金属固态相变概论2固态相变.ppt

金属材料及热处理,第一章 金属固态相变概论,材料与化工学院,钢的淬火时再讲,固态相变可分为两大类型：扩散型相变与非扩散型相变。扩散型相变是指在形核与长大的各个阶段都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热激活后克服能垒障碍才能进入新相。种类众多：同素异构转变，珠光体转变、脱溶沉淀等。,1.7 扩散型相变,1.8 非扩散型相变,1、无扩散相变定义：原子不发生随机走动的相变。2、无扩散相变种类：铁磁性转变、铁电性转变、马氏体转变等。3、马氏体转变定义：狭义定义：碳钢在淬火(快速冷却到低温)过程中得到的高硬度生成相；广义定义：马氏体型转变得到的生成相。4、马氏体转变意义：具有学术价值；具有工业上的应用价值。,1.8 无扩散相变,一、马氏体相变的基本特征二、马氏体转变的晶体学（了解）三、马氏体的形态与性能四、陶瓷材料中的马氏体相变（了解）,一、马氏体相变的基本特征,1、是无扩散的相变 低温快速(0.50.05s)转变；相邻原子的相对位移不超过原子间距；(点阵重构)具有很高的过饱和度；,2是一种发生均匀点阵变形(点阵畸变)的转变点阵畸变式转变：通过均匀的应变(切变+膨胀)，把一种点阵转变成另一种点阵。转变时的动力学和生成相形态，受转变过程中的弹性应变能控制。,一、马氏体相变的基本特征,3、存在一个无畸变面从宏观上看，界面就是惯习面，是无畸变的。不变平面应变,一、马氏体相变的基本特征,4、马氏体内有滑移和孪晶变形 为了减小转变过程中的应变能。,二、马氏体转变的晶体学,母相奥氏体(A、)与马氏体相(M、)之间，存在取向关系。贝茵关系：,晶体学表象理论：,三、马氏体转变的形态与性能,1 板条状马氏体：由许多成束的马氏体板条组成。a、一个原晶粒中有几个板条块(A)；b、一个板条块为几个平行的板条束(B)；c、一个板条束内分布若干平行的板条。每一个板条为一个单晶体；其尺寸约为0.3m4m200m；板条具有平直界面；界面取向接近于其惯习面111。相同惯习面的板条，平行排列构成一个板条束。d、板条之间是一层连续的、高度变形的、残余奥氏体薄膜(约20nm)。e、板条内部是高密度位错(0.30.9)1012cm-2,笼统地分为片状(wc0.6%)和板条状(wc)。,三、马氏体转变的形态与性能,2 片状马氏体 片状通常为凸透镜片状。a、相界面是曲面。b、主平面是片的中心处平面(片中平直线，“中脊”)；其惯习面为(225)或(259)；c、亚结构主要为孪晶；3 其他形貌：蝶状马氏体：薄片(板)状马氏体。,三、马氏体转变的形态与性能,碳含量对马氏体的硬度的影响(1)钢中马氏体最主要的特性就是高硬度、高强度。(2)强度、硬度与碳含量密切相关。马氏体及钢的硬度随碳含量的增加而增强。(3)马氏体的塑性和韧度：与含碳量、组织形态及亚结构密切相关。,四、陶瓷材料中的马氏体相变,在正常压力下，ZrO2陶瓷在固态下会发生马氏体转变。,