（1）Ac1 钢加热时，开始形成奥氏体的温度。
（2）Ac3 亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度。
（3）Ac4 低碳亚共析钢加热时，奥氏体开始转变为δ相的温度。
（4）Accm 过共析钢加热时，所有渗碳体和碳化物完全溶入奥氏体的温度。（5）Arl 钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度。（6）Ar3 亚共析钢高温奥氏体化后冷却时，铁素体开始析出的温度。
（7）Ar4 钢在高温形成的δ（铁素体区）相在冷却时，开始转变为奥氏体的温度。
（8）Arcm 过共析钢高温完全奥氏体化后冷却时，渗碳体或碳化物开始析出的温度。
（9）A1 也写做Ae1，是在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度，也就是一般所说的下临界点。
（10）A3 也写做Ae3，是亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高温度，也就是说亚共析钢的上临界点。
（11）A4 也写做Ae4，是在平衡状态下，δ相和奥氏体共存的最低温度。（12）Acm 也写做Aecm，是过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，也就是过共析钢的上临界点。
（13）Mb 马氏体爆发形成温度，以Mb表示（Mb≤ MS）。当奥氏体过冷至MS 点以下时，瞬间爆发式形成大量马氏体，并伴有响声，同时释放相变潜热，使温度回升。
（14）Md 马氏体机械强化稳定化临界温度。
（15）MＦ马氏体相变强化临界温度。
（16）Mf 有的文献以Mf表示奥氏体转变为马氏体的终了温度。
（17）MG 奥氏体发生热稳定化的一个临界温度。
（18）MS 钢奥氏体化后冷却时，其中奥氏体开始转变为马氏体的温度，符号中的“S”是“始”字汉语拼音第一个字母，也就是俄文书籍中的MH和英文书籍中的MS。
（19）MＺ奥氏体转变为马氏体的终了温度，符号中的“Z”是“终”字的汉语拼音第一个字母，也就是俄文书籍中的MＫ和英文书籍中的Mf。
注：AC1、AC3、AC4和ACCｍ随加热速度而定，加热越快，其越高；Ar1、Ar3、A r4和Arcm则随冷却速度的加快而降低，当冷却速度超过一定值（临界冷却速度）时，它们将完全消失。一般情况下，Ac1＞A1＞Ar1，Ac3＞A3＞Ar3，Ac4＞A4＞A r4，Accm＞Acm＞Arcm。
材料加工测定 实验一钢连续冷却转变图(CCT 曲线的测定 一. 实验目的 1. 了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用; 2. 了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤; 3. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点; 4. 建立钢的连续冷却转变图(CCT 曲线。 二. 实验原理 当材料在加热或冷却过程中发生相变时, 若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数, 则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上, 破坏了膨胀量与温度间的线性关系, 从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法 (膨胀分析。长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。 钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。 钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体; 比容则相反, 其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。从钢的热膨胀特性可知, 当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时, 钢的体积将发生突变。过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。冷却速度不同,相变温度不同。图 1-1为 40CrMoA 钢冷却时的膨胀曲线。不同的钢有不同的热膨胀曲线。 图 1-140CrMoA 钢冷却时的膨胀曲线
连续钢连续冷却转变 (ContinuousCooling Transformation 曲线图,简称 CCT 曲线, 系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。因此 CCT 曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。根据连续冷却转变曲线, 可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织, 达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。连续冷却转变曲线测定方法有多种, 有金相法、膨胀法、磁性法、热分析法、末端淬火法等。除了最基本的金相法外,其他方法均需要用金相法进行验证。 用热模拟机可以测出不同冷速下试样的膨胀曲线。发生组织转变时,冷却曲线偏离纯冷线性收缩, 曲线出现拐折, 拐折的起点和终点所对应转变的温度分别是相 变开始点及终止点。将各个冷速下的开始温度、结束温度和相转变量等数据综合绘在“温度 -时间对数”的坐标中,即得到钢的连续冷却曲线图 (如图 2 。动态热 -力 学模拟试验机 Gleeble3500测定材料高温性能的原理如下:用主机中的变压器对被 测定试样通电流, 通过试样本身的电阻热加热试样, 使其按设定的加热速度加热到 测试温度。保温一定时间后, 以一定的冷却速度进行冷却。在加热、保温和冷却 过程中用径向膨胀仪测量均温区的径向位移量(即膨胀量 , 绘制膨胀量 -温度曲线如图 1-1所示,测试不同冷却速度下试样的膨胀量 -温度曲线。根据膨胀量 -温度曲线确定不同冷却速度下的相转变开始点和结束点,即可绘制 CCT 曲线。
相变研究以及相变温度的确定方法 材料科学与工程1121900133 缪克松 关键词：相变研究是材料科学与工程中重要的一门研究，温度、压力等因素会诱发材料的相变，相变前后材料的微观结构的差异将使材料在物理性质、化学性质等方面发生较 大程度的改变，从而决定了材料的应用范围。温度作为材料在制备、加工、应用中 常常面对的环境变量，对于相变的影响最为直观可控，本文就确定材料的相变温度 介绍了几种方法。 关键词：相变温度；膨胀法；差示扫描量热法；X射线法；声发射法；电阻法 1相变概述 从广义上讲，构成物质的原子或分子的聚合状态、相状态发生变化的过程均称为相变。[1]例如液相到固相的凝固过程、液相到气相的蒸发过程等。相变前的相状态称为旧相或者母相，相变后的相状态成为新相。固态相变发生后，新相与母相之间必然存在某些差别。这些差别或者表现在晶体结构上（同素异构转变），或者表现在化学成分上（调幅分解），或者表现在表面能上（粉末烧结），或者表现在应变能上（形变再结晶），或者表现在界面能上（晶粒长大），或者几种差别兼而有之（过饱和固溶体脱溶沉淀）。 相变的发生往往收到外界环境的激发，温度是最直观也最容易控制的参数，通过对材料在不同温度下几种不同类型的相变的控制，就可以获得预期的组织和结构，充分发挥材料体系的潜能，因此，确定材料的相变温度十分有意义。 随温度的变化，材料在相变前后的差别可以作为检测材料相变温度的依据，本文所述的几种方法其基本原理都是通过比对材料随温度变化发生的改变从而来确定相变温度。 2 膨胀法 2.1 原理 物质的热膨胀是基于构成物质的质点间平均距离随温度变化而变化的一种现象，晶体发生相结构变化的同时总是伴随着热膨胀的不连续变化，因此相变过程中的热膨胀行为的测量是研究相变的重要手段之一。 将样品放入加热炉内，按给定的温度程序加热，加热炉和样品的温度分别由对应的热电偶进行测量，样品长度随温度变化而变化，同时样品支架和样品推杆的长度也发生变化，测量的长度变化结果是样品、样品支架和推杆三者长度变化总和。样品推杆将该长度变化总和传递给位移传感器后，使位移传感器的铁芯发生位置变化而产生电动势，该电动势由测量放大器按比例转换为直流电压，由计算机记录下来。
钢的锻造温度 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 1．始锻温度 始锻温度即坯料开始锻造的温度，应理解为钢或合金在加热炉内允许的最高加热温度。从加热炉内取出毛坯送到锻压设备上开始锻造之前，根据毛坯的大小、运送毛坯的方法以及加热炉与锻压设备之间距离的远近，毛坯有几度到几十度的温降。因此，真正开始锻造的温度稍低，在始锻之前，应尽量减小毛坯的温降。 2．终锻温度 终锻温度即坯料终止锻造的温度，终锻温度主要应保证在结束锻造之前坯料仍具有足够的塑性，以及锻件在锻后获得再结晶组织。 3.锻造温度范围 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 由Fe－Fe3C合金相图可以确定始锻温度和终锻温度以及锻造的温度范围。目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为0～6.69%的铁碳合金部分（即Fe－Fe3C部分），因为含碳量大于6.69％的铁碳合金在工业上无使用价值。右图为简化后的Fe－Fe3C状态图。 Fe－Fe3C状态图 碳钢的锻造温度范围如图1（铁-碳状态图）中的阴影线所示。 钢的始锻温度主要受过热的限制，合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制。钢的过烧温度约比熔点低100～150℃，过热温度又比过烧温度低约50℃，所以钢的始锻温度一般应低于熔点（或低于状态图固相线AE温度）150～200℃。由于钢锭的过热倾向小，始锻温度比同钢种的锻坯和轧材高20~50℃。当采用高速精锻时由于热效应大，始锻温度可降低越100℃。 图10 铁-碳状态图 当亚共析钢始锻温度应在GS（A3）线以上15~50℃，使钢在单相奥氏体（γ）区内完成锻造。因为单相（γ）区组织均一，塑性良好。但对于碳的质量分数<0.3%的低碳钢，因为铁素体（α）的塑性好，故在A3线以下的γ+α双相区仍有足够的塑性，变形抗力也不高，这就扩大了锻造温度范围，且可以细化晶粒。 对于过共析钢终锻温度应在SE线（A cm）以下，PSE’（A1）线以上50~100℃。这是因为，这是因为，若终锻温度选在A cm线以上，则会使锻件在锻后的冷却过程中，从奥氏体中从晶界析出二次网状Fe3C呈脆性，因此，因此会大大降低锻件的力学性能。而在A cm线与A1线之间进行锻打，塑性变形破碎了网状Fe3C并使之弥散分布，锻件具有较好的力学性能。 需要指出的是，根据状态图大致确定的锻造温度范围，还需要根据钢的塑性图、变形抗力图等资料加以精确化。这是因为状态图是在实验室中一个大气压及缓慢冷却的条件下作出的，状态图上的临界点与钢在锻造时的相变温度并不一致。 由于生产条件不同，各工厂所用的锻造温度范围也不完全相同。合金结构钢的锻造温度范围见表1。合金结构钢钢锭锻造温度范围见表2。合金工具钢、弹簧钢和滚珠轴承钢的锻造温度范围见表3。
TC11钛合金相变点的测定与分析 采用计算法、差示扫描量热法和连续升温金相法3种手段计算和测定了TC11两相钛合金(α+β)/β相变点。计算法由于各元素及杂质元素含量对相变点的影响值是在一个含量范围内的计算值，因此计算的相变点与实测值是接近的；差示扫描量热法由于钛合金和坩埚的化学反应，产生相变滞后现象，导致所测相变温度过高；而连续升温金相法由于淬火温度间隔选择较小，测量的准确性较高，因此更能准确测量TC11钛合金相变温度。 采用sTA449c 一同步热分析仪测量钛及钛合金相变温度，其参比样品为粉末状23A l O ，升温速度为10℃1min -?；保护氩气流量为45 m1 1min -?。测试前，应先在两个样品坩埚内放人等量23A l O 粉末，测定仪器基线符合规定后，即可开始测定正式样品DSC 曲线。 采用连续升温金相法测定相变温度。试样尺寸为10 mm ×10 mm ×10 mm ；在加热试样时为了保证热透，保温时间为60 min 。淬火温度选择范围为990~1040℃，淬火温度间隔为10℃，然后将试样水淬。其中间转移速度不超过2S 。将淬火后的试样制成金相观察试样，在放大倍数为500倍的光学显微镜观察试样组织变化。 2．1计算法测定相变温度 根据各元素对钛相变温度的影响推算出相变点的公式为： /T αββ+相变点 =885℃+Σ各元素含量x 该元素对相变点的影响 (1) 式中885℃为计算时纯钛的相变点。 2．2差示扫描量热法测定相变温度 差示扫描量热法测定钛及钛合金相变温度是借助于同步热分析仪将待测试样与另一参比试样在完全相同的条件下加热(或冷却)，根据两者温差与温度或时间的变化关系(DSC 曲线)，对物质状态进行判定。图2为差示扫描量热法测得TC11钛合金相变点的DSC 曲线。对于α+β型及亚稳定β型钛合金，(α+β)→β转变是一个持续过程，在DSC 曲线上，相变完成表现为基线迁移；同时，由于钛有极高的化学活性，在高温下与氧、氮、坩埚(23A l O )等物质反应，在DSC 曲线上产生不同的峰值，从而使分析判定难度加大。 对于Tcll 钛合金而言，α-Ti →β-Ti 转变是一个吸热反应。当温度在1060℃时，峰值明显。表明相变温度在1060℃左右。由于TCll 钛合金与坩埚(23A l O )化学反应放热，并且测量过程中不断加热，导致热滞后现象产生，推迟了α相向β相转 变，使差示扫描量热法测得的相变温度过高。 2．3连续升温金相法测定相变温度 首先选择淬火温度范围，确定淬火温度间隔为10℃。加热保温然后水淬。最后观察不同淬火温度的试样在光学显微镜下的组织变化。将仍残留初生α相的淬火温度和与该温度最邻近、初生α相消失的温度之间的平均温度确定为相变温度。 在淬火温度为1030℃时，初生α相仍然存在；当淬火温度达到1040℃时，在试样中已看不到初生α相，观察到的全部是针状的马氏体，表明淬火温度已经达到了相变点温度。因此判定Tc11钛合金的相变点在1030~1040℃之间，其相变点的平
五、合金成分影响相变温度 大家知道，我国幅员广大，人口众多，各地有各地的生活习惯,各人有的爱好。一位高明的厨师，就要能够掌握多种不同的烹调技艺，善于做出各具特色的饭菜来，才能满足不同的顾客的要求。我们炼制记忆合金，和厨师烧莱一样，也是“众口难调”呀。
譬如，把记忆合金做成紧固铆钉，用来紧固飞机上的零部件，就必须在-55℃变形，才能保证飞机顺 利通过严寒的高空。如果用在航天飞 行器的控制系统，则必须保证记忆合 金部件能在0℃?60℃的范围内正常 工作。如果要想把记忆合金作为生物 工程材料，用到人体上去，那就要求 更严了。它必须在37℃左右，回复设计的形状，因为这是人体的正常温度。可以想一想，如果记忆合金部件，低于这个温度就开始逆转变，力图回复原来的形状，手术不是就没有办法顺利进行了吗？相反，如果记忆合金部件高于40℃才开始回复原形，把它埋在体内也就起不了任何特殊作用了。 正因为不同顾客的“众口难调”，金华瑞普也能像厨师一样，针
对用户不同的要求，做出可口的“饭莱”。技艺高超的冶金工作者，调节记忆合金相变温度的第一个办法，就是善于选择合金的成分，好像高明的厨师，精心选择做菜的配料一样。 经过各国冶金专家的研究试验，我们已经知道，合金成分对记忆合金相变温度的影响，是极其灵敏的。就拿我们熟悉的镍钛合金和铜基记忆合金来说吧，成分稍有一点变化,就能在很大程度上影响合金变形的温度。 对于镍钛合金来说，各国专家研 究的结果可能还有一些出入，但大致 有这样一个规律，就是合金中镍的含 量增加，合金的变形温度起始点和终 点都下降。相反，如果合金中钛的含 量增加，合金变形温度的起始点和终 点都上升。 比如有的专家研究的结果是这样的：当镍钛合金中,含镍和含钛的原子浓度相等时，也就是说合金中镍含量大约占55%的时候，在40℃开始生成马氏体。就是从40℃开始,合金逐渐变软，易于加工。如果把合金中的镍含量降低到54%,合金的马氏体开始生成的温度，一下子就上升到70℃。反过来，如果把合金中的镍含量增加1%，达到56%，那么，合金的马氏体开始生成温度，就会猛然下降到0℃。当镍含量再增加1%，达到57%的时候，马氏体开始生成的温度还会继续下降，达到-10℃。
综述 NiTi Hf高温形状记忆合金研究进展 孟祥龙 王 中 赵连城 ( 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 哈尔滨 150001 ) 伊胜宁 ( 江苏钢绳集团公司 江阴 214433 ) 文 摘 介绍了Ni T i H f高温形状记忆合金的研究状况,重点评述了Ni T i H f合金的设计以及Hf的添加和热处理对合金的相变、力学行为和形状记忆效应的影响,并对它们所对应的微观机制作了一定的分析。 关键词 NiTiHf高温合金,形状记忆合金,合金设计,相变,力学行为,形状记忆效应 Development of Ni Ti Hf High Temperature Shape Memory Alloys Meng Xianglong Wang Zhong Zhao Liancheng ( School of Materials Science and Eng i neering,Harbin Insti tute of Technology Harbin 150001 ) Yi Shengning ( Jiangsu Steel Wire Rope Bloc Crop. Jiangyin 214433 ) Abstract The research on Ni T i H f high te mperature shape me mory alloys is revie wed with emphasis on the design of NiTiHf alloys,and the effect of Hf addition and heat treatment on the alloys transformation,mechanical behavior and shape memory effect.Its micro mechanism is also briefly analyzed in this paper. Key words NiTiHf high te mperature alloys,Shape memory alloys,Design of the alloys,Transformation,Mechan ical behavior,Shape memory effect 1 引言 形状记忆合金是现代智能材料的主要代表之一,具有丰富的马氏体相变现象、奇特的形状记忆效应和良好的超弹性性能。目前开发应用的主要是NiTi基形状记忆合金和Cu基形状记忆合金,其M s 点一般不高于150!,因而只能在低于150!的条件下使用。而在实际应用中的许多场合,如火灾或过热情形的预警及自动防护系统、卫星发射塔、火箭发动机、电流过载保护器等装置中都需要在更高的温度下使用形状记忆合金,特别是在核反应堆工程中,要求记忆合金热敏驱动器的动作温度高达600![1]。因此,为了满足实际应用的需要,人们对高温形状记忆合金进行了一系列的开发和研究。 目前,国内外主要开发出三类高温形状记忆合金:CuAlNi基五元合金CuAlNiMn X(X=Ti,B,V )[2],NiAl基金属间化合物NiAl X(X=Fe,Mn,B )[3~4],Ni T i基三元合金NiTi X(X=Pd,Pt,Au,Zr, Hf)[5~7]。其中,C uAlNi基记忆合金中存在着室温塑性差,相变点不稳定及抗热能力低等问题不易解决;NiAl基记忆合金中则存在室温脆性和Ni5Al3时 收稿日期:1998-10-06 孟祥龙,1977年出生,硕士研究生,主要从事Ni Ti基高温形状记忆合金的研究工作
钢的锻造温度围 锻造热力规是指锻造时所选用的一些热力学参数，包括锻造温度、变形程度、应变速率、应力状态（锻造方法）、加热加冷却速度等。这些参数直接影响着金属材料的可锻性及锻件的组织和性能，合理选择上述几个热力学参数，是制订锻造工艺的重要环节。确定锻造热力学参数的主要依据是钢或合金的状态图、塑性图、变形抗力图及再结晶图等。用这些资料所确定的热力学参数还需要通过各种试验或生产实践来进行验证和修改。 在确定锻造热力学参数时，并不是在任何情况下，都需要上述的所有资料。当对锻件的组织和性能没有严格要求时，往往只要有塑性图及变形抗力图就够了。若对锻件的晶粒大小有严格要求，而且在机械性能方面也有硬性规定时，除状态图、塑性图和变形抗力图之外，还需要参考再结晶图以及能说明所采用热力规是否能保证产品机械性能的资料。 锻造温度围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度围具有较高的塑性和较小的变形抗力，
并得到所要求的组织和性能。锻造温度围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 碳钢的锻造温度围如图10（铁-碳状态图）中的阴影线所示。在铁碳合金中加入其他合金元素后，将使铁-碳状态图的形式发生改变。一些元素（如 Cr,V,W,Mo,Ti,Si等）缩小r相区，升高A3和A1点；而另一些元素（如Ni,Mn等）扩大r相区，降低A3和A1点。所有合金元素均使S点和E点左移。由此可见，合金结构钢和合金工具钢也可参照铁-碳状态图来初步确定锻造温度围，但相变点（如熔点，A3，A1，A Cm等）则需改用各具体钢号的相变点。 1．始锻温度 始锻温度应理解为钢或合金在加热炉允许的最高加热温度。从加热炉取出毛坯送到锻压设备上开妈锻造之前，根据毛坯的大小、运送毛坯的方法以及加热炉与锻压设备之间距离的远近，毛坯有几度到几十度的温降。因此，真正开始锻造的温度稍低，在始锻之前，应尽量减小毛坯的温降。 合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制。钢的过烧温度约比熔点低100～150℃，过热温度又比过烧温度低约50℃，所以
Ti-Ni形状记忆合金的制备、性能及应用 摘要：Ti-Ni形状记忆合金是现代一种性能优良的新型功能材料，本文主要介绍了其简介、制备方法、主要性能和主要的应用及发展前景。 形状记忆合金的发展背景：在研究Ti-Ni合金时发现：原来弯曲的合金丝被拉直后，当温度升高到一定值时，它有恢复到原来弯曲的形状。人们把这种现象称为形状记忆效应（Shape Memory Effect）简称SME,具有形状记忆效应的金属称为形状记忆合金（SMA）。形状记忆现象的发现可以追溯到1932年，美国在研究Al-Cd合金时观察到马氏体随温度变化而消长；1938年美国哈佛大学和麻省理工学院发现Cu-Sn，Cu-Zn，合金在马氏体相变中的形状记忆效应；同年前苏联对Cu-Al-Ni，Cu-Sn合金的形状记忆机理进行了研究；1951-1953年，美国分别在Au-Cd，In-Ti，合金中观察到形状记忆效应。知道60年代初，形状记忆效应制备看作是一种现象，Ti-Ni合金形状记忆效应发现后，美国研制了最初实用的形状记忆合金“Nitinol”。 形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloy)是指具有一定的初始形状，经形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或者化学刺激处理又可以恢复其初始形状的一种新型金属功能材料。由于这种合金具有独特的形状记忆效应和超弹性效应，可以制作小巧玲珑、高自动化、性能可靠的元器件，目前已被广泛应用于电子仪器、汽车工业、医疗器械空间技术、能源开发等领域。 形状记忆效应：形状记忆效应有三种形式。 第一种称为单向状，再重新加热到As以上，马氏体发生逆转变，温度升高至Af 点，马氏体完全消失，材料完全恢复母相形状。一般形状记忆效应，即将母相冷却或加应力，使之发生马氏体相变，然后是马氏体发生塑性变形，改变其形没有特殊说明，形状记忆效应都是指这种单向形状记忆效应。 有些形状记忆合金在加热发生马氏体逆转变时，对母相有记忆效应；当从母相再次冷却为马氏体时，还回复马氏体形状，这种现象称为双向形状记忆效应。 第三种情况是在Ti-Ni合金系发现的，在冷热循环过程中，形状回复到与母相完全相反的形状，称为全方位形状记忆效应。 目前已发现的形状记忆合金种类很多，可分为镍钛系、铜系、铁系合金三大类。另外，近年发现一些聚合物和陶瓷材料也具有形状记忆功能，其形状记忆原理与合金不同，还有待于进一步研究。目前已实用的形状记忆材料只有Ti—Ni合金和铜系形状记忆合金。 Ti-Ni合金的制备 1铸造 Ti-Ni合金是高温延展性良好的材料。当温度超过400℃后．拉伸强度下降，与此相反，延伸率迅速增加。可见．如果温度范围定得合理．Ti-Ni合金无论锤锻、压力机上锻造或径向锻造都是比较容易进行的。实践表明锻造温度不宜高于900℃．否则合金表面将剧烈氧化而产生Ti-Ni—Ti4Nb2低熔点混合物相。过是间隙氧污染物质，具有脆化合金的作用。另一方面温度分布不宜低于750℃，否则材料的变形抗力增大．缺口敏感性突出，常易造成撕裂性质的破坏．使废品率增加。因此，锻造温度范围为750～900℃。铸锭锻造前需经850℃、l2h均匀退火．然后．机加工去表面氧化皮和冒口，再锻成棒料。 2热挤压 从Ti-Ni的高温拉伸性能来看．Ti-Ni合金适宜挤压。但不能进行冷挤压。Rozner 在0.7Tm(Tm为金属的熔点)温度成功的进行了Ti-Ni的热挤压。铸锭经机加工后用碳钢
TC4钛合金相变温度的测定与分析 摘要：相变温度对钛合金加工工艺十分重要，钛合金加工需要进行热处理，对钛合金的相变温度范围需要计算出具体的数值。本文采用了计算法、差热分析法和连续升温金相法对钛合金试样进行了测定，取得了相变温度范围。文中对三种测试方法进行了分析，得出TC4钛合金的相变温度值为998℃。 关键词：TC4钛合金；相变温度；连续升温金相法 前言 TC4钛合金的应用范围较广，并且应用的领域均属航空、航天工业，其对工艺的要求较高。在钛合金工艺改造过程中需要对其进行热处理，这需要分析钛合金的相变温度范围，文中针对一种钛合金试样采用了三种方法测试，得出相变温度值。 1.TC4钛合金的性质及相变温度 TC4钛合金（Ti-6Al-4V）的组成是由α和β两相钛合金组成，其优点为：（1）工艺性强；（2）可塑性强；（3）可焊接和耐腐蚀。TC4钛合金应用广泛，在我国主要体现在航空业和航天工业中。 对钛和钛合金的加工需要进行热处理，所以TC4钛合金的相变温度的测定十分重要，也是TC4钛合金处理工艺的应用参数，处理时做热加工处理，加工钛合金，使其形成目的形状，需要对钛合金的适用温度进行掌控，这也是在钛合金热处理工艺中氧和氮污染指标的重要参考依据。在钛合金材料的使用工艺中，相变温度或相变温度范围需要有准确的数值，而钛合金的相变温度数值随着钛合金的成分不同和加工历史不同，每批原材料的相变温度也不同。 2.TC4钛合金相变温度的测定与分析 2.1不同方法对相变温度的测定 2.1.1计算法对相变温度的测定 钛合金相变温度的变化是热加工后对其中各元素的变化，通过计算法来推算其温度变化，计算法能够在连续升温金相法中提供淬火温度的选择范围[1]。 使用计算法对钛合金相变温度的测定公式为： 公式中885℃为单纯钛的相变温度；W为各元素的质量值；q为各元素对相变温度的影响。
钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油） 快速冷却叫淬火。 ◆表面淬火 ?钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 感应表面淬火后的性能: 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普 通淬火高2～3单位（HRC）。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬 层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。 对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺
退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ?退火的目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能 或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。 ?退火工艺的种类 ①均匀化退火（扩散退火) 均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组 织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以 化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。 均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃），即1050～ 1150℃，保温时间一般为10～15h，以保证扩散充分进行，大道消除 或减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高，时间长， 晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火，使组织重新细化。 ②完全退火 完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢 冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。 完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻 件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于 过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却时， 渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给最终 热处理留下隐患。 完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）；合金钢为Ac3+ （500～70℃）；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、 所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光 体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空 冷。 ③不完全退火 不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随 之缓慢冷却的退火工艺。 不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和 降低硬度，加热温度为Ac1+(40～60)℃，保温后缓慢冷却。
（1）Ac1 钢加热时，开始形成奥氏体的温度。 （2）Ac3 亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度。 （3）Ac4 低碳亚共析钢加热时，奥氏体开始转变为δ相的温度。 （4）Accm 过共析钢加热时，所有渗碳体和碳化物完全溶入奥氏体的温度。（5）Arl 钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度。（6）Ar3 亚共析钢高温奥氏体化后冷却时，铁素体开始析出的温度。 （7）Ar4 钢在高温形成的δ（铁素体区）相在冷却时，开始转变为奥氏体的温度。 （8）Arcm 过共析钢高温完全奥氏体化后冷却时，渗碳体或碳化物开始析出的温度。 （9）A1 也写做Ae1，是在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度，也就是一般所说的下临界点。 （10）A3 也写做Ae3，是亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高温度，也就是说亚共析钢的上临界点。 （11）A4 也写做Ae4，是在平衡状态下，δ相和奥氏体共存的最低温度。（12）Acm 也写做Aecm，是过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，也就是过共析钢的上临界点。 （13）Mb 马氏体爆发形成温度，以Mb表示（Mb≤ MS）。当奥氏体过冷至MS 点以下时，瞬间爆发式形成大量马氏体，并伴有响声，同时释放相变潜热，使温度回升。 （14）Md 马氏体机械强化稳定化临界温度。 （15）MＦ马氏体相变强化临界温度。 （16）Mf 有的文献以Mf表示奥氏体转变为马氏体的终了温度。 （17）MG 奥氏体发生热稳定化的一个临界温度。 （18）MS 钢奥氏体化后冷却时，其中奥氏体开始转变为马氏体的温度，符号中的“S”是“始”字汉语拼音第一个字母，也就是俄文书籍中的MH和英文书籍中的MS。 （19）MＺ奥氏体转变为马氏体的终了温度，符号中的“Z”是“终”字的汉语拼音第一个字母，也就是俄文书籍中的MＫ和英文书籍中的Mf。
相变潜热测定方法探讨 摘要：相变潜热是指物质在等温等压情况下，从一个相变化成另一个相所吸收或者放出的热量。研究物 质的性质以及开发储能材料时都需要对材料发生相变时的潜热进行测量。本文简要介绍了相变潜热的几种 测定方法。 关键词：潜热；相变；测量 Discussion on determination methods of latent heat Abstract: Latent heat of a substance is the quantity of heat absorbed or released when the substance changes from one phase to another phase under isothermal isobaric conditions. Properties of substances and materials are required for phase change latent heat measured at the time of the development of energy storage materials. This paper briefly describes several measurement methods of latent heat. Key words: latent heat; phase change; measurement 0引言 相变传热过程在各种工业过程和材料开发领域有着重要的应用。研究好相变的传热过程，测量出相变潜热的大小，对优化工业生产过程，开发优质储能材料有着极为重要的意义1756年英国化学家Joseph Black用32F冰与172F同等重量的水混合，得到平衡温度仍然为32F，而不是102F，这说明在冰溶解中，需要一些温度计所不能觉察的热量，进而发现各种物质在发生物态变化时都存在这种效应。Joseph Black将这种不表现为温度升高的热称为潜热。 若体系的热力学势是温度体积、压力这些变量的函数，如果在相变点，势力学函数本身是连续的，但是其一阶导数是不连续的，比如体积、熵有跃变，称为第一类相变。冰的熔化和水的汽化都是第一类的相变。如果一阶导数本身在相变点也是连续的，但二阶导数不连续，有跃变，就叫第二类相变。超导、超流、铁磁居里点等都属于第二类的相变。相变过程中单位质量的物质吸收或放出的热量叫物质的相变潜热。汽化热、融解热、升华热都是相变潜热。 1相变潜热测定方法 测定相变温度、相变潜热及比热的方法主要有三类：一般卡计法，差热分析法(DTA)，差示扫描量热法(DSC)[1]。其中，一般卡计法[2]包含了参比温度曲线法，热线法，热针法等。除了以上几种测试方法之外，还有调制差示扫描量热法（MDSC）、瞬态平面热源法（Hot disk）、准稳态法等。 本文将主要介绍常用的几种测定相变潜热的技术：差热分析法，差示扫描量热法，电平衡加热法以及参比温度曲线法。
钢的热处理方法及应用 1.退火 操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。 应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。 2.正火 操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。 应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。 3.淬火 操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。 目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。 应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。 4.回火 操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。 目的：1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。 应用要点：1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。 5.调质 操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，然后在400~720度的温度下进行回火。 目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综合力学性能。 应用要点：1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢；2. 不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理，而且还可以作为某些紧密零件，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。 6.时效
钢的锻造温度范围 锻造热力规范是指锻造时所选用的一些热力学参数，包括锻造温度、变形程度、应变速率、应力状态（锻造方法）、加热加冷却速度等。这些参数直接影响着金属材料的可锻性及锻件的组织和性能，合理选择上述几个热力学参数，是制订锻造工艺的重要环节。确定锻造热力学参数的主要依据是钢或合金的状态图、塑性图、变形抗力图及再结晶图等。用这些资料所确定的热力学参数还需要通过各种试验或生产实践来进行验证和修改。 在确定锻造热力学参数时，并不是在任何情况下，都需要上述的所有资料。当对锻件的组织和性能没有严格要求时，往往只要有塑性图及变形抗力图就够了。若对锻件的晶粒大小有严格要求，而且在机械性能方面也有硬性规定时，除状态图、塑性图和变形抗力图之外，还需要参考再结晶图以及能说明所采用热力规范是否能保证产品机械性能的资料。 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变
形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。 碳钢的锻造温度范围如图10（铁-碳状态图）中的阴影线所示。在铁碳合金中加入其他合金元素后，将使铁-碳状态图的形式发生改变。一些元素（如 Cr,V,W,Mo,Ti,Si等）缩小r相区，升高A3和A1点；而另一些元素（如Ni,Mn等）扩大r相区，降低A3和A1点。所有合金元素均使S点和E点左移。由此可见，合金结构钢和合金工具钢也可参照铁-碳状态图来初步确定锻造温度范围，但相变点（如熔点，A3，A1，A Cm等）则需改用各具体钢号的相变点。 1．始锻温度 始锻温度应理解为钢或合金在加热炉内允许的最高加热温度。从加热炉内取出毛坯送到锻压设备上开妈锻造之前，根据毛坯的大小、运送毛坯的方法以及加热炉与锻压设备之间距离的远近，毛坯有几度到几十度的温降。因此，真正开始锻造的温度稍低，在始锻之前，应尽量减小毛坯的温降。 合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制。钢的过烧温度约比熔点低100～150℃，过热温度又比过烧温度低约50℃，所以
国产SA508-Ⅲ钢相变温度以上蠕变损伤机理及本构关系研究核电安全已受到国家和公众的普遍重视,堆芯熔融物滞留条件下反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel,RPV)下封头承受高温及载荷的综合作用,且局部温度处于相变温度以上,材料极易发生蠕变损伤。目前该领域存在的主要问题是 国产SA508-Ⅲ钢的蠕变试验和微观结构研究尚处于起步阶段,特别是相变温度 以上的研究成果尤为匮乏,且传统蠕变本构方程未考虑相变温度以上的蠕变微观 损伤及其演化机制。 本文系统地分析了SA508-Ⅲ钢相变温度以上的蠕变微观损伤机理,分别定义了描述微观损伤不均匀性及其演化的参量,并将之引入损伤演变方程和蠕变本构方程之中,建立了考虑微观损伤机制的蠕变本构方程,为在极端事故下的RPV 高温结构完整性分析奠定了理论基础。主要研究工作和结论如下:通过开展高温拉伸试验,获得了国产SA508-Ⅲ钢在不同温度下的关键力学性能,通过DSC曲线确定了相变临界温度为740℃,在相变温度以上进行了多组蠕变试验,获得了蠕变性能参数。 还通过开展蠕变中断试验获取了相变温度以上不同蠕变时间的蠕变试样,以及不同保温时间的高温时效试样,最后运用SEM及TEM等对蠕变中断试样和高温时效试样切片进行了观察和分析,研究了相变温度以上蠕变历程中材料微观损伤 及其演化。蠕变微观损伤机理分析表明:相变温度以上,蠕变快速进入第二阶段,在高温热诱导下,部分晶内析出物(二相粒子)融入基体,通过位错运动向晶界和亚晶界偏聚粗化,导致晶界粗化和粗化二相粒子形成;在应力诱导下,空位向晶界扩散并汇聚成空洞,在应力集中的三晶交汇处、粗化晶界和粗化二相粒子周围持 续萌生空洞;进入蠕变第三阶段,随着更多粗化二相粒子的出现,空洞持续萌生和
一、钢热轧加热温度范围的确定： 1）始锻温度和终锻温度 始锻温度是钢或合金在加热炉内允许的最高加热温度。 终锻温度是保证在结束锻造之前钢仍具有足够的塑性，以及锻件在锻后获得再结晶组织。 例如：45钢的始锻温度和终锻温度分别为1200℃和800℃。也就是说在800℃～1200℃温度范围内进行锻造出的锻件有良好的机械性能。 2）开轧温度和终轧温度 ①开轧温度 一般说来，从防止加热的过热、过烧、脱碳等缺陷产生的可能性考虑，对于碳素钢加热最高温度常低于NJE50-100℃；开轧温度低于固相线NJE100-150℃。这是由于考虑输送距离造成的温降，则比加热温度还要低一些。 ②终轧温度 对亚共析钢(ω(C)％)来说，终轧温度不得低于GS线，即略高于GS线50-100℃，以便在终轧之后迅速冷却到相变温度，获得细致、均匀的晶粒组织。否则会使金属内部纤维组织更加严重，导致钢材的物理和力学性能产生不均匀或方向性。对过共析钢(ω(C)：％％)终轧温度要求不得低于SK线，一般略高于SK线100-150℃。这是因为过共析钢热轧温度范围窄，即奥氏体区较窄，完全在单相状态下轧制是不可能的。
开轧温度是第一道的轧制温度，一般比加热温度低50～100℃。开轧温度的上限取决于钢的允许加热温度，下限主要受终轧温度的限制，钢件在轧制过程中一般应保持单相奥氏体组织。 终轧温度是指终轧生产的终了温度。一般情况下，亚共析钢的终轧温度应当高于A C3线50～100℃。过共析钢的终轧温度在A cm～A1线之间。终轧温度对钢的组织和性能影响很大，终轧温度越高，晶粒集聚长大的倾向越大，奥氏体的晶粒越粗大，钢的机械性能越低。所以终轧温度也不能太高，最好在850℃左右，不要超过900℃，也不要低于700℃。 3）温度方案的确定 通常按钢坯含碳量不同分别来规定它们的加(均)热温度即最高 控制炉温和出炉温度。 ①含碳量C≤O．3％的低碳钢，最高控制炉温为1380℃，出炉温度为1180～1220℃；②含碳量0．3％