第一章 金属固态相变概论2(固态相变1)
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第1章金属固态相变概论1.1金属固态相变的主要类型1.2金属固态相变的分类1.3金属固态相变的主要特点1.4固态相变的形核1.5固态相变时的晶核长大1.6固态相变动力学1.1金属固态相变的主要类型21ααα+→一、平衡转变61.同素异构体转变和多晶型转变62.平衡脱溶转变6共析转变6包析转变6调幅分解6有序化转变1.1金属固态相变的主要类型二、不平衡转变6伪共析转变6马氏体转变6块状转变6贝氏体转变6不平衡脱溶沉淀(时效)固态相变包括三个基本变化6晶体结构的变化:如同素异构转变、多晶型转变、马氏体相变;6化学成分的变化:调幅分解,只有成分转变而无相结构的变化;6有序程度的变化:如有序化转变,磁性转变、超导转变1.2金属固态相变的分类按热力学分类6平衡转变:缓慢加热或冷却同素异构、共析转变、调幅分解等6不平衡转变:快速加热或冷却伪共析转变、M转变、B转变等按动力学分类(依据原子运动的情况)6扩散型:脱溶沉淀、共析转变、有序化、块状转变、同素异构转变6非扩散型:M转变1.3金属固态相变的主要特点基本特点:È固态相变阻力大È原子迁移率低È非均匀形核派生特点:È低温相变时出现亚稳相È新相有特定形状È相界面È位向关系È存在惯习面新相有特定形状析出物的形状由相变中比体积(比容差)应变能和界面能的共同作用。
新相与母相保持弹性联系时,相同体积的晶核比较,新相呈片状的比体积应变能最小,针状次之,球状最大。
若过冷度很大,r*很小,界面能居主要地位,两相间易形成共格或半共格界面以降低表面能,同时应变能的降低使新相倾向于形成盘状(或薄片状)若过冷度很小时,r*较大,界面能居次要地位,两相间易形成非共格界面以降低应变能,若两相比容差很小,新相倾向于形成球状以降低界面能;若两相比容差较大,则倾向于形成针状以兼顾界面能和应变能相界面界面能居中界面能最小界面能最大位向关系为了减少界面能,新相与母相之间往往存在一定的晶体学关系,它们常以原子密度大而彼此匹配较好的低指数晶面相互平行来保持这种位向关系。
第一章金属固态相变基础基本概念:固态相变、惯习面、共析相变、伪共析相变、调幅分解、TTT曲线、CCT曲线重点与难点:1、固态相变分类、固态相变的驱动力和阻力。
2、C曲线为何呈C形?影响C曲线的因素有哪些?3、根据C曲线判断冷却转变产物。
第二章钢中奥氏体的形成基本概念:奥氏体、晶粒度、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度重点与难点:1、熟悉Fe-C相图。
2、奥氏体形成过程,晶核长大过程中C原子扩散?3、影响奥氏体形成速率的因素?4、影响奥氏体晶粒长大的因素?第三章珠光体转变基本概念:珠光体、片间距、珠光体团、索氏体、屈氏体、片状珠光体、粒状珠光体重点与难点:1、片状珠光体形成过程,晶核长大过程中C原子扩散?2、影响珠光体转变动力学的因素?3、珠光体的机械性能?第四章马氏体转变基本概念:马氏体、切变共格相变、Ms点、奥氏体的热稳定化、奥氏体的机械热稳定化重点与难点:1、板条马氏体和片状马氏体的形貌特征、晶体学特点、亚结构及其力学性能的差异?2、马氏体相变特征?2、影响钢中Ms点的主要因素?3、马氏体的机械性能?马氏体高强度、高硬度的原因?第五章贝氏体转变基本概念:贝氏体、切变共格相变、魏氏组织、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、无碳化物贝氏体重点与难点:1、比较上贝氏体和下贝氏体的组织特征与性能特点。
2、贝氏体相变特征?3、影响贝氏体相变动力学的主要因素?第六章钢中的回火转变基本概念:回火、二次淬火、二次硬化、调质处理、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体、第一类回火脆性、第二类回火脆性重点与难点:1、简述回火过程的几个阶段。
2、第一类回火脆性和第二类回火脆性产生原因?如何避免?3、比较索氏体与回火索氏体、屈氏体与回火屈氏体的组织及性能的区别。
第七章合金的脱溶沉淀与时效基本概念:脱溶(沉淀)、固溶处理、时效、淬火时效、回归重点与难点:1、以Al-Cu合金为例,说明时效过程中过渡相和平衡相的形成过程。
2、简述三种时效硬化机制。
《金属材料热处理》思考题(成型09级)第1章绪论第2章固态相变概论1. 金属固态相变的主要类型、特点2. 金属固态相变按(1)相变前后热力学函数、(2)原子迁移情况、(3)相变方式分为哪几类?3. 金属固态相变主要有哪些变化?4. 金属固态相变有哪些特点?5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么?加以说明。
6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么?加以说明。
7. 何谓热处理?热处理的目的是什么?热处理在机械加工过程中作用有那些?热处理与合金相图有何关系?8. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响?Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm9. 一些概念:固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制第3章钢的热处理原理与工艺第1节1、奥氏体的组织、结构和性能特点。
2、从成分和工艺角度说明如何细化奥氏体晶粒?3.以碳扩散的观点说明奥氏体的长大机理。
4、共析钢的奥氏体的形成包括哪几个过程?为什么说奥氏体形成是受碳扩散控制的?非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有何异同?为什么有剩余渗碳体溶解过程?5、影响奥氏体转变速度的因素有哪些?如何影响?合金钢的奥氏体转变的有什么特点?6、影响奥氏体晶粒度的因素有哪些?如何影响?注意合金元素的影响。
第2节1.试设计一种采用金相硬度法测定共析钢TTT图的方法。
(测定TTT图的原理和方法。
)2.请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体等温转变图,并回答下列问题:(1)说明图中各线、区的意义。
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。