19析出相的聚集和組織的粗ppt課件

1、1.9析出相的聚集和組織的粗化 新相構(gòu)成以后，在一定溫度下堅(jiān)持，還會(huì)發(fā)生一個(gè)新的過(guò)程，即晶粒的長(zhǎng)大，析出相的聚集等顯微組織的粗化過(guò)程。 這是由于系統(tǒng)中儲(chǔ)存著大量的界面能的緣故。降低界面能以使系統(tǒng)趨向更加穩(wěn)定的形狀，是熱力學(xué)上的必然。 1.9.1、彌散析出相的聚集長(zhǎng)大設(shè)相中有兩個(gè)半徑不等的相鄰的相顆粒，半徑分別為r1和r2，且r1 r2 。由Gibbs-Thomson定律可見(jiàn)溶解度與r有關(guān)，可以用下式表示 新相顆粒在一定溫度T下隨時(shí)間延伸而不斷長(zhǎng)大，顆粒平均半徑與溫度的關(guān)系式：1.9.2 條片狀組織的粗化 纖維狀或桿狀新相在構(gòu)成時(shí)能夠存在分支缺陷，轉(zhuǎn)變時(shí)未充分生長(zhǎng)，長(zhǎng)度有限，其終端呈球形。按Gi

2、bbs-Thomson定律，該終端不斷溶解、收縮變短，最后分支缺陷消逝，而促使相鄰纖維不斷長(zhǎng)大變粗。 1.9.3 片狀珠光體的粗化球化 片狀珠光體由滲碳體片和鐵素體片構(gòu)成。滲碳體片中有位錯(cuò)、亞晶界，鐵素體與滲碳體亞晶界接觸處構(gòu)成凹坑。在凹坑兩側(cè)的滲碳體與平面部分的滲碳體相比，具有較小的曲率半徑。在與坑壁接觸的固溶體具有較高的溶解度，將引起碳在鐵素體中分散并以滲碳體的方式在附近平面滲碳體上析出，為了堅(jiān)持平衡，凹坑兩側(cè)的滲碳體尖角將逐漸被溶解，而使曲率半徑增大。這樣，破壞了此處的相界外表張力平衡，為了堅(jiān)持這一平衡，凹坑將因滲碳體繼續(xù)溶解而加深。這樣下去，滲碳體片將溶穿，溶斷。平面處長(zhǎng)大成球狀。 共

3、析鋼的片狀珠光體組織滲碳體片球化機(jī)理表示圖 滲碳體片球化過(guò)程表示圖20m軸承鋼球化組織 1.9.4 晶粒粗化及防止粗化措施母相全部轉(zhuǎn)變?yōu)樾孪嗪螅Я＜?xì)小，界面能高，假設(shè)繼續(xù)加熱保溫，由于晶界遷移而發(fā)生晶粒粗化。鋼中的奧氏體晶粒構(gòu)成初期，晶粒較為細(xì)小，隨著溫度的升高，時(shí)間的延伸，晶粒將長(zhǎng)大粗化。(1)晶粒粗化的驅(qū)動(dòng)力設(shè)有球形晶粒，如圖1-33，半徑為R，晶界面積為4R2，總界面能為4R2。晶界沿球直徑向球心挪動(dòng)時(shí)，界面將減少，界面能將下降，那么得 : 球形晶粒表示圖P =設(shè)作用于晶界的驅(qū)動(dòng)力為P，界面4R2在P作用下，挪動(dòng)d R時(shí)，引起自在焓變化為dG，那么：闡明：1)由界面能提供的作用于單

4、位面積晶界的驅(qū)動(dòng)力P與界面能成正比而與界面曲率半徑R成反比。力的方向指向曲率中心。當(dāng)晶界平直時(shí)，R=，那么驅(qū)動(dòng)力等于零。 2)從該式中還可以看出，界面能越大，驅(qū)動(dòng)力越大。 降低界面能，界面挪動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力変小。 (2)晶粒長(zhǎng)大 以簡(jiǎn)單的薄片試樣的晶粒粗化為例，薄片厚度小于晶粒直徑，且晶界垂直于薄片外表，那么可視為二維晶粒。假設(shè)一切晶粒均為六邊形，每個(gè)晶粒均與六個(gè)晶粒相鄰，晶界夾角均為120o。這時(shí)一切晶界均平直，P=0。那么，晶界不能挪動(dòng)，晶粒穩(wěn)定，不會(huì)長(zhǎng)大。如圖 二維晶粒表示圖 Fe-Cu合金相的二維晶粒形狀 Fe-Cu合金相的混晶，大晶粒吃小晶粒 每個(gè)晶粒相鄰的晶粒數(shù)不同 實(shí)踐上，形核有先后，

5、長(zhǎng)大條件各異，晶粒大小必不等，每個(gè)晶粒的邊數(shù)不一樣，小晶粒的邊境數(shù)能夠小于六，大晶粒的邊境數(shù)將大于六。即每個(gè)晶粒相鄰的晶粒數(shù)不同。晶粒越大，邊境數(shù)越多。 圖1-35為實(shí)踐的二維晶粒圖片，可見(jiàn)，晶粒大小不等，晶粒邊數(shù)有3、4、5、6、7個(gè)邊的。大吃小,凹吃凸。在三個(gè)晶界交點(diǎn)處，為了堅(jiān)持界面張力平衡，即必需堅(jiān)持三個(gè)交角均為1200，晶界必將凸向大晶粒一方，出現(xiàn)曲面晶界。那么將有驅(qū)動(dòng)力P作用于晶界，促使晶界挪動(dòng)。假設(shè)沒(méi)有大于P的阻力，那么晶界將向小晶粒推進(jìn)。結(jié)果是大晶粒不斷長(zhǎng)大，小晶粒逐漸變小，直至消逝。即大晶粒吃掉小晶粒，凹晶粒吃掉凸晶粒。結(jié)果晶粒粗化。妨礙晶粒粗化的要素有：1 降低元素分散系數(shù)的要素，可以延緩晶粒粗化，如降低加熱溫度，或添加原子的分散激活能； 2) 界面處第二相質(zhì)點(diǎn)，微細(xì)顆?？稍斁Ы?，妨礙晶界遷移；3)降低界面能，那么減小了長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力。 防止晶粒粗化的措施防止晶粒粗化的主要措施是：1控制加熱溫度不要過(guò)高，加熱時(shí)間不要太長(zhǎng)；2參與合金元素或彌散的第二