大連理工大學(xué)固態(tài)相變各章節(jié)考點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)總節(jié)

大連理工大學(xué)固態(tài)相變知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第一章概念：相，固態(tài)相變，相變勢(shì)壘，激活能，共析、偽共析、淬火臨界冷卻速度，位向關(guān)系、慣習(xí)面。需掌握的要點(diǎn)：固態(tài)相變的特點(diǎn)；從能量角度闡明相界面特點(diǎn)（共格，非共格，彈性應(yīng)變能和界面能）；相變的熱力學(xué)條件（必要）；固態(tài)相變的阻力和驅(qū)動(dòng)力（均勻與非均勻情況下），缺陷對(duì)形核的貢獻(xiàn)（位錯(cuò)、空位、界面、界棱、界隅）；相變動(dòng)力學(xué)：有成分變化的新相長(zhǎng)大速度與什么有關(guān)？相變動(dòng)力學(xué)曲線繪制過(guò)程（約翰遜一邁爾方程，S曲線C曲線）；過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻圖的分析。相變的分類方法（一級(jí)相變，二級(jí)相變相變、平衡相變、非平衡相變等等），固態(tài)相變中3種基本變化是什么？相：指被一定邊界包圍、具有確定而均勻的物理和化學(xué)性質(zhì)的一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的一個(gè)部分。也就是指結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一并以界面相互分開(kāi)的組成部分。固態(tài)相變：金屬和陶瓷等固態(tài)材料在溫度和壓力改變時(shí)，其內(nèi)部組織或結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，即發(fā)生從一種相狀態(tài)到另一種相狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變稱為固態(tài)相變。相變勢(shì)壘（或能壘）：指相變時(shí)改組晶格所必須克服的原子間引力。勢(shì)壘的高低可以近似地用激活能Q來(lái)表示。激活能：使晶體原子離開(kāi)平衡位置遷移到另一個(gè)新的平衡或非平衡位置所需要的能量。激活能愈大，相變勢(shì)壘就愈高。共析相變（或珠光體型轉(zhuǎn)變）：合金在冷卻時(shí)，由一個(gè)固相分解為兩個(gè)不同固相的轉(zhuǎn)變?nèi)纾篩—a+0；如果合金加熱時(shí)所發(fā)生的相反轉(zhuǎn)變稱為逆共析相變，如：a+p-丫偽共析相變：接近共析點(diǎn)成分的合金，過(guò)冷到共析點(diǎn)以下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的過(guò)程鋼的臨界冷卻速度在連續(xù)冷卻中，使過(guò)冷奧氏體不析出先共析鐵素體（亞共析鋼）或先共析碳化物（過(guò)共析鋼高于Acm點(diǎn)奧氏體化）以及不轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或貝氏體的最低冷卻速度，分別稱為抑制先共析鐵素體或先共析碳化物析出以及抑制珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度。固態(tài)相變時(shí)，為了減少新相與母相之間的界面能，新相與母相之間往往存在一定的位向關(guān)系。新相的某一晶面和晶向分別與母相的某一晶面、晶向平行界面與位向關(guān)系共格或半共格界面時(shí)必然有一定的位向關(guān)系；若無(wú)一定的位向關(guān)系，則為非共格界面；有一定的位向關(guān)系，也未必都具有共格或半共格界面;在固態(tài)相變時(shí)，新相往往在母相一定的晶面上開(kāi)始形成，這個(gè)晶面稱為慣習(xí)面，通常以母相的晶面指數(shù)來(lái)表示。第二章概念：奧氏體，起始晶粒度，實(shí)際晶粒度，本質(zhì)晶粒度需掌握的要點(diǎn)：奧氏體晶粒度測(cè)量原理和方法，奧氏體化過(guò)程（4個(gè)階段）及影響因素；奧氏體晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力與阻力。奧氏體在加熱過(guò)程組織、成分如何變化（按相圖分析），奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響因素，初始晶粒度----奧氏體形成剛結(jié)束，其晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小。初始晶粒一般很細(xì)小，大小不均，晶界彎曲。實(shí)際晶粒度----鋼經(jīng)熱處理后所獲得的實(shí)際奧氏體晶粒大小。本質(zhì)晶粒度----表示鋼在一定加熱條件下奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向性。第三章概念：珠光體，珠光體團(tuán)，粒狀珠光體，魏氏組織，派敦處理需掌握的要點(diǎn)：粒狀珠光體形成機(jī)理；影響珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的因素；珠光體的力學(xué)性能（片狀和粒狀珠光體性能的差異），冷卻速度對(duì)珠光體組織形態(tài)及性能的影響。珠光體：奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體在片狀珠光體組織中，一對(duì)鐵素體片和滲碳體片的總厚度稱為“珠光體片層間距”,以S0表示。珠光體團(tuán)或珠光體晶粒：片層方向大致相同的區(qū)域粒狀珠光體或球狀珠光體：在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體的組織派敦（Patenting）處理：使高碳鋼獲得細(xì)珠光體（索氏體）組織，再經(jīng)過(guò)深度冷拔而獲得高強(qiáng)度鋼絲。第四章概念：馬氏體，奧氏體穩(wěn)定化（機(jī)械穩(wěn)定化、熱穩(wěn)定化），Ms點(diǎn)的物理意義。需掌握的要點(diǎn)：馬氏體相變特點(diǎn)，組織特點(diǎn)（板條和片狀），亞結(jié)構(gòu)（顯微組織構(gòu)成示意圖）及影響因素（形成溫度、含碳量、分切應(yīng)力）；影響Ms點(diǎn)的因素（成分、應(yīng)力、冷卻速度等）；奧氏體穩(wěn)定化產(chǎn)生的原因，殘余奧氏體的影響因素及殘余奧氏體的作用，馬氏體具有高強(qiáng)度硬度的原因（固溶、時(shí)效、相變、細(xì)晶），決定馬氏體強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性的因素。馬氏體：碳在o-Fe中的過(guò)飽和固溶體。奧氏體穩(wěn)定化：使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體能力減低的一切現(xiàn)象熱穩(wěn)定化：淬火時(shí)因緩慢冷卻或在冷卻過(guò)程中停留而引起的奧氏體穩(wěn)定化機(jī)械穩(wěn)定化：在Md點(diǎn)以上，對(duì)奧氏體進(jìn)行塑性變形，當(dāng)形變量足夠大時(shí)，將抑制隨后冷卻時(shí)的馬氏體轉(zhuǎn)變，Ms點(diǎn)降低，殘余奧氏體量增多Ms點(diǎn)的物理意義:Ms點(diǎn)為奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力（臨界驅(qū)動(dòng)力）時(shí)的溫度。第五章概念：上貝氏體，下貝氏體需掌握的要點(diǎn)：相變特點(diǎn)；組織特點(diǎn)（上，下貝氏體顯微組織構(gòu)成示意圖），上、下貝氏體形成過(guò)程（形核位置、相變的控制環(huán)節(jié)），性能特點(diǎn)（上，下貝氏體），P相變、M相變、B相變的異同點(diǎn)和各自的特點(diǎn)。第六章1概念：回火（定義、目的、低溫回火、中溫回火、高溫回火），調(diào)質(zhì)處理，二次硬化，二次淬火，回火脆性（第一類，第二類）2.需掌握的要點(diǎn)：回火轉(zhuǎn)變過(guò)程馬氏體組織發(fā)生的變化；馬氏體雙相分解；碳化物轉(zhuǎn)變方式；回火脆性（第一類，第二類）的產(chǎn)生、特點(diǎn)、解決方法，二次硬化（機(jī)理）?；鼗穑涸诖慊鹛幚砗髮⒐ぜ訜岬降陀谂R界點(diǎn)的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的一種熱處理操作。目的：消除或減少淬火應(yīng)力；穩(wěn)定工件尺寸，防止工件變形或開(kāi)裂；獲得工件所需的組織和性能低溫回火（150?250°C）回火馬氏體，馬氏體內(nèi)的過(guò)飽和碳原子會(huì)以高度彌散并與母相保持著共格關(guān)系的￡碳化物析出。中溫回火（300?500°C）回火屈氏體，形成在鐵素體基體上彌散分布細(xì)小滲碳體顆粒的組織。（保持馬氏體結(jié)晶方向的回火馬氏體習(xí)慣上就是回火屈氏體）高溫回火（500?650°C）回火索氏體，鐵素體已失去了原來(lái)馬氏體針片狀形態(tài)而成等軸狀，滲碳體顆粒也發(fā)生了聚集長(zhǎng)大，形成粗粒狀的滲碳體分布在鐵素體基體上（球化了的叫回火索氏體）二次硬化：當(dāng)馬氏體中含有足夠量碳化物形成合金元素時(shí)，在500°C以上回火時(shí)將會(huì)析出細(xì)小的特殊碳化物，導(dǎo)致鋼的再度硬化二次淬火：在回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，消除奧氏體熱穩(wěn)定化回火脆性：隨回火溫度升高，沖擊韌性反而下降第一類回火脆性產(chǎn)生：在250?400C之間出現(xiàn)的回火脆性特征：不可逆性；與回火后冷卻速度無(wú)關(guān)；斷口為晶間斷裂第二類回火脆性產(chǎn)生：在450?600C之間出現(xiàn)的回火脆性特征：可逆性；對(duì)回火后的冷卻速度敏感；斷口呈晶間斷裂第七章1概念：固溶處理、脫溶、沉淀、時(shí)效、回歸現(xiàn)象、調(diào)幅分解、上坡擴(kuò)散。2.需掌握的要點(diǎn)：時(shí)效硬化機(jī)制固溶處理：將雙相組織（a+8）加熱到固溶度線以上某一溫度，保溫足夠時(shí)間，將獲得均勻的單相固溶體a相脫溶或沉淀：從過(guò)飽和固溶體中析出第二相（沉淀相）或形成溶質(zhì)原子聚集區(qū)以及亞穩(wěn)定過(guò)渡相的過(guò)程，是一種擴(kuò)散型相變。時(shí)效：過(guò)飽和固溶體在室溫或較高溫度保留一段時(shí)間，有第二相從基體中析出的過(guò)程，且其機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能等均隨之發(fā)生變化室溫下產(chǎn)生的時(shí)效稱為自然時(shí)效高于室溫的時(shí)效稱為人工時(shí)效回歸現(xiàn)象：時(shí)效型合金在時(shí)效強(qiáng)化后，與平衡相或過(guò)度相的固溶度曲線以下某一溫度加熱，時(shí)效硬化現(xiàn)象會(huì)立即消除，硬度基本上恢復(fù)到固溶處理狀態(tài)條幅分解：分解時(shí)無(wú)形核階段，是通過(guò)自發(fā)的成分漲落，通過(guò)上坡擴(kuò)散使溶質(zhì)成分的波幅不斷增加，分解成結(jié)構(gòu)均與母相相同，但成分不同的兩種固溶體。a-al+a2上坡擴(kuò)散：原子由低濃度處向高濃度處遷移的擴(kuò)散。驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)位梯度。時(shí)效硬化機(jī)制時(shí)效硬化是由于母相中的位錯(cuò)與析出相之間的交互作用引起的，可以按照位錯(cuò)通過(guò)析出相的方式不同時(shí)效硬化機(jī)制分為三類：內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化；切過(guò)析出相顆粒強(qiáng)化；繞過(guò)析出相強(qiáng)化；第八章1概念：回火、退火、淬火、正火（定義、目的、加熱溫度、冷卻方式），淬硬性、淬透性。臨界淬火速度，臨界冷卻速度回火：將淬火鋼在A1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)方式冷卻到室的工藝過(guò)程。目的：減小或消除淬火應(yīng)力，保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的韌性和塑性，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合，以滿足各種用途工件的性能要求。退火：將鋼加熱至臨界點(diǎn)Ac1以上或以下溫度，保溫后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的：消除組織缺陷；均勻化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。淬火：將鋼加熱至Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或者下貝氏體）的熱處理工藝。目的：使奧氏體化后的工件獲得盡量多得馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。正火：將鋼加熱至Ac3或Acm以上適當(dāng)溫度，保溫后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。目的：改善鋼的切削加工性能；消除熱加工缺陷組織，均勻組織，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力；消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化處理；提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。淬硬性是鋼在理想條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度，跟含碳量有關(guān)。淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。臨界淬火速度：為獲得完全的馬氏體組織，冷卻速度應(yīng)大于某一