金属固态相变原理

金属固态相变原理知识框架图，奥氏体，珠光体，贝氏体马氏体

固态相变

• 奥氏体化
  • 奥氏体的组织、结构、性能
  • 奥氏体的转变过程
  • 奥氏体转变热力学
  • 奥氏体转变动力学
    • 动力学图特点
      • 孕育期
      • 曲线s型
      • 温度升高，孕育期缩短，速度加快
    • 影响珠光体转变为奥氏体因素
      • 温度
      • 碳含量
      • 原始组织
      • 合金元素
• 过冷奥氏体转变
  • 过冷奥氏体转变类型
    • 珠光体转变
    • 马氏体转变
    • 贝氏体转变
  • TTT图
    • 测定方法（四种）
    • 基本类型
      • 单C型
      • 双C型，P转变滞后
      • 双C型，B转变滞后
      • 只有B转变
      • 只有P转变
    • 影响因素（四种）
    • 应用（四种）
  • 热处理方法
    • 四把火
      • 退火
        • 完全退货
        • 等温退火
        • 不完全退货
        • 球化退火
        • 去应力退火
        • 再结晶退火
      • 正火
      • 淬火
      • 回火
    • 表面热处理
      • 子主题
      • 子主题
• 珠光体转变
• 马氏体转变
  • 马氏体转变晶体学
  • 马氏体组织形态
    • 板条马氏体
    • 片状马氏体
    • 蝶状马氏体
    • 薄板状马氏体
    • ∈-马氏体
    • 影响马氏体组织形态和亚结构的因素
      • 化学成分
        • 含碳量
        • 合金元素
          • 缩小r区的元素（Cr V Mo W Ti）：有利于板条马氏体
          • 扩大r区的元素(Ni Mn ):有利于片状马氏体
          • 降低层错能的元素：∈-马氏体
      • Ms点的影响（随着Ms点下降）
        • 形态：板条→蝶状→透镜片状→薄片状
        • 亚结构：位错→孪晶
      • 奥氏体的层错能
      • 奥氏体的强度
  • 马氏体相变特点（四点）
  • 马氏体转变热力学
    • 相变驱动力：两相自由能差
    • 相变阻力
      • 界面能
      • 弹性能（比容变化）
      • 克服切变抗力
      • 形成大量位错，孪晶需要的能
      • 临近马氏体塑形变形所需的能
    • Ms点
      • 物理意义：母相和马氏体两相之间的体积自由能差达到相变所需最小驱动力的温度
      • Ms点的影响因素
        • 化学成分
          • 含碳量增加，Ms点下降
          • Al Co 提高Ms点，其余合金元素降低Ms点
        • 加热规程：提高奥氏体区内加热温度，延长加热时间，使Ms点上升。原因：奥氏体晶粒长大、缺陷减少、成分均匀化，本质是奥氏体强度
        • 冷缺速度：高冷速，提高Ms点
        • 弹性应力
          • 单向应力，使Ms点上升
          • 三向压应力，使Ms点下降
        • 塑形变形
          • 奥氏体晶粒细化，Ms点下降
          • T。-Ms点：升高Ms点，形变诱发马氏体，机械驱动力
  • 马氏体转变动力学（形核率，长大速度）
    • 变温马氏体转变：变温瞬时形核，瞬时长大，马氏体转变速度取决于形核率
    • 等温马氏体转变：等温形核，瞬时长大
    • 爆发式转变，自触发形核
    • 热弹性马氏体相变
      • 普通马氏体：长到一极限尺寸停止
      • 热弹性马氏体：马氏体片随温度降低长大，温度升高减小
      • 热弹性马氏体转变特点
        • 热弹性：降温马氏体片长大，升温减小
        • 相界面始终维持共格关系
        • 具有完全可逆性，可以恢复到原来母相的点阵结构，位向关系
      • 出现热弹性马氏体的必要条件
        • 马氏体与母相的界面要维持共格关系，为此马氏体和母相的比容差要小
        • 母相应具有有序的点阵结构
    • 表面马氏体相变
      • 在稍高于Ms点的温度等温，在表面形成马氏体，心部还是奥氏体
  • 奥氏体稳定化
    • 定义
      • 由于内部结构发生某种变化，而使得奥氏体向马氏体的转变呈现迟滞的现象
    • 结果
      • 残余奥氏体的升高
      • 硬度下降
      • 尺寸稳定性下降
      • 抗接触疲劳能力升高
    • 分类
      • 热稳定化
        • 定义：淬火时因缓慢冷却或冷却过程中停留，引起奥氏体稳定性提高，马氏体转变迟滞的现象
        • 热稳定化程度：滞后温度，残余奥氏体量
        • 机制：C N原子在等温停留过程中，进入位错形成柯氏气团，阻止马氏体转变进行
      • 机械稳定化
        • 特点
          • Md点以上，对奥氏体塑形变形，形变量大时，引起奥氏体稳定化提高
          • Md点以下，变形可以诱发马氏体相变，但是使得未转变的奥氏体稳定化
          • 形变温度高稳定化程度大
          • 少量塑形变形起不到稳定化的作用，反而促进马氏体转变
        • 机制
          • 塑形变形，引入缺陷，破坏新相与母相的共格关系，阻碍马氏体核长大，使奥氏体稳定化
  • 形状记忆效应
    • 定义
      • 将某些材料进行变形后，加热到某一温度以上，自动回复原来形状
    • 镍钛合金，铜基合金，铁基合金
  • 超弹性
    • 定义
      • 由应力变化引起的非线性弹性行为，与热弹性行为比，其致变因素是应力而不是温度
    • 应用：弹簧，接线柱，眼镜架
• 贝氏体转变
  • 贝氏体转变特点
    • 转变温度：介于M转变与P转变之间
    • 转变产物：a相和K相组成的两相混合物（非层状）
    • 转变动力学：动力学曲线S型，动力学图C型，转变不能进行到底
    • 扩散性：Fe原子不扩散，C原子扩散
    • 晶体学特征：有表面浮凸，倒V型或帐篷状
  • 贝氏体显微组织特征（四个）
  • 贝氏体转变热力学
  • 贝氏体转变动力学
    • 等温动力学曲线
      • S型（珠光体），转变不能进行到底(P)
      • 等温温度高，转变量小
      • 有孕育期
      • 转变速度先增后减
    • TTT图
      • C型
      • 有一上限温度Bs
      • 鼻子，
      • 碳钢，P转变和B转变的曲线合并在一起
      • B转变的C曲线，由B上和B下的曲线合并而成，说明B上和B下的形成机制可能不同
    • 影响B转变动力学的因素
      • 转变温度
      • 化学成分
        • 含碳量：随A中含碳量的增加，B转变速度下降
        • 合金元素：除Al,Co外，其他的合金元素使得B转变速度下降，同时使B的转变温度下降，从而使得P与B的C曲线分开
      • A晶粒大小：晶粒增大，孕育期变长，转变速度变慢,B上在晶界形核，B下在晶内
      • 外加磁场：加快B转变
      • 应力场：加快B转变
  • 贝氏体的机械性能
• 回火