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钢的热处理原理 Metals Heat Treatment Processing & Principles

钢的热处理原理 Metals Heat Treatment Processing & Principles. 参考文献： 胡光立，谢希文编著，钢的热处理，西北工业大学出版社 戚正风 主编，金属热处理原理，机械工业出版社 安运铮 主编，热处理工艺学，机械工业出版社 金属热处理学报 JISI 金属学报 R W K Honeycombe, Microstructure and Properties, 1981. 绪论 INTRODUCTION. 相和相变 Phase & Phase Transformations 相变的分类

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  1. 钢的热处理原理Metals Heat TreatmentProcessing&Principles • 参考文献： • 胡光立，谢希文编著，钢的热处理，西北工业大学出版社 • 戚正风 主编，金属热处理原理，机械工业出版社 • 安运铮 主编，热处理工艺学，机械工业出版社 • 金属热处理学报 • JISI • 金属学报 • R W K Honeycombe, Microstructure and Properties, 1981

  2. 绪论INTRODUCTION • 相和相变 • Phase & Phase Transformations • 相变的分类 • Types of Phase Transformations • 金属及合金中的相变 • Phase Transformation in Metals & Alloys

  3. 1. Phase & Phase Transformations • 相：任何物质都是由原子、分子、离子或分子团组成的，构成物质的这一体系，可以是均匀的，也可以是非均匀的，其中，均匀的部分即称为相。 • 稳定相: 对于一定的热力学条件，只有当某相的自由能位最低时，该相才是稳定的且处于平衡态 • 亚稳相: 若某相的自由能虽然并不处于最低，然而与最低自由能态具有能垒相分隔，则该相为亚稳相 • 非稳定相：若不存在这种能垒，则体系处于非稳定态，这种状态是不稳定的，它一定会转变为平衡态或亚稳态。

  4. 相变：在均匀一相或几个混合相内，出现具有不同成分或不同结构（包括原子、离子或电子的位置或为向）或不同组织形态或不同性质的相，称为相变。相变：在均匀一相或几个混合相内，出现具有不同成分或不同结构（包括原子、离子或电子的位置或为向）或不同组织形态或不同性质的相，称为相变。 • 当温度、压力或任何其它作用在该体系上的电场、磁场发生变化时，体系的自由能将缓慢而连续地变化。 • 只有当体系自由能的变化与相的结构的变化（包括原子、离子或电子的位置或位向）发生关系时，则发生了相变

  5. 2.Types of Phase Transformations2.1按热力学分类:一级相变和二级相变

  6. 一级相变 • 具有体积和熵（及焓）的突变: • 焓的突变表明在一级相变过程中，有相变潜热的吸收或释放，从而可以应用热膨胀仪来测量一级相变的开始点。发生体积、熵及焓的突变，也说明这些热力学函数在相变点不能按泰勒级数展开。 ，

  7. 二级相变 • 不能由两相的体积、熵及焓的的变化分析二级相变 • β为材料的等温压缩系数 • α为材料的等压膨胀系数 ， ， ， ，

  8. 2.2按相变方式分类－Gibbs分类法 • 形核长大型：始于程度大而范围小的相起伏，已相变区与未相变区以相界面相分隔。钢中的相变，大多为形核长大型相变。 • 连续型：始于程度小而范围大的相起伏，由于相起伏的程度小，故母相中到处可以形核。典型的相变如spinodal decomposition（增幅分解）。

  9. 2.3按原子的迁动程度分类 • 扩散型相变－相变过程受控于原子（或离子）的扩散，即相变的速度取决于原子的扩散速度。 • 无扩散型相变－相变过程不存在原子（或离子）的扩散，或虽存在扩散，但不是相变所必需的，或不是相变的主要过程。

  10. 3 金属及其合金中的相变 • 无扩散型： 连续型－w相变 形核长大型－马氏体相变 • 扩散型 ： 连续型： 连续有序化 Spinodal分解 形核长大型：

  11. 形核长大型 • 新相成分改变： （长程扩散长大） 非均匀相变： 胞状相变－珠光体相变 非连续沉淀 均匀相变： 界面控制： 共格－G.P.区 非共格－连续沉淀 扩散控制： 共格：贝氏体相变 相间沉淀

  12. 新相成分不改变： 热激活界面控制： 非共格：再结晶 块状相变 半共格－有序化 非热激活迁动位错： 共格－孪生 半共格－倾动晶界

  13. 可发生脱溶转变的合金 3.1平衡转变 • 同素异晶转变: 纯金属在温度压力变化时，由一种晶体结构转变为另一种结构的过程称为同素异晶转变。 • 平衡脱溶转变: 单一的β固溶体, 冷至固溶度曲线MN以下温度时，β相又将逐渐析出，这一过程称为平衡脱溶沉淀。其特点是新相的成分和结构始终与母相的不同；随着新相的析出，母相的成分和体积分数将不断变化，但母相不会消失。钢在冷却时，二次渗碳体的析出，即属这种相变。

  14. 共析转变 • 增幅分解:由一种高温固溶体，冷至某一温度范围，分解为两种与原固溶体结构相同，而成分不同的微区的转变称为增幅分解，可用反应式表示为。其特点是：新形成的微区之间并无明显的界面和成分的突变，但通过上坡扩散，最终使一均匀固溶体变为一不均匀固溶体。 • 有序化转变:固溶体中，各组元的相对位置从无序过渡到有序的过程，称为有序化转变

  15. Fe-Fe3C相图的左下角 3.2非平衡转变 • 伪共析转变 • 马氏体相变 • 块状转变 ：纯铁或低碳钢，在一定的冷速下奥氏体可以转变为与母相成分相同而形貌呈块状的α相。 • 贝氏体相变 • 非平衡脱溶转变 ：

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