西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)課件第八章_固態(tài)相變

1、第八章第八章 固態(tài)相變固態(tài)相變1第八章固態(tài)相變第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 1 1 界面類型界面類型: :錯配度錯配度=（-）/ 完全共格界面：完全共格界面：=0=0，應(yīng)變能和界面能接近于零；，應(yīng)變能和界面能接近于零； 彈性應(yīng)變共格界面：彈性應(yīng)變共格界面：0.050.05，界面能，界面能 0.1 J/m0.1 J/m2 2，應(yīng)變能增加；，應(yīng)變能增加； 半共格界面：半共格界面：0.050.050.250.25，界面能，界面能 0.5 J/m0.5 J/m2 2，應(yīng)變能降低；，應(yīng)變能降低； 非共格界面：非共格界面：0.250.25，界面能，界面能 1.0 J/m1.0 J/m2

2、 2，應(yīng)變能進(jìn)一步降低。，應(yīng)變能進(jìn)一步降低。 2第九章 固態(tài)相變第一節(jié)概述界面能依共界面能依共格界面、半格界面、半共格界面和共格界面和非共格界面非共格界面的順序而遞的順序而遞增增應(yīng)變能恰恰應(yīng)變能恰恰相反。相反。第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 界面能界面能 固固-固兩相界面能遠(yuǎn)比液固兩相界面能遠(yuǎn)比液-固兩相界面能高：固兩相界面能高： 一部分是形成新相界面時，因同類鍵、異類鍵的結(jié)一部分是形成新相界面時，因同類鍵、異類鍵的結(jié)合強度和數(shù)量變化引起的化學(xué)能；合強度和數(shù)量變化引起的化學(xué)能； 另一部分是由界面原子的不匹配產(chǎn)生的點陣畸變能另一部分是由界面原子的不匹配產(chǎn)生的點陣畸變能 界面能依

3、共格界面、半共格界面和非共格界面的順序界面能依共格界面、半共格界面和非共格界面的順序而遞增而遞增3第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 應(yīng)變能應(yīng)變能: :包括共格應(yīng)變能和體積應(yīng)變能。包括共格應(yīng)變能和體積應(yīng)變能。 共格應(yīng)變能：共格界面新舊兩相點陣常數(shù)差異引起的共格應(yīng)變能：共格界面新舊兩相點陣常數(shù)差異引起的應(yīng)變能。應(yīng)變能。 體積應(yīng)變能：由于新相與母相的比容不同，固態(tài)相變體積應(yīng)變能：由于新相與母相的比容不同，固態(tài)相變時新相的生成必然受到周圍母相的約束而產(chǎn)生彈性應(yīng)變時新相的生成必然受到周圍母相的約束而產(chǎn)生彈性應(yīng)變而增加的應(yīng)變能。而增加的應(yīng)變能。 新相與母相的比容差

4、別越大，則體積應(yīng)變能越大。新相與母相的比容差別越大，則體積應(yīng)變能越大。 單位體積應(yīng)變能的大小還與新相的幾何形狀有關(guān)單位體積應(yīng)變能的大小還與新相的幾何形狀有關(guān)。4第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述球狀應(yīng)變能最大，針狀球狀應(yīng)變能最大，針狀次之，片狀（盤狀）應(yīng)次之，片狀（盤狀）應(yīng)變能最小。變能最小。 第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 2 2 位向關(guān)系位向關(guān)系 當(dāng)兩相界面為共格或半共格時，新相晶核與母相之當(dāng)兩相界面為共格或半共格時，新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。新相的某一晶面和晶向間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行。分別與母相的某一晶面

5、、晶向平行。如：鋼由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檎今R氏體如：鋼由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檎今R氏體: : 111/110 ，/ 。 5第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 3 3 慣習(xí)現(xiàn)象慣習(xí)現(xiàn)象 * * 新相沿新相沿特定的晶向特定的晶向在母相在母相特定晶面特定晶面上形成。上形成。 慣習(xí)方向慣習(xí)方向 （母相）（母相） 慣習(xí)面慣習(xí)面 原因：沿應(yīng)變能最小的方向和界面能最低的界面發(fā)原因：沿應(yīng)變能最小的方向和界面能最低的界面發(fā)展。展。6第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第一節(jié) 概 述一一 固態(tài)相變的特點固態(tài)相變的特點 3 3 慣習(xí)現(xiàn)象慣習(xí)現(xiàn)象7第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述魏氏組織（白色片狀）魏氏組織

6、（白色片狀）第一節(jié) 概 述二二 固態(tài)相變的分類固態(tài)相變的分類1 1 按相變過程中原子遷移情況按相變過程中原子遷移情況 （1 1）擴）擴 散散 型：依靠原子的長距離擴散；相界面非共型：依靠原子的長距離擴散；相界面非共格。（如珠光體、奧氏體轉(zhuǎn)變，格。（如珠光體、奧氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,CFe,C都可擴散。）都可擴散。） （2 2）非擴散型：舊相原子有規(guī)則地、協(xié)調(diào)一致地通過）非擴散型：舊相原子有規(guī)則地、協(xié)調(diào)一致地通過切變轉(zhuǎn)移到新相中；相界面共格、原子間的相鄰切變轉(zhuǎn)移到新相中；相界面共格、原子間的相鄰 關(guān)系不變；化學(xué)成分不變。（如馬氏體轉(zhuǎn)變，關(guān)系不變；化學(xué)成分不變。（如馬氏體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)e,CFe,C都不都不擴

7、散。）擴散。） （3 3）半擴散型：既有切變，又有擴散。（如貝氏體）半擴散型：既有切變，又有擴散。（如貝氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變，F(xiàn)eFe切變，切變，C C擴散。）擴散。）8第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第一節(jié) 概 述二二 固態(tài)相變的分類固態(tài)相變的分類 2 2 按相變方式分類按相變方式分類 （1 1）有核相變：有形核階段，新相核心可均勻形）有核相變：有形核階段，新相核心可均勻形成，也可擇優(yōu)形成。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。成，也可擇優(yōu)形成。大多數(shù)固態(tài)相變屬于此類。 （2 2）無核相變：無形核階段，以成分起伏作為開）無核相變：無形核階段，以成分起伏作為開端，新舊相間無明顯界面，如調(diào)幅分解。端，新舊相間無明顯界面，

8、如調(diào)幅分解。 9第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第二節(jié) 固態(tài)相變的形核一一 均勻形核均勻形核 1 1 形核的能量條件形核的能量條件GnGv+n2/3 + nEs 臨界晶核形核功：臨界晶核形核功：G*=4 /27 3 3 /(Gv+Es)210第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第二節(jié) 固態(tài)相變的形核一一 均勻形核均勻形核 1 1 形核時的能量變化形核時的能量變化 （1 1）相變驅(qū)動力相變驅(qū)動力: :體積自由能體積自由能GvGv （2 2）相變阻力相變阻力:界面能界面能 , ,應(yīng)變能應(yīng)變能Es 11具有低表面能和高應(yīng)變能的共格具有低表面能和高應(yīng)變能的共格/ /半共格晶核：半共格晶核：為了降低應(yīng)變能，新相傾向

9、于呈為了降低應(yīng)變能，新相傾向于呈盤狀和片狀盤狀和片狀；具有高表面能和低應(yīng)變能的具有高表面能和低應(yīng)變能的非共格晶核非共格晶核：為了降低表面能，新相傾向于為了降低表面能，新相傾向于呈球狀呈球狀。若相變后應(yīng)變能顯著增加，則新相趨向于呈片狀若相變后應(yīng)變能顯著增加，則新相趨向于呈片狀或針狀?；蜥槧睢５诎苏?固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第一節(jié) 概 述一一 均勻形核均勻形核 相變阻力大：界面能增加相變阻力大：界面能增加 額外彈性應(yīng)變能：比體積差額外彈性應(yīng)變能：比體積差 擴散困難（新、舊相化學(xué)成分不同時）擴散困難（新、舊相化學(xué)成分不同時） 固態(tài)相變困難固態(tài)相變困難 固態(tài)相變均勻形核的可能性很小，非均勻形核（依靠固態(tài)

10、相變均勻形核的可能性很小，非均勻形核（依靠晶體缺陷）是主要的形核方式。晶體缺陷）是主要的形核方式。12第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述 點點 缺陷類型缺陷類型 線線 面面晶格畸變、自由能高，晶格畸變、自由能高，促進(jìn)形核及相變。促進(jìn)形核及相變。第二節(jié) 固態(tài)相變的形核二二 非均勻形核非均勻形核 表面能高，降低表面能高，降低G* （1 1）晶界形核）晶界形核 新相在母相表面部分界面重建，降低新相在母相表面部分界面重建，降低 界面能界面能13第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大結(jié)構(gòu)混亂，易擴散，利于擴散相變結(jié)構(gòu)混亂，易擴散，利于擴散相變第二節(jié) 固態(tài)相變的形核二二 非均勻形核非均勻形核 新相生成處位錯消失，能量釋放

11、，提新相生成處位錯消失，能量釋放，提 高驅(qū)動力高驅(qū)動力（2 2）位錯形核）位錯形核 新相生成處位錯不消失，可作為半共新相生成處位錯不消失，可作為半共 格界面的形成部分格界面的形成部分 易于發(fā)生偏聚（氣團(tuán)），有利于成分易于發(fā)生偏聚（氣團(tuán)），有利于成分 起伏，易于擴散，有利于發(fā)生擴散型起伏，易于擴散，有利于發(fā)生擴散型 相變相變 14第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第二節(jié) 固態(tài)相變的形核二二 非均勻形核非均勻形核 促進(jìn)擴散促進(jìn)擴散 新相生成處空位消失，提供能量新相生成處空位消失，提供能量 （3 3）空位形核）空位形核 空位群可凝結(jié)成位錯促進(jìn)形核空位群可凝結(jié)成位錯促進(jìn)形核 （在過飽和固溶體的脫溶析出過程

12、（在過飽和固溶體的脫溶析出過程 中，空位作用更明顯。）中，空位作用更明顯。）15第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第二節(jié) 固態(tài)相變的形核二二 非均勻形核非均勻形核 2 非均勻形核的能量變化非均勻形核的能量變化G nGv +n2/3 + nEs - GD GD晶體缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)降低的能量。晶體缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)降低的能量。 162h第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大 17第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大對擴散型相變來說，新相長大分為對擴散型相變來說，新相長大分為界面控制界面控制和和擴散控擴散控制制的兩種過程。的兩種過程。界面控制：新舊兩相成分相同，通過相界面附近原子界面控制：新舊兩相成分

13、相同，通過相界面附近原子的短程遷移進(jìn)行長大，如同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、再結(jié)晶；的短程遷移進(jìn)行長大，如同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、再結(jié)晶；擴散控制：新舊兩相成分不同，通過原子的長程擴散擴散控制：新舊兩相成分不同，通過原子的長程擴散進(jìn)行長大，如脫熔相的長大、共析轉(zhuǎn)變。進(jìn)行長大，如脫熔相的長大、共析轉(zhuǎn)變。 第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大 晶核生長機制晶核生長機制 （1 1）非共格界面）非共格界面 18第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大界面為原子不規(guī)界面為原子不規(guī)則排列的過渡薄則排列的過渡薄層：原子直接遷移層：原子直接遷移界面為臺階狀：界面為臺階狀：原子遷移至新相原子遷移至新相臺階端部臺階端部第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大 1 1 晶核

14、生長機制晶核生長機制 19第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大 切變長大切變長大（2 2）半共格界面）半共格界面 臺階式長大（位錯滑移）臺階式長大（位錯滑移）第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大 2 2 晶核生長速率晶核生長速率 （1 1）界面控制長大）界面控制長大 新相生成時無成分變化新相生成時無成分變化( (只有結(jié)構(gòu)、只有結(jié)構(gòu)、 有序度變化）短程輸送有序度變化）短程輸送 u=exp(-Q/kT)1-exp(-Gv/kT) 20第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大晶核長大速率是擴散系數(shù)晶核長大速率是擴散系數(shù)D D和相變驅(qū)動力和相變驅(qū)動力Gv的綜合影響。的綜合影響。 第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大 2 2 晶核生長速率

15、晶核生長速率 新相生成時有成分變化新相生成時有成分變化 遠(yuǎn)程擴散遠(yuǎn)程擴散（2 2）擴散控制長大）擴散控制長大 u=dx/dt=(u=dx/dt=( C C / / x)D/(Cx)D/(C -C-C ) ) 21第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大第三節(jié) 固態(tài)相變的晶核長大3 相變動力學(xué)相變動力學(xué) f=1-exp(-btn) f 轉(zhuǎn)變量（體積分?jǐn)?shù)）；轉(zhuǎn)變量（體積分?jǐn)?shù)）； b-常數(shù)，取決于相變溫度、母相常數(shù)，取決于相變溫度、母相 成分和晶粒大小等；成分和晶粒大小等； n-常數(shù)，取決于相變類型和形核常數(shù)，取決于相變類型和形核 位置；位置； t-時間。時間。22第八章 固態(tài)相變第二節(jié)形核長大TTT 曲線曲

16、線第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 脫熔轉(zhuǎn)變概念：脫熔轉(zhuǎn)變概念：當(dāng)固溶體因溫度變化等而呈過當(dāng)固溶體因溫度變化等而呈過飽和狀態(tài)時，將自發(fā)地發(fā)生分解過程，其所含的過飽和狀態(tài)時，將自發(fā)地發(fā)生分解過程，其所含的過飽和溶質(zhì)原子通過擴散而形成新相析出，此過程稱飽和溶質(zhì)原子通過擴散而形成新相析出，此過程稱為脫溶。相圖中具有溶解度變化的體系，從單相區(qū)為脫溶。相圖中具有溶解度變化的體系，從單相區(qū)經(jīng)過溶解度飽和線進(jìn)入兩相區(qū)時，就要發(fā)生脫溶分經(jīng)過溶解度飽和線進(jìn)入兩相區(qū)時，就要發(fā)生脫溶分解。解。 許多熱處理過程都與過飽和固溶體的脫熔有關(guān)，許多熱處理過程都與過飽和固溶體的脫熔有關(guān)， 奧氏體析出鐵素體的先共

17、析轉(zhuǎn)變、鐵素體中析出滲奧氏體析出鐵素體的先共析轉(zhuǎn)變、鐵素體中析出滲碳體、淬火后的時效處理、回火處理都是典型的脫碳體、淬火后的時效處理、回火處理都是典型的脫熔轉(zhuǎn)變。熔轉(zhuǎn)變。23第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 24第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 新相的脫溶通常以形核和生長方式進(jìn)行。溫度新相的脫溶通常以形核和生長方式進(jìn)行。溫度高時發(fā)生平衡脫溶，析出平衡的第二相；如溫度較高時發(fā)生平衡脫溶，析出平衡的第二相；如溫度較低，可能先形成亞穩(wěn)的過渡相；如快速冷卻至室溫低，可能先形成亞穩(wěn)的過渡相；如快速冷卻至室

18、溫或低溫或低溫(稱為淬火或稱固溶處理稱為淬火或稱固溶處理)，還可能保持原先，還可能保持原先的過飽和固溶體而不分解，但這種亞穩(wěn)態(tài)很不穩(wěn)定，的過飽和固溶體而不分解，但這種亞穩(wěn)態(tài)很不穩(wěn)定，在一定條件下會發(fā)生脫溶析出過程（沉淀或時效），在一定條件下會發(fā)生脫溶析出過程（沉淀或時效），生成亞穩(wěn)的過渡相。生成亞穩(wěn)的過渡相。 由于固態(tài)中原子擴散速率低尤其在溫度較低由于固態(tài)中原子擴散速率低尤其在溫度較低時更為困難，故脫溶過程難以達(dá)到平衡，脫溶產(chǎn)物時更為困難，故脫溶過程難以達(dá)到平衡，脫溶產(chǎn)物往往以亞穩(wěn)態(tài)的過渡相存在。往往以亞穩(wěn)態(tài)的過渡相存在。25第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 固態(tài)相變

19、的特點：易出現(xiàn)過渡相固態(tài)相變的特點：易出現(xiàn)過渡相 * * 固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難固態(tài)相變阻力大，直接轉(zhuǎn)變困難 協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)協(xié)調(diào)性中間產(chǎn)物（過渡相）物（過渡相） Fe3C +(3Fe+C) 例例 M +Fe3C26第八章 固態(tài)相變第一節(jié)概述第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 按照系統(tǒng)自由焓取最低原則，脫熔相應(yīng)為平按照系統(tǒng)自由焓取最低原則，脫熔相應(yīng)為平衡相。但實際發(fā)生的過程中，相當(dāng)多的情況衡相。但實際發(fā)生的過程中，相當(dāng)多的情況都是介穩(wěn)平衡的，但它并非過程終態(tài)，在一都是介穩(wěn)平衡的，但它并非過程終態(tài)，在一定的條件下，介穩(wěn)相會轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶庀啵纬啥ǖ臈l件下，介穩(wěn)相會轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶庀?，形成所謂

20、所謂脫熔貫序脫熔貫序現(xiàn)象。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工現(xiàn)象。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工藝目標(biāo)或?qū)嶋H可能獲得的狀態(tài)，幾乎都是脫藝目標(biāo)或?qū)嶋H可能獲得的狀態(tài)，幾乎都是脫熔貫序中的介穩(wěn)狀態(tài)，而并非平衡狀態(tài)。熔貫序中的介穩(wěn)狀態(tài)，而并非平衡狀態(tài)。27第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 A1-Cu合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)變）變） Al-CuAl-Cu合金加熱到合金加熱到550550保保溫，得到單相溫，得到單相固溶體，固溶體，淬火后于淬火后于130130保溫進(jìn)行保溫進(jìn)行時效處理，隨保溫時間延時效處理，隨保溫時間延長的長的脫熔貫序為：脫熔貫序為： G G.P.P 2

21、8第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 A1-Cu合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)變）變） Al-CuAl-Cu合金加熱到合金加熱到550550保保溫，得到單相溫，得到單相固溶體，固溶體，淬火后于淬火后于130130保溫進(jìn)行保溫進(jìn)行時效處理，隨保溫時間延時效處理，隨保溫時間延長的長的脫熔貫序為：脫熔貫序為： G G.P.P 29第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 一一 脫熔轉(zhuǎn)變脫熔轉(zhuǎn)變 A1-Cu合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)變）合金的時效（脫熔轉(zhuǎn)變） Al-CuAl-Cu合金加熱到合金加熱到550550保溫，保溫，得到單相得到單相

22、固溶體，淬火后固溶體，淬火后于于130130保溫進(jìn)行時效處理，保溫進(jìn)行時效處理，隨保溫時間延長的隨保溫時間延長的脫熔貫序脫熔貫序為：為： G G.P.P 30第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 A1-Cu合金的時效合金的時效脫熔貫序為：脫熔貫序為： G G.P.P 相：相： A1-Cu合金固溶體（面心立方）合金固溶體（面心立方） G.PG.P：圓盤狀的熔質(zhì)原子：圓盤狀的熔質(zhì)原子CuCu富集區(qū)，與母相完全共格。富集區(qū)，與母相完全共格。 ：成分接近：成分接近CuAlCuAl2 2，圓片狀過渡相（脫熔相），正方點陣，與，圓片狀過渡相（脫熔相），正方點陣，與母相共格，強化作用最

23、強。母相共格，強化作用最強。 ：成分接近：成分接近CuAlCuAl2 2，圓片狀過渡相（脫熔相），與母相呈半共格，圓片狀過渡相（脫熔相），與母相呈半共格關(guān)系，強化作用減弱。關(guān)系，強化作用減弱。 ：平衡相，：平衡相， CuAlCuAl2 2。與母與母 相呈非共格關(guān)系，強相呈非共格關(guān)系，強 化作用顯著減弱?；饔蔑@著減弱。31第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二二 脫熔類型脫熔類型 根據(jù)脫熔過程中母相成分變化的特點，根據(jù)脫熔過程中母相成分變化的特點，脫熔過程分為連續(xù)脫熔和不連續(xù)脫熔。脫熔過程分為連續(xù)脫熔和不連續(xù)脫熔。 32第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型

24、相變示例 脫溶組織形貌（連續(xù)脫熔）脫溶組織形貌（連續(xù)脫熔） 33第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二二 脫熔類型脫熔類型 連續(xù)脫熔：如果脫熔是在母相中各處同連續(xù)脫熔：如果脫熔是在母相中各處同時發(fā)生，且隨新相的形成母相成分連續(xù)時發(fā)生，且隨新相的形成母相成分連續(xù)變化，但其晶粒外形及位向均不改變，變化，但其晶粒外形及位向均不改變，則稱之為連續(xù)脫熔。如時效、回火等。則稱之為連續(xù)脫熔。如時效、回火等。 析出相的形態(tài)取決于析出相的結(jié)構(gòu)析出相的形態(tài)取決于析出相的結(jié)構(gòu)和點陣常數(shù)與母相的接近程度，若兩相和點陣常數(shù)與母相的接近程度，若兩相能保持共格關(guān)系，析出相呈圓盤形，針能保持共格關(guān)系，

25、析出相呈圓盤形，針狀；若不存在共格關(guān)系，則呈等軸狀。狀；若不存在共格關(guān)系，則呈等軸狀。 另外，連續(xù)脫熔還可能只呈現(xiàn)在某另外，連續(xù)脫熔還可能只呈現(xiàn)在某一局部區(qū)域，如脫熔物優(yōu)先在晶界、滑一局部區(qū)域，如脫熔物優(yōu)先在晶界、滑移帶、非共格孿晶界和位錯處形成。移帶、非共格孿晶界和位錯處形成。34第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二二 脫熔類型脫熔類型 連續(xù)脫熔：均勻脫熔連續(xù)脫熔：均勻脫熔35第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二二 脫熔類型脫熔類型 連續(xù)脫熔：連續(xù)脫熔： 不均勻脫熔不均勻脫熔36第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二

26、二 脫熔類型脫熔類型 不連續(xù)脫熔：多發(fā)生在過飽和度很大不連續(xù)脫熔：多發(fā)生在過飽和度很大的置換固熔體中，是從母相中同時析的置換固熔體中，是從母相中同時析出片層相間的兩個相：出片層相間的兩個相：+，與，與共共析轉(zhuǎn)變相類似。析轉(zhuǎn)變相類似。是過飽和固溶體，是過飽和固溶體，是仍含有一定過飽和度的是仍含有一定過飽和度的相，相，是脫是脫熔相。熔相。與與結(jié)構(gòu)相同，但成分不同，結(jié)構(gòu)相同，但成分不同，有界面分開，故稱不連續(xù)脫熔。由于有界面分開，故稱不連續(xù)脫熔。由于脫熔產(chǎn)物是靠著晶界突出的胞狀組織，脫熔產(chǎn)物是靠著晶界突出的胞狀組織，又稱胞狀脫熔。又稱胞狀脫熔。脫熔胞長大時，熔質(zhì)脫熔胞長大時，熔質(zhì)原子只需在界面附近擴

27、散原子只需在界面附近擴散(短程擴散短程擴散)，雙相胞向未發(fā)生成分變化的母相中生雙相胞向未發(fā)生成分變化的母相中生長，所以不連續(xù)脫熔的生長速率很快。長，所以不連續(xù)脫熔的生長速率很快。 胞狀脫熔使材料機械性能變壞，不希胞狀脫熔使材料機械性能變壞，不希望發(fā)生。望發(fā)生。37第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 二二 脫熔類型脫熔類型 不連續(xù)脫熔不連續(xù)脫熔：38第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例 脫溶動力學(xué)脫溶動力學(xué) 開始析出的是細(xì)小脫熔相，總的界面能高，組開始析出的是細(xì)小脫熔相，總的界面能高，組織不穩(wěn)定，有自發(fā)長大的趨向。長大過程為：織不穩(wěn)定，有自發(fā)長大的趨

28、向。長大過程為：小顆粒不斷減小，大顆粒不斷長大，總的界面小顆粒不斷減小，大顆粒不斷長大，總的界面自由能降低。自由能降低。 39第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例四四 調(diào)幅分解調(diào)幅分解 調(diào)幅分解：指過飽和固溶體調(diào)幅分解：指過飽和固溶體在一定溫度下分解成結(jié)構(gòu)相同、在一定溫度下分解成結(jié)構(gòu)相同、成分不同的兩個相的過程。成分不同的兩個相的過程。調(diào)調(diào)幅分解是自發(fā)的脫溶過程。它幅分解是自發(fā)的脫溶過程。它不需形核，而是通過溶質(zhì)原子不需形核，而是通過溶質(zhì)原子的上坡擴散形成結(jié)構(gòu)相同而成的上坡擴散形成結(jié)構(gòu)相同而成分呈周期性波動的納米尺度共分呈周期性波動的納米尺度共格微疇，以連續(xù)變化的溶質(zhì)富格

29、微疇，以連續(xù)變化的溶質(zhì)富集區(qū)與貧化區(qū)彼此交替地均勻集區(qū)與貧化區(qū)彼此交替地均勻分布于整體中。分布于整體中。404h第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例四四 調(diào)幅分解調(diào)幅分解 1 1 調(diào)幅分解的熱力調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件學(xué)條件拐點內(nèi)的合金發(fā)生拐點內(nèi)的合金發(fā)生調(diào)幅分解；調(diào)幅分解；拐點外的合金發(fā)生拐點外的合金發(fā)生脫熔分解。脫熔分解。414h第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第四節(jié) 擴散型相變示例四四 調(diào)幅分解調(diào)幅分解 2 2 調(diào)幅分解的特點：上坡擴散調(diào)幅分解的特點：上坡擴散424h第八章 固態(tài)相變第四節(jié)脫溶與調(diào)幅分解第五節(jié) 無擴散型相變示例 相變以切變方式進(jìn)行，所有原子運動協(xié)相變

30、以切變方式進(jìn)行，所有原子運動協(xié)同一致，相鄰原子的相對位置不變，稱同一致，相鄰原子的相對位置不變，稱為協(xié)同型相變：如孿生、馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同型相變：如孿生、馬氏體轉(zhuǎn)變。 43第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變 （1 1）轉(zhuǎn)變特點）轉(zhuǎn)變特點 無擴散性。無擴散性。 切變共格與表面浮凸。切變共格與表面浮凸。 慣習(xí)面及位向關(guān)系。慣習(xí)面及位向關(guān)系。 轉(zhuǎn)變是在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)變是在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。 轉(zhuǎn)變不完全（有殘余奧氏體）。轉(zhuǎn)變不完全（有殘余奧氏體）。 44第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變 （1 1）馬氏體結(jié)

31、構(gòu)與形態(tài)：馬氏體是碳在）馬氏體結(jié)構(gòu)與形態(tài)：馬氏體是碳在-Fe-Fe中的過中的過飽和固溶體，碳存在于八面體間隙中飽和固溶體，碳存在于八面體間隙中。45第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例 （2 2）馬氏體結(jié)構(gòu)與形態(tài)）馬氏體結(jié)構(gòu)與形態(tài)462003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering.

32、McGRAW.HILL.3/E第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) （1 1）馬氏體相變后的表面浮凸。）馬氏體相變后的表面浮凸。 47第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變馬氏體相變的慣習(xí)面馬氏體相變的慣習(xí)面:（1）低碳馬氏體一般為）低碳馬氏體一般為 (111)。（2）片狀馬氏體一般為）片狀馬氏體一般為 (225)或或 (259) 。第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) （1 1）馬氏體相變?yōu)椴蛔兤矫鎽?yīng)變：母相中任一）馬氏體相變?yōu)椴蛔兤矫鎽?yīng)變：母相中任一直線相變后仍為直線，平面仍為平面直線相變后仍為直線，平面

33、仍為平面( (圖圖a),a),圖圖b b和圖和圖c c觀察不到。觀察不到。 48第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) 任一點的位移與該點距離此不變平面（慣習(xí)面）的任一點的位移與該點距離此不變平面（慣習(xí)面）的距離成正比。距離成正比。 49第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) 馬氏體相變中新舊相之間的晶體學(xué)位向關(guān)系馬氏體相變中新舊相之間的晶體學(xué)位向關(guān)系 50第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（1）Wc1.4%的碳鋼，馬氏體與奧氏體之間具有的碳鋼，馬氏體與奧氏體之間具有西山關(guān)系：西

34、山關(guān)系： 111 / 110 M ， 211 / 011 M 第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) 馬氏體的亞結(jié)構(gòu)馬氏體的亞結(jié)構(gòu) 51第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（1）低碳鋼、中碳鋼、）低碳鋼、中碳鋼、不銹鋼淬火形成板條不銹鋼淬火形成板條馬氏體（位錯馬氏體）馬氏體（位錯馬氏體）第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1 馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) 馬氏體的組織結(jié)構(gòu)馬氏體的組織結(jié)構(gòu) 52第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（2）高碳鋼（碳含量大于）高碳鋼（碳含量大于0.6%)淬火形成片狀馬氏體淬火形成片狀馬氏體（孿晶馬氏體）（孿晶馬氏體）第五節(jié) 無擴散型相變示例1 1

35、馬氏體相變的晶體學(xué)馬氏體相變的晶體學(xué) 馬氏體的組織結(jié)構(gòu)馬氏體的組織結(jié)構(gòu) 53第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（1）低碳鋼、中）低碳鋼、中碳鋼、不銹鋼淬火碳鋼、不銹鋼淬火形成板條形成板條馬氏體馬氏體（2）高碳鋼（碳）高碳鋼（碳含量大于含量大于0.6%)淬淬火形成片狀火形成片狀馬氏體馬氏體板板條條馬馬氏氏體體片片狀狀馬馬氏氏體體位位錯錯馬馬氏氏體體孿孿晶晶馬馬氏氏體體低碳馬氏體低碳馬氏體高碳馬氏體高碳馬氏體第五節(jié) 無擴散型相變示例2 2 馬氏體相變的晶體學(xué)表象理論馬氏體相變的晶體學(xué)表象理論 54第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變第五節(jié) 無擴散型相變示例3 3 馬氏體相變的形核及動力學(xué)馬氏體相變的形核及動

36、力學(xué) 55第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（1 1）馬氏體的轉(zhuǎn)變是一）馬氏體的轉(zhuǎn)變是一個形核及長大的過程。個形核及長大的過程。（2）轉(zhuǎn)變溫度范圍：）轉(zhuǎn)變溫度范圍：Ms-Mf。在。在Ms-Mf范圍內(nèi)，溫范圍內(nèi)，溫度越低，度越低，馬氏體轉(zhuǎn)變量越馬氏體轉(zhuǎn)變量越多。多。第五節(jié) 無擴散型相變示例3 3 馬氏體相變的形核及動力學(xué)馬氏體相變的形核及動力學(xué) 56第八章 固態(tài)相變第三節(jié)鋼中相變（3 3）馬氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)：等溫轉(zhuǎn)變）馬氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)：等溫轉(zhuǎn)變馬氏體馬氏體，變溫轉(zhuǎn)，變溫轉(zhuǎn)變變馬氏體馬氏體、形變誘發(fā)、形變誘發(fā)馬氏體馬氏體。（4 4）殘余奧氏體。）殘余奧氏體。第六節(jié)第六節(jié) 鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理 熱

37、處理熱處理是將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝。 圖圖7-1 7-1 熱處理工藝曲線示意圖熱處理工藝曲線示意圖 6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 1. 1. 轉(zhuǎn)變臨界溫度轉(zhuǎn)變臨界溫度 實際熱處理加熱和冷卻時的相變是在不完全平衡的條件下進(jìn)行的，相變溫度與平衡相變點之間有一定差異。加熱時相變溫度偏向高溫，冷卻時偏向低溫，而且加熱和冷卻速度愈大偏差愈大。 圖圖7-2 7-2 加熱和冷卻速度對臨界點的影響加熱和冷卻速度對臨界點的影響 6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變2. 2. 奧氏體的形成奧氏體的形成 （1）奧

38、氏體的形成過程 鋼加熱時奧氏體的形成過程包括生核和長大兩個基本過程。以共析鋼為例，珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，包括奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、剩余滲碳體的溶解和奧氏體成分的均勻化等過程 。6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 （1 1）奧氏體的形成過程）奧氏體的形成過程 圖圖7-3 共析鋼奧氏體形成過程示意圖共析鋼奧氏體形成過程示意圖6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（2）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素 加熱溫度 圖圖7-5 共析鋼的奧氏體化曲線共析鋼的奧氏體化曲線 6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（2）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素）影響奧氏體轉(zhuǎn)

39、變的因素 加熱速度 圖圖7-6 加熱速度對奧氏體轉(zhuǎn)變的影響加熱速度對奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（2）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素 鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 合金元素 原始組織6.1 6.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變3. 奧氏體的晶粒度及其奧氏體的晶粒度及其 影響因素影響因素 奧氏體晶粒細(xì)時，退火組織亦細(xì)，則強度、塑性、韌性較好；淬火馬氏體也細(xì)，因而韌性得到改善。 圖圖7-7 奧氏體晶粒大小對轉(zhuǎn)變產(chǎn)物晶粒大小的影響奧氏體晶粒大小對轉(zhuǎn)變產(chǎn)物晶粒大小的影響 3. 奧氏體的晶粒度及其影響因素奧氏體的晶粒度及其影響因素（1）奧氏體晶粒度）奧氏體晶粒度

40、生產(chǎn)上一般采用標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖用比較的方法來測定鋼的奧氏體晶粒大小。晶粒度通常分8級，14級為粗晶粒度；58級為細(xì)晶粒度；超過8級的為超細(xì)晶粒度。3. 奧氏體的晶粒度及其影響因素奧氏體的晶粒度及其影響因素（1）奧氏體晶粒度）奧氏體晶粒度 圖圖7-8 標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級示意圖標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級示意圖 3. 奧氏體的晶粒度及其影響因素奧氏體的晶粒度及其影響因素奧氏體的晶粒度有兩種： 實際晶粒度 本質(zhì)晶粒度 原冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，鋼加熱到93010，保溫8h，冷卻后測得的晶粒度為本質(zhì)晶粒度。圖圖7-9 本質(zhì)細(xì)晶粒和本質(zhì)粗晶粒本質(zhì)細(xì)晶粒和本質(zhì)粗晶粒 3. 奧氏體的晶粒度及其影響因素奧氏體的晶粒度及其影響因素

41、（2）影響奧氏體晶粒度的因素 加熱溫度和保溫時間 鋼的成分 圖圖7-10 奧氏體形成及其晶粒長大示意圖奧氏體形成及其晶粒長大示意圖6.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變冷卻的方式通常有兩種：（1）等溫處理 將鋼迅速冷卻到臨界點以下的給定溫度，進(jìn)行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。（2）連續(xù)冷卻 將鋼以某種速度連續(xù)冷卻，使其在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。6.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1. 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變（1）共析鋼過冷奧氏體的等溫）共析鋼過冷奧氏體的等溫 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變圖圖7-11 共析鋼等溫轉(zhuǎn)變圖共析鋼等溫轉(zhuǎn)變圖（1）共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變）共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)

42、變共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C曲線包括三個轉(zhuǎn)變區(qū)： 高溫轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變在A1550之間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。 中溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變在550Ms之間，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體（B），此溫區(qū)稱貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 低溫轉(zhuǎn)變低溫轉(zhuǎn)變溫度低于Ms點（230），過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體（M），因此低溫轉(zhuǎn)變區(qū)稱為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。（2 2）非共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變）非共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 與共析鋼C曲線不同的是，亞共析鋼C曲線在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，C曲線位置往左移，同時Ms、Mf線往上移。 圖圖7-12 457-12 45鋼過冷鋼

43、過冷A A等溫轉(zhuǎn)變曲線等溫轉(zhuǎn)變曲線 （2 2）非共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變）非共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 過共析鋼C曲線的上部為過冷A中析出二次滲碳體（Fe3CII）開始線。在一般熱處理加熱條件下，過共析鋼隨著含碳量的增加，C曲線位置向左移，同時Ms、Mf線往下移。 圖圖7-13 T107-13 T10鋼過冷鋼過冷A A的等溫轉(zhuǎn)變曲線的等溫轉(zhuǎn)變曲線 （3 3）影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素）影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素 合金元素合金元素 除鈷以外，所有合金元素的溶入均增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。圖圖7-14 7-14 合金元素對碳鋼合金元素對碳鋼C C曲線的影響曲線的影響 （3 3）影

44、響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素）影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素 加熱溫度和時間加熱溫度和時間 (a) 加熱溫度為840 (b)加熱溫度為950圖圖7-15 7-15 在不同奧氏體化溫度時的在不同奧氏體化溫度時的C C曲線曲線 2.2.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 （1）共析鋼過冷奧氏 體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 共析鋼過冷A連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線中沒有奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的部分，在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時得不到貝氏體組織。 圖圖7-16 7-16 共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 （1 1）共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變）共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖圖7-17 7-17 共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變

45、曲線和連續(xù)共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù) 冷卻轉(zhuǎn)變曲線的比較及轉(zhuǎn)變組織冷卻轉(zhuǎn)變曲線的比較及轉(zhuǎn)變組織 （2 2）非共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變）非共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 亞共析鋼過冷A在高溫時有一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，亞共析鋼過冷A在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量貝氏體（上B）產(chǎn)生。 圖圖7 718 18 亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 （2 2）非共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變）非共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 在高溫區(qū)，過共析鋼過冷A首先析出二次滲碳體，而后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織組成物。由于奧氏體中碳含量高，所以油冷、水冷后的組織中應(yīng)包括殘余奧氏體。與共析鋼一樣，其冷卻過程

46、中無貝氏體轉(zhuǎn)變。 圖圖7-19 7-19 過共析鋼過冷過共析鋼過冷A A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 6.3 6.3 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變 共析成分的奧氏體過冷到珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)等溫停留時，將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體。珠光體轉(zhuǎn)變可以寫成如下的共析反應(yīng)式: 0.77%C 0.0218%C 6.69%C 面心立方 體心立方 復(fù)雜斜方 3Fe c6.3 6.3 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變1. 1. 片狀珠光體的形成片狀珠光體的形成 圖圖7-20 7-20 共析鋼奧氏體向珠光體等溫轉(zhuǎn)變過程示意圖共析鋼奧氏體向珠光體等溫轉(zhuǎn)變過程示意圖 1. 1. 片狀珠光體的形成片狀珠光體的形成 珠光體的形成機理有兩種：一種是

47、“分片形成機理”，另一種是“分枝形成機理”。 圖圖7-21 7-21 珠光體分片形成示意圖珠光體分片形成示意圖 1. 1. 片狀珠光體的形成片狀珠光體的形成圖圖7-22 7-22 珠光體分枝形成示意圖珠光體分枝形成示意圖 2. 2. 粒狀珠光體的形成粒狀珠光體的形成 粒狀珠光體的形成機理完全不同于片狀珠光體。粒狀珠光體既可以由過冷奧氏體直接分解而成，也可以由片狀珠光體球化而成，還可以由淬火組織回火而形成。圖圖7-23 7-23 粒狀珠光體粒狀珠光體 3. 3. 珠光體的組織和性能珠光體的組織和性能 珠光體是鐵素體和滲碳體的共析混合物。根據(jù)共析滲碳體的形狀，珠光體分為片狀珠光體和粒狀珠光體兩種。

48、根據(jù)共析滲碳體的大小，又可分為珠光體、索氏體和屈氏體三種 。3. 3. 珠光體的組織和性能珠光體的組織和性能 片層間距是片狀珠光體的一個主要指標(biāo)，是指珠光體中相鄰兩片滲碳體的平均距離。片層間距的大小主要取決于過冷度。組織名稱（符號）形成溫度范圍/片層間距/ m硬度珠光體（P）索氏體（S）屈氏體（T）A16506506006005500.40.40.250HRC)和耐磨性。2火焰加熱表面熱處理火焰加熱表面熱處理 火焰加熱表面淬火，是用乙炔氧或煤氣氧等火焰加熱工件表面，然后進(jìn)行淬火。 NoImage圖圖7-54 火焰加熱表面淬火示意圖火焰加熱表面淬火示意圖7.3 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 化學(xué)

49、熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技術(shù)要求的熱處理過程。 按照表面滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等?；瘜W(xué)熱處理能有效地提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性能以及疲勞強度等。7.3 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 鋼件表面化學(xué)成分的改變，取決于處理過程中發(fā)生的以下三個基本過程：1. 介質(zhì)的分解2. 表面吸收 3. 原子擴散1滲碳滲碳（1）滲碳的目的 為了增加表層的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和獲得一定的碳濃度梯度, 鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使碳原子滲入表面的工藝稱為滲碳。 滲碳使低碳(碳質(zhì)量分

50、數(shù)0.15%0.30%)鋼件表面獲得高碳濃度（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1.0%），在經(jīng)過適當(dāng)淬火和回火處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強度，而使心部仍保持良好的韌性和塑性。 1滲碳滲碳（2）滲碳方法常用的是氣體滲碳方法。將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到900950，向爐內(nèi)滴入易分解的有機液體（如煤油、苯、甲醇等），或直接通入滲碳?xì)怏w（如煤氣、石油液化氣等），通過下列反應(yīng)產(chǎn)生活性碳原子，使鋼件表面滲碳：2COCO2+CCO2+H2H2O+CCnH2nnH2+nCCnH2n+2(n+1)H2+nC1滲碳滲碳（3）滲碳工藝滲碳工藝參數(shù)包括滲碳溫度和滲碳時間等。奧氏體的溶碳能力較大，因此滲碳加熱到Ac3以上。滲碳溫度一般采用900950。滲碳時間則決定于滲層厚度的要求。在900滲碳，保溫1h， 滲層厚度為0.5mm, 保溫4h, 滲層厚度可達(dá)1mm。1滲碳滲碳NoIm