文档介绍：第一章金属固态相变概论
一、金属固态相变的主要类型
(一)平衡转变
固态金属在缓慢加热和冷却时发生的能获得符合相图所示平衡组织的相变。包括同素异构转变、多形性转变、平衡脱溶沉淀、共析转变、调幅(增幅)分解、有序化转变。
(二)非平衡转变
固态金属在快速加热或冷却时,由于平衡转变受到抑制,可能发生某些非平衡转变而得到在相图上不能反映的非平衡组织。包括伪共析转变、马氏体转变、块状转变、贝氏体转变、不平衡脱溶沉淀(时效)。
二、金属固态相变的主要特点
金属固态相变与凝固过程相同处:
以新相和母相的自由能差作为相变的驱动力;
大多数固态相变也都包含形核和长大两个基本过程,并遵循结晶过程的一般规律。
但因其为固态下的结晶过程,故又具有不同于液态金属结晶的一系列特点。
(一)相界面
不同于金属凝固过程中的固—液界面,固态相变时,新相与母相之间的界面是两种晶体的界面。根据界面上两相原子在晶体学上匹配程度的不同,可分为共格界面、半共格界面、非共格界面等三类。
1、共格界面
界面上的原子同时位于两相的结点上,即两相界面上的原子排列匹配,界面上的原子为两相所共有。
只有对称孪晶界才是理想的共格界面。
两相点阵总是有一定差别,或者是点阵结构不同,或者点阵参数不同,因此两相界面要完全共格,在界面附近就必须产生弹性应变。
弹性应变能的大小取决于两相界面上原子间距的相对差值,即错配度:
显然,错配度越大,弹性应变能就越大。
2、半共格界面
当错配度增大到一定程度是,便难以继续维持完全共格,于是将在界面上产生一些位错,以降低界面的弹性应变能,这时界面上的两相原子变成部分地保持匹配,即半共格
界面上的两相原子部分地保持匹配。
3、非共格界面
两相界面处的原子排列相差很大,即错配度很大时,只能形成非共格界面。这种界面与大角度晶界相似,是由原子不规则排列的很薄的过渡层所构成。
由于界面上原子排列的不规则性会导致界面能升高,因此,非共格界面能最高,半共格界面能次之,而共格界面能最低。因此,界面结构的不同,对新相的形核、长大过程以及相变后的组织形态等都将产生很大影响。
(二)两相间的晶体学关系
固态相变时,为了减少新相与母相之间的界面能,两种晶体之间往往存在一定的位向关系,他们常以低指数的、原子密度大而又彼此匹配较好的晶面互相平行。如马氏体转变时马氏体的密排面{011}与奥氏体的密排面{111}平行。
一般说来,当新相与母相间为共格或半共格界面时,两相间必然存在一定的晶体学取向关系;若两相间无一定的取向关系,则其界面必定为非共格界面。
1、取向(位向)关系