消失。 较大，将在长大过程中收缩，以致消失。
新相晶核的长大实质上是界面向母相 方向的迁移； 方向的迁移； （1）半共格界面的迁移 ） （2）非共格界面的迁移 ）
25
扩散控制型长大
D ∂Cα & dx = G= dτ Cβ − Cα ∂x
x = x0
• 长大速率与原子的扩散系 新相/母相界面上母 数 、 新相 母相界面上母 相一侧的浓度梯度成正比， 相一侧的浓度梯度成正比， 而与新相与母相间的浓度 差成反比。 差成反比。 • 温度下降，溶质在母相中 温度下降， 的扩散系数急剧减小， 的扩散系数急剧减小，故 新相的长大速率降低。 新相的长大速率降低。
α → α1 + α 2
特点 ：
新形成的微区之间无明显的界 新形成的微区之间 无明显的界 面和成分的突变； 面和成分的突变； 通过上坡扩散 上坡扩散， 通过 上坡扩散 ， 最终使均匀固 溶体变为不均匀固溶体。 溶体变为不均匀固溶体。 无需驱动力， 无需驱动力 ， 且进行的速度极 快。
5
二、 非平衡转变
8
完全共格相界
弹性畸变共格相界
半共格相界
非共格相界
9
2 惯习面和位向关系
• 新相往往在母相的一定晶面上形成，该晶面即称 新相往往在母相的一定晶面上形成， 惯习面。 为惯习面。 马氏体在奥氏体的(111)γ上形成， (111)γ既是 惯习面。 • 惯习面可能是原子移动最小距离就能形成新相的 面。 • 新相和母相之间的晶面和晶向往往存在一定的位 向关系，以减小两相间的界面能。 向关系，以减小两相间的界面能。
18
3. 形核率
∆G ∗ τ N ∗ = z β ∗ N exp( − )exp( − ) kT t
非平衡因子
1 ∂ ( ∆G ) z = − ⋅ ∂n 2 n = n∗ 2π kT
2
1 2
τ为Feder孕核期 为 孕核期
τ=
−κ kT 2 2 ∂ ( ∆G ) β [ ∂n 2 n = n∗
17
4） 由于固态相变时 ， 相变阻力较大 ， 为 ） 由于固态相变时， 相变阻力较大， 减小形核功， 减小形核功，需使新相和母相间的自由能 差增大，这就需要增加相变的过冷度， 差增大，这就需要增加相变的过冷度，所 固态相变时的过冷度均较大， 以固态相变时的过冷度均较大，特别是无 扩散相变时过冷度甚至达到了几。 扩散相变时过冷度甚至达到了几。
• κ为无量纲常数，数值在0.5~5之间。 为无量纲常数，数值在 之间。 为无量纲常数 之间
19
4. 固态相变的非均匀形核
∆G = n∆GV + η n σ αβ + nEε − η ′n′ σ αα
2 3 2 3
•
n′ 为母相在晶界上消失的原子数， ′n′ 为 η 为母相在晶界上消失的原子数， 这部分原子所构成界面的面积； 这部分原子所构成界面的面积；σαβ、σαα分 别为α/β、α/α单位面积界面能。 单位面积界面能。 别为 、 单位面积界面能
• 称r﹡为临界晶核半径， ﹡为临界晶核半径， 相应的△ 为形核功 相应的△G为形核功 △G﹡。 ﹡ • 按照 按照Gibbs理论，只有 理论， 理论 δ r≥r + 当 ，使得 2 ∆G ≥ ∆G∗ − kT 的晶坯 才能稳定地生长。 才能稳定地生长。
∗
15
2. 固态相变的均匀形核
• 设新相晶核的原子数为 ，则形成新相时的 设新相晶核的原子数为n， 自由能变化为的含碳量而变， 体的含碳量而变 ， 故称为伪共析体。 故称为伪共析体。
6
2. 马氏体相变 无扩散过程形成的 与母相成分相同的一种 过程形成的、 经无扩散过程形成的、与母相成分相同的一种 组织。 组织。 3. 块状转变 在一定的冷速下奥氏体转变为与母相成分相同 在一定的冷速下奥氏体转变为与母相成分相同 而形貌呈块状的 相的过程 相的过程。 而形貌呈块状的α相的过程。 4. 贝氏体相变 由铁素体和渗碳体组成的非层片状组织。 非层片状组织 由铁素体和渗碳体组成的非层片状组织。 5. 非平衡脱溶转变 在等温条件下， 在等温条件下，由过饱和固溶体中析出第二相的 过程。 恒温下析出的β相粒子保持 细小、 相粒子保持细小 过程 。 恒温下析出的 相粒子保持 细小 、 均匀分 布。
式中a 和b分别表示相界面两侧的α 相和β相 分别表示相界面两侧的α 式中 分别表示相界面两侧的 相和β （1）共格相界 ） 的点阵常数， 的点阵常数，且aα ＞aβ 。 所谓"共格 是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上， 共格"是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上 所谓 共格 是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上 ， 即两相的晶格是 ------ 共格界面 δ < 0.05 彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。但是理想的完全共格界面 彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。δ<0.25 ------ 半共格界面 ，只有在孪晶 0.05< 但是理想的完全共格界面， 且孪晶界即为孪晶面时才可能存在。 界，且孪晶界即为孪晶面时才可能存在。 ------ 非共格界面 δ>0.25 （2）半共格相界 ） 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大， 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大，则在相界面上不可能做到完 全的-一对应，于是在界面上将产生一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时 全的 一对应，于是在界面上将产生一些位错， 以降低界面的弹性应变能， 一对应 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。
4 有序化转变 α →α +α 固溶体中， 固溶体中，各组元的相对位置从无序过 渡到有序的过程，称为有序化转变。 渡到有序的过程，称为有序化转变。
1 2
4
5 增幅分解 由一种高温固溶体， 由一种高温固溶体 ， 冷至某一温度范围， 分解 冷至某一温度范围 ， 为两种与原固溶体结构相 为两种 与原固溶体结构相 而成分不同的微区的 同 ， 而成分不同 的微区的 转变称为增幅分解,可用反 转变称为增幅分解 可用反 应式表示为: 应式表示为
7
二、固态相变特点 1.相界面 相界面
• • 半共格相界上位错间距取决于相界处两相匹配晶 面的错配度。错配度δ 面的错配度。错配度δ定义为 具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界” 具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界”。 按结构特点， 按结构特点，相界面可分为：
共格相界 半共格相界 非共格相界
2 3
20
（1）晶界形核 ）
新相β在三晶粒相 交的棱边上形核
•新相 在α/α晶界上形核 新相β在 新相 晶界上形核
新相β在四晶粒相交的隅角上形核 新相 在四晶粒相交的隅角上形核
21
（2）位错形核 ）
• 刃型位错比螺型位错更为有利； 刃型位错比螺型位错更为有利； • 较大柏氏矢量的位错促进形核的作用更为 有效； 有效； • 在位错结和位错割阶处易于形核； 在位错结和位错割阶处易于形核； • 单独位错比亚晶界上的位错对形核更为有 效； • 小角度晶界或亚晶界上惯习面选择性形核 ； 小角度晶界或亚晶界上惯习面选择性形核；
2
2 平衡脱溶转变
高温过饱和固溶体缓 慢冷却过程中析出第 二相的过程 特点。 特点。
新相的成分和结构始终 新相的成分和结构始终 与母相的不同； 与母相的不同； 母相不会消失。 母相不会消失。 A Fe3CII
3
3 共析转变 合金冷却时， 由一种母相同时析出两 合金冷却时 ， 由一种母相同时 析出两 种不同固相的过程称为共析转变 的过程称为共析转变。 种不同固相的过程称为共析转变。
•
由
∂ ( ∆G ) =0 ∂n n = n∗
，可求得
3 ∗
8η 3 Es n =− 9( ∆GV + Eε )
∗
η σ αβ 4 ∆G = 27 ( ∆GV + Eε )2
3
• •
•
1） σαβ 、 Eε 的减小 ， 均使形核功降低 ， 从而有 ） 的减小， 均使形核功降低， 利于形核。 利于形核。 2） 若新相 母相的界面为 共格或半共格界面 ， 母相的界面为共格或半共格界面 ） 若新相/母相的界面为 共格或半共格界面， 由于界面能较低， 由于界面能较低 ， 影响形核功的主要因素为新 相的应变能。 为降低应变能， 相的应变能 。 为降低应变能 ， 新相趋向于呈片 状或针状。 状或针状。 3） 若新相 母相的界面为 非共格界面 ， 由于界 母相的界面为非共格界面 ） 若新相/母相的界面为 非共格界面， 面能较高，影响形核功的主要因素为新相/母相 面能较高 ， 影响形核功的主要因素为新相 母相 界面面积。 为减小界面面积， 界面面积 。 为减小界面面积 ， 新相趋向于呈球 状。
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3.第二相的形状 与应变能的关系 第二相的形状
比容差应变能-----新相形成时体积变化受到母相约束而产生的弹性应变能 新相形成时体积变化受到母相约束而产生的弹性应变能 比容差应变能 比重 比容
∆G = n∆GV + η n Es + nEε
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• ∆GV 为每个原子母相转变为新相时的自由 能变化； 能变化； • η为晶核的形状因子； 为晶核的形状因子； 为晶核的形状因子 • Es为单位面积界面能； 为单位面积界面能； • Eε为新相晶核每个原子的应变能。 为新相晶核每个原子的应变能。
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非共格相界的应变能
• 新相呈球状时，体积 应变能最大；针状次 片状时最低。 之；片状时最低。 • 新相／母相相界为非 共格界面时，考虑到 降低相变时的应变能 ， 新相往往呈片状。 新相往往呈片状。
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4.晶体缺陷的作用 晶体缺陷的作用
• 大多固态相变的形核功较大，晶内存在的 大多固态相变的形核功较大， 缺陷对固态相变具有明显的促进作用。 缺陷对固态相变具有明显的促进作用。
第一章
金属固态相变概论
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第一节 固态相变的主要类型 一、 平衡转变 1. 同素异晶转变 纯金属在一定的温度和压力下， 纯金属在一定的温度和压力下，由一种结 构转变为另一种结构的现象称为同素异晶 构转变为另一种结构的现象称为 同素异晶 转变。 转变。 若在固溶体中发生这种结构的转变， 若在固溶体中发生这种结构的转变 ， 则称 多形性转变。 为多形性转变。 F A
5.形成亚稳相 形成亚稳相
• 减少相变阻力
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三、固态相变的形核
1. 经典形核理论简介 在未饱和蒸汽中是不 可能形成液滴的； 可能形成液滴的； 即使在过饱和的蒸汽 中，也只有半径超过 r ∗ 的液滴才能是体系 的自由能降低，相变 的阻力为增加的界面 能 ∆G s 。
14
∂( ∆G ) =0 ∂r r = r∗
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（3）其它缺陷形核 ）
• 基体中出现层错，使结构近于沉淀相就容 基体中出现层错， 易促使沉淀相形核。 易促使沉淀相形核。
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四、固态相变的晶核长大
• 新相晶核一旦形成后 ， 将按照其自身相变 新相晶核一旦形成后， 的需要，采取一定的方式长大。 的需要，采取一定的方式长大。 • 若新相的成分不同于母相 ， 则其长大的过 若新相的成分不同于母相， 程必然伴随原子的迁移， 扩散型相变、 程必然伴随原子的迁移 ， 扩散型相变 、 珠 光体相变、 脱溶分解、 光体相变 、 脱溶分解 、 贝氏体相变等均伴 有这种传质过程； 有这种传质过程； • 若新相成分与母相的相同 ， 例如马氏体相 若新相成分与母相的相同， 则只需结构改变， 而无需原子的迁移。 变 ， 则只需结构改变 ， 而无需原子的迁移 。
完全共格相界的应变能
• 当 沉淀相的切变模量 较小 时 ， 球状沉淀相的应 沉淀相的切变模量µ较小 较小时 变能最大，柱状次之，片状最小， 变能最大 ， 柱状次之 ， 片状最小 ， 若只考虑应变 新相倾向于呈片状析出； 能，则新相倾向于呈片状析出； • 当 沉淀相的切变模量 较大 时 ， 片状沉淀相的应 沉淀相的切变模量µ较大 较大时 变能最大，柱状次之，球状最小， 变能最大 ， 柱状次之 ， 球状最小 ， 若只考虑应变 新相倾向于呈球状析出。 能，则新相倾向于呈球状析出。
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• 晶面能较小的晶面，其法线方向的长大速率较小， 晶面能较小的晶面，其法线方向的长大速率较小， 在长大过程中扩展； 将在长大过程中扩展； • 晶面能较大的晶面，其法线方向的长大速率反而 晶面能较大的晶面， 较大， 在长大过程中收缩，以致消失。 较大，将在长大过程中收缩，以致消失。
新相晶核的长大实质上是界面向母相 方向的迁移； 方向的迁移； （1）半共格界面的迁移 ） （2）非共格界面的迁移 ）
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扩散控制型长大
D ∂Cα & dx = G= dτ Cβ − Cα ∂x
x = x0
• 长大速率与原子的扩散系 新相/母相界面上母 数 、 新相 母相界面上母 相一侧的浓度梯度成正比， 相一侧的浓度梯度成正比， 而与新相与母相间的浓度 差成反比。 差成反比。 • 温度下降，溶质在母相中 温度下降， 的扩散系数急剧减小， 的扩散系数急剧减小，故 新相的长大速率降低。 新相的长大速率降低。
α → α1 + α 2
特点 ：
新形成的微区之间无明显的界 新形成的微区之间 无明显的界 面和成分的突变； 面和成分的突变； 通过上坡扩散 上坡扩散， 通过 上坡扩散 ， 最终使均匀固 溶体变为不均匀固溶体。 溶体变为不均匀固溶体。 无需驱动力， 无需驱动力 ， 且进行的速度极 快。
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二、 非平衡转变
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完全共格相界
弹性畸变共格相界
半共格相界
非共格相界
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2 惯习面和位向关系
• 新相往往在母相的一定晶面上形成，该晶面即称 新相往往在母相的一定晶面上形成， 惯习面。 为惯习面。 马氏体在奥氏体的(111)γ上形成， (111)γ既是 惯习面。 • 惯习面可能是原子移动最小距离就能形成新相的 面。 • 新相和母相之间的晶面和晶向往往存在一定的位 向关系，以减小两相间的界面能。 向关系，以减小两相间的界面能。
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3. 形核率
∆G ∗ τ N ∗ = z β ∗ N exp( − )exp( − ) kT t
非平衡因子
1 ∂ ( ∆G ) z = − ⋅ ∂n 2 n = n∗ 2π kT
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τ为Feder孕核期 为 孕核期
τ=
−κ kT 2 2 ∂ ( ∆G ) β [ ∂n 2 n = n∗
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4） 由于固态相变时 ， 相变阻力较大 ， 为 ） 由于固态相变时， 相变阻力较大， 减小形核功， 减小形核功，需使新相和母相间的自由能 差增大，这就需要增加相变的过冷度， 差增大，这就需要增加相变的过冷度，所 固态相变时的过冷度均较大， 以固态相变时的过冷度均较大，特别是无 扩散相变时过冷度甚至达到了几。 扩散相变时过冷度甚至达到了几。
• κ为无量纲常数，数值在0.5~5之间。 为无量纲常数，数值在 之间。 为无量纲常数 之间
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4. 固态相变的非均匀形核
∆G = n∆GV + η n σ αβ + nEε − η ′n′ σ αα
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n′ 为母相在晶界上消失的原子数， ′n′ 为 η 为母相在晶界上消失的原子数， 这部分原子所构成界面的面积； 这部分原子所构成界面的面积；σαβ、σαα分 别为α/β、α/α单位面积界面能。 单位面积界面能。 别为 、 单位面积界面能
• 称r﹡为临界晶核半径， ﹡为临界晶核半径， 相应的△ 为形核功 相应的△G为形核功 △G﹡。 ﹡ • 按照 按照Gibbs理论，只有 理论， 理论 δ r≥r + 当 ，使得 2 ∆G ≥ ∆G∗ − kT 的晶坯 才能稳定地生长。 才能稳定地生长。
∗
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2. 固态相变的均匀形核
• 设新相晶核的原子数为 ，则形成新相时的 设新相晶核的原子数为n， 自由能变化为的含碳量而变， 体的含碳量而变 ， 故称为伪共析体。 故称为伪共析体。
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2. 马氏体相变 无扩散过程形成的 与母相成分相同的一种 过程形成的、 经无扩散过程形成的、与母相成分相同的一种 组织。 组织。 3. 块状转变 在一定的冷速下奥氏体转变为与母相成分相同 在一定的冷速下奥氏体转变为与母相成分相同 而形貌呈块状的 相的过程 相的过程。 而形貌呈块状的α相的过程。 4. 贝氏体相变 由铁素体和渗碳体组成的非层片状组织。 非层片状组织 由铁素体和渗碳体组成的非层片状组织。 5. 非平衡脱溶转变 在等温条件下， 在等温条件下，由过饱和固溶体中析出第二相的 过程。 恒温下析出的β相粒子保持 细小、 相粒子保持细小 过程 。 恒温下析出的 相粒子保持 细小 、 均匀分 布。
式中a 和b分别表示相界面两侧的α 相和β相 分别表示相界面两侧的α 式中 分别表示相界面两侧的 相和β （1）共格相界 ） 的点阵常数， 的点阵常数，且aα ＞aβ 。 所谓"共格 是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上， 共格"是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上 所谓 共格 是指界面上的原子同时位于两相晶格的结点上 ， 即两相的晶格是 ------ 共格界面 δ < 0.05 彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。但是理想的完全共格界面 彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。δ<0.25 ------ 半共格界面 ，只有在孪晶 0.05< 但是理想的完全共格界面， 且孪晶界即为孪晶面时才可能存在。 界，且孪晶界即为孪晶面时才可能存在。 ------ 非共格界面 δ>0.25 （2）半共格相界 ） 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大， 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大，则在相界面上不可能做到完 全的-一对应，于是在界面上将产生一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时 全的 一对应，于是在界面上将产生一些位错， 以降低界面的弹性应变能， 一对应 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。
4 有序化转变 α →α +α 固溶体中， 固溶体中，各组元的相对位置从无序过 渡到有序的过程，称为有序化转变。 渡到有序的过程，称为有序化转变。
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5 增幅分解 由一种高温固溶体， 由一种高温固溶体 ， 冷至某一温度范围， 分解 冷至某一温度范围 ， 为两种与原固溶体结构相 为两种 与原固溶体结构相 而成分不同的微区的 同 ， 而成分不同 的微区的 转变称为增幅分解,可用反 转变称为增幅分解 可用反 应式表示为: 应式表示为
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二、固态相变特点 1.相界面 相界面
• • 半共格相界上位错间距取决于相界处两相匹配晶 面的错配度。错配度δ 面的错配度。错配度δ定义为 具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界” 具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界”。 按结构特点， 按结构特点，相界面可分为：
共格相界 半共格相界 非共格相界
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（1）晶界形核 ）
新相β在三晶粒相 交的棱边上形核
•新相 在α/α晶界上形核 新相β在 新相 晶界上形核
新相β在四晶粒相交的隅角上形核 新相 在四晶粒相交的隅角上形核
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（2）位错形核 ）
• 刃型位错比螺型位错更为有利； 刃型位错比螺型位错更为有利； • 较大柏氏矢量的位错促进形核的作用更为 有效； 有效； • 在位错结和位错割阶处易于形核； 在位错结和位错割阶处易于形核； • 单独位错比亚晶界上的位错对形核更为有 效； • 小角度晶界或亚晶界上惯习面选择性形核 ； 小角度晶界或亚晶界上惯习面选择性形核；
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2 平衡脱溶转变
高温过饱和固溶体缓 慢冷却过程中析出第 二相的过程 特点。 特点。
新相的成分和结构始终 新相的成分和结构始终 与母相的不同； 与母相的不同； 母相不会消失。 母相不会消失。 A Fe3CII
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3 共析转变 合金冷却时， 由一种母相同时析出两 合金冷却时 ， 由一种母相同时 析出两 种不同固相的过程称为共析转变 的过程称为共析转变。 种不同固相的过程称为共析转变。
•
由
∂ ( ∆G ) =0 ∂n n = n∗
，可求得
3 ∗
8η 3 Es n =− 9( ∆GV + Eε )
∗
η σ αβ 4 ∆G = 27 ( ∆GV + Eε )2
3
• •
•
1） σαβ 、 Eε 的减小 ， 均使形核功降低 ， 从而有 ） 的减小， 均使形核功降低， 利于形核。 利于形核。 2） 若新相 母相的界面为 共格或半共格界面 ， 母相的界面为共格或半共格界面 ） 若新相/母相的界面为 共格或半共格界面， 由于界面能较低， 由于界面能较低 ， 影响形核功的主要因素为新 相的应变能。 为降低应变能， 相的应变能 。 为降低应变能 ， 新相趋向于呈片 状或针状。 状或针状。 3） 若新相 母相的界面为 非共格界面 ， 由于界 母相的界面为非共格界面 ） 若新相/母相的界面为 非共格界面， 面能较高，影响形核功的主要因素为新相/母相 面能较高 ， 影响形核功的主要因素为新相 母相 界面面积。 为减小界面面积， 界面面积 。 为减小界面面积 ， 新相趋向于呈球 状。