金属固态相变特征

金属固态相变的特征引言：金属是一类常见的材料，其固态相变是指在一定条件下，金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

金属固态相变具有许多独特的特征，本文将从晶格结构、原子运动和宏观性质三个方面来探讨金属固态相变的特征。

一、晶格结构变化金属的固态相变通常伴随着晶格结构的变化。

晶格是金属内部排列有序的原子阵列，不同的晶格结构决定了金属的性质。

金属固态相变中，晶格结构发生变化，常见的相变类型有铁素体相变、奥氏体相变和马氏体相变等。

不同的相变类型对应着不同的晶格结构，如面心立方结构、体心立方结构和六方最密堆积结构等。

晶格结构的变化直接影响了金属的力学性能、导电性能和磁性等性质。

二、原子运动特征金属固态相变中，原子的运动是相变发生的基础。

在金属的相变过程中，原子会发生位移、交换或重新排列等运动。

例如在铁素体相变中，铁原子的位置会从面心立方结构变为体心立方结构，原子发生了位移和重新排列。

此外，金属固态相变的过程中，原子间的键合也会发生改变。

原子运动的特征直接影响了金属的热膨胀性、热导率和硬度等性质。

三、宏观性质变化金属固态相变引起了金属的宏观性质变化。

金属的固态相变通常伴随着热学性质和力学性质的变化。

例如，在铁素体相变中，金属的磁性会发生明显变化，从铁磁性转变为顺磁性。

此外，金属的热膨胀性、热导率和电阻率等热学性质也会随着相变发生变化。

另外，金属相变还会对金属的力学性能产生影响，如硬度和韧性等。

金属固态相变的特征不仅与金属的性质有关，也与相变过程的条件有关。

金属的固态相变通常需要一定的温度和压力条件，不同的温度和压力条件下，金属的相变行为也会有所不同。

此外，金属的化学成分也会对固态相变产生影响，不同的化学成分会导致金属的相变温度发生变化。

总结：金属固态相变是金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程，具有晶格结构变化、原子运动特征和宏观性质变化等特征。

金属固态相变的特征与金属的性质、相变过程的条件和化学成分有关。

金属固态相变的主要特点金属固态相变是指金属在固态下由于温度、压力或其他外界条件的变化而引起的物理结构和性质的变化。

金属固态相变的主要特点有以下几个方面：1. 温度变化引起的相变：金属的固态相变主要是由于温度的变化引起的。

当金属的温度超过一定的临界温度时，金属内部的晶体结构会发生变化，从而导致固态相变。

例如，铁在不同的温度下会发生α相到γ相的相变，这种相变是由于温度变化引起的。

2. 压力变化引起的相变：除了温度变化，金属固态相变还可以由压力的变化引起。

当金属受到外界的压力作用时，原子之间的距离和排列会发生变化，从而导致固态相变。

例如，钻石可以在高压下转变为金刚石，这是由于压力变化引起的相变。

3. 结构和性质的变化：金属固态相变不仅会引起晶体结构的变化，还会导致金属的性质发生改变。

例如，铁的相变会引起其磁性的变化，从铁磁性到顺磁性的转变。

这种结构和性质的变化对金属的应用具有重要的影响。

4. 相变的可逆性：金属固态相变通常是可逆的，即当外界条件恢复到原来的状态时，金属可以再次发生相反的相变。

这与金属的液态相变或气态相变不同，液态和气态的相变通常是不可逆的。

5. 相变的影响因素：金属固态相变的发生受到多种因素的影响，包括温度、压力、晶体结构、晶界能量等。

这些因素会影响金属内部原子的排列和运动方式，从而导致相变的发生和性质的改变。

6. 金属固态相变的应用：金属固态相变在材料科学和工程中具有重要的应用价值。

通过控制金属的相变过程，可以制备出具有特定结构和性质的材料，如形状记忆合金和超弹性材料等。

这些材料在医学、航空航天等领域有着广泛的应用。

金属固态相变是金属在固态下由于温度、压力或其他外界条件的变化而引起的物理结构和性质的变化。

它具有温度和压力变化引起的相变、结构和性质的变化、相变的可逆性、影响因素和应用等主要特点。

金属固态相变的研究对于材料科学和工程具有重要意义，并且在实际应用中有着广泛的应用前景。

金属固态相变的三种基本变化下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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一、名词解释1.平衡相变：是指在缓慢加热或冷却时所发生的能获得符合平衡状态图的平衡组织的相变。

2.扩散：相邻原子相对移动距离超过一个原子间距，相邻原子的相对位置发生改变。

3.均匀形核：晶核在母相中无择优地任意均匀分布4.非均匀形核：晶核在母相中某些区域择优地不均匀分布5.惯习面：新相往往在母相一定的晶面上开始形成，这个晶面为惯习面6.共格界面：界面上的原子所占据的位置恰好是两相点阵共有的位置时，两相在界面上的原子可以一对一的相互匹配。

7.球化退火：使片状渗碳体球状化，获得球状p的热处理工艺。

8.派敦处理：使高碳钢获得细珠光体（索氏体）组织，再经过深度冷拔而获得高强度钢丝。

9.魏氏组织：工业上将具有片（针）状铁素体或渗碳体加珠光体的组织（消除：细化晶粒的正火、退火以及锻造）10.伪共析转变：过冷奥氏体将全部转变为珠光体型组织，但合金的成分并非共析成分，并且其中铁素体和渗碳体的相对含量也与共析成分珠光体不同，随奥氏体的碳含量变化而变化。

11.切变共格界面：Ms的形成是以切变方式进行的，且Ms和r之间的界面上的原子是共有的。

这种界面。

12.冷处理：若Ms点在室温以上，Mf点在室温以下，则淬火到室温时将保留相当残余r。

若继续冷却至室温以下，则残余r转变为M。

13.相变诱发塑性：金属及合金在相变过程中塑性增加，往往在低于母相屈服强度时即可发生塑性变形。

14.二次淬火：回火加热、保温过程中不发生分解，冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象。

15.回火抗力（抗回火性）：合金元素这种阻碍α相中碳含量降低和碳化物颗粒长大而使钢件保持高硬度、高强度的性质。

16.二次硬化：当马氏体中含有足够量的碳化物形成元素时，在500℃以上回火时将会析出细小的特殊碳化物，导致因回火温度升高，θ-碳化物粗化而软化的钢再度硬化。

17.回火脆性：随回火温度升高，冲击韧性反而下降的现象。

18.脱溶（沉淀）：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，是一种扩散型相变。

第九章钢得热处理原理91 金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变得阻力？答:固体相变主要特征:1、相变阻力大2、新相晶核与母相晶核存在一定得晶体学位向关系。

3、母相中得晶体学缺陷对相变其促进作用。

4、相变过程中易出现过渡相。

相变阻力构成:1、表面能得增加。

2、弹性应变能得增加,这就是由于新旧两相得比体积不同,相变时必然发生体积得变化,或者就是由于新旧两相相界面得不匹配而引起弹性畸变,都会导致弹性应变能得增加。

3、固态相变温度低,原子扩散更困难,例如固态合金中原子得扩散速度为107—108cm/d,而液态金属原子得扩散速度为107 cm/s。

92 何谓奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢得性能影响？答:奥氏体晶粒度:就是奥氏体晶粒大小得度量。

当以单位面积内晶粒得个数或每个晶粒得平均面积与平均直径来描述晶粒大小时,可以建立晶粒大小得概念。

通常采用金相显微镜100倍放大倍数下,在645mm2范围内观察到得晶粒个数来确定奥氏体晶粒度得级别。

对钢得性能得影响:奥氏体晶粒小:钢热处理后得组织细小,强度高、塑性好,冲击韧性高。

奥氏体晶粒大:钢热处理后得组织粗大,显著降低钢得冲击韧性,提高钢得韧脆转变温度,增加淬火变形与开裂得倾向。

当晶粒大小不均匀时,还显著降低钢得结构强度,引起应力集中,容易产生脆性断裂。

93 试述珠光体形成时钢中碳得扩散情况及片、粒状珠光体得形成过程？答:珠光体形成时碳得扩散:珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体与铁素体形核,造成其与原奥氏体形成得相界面两侧形成碳得浓度差,从而造成碳在渗碳体与铁素体中进行扩散,简言之,在奥氏体中由于碳得扩散形成富碳区与贫碳区,从而促使渗碳体与铁素体不断地交替形核长大,直至消耗完全部奥氏体。

片状珠光体形成过程:片状珠光体就是渗碳体呈片状得珠光体。

首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核,核刚形成时与奥氏体保持共格关系,为减小形核得应变能而呈片状。

渗碳体长大得同时,使其两侧得奥氏体出现贫碳区,从而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件,在渗碳体两侧形成铁素体后,铁素体长大得同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区,这又促使形成新得渗碳体片。

第九章钢的热处理原理9-1 金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变的阻力？答：固体相变主要特征：1、相变阻力大2、新相晶核与母相晶核存在一定的晶体学位向关系。

3、母相中的晶体学缺陷对相变其促进作用。

4、相变过程中易出现过渡相。

相变阻力构成：1、表面能的增加。

2、弹性应变能的增加，这是由于新旧两相的比体积不同，相变时必然发生体积的变化，或者是由于新旧两相相界面的不匹配而引起弹性畸变，都会导致弹性应变能的增加。

3、固态相变温度低，原子扩散更困难，例如固态合金中原子的扩散速度为10-7—10-8cm/d，而液态金属原子的扩散速度为10-7 cm/s。

9-2 何谓奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能影响？答：奥氏体晶粒度：是奥氏体晶粒大小的度量。

当以单位面积内晶粒的个数或每个晶粒的平均面积与平均直径来描述晶粒大小时，可以建立晶粒大小的概念。

通常采用金相显微镜100倍放大倍数下，在645mm2范围内观察到的晶粒个数来确定奥氏体晶粒度的级别。

对钢的性能的影响：奥氏体晶粒小：钢热处理后的组织细小，强度高、塑性好，冲击韧性高。

奥氏体晶粒大：钢热处理后的组织粗大，显著降低钢的冲击韧性，提高钢的韧脆转变温度，增加淬火变形和开裂的倾向。

当晶粒大小不均匀时，还显著降低钢的结构强度，引起应力集中，容易产生脆性断裂。

9-3 试述珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片、粒状珠光体的形成过程？答：珠光体形成时碳的扩散：珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体和铁素体形核，造成其与原奥氏体形成的相界面两侧形成碳的浓度差，从而造成碳在渗碳体和铁素体中进行扩散，简言之，在奥氏体中由于碳的扩散形成富碳区和贫碳区，从而促使渗碳体和铁素体不断地交替形核长大，直至消耗完全部奥氏体。

片状珠光体形成过程：片状珠光体是渗碳体呈片状的珠光体。

首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核，核刚形成时与奥氏体保持共格关系，为减小形核的应变能而呈片状。

渗碳体长大的同时，使其两侧的奥氏体出现贫碳区，从而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件，在渗碳体两侧形成铁素体后，铁素体长大的同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区，这又促使形成新的渗碳体片。

金属热处理原理及工艺复习题一、金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？哪些构成相变驱动力？1．相变特征：（1）新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊），按结构特点可分为三种：共格界面、半共格界面、非共格界面。

（2）新相晶核与母相间有一定的位向关系、存在惯习面（3）产生应变能，相变阻力大（4）易出现过渡相：在有些情况下，固态相变不能直接形成自由能最低的稳定相，而是经过一系列的中间阶段，先形成一系列自由能较低的过渡相（又称中间亚稳相），然后在条件允许时才形成自由能最低的稳定相．相变过程可以写成：母相―→较不稳定过渡相―→较稳定过渡相―→稳定（5）母相晶体缺陷的促进作用：固态相变时，母相中晶体缺陷起促进作用。

新相优先在晶体缺陷处形核。

（6）原子的扩散速度对固态相变有显著的影响。

固态相变必须通过某些组元的扩散才能进行，扩散成为相变的主要控制因素。

2．相变阻力：相界面的存在，产生应变能，原子的扩散3．相变驱动力：存在位相关系和惯习面，过渡相的形成，晶体缺陷二、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成，原因是：(1)两相界面处碳原子的浓度差较大，有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度；(2)两相界面处原子排列不规则，铁原子可通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移，形核所需结构起伏小(3)两相界面处杂质和晶体缺陷多，畸变能高，新相形核可能消除部分缺陷使系统自由能降低，新相形成的应变能也容易释放；三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。

奥氏体转变（由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解、以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程）：奥氏体形核→奥氏体晶核向α和Fe3C两个方向长大→剩余碳化物溶解→奥氏体均匀化四、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响。

本质晶粒度：根据标准试验方法，在930＋ 10℃保温足够时间（3～8小时）后测得的奥氏体晶粒大小。

金属固态相变一、概论1.基本概念相：金属或合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。

固态相变：固态金属或合金中固态相之间的转变。

2.分类：（1）转变条件：平衡转变：同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变。

非平衡转变：伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、不平衡脱溶沉淀、块状转变。

（2）原子迁移特征：扩散型相变、无扩散型相变。

（3）热力学：一级相变、二级相变。

（4）相变方式：形核-长大型相变、无核相变。

3.特点（1）根据新相和母相原子在相界面上的晶体学匹配程度，形成具有晶体学特征的相界面。

基本条件：两相晶体结构相同，点阵常数相等或者两相晶体结构和点阵常数有差异，但在某一组特定的晶体学平面可使两相原子之间产生完全匹配。

共格晶面：界面上原子所占位置恰好是两相点阵的共有结点位置，两相在界面上的原子可以一对一地相互匹配。

δ<0.05。

第一类共格（正应变），第二类共格（切应变）。

界面能最小，应变能最大。

半共格晶面：在界面上两相原子部分保持匹配。

0.05<δ<0.25。

非共格晶面：两相界面处的原子排列差异很大，即错配度大，其原子连半共格关系也不能维持。

δ>0.25。

界面能最大，应变能最小。

错配度：两相界面上原子间距的相对差值。

δ=Δa/a（2）弹性应变能和界面能一起成为相变阻力。

弹性应变能：①共格应变能：固态相变时新相与母相界面上的原子由于要强制地实行匹配，以建立共格或半共格联系，在界面附近区域将产生应变能。

（共格最大，半共格次之，非共格为0。

）。

②比体积差应变能：由于新相和母相的比体积不同，新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生的弹性应变能。

（圆盘状最小，针状次之，球状最大。

）。

界面能：①界面上原子排列的不规则性造成能量的增加。

②新旧两相化学成分的改变引起的化学能改变。

（3）原子的迁移率低。

10-12-10-11cm·s-1。

金属固态相变的主要特点金属固态相变是指金属在温度或压力变化下发生的物态转变。

相变是物质由一种物态转变为另一种物态的过程，其中固态相变是指物质从固态转变为其他物态的过程。

金属固态相变具有以下主要特点：1. 温度和压力的影响：金属固态相变通常受到温度和压力的共同影响。

随着温度的升高或压力的增加，金属的晶体结构和原子排列方式发生变化，从而导致相变的发生。

2. 结构转变：金属固态相变中，金属的晶体结构会发生变化。

金属晶体结构可以分为多种类型，如面心立方结构、体心立方结构和六方最密堆积结构等。

相变时，金属晶体结构的类型可能发生改变，从而导致其他性质的变化。

3. 形态变化：金属固态相变还会导致金属的形态发生变化。

例如，金属在相变过程中可能出现晶体的生长、晶界的移动、晶粒的合并或分裂等现象。

这些形态的变化会影响金属的力学性能和微观结构。

4. 热力学性质变化：金属固态相变会引起金属的热力学性质变化。

例如，相变可能导致金属的热导率、电导率、热膨胀系数等物理性质的变化。

这些性质的变化与金属的晶体结构和原子排列方式有关。

5. 相变温度和相变范围：金属固态相变有一定的相变温度和相变范围。

相变温度是指金属从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的温度点，而相变范围是指在相变温度附近金属可以存在的温度范围。

不同金属的相变温度和相变范围各不相同。

6. 相变速率：金属固态相变的速率取决于温度、压力、晶体结构和金属的化学成分等因素。

相变速率较快的金属相变过程称为快速相变，而相变速率较慢的金属相变过程称为慢速相变。

7. 相变过程的可逆性：金属固态相变通常是可逆的，即金属可以在相反的条件下恢复到原来的相态。

例如，当金属从高温相变为低温相时，如果温度重新升高到相变温度以上，金属会再次发生相变，恢复到高温相。

总的来说，金属固态相变是金属在温度和压力变化下发生的物态转变过程，具有结构转变、形态变化、热力学性质变化等特点。

金属固态相变的研究对于理解金属的微观结构和性能变化具有重要意义，也有助于金属材料的设计和应用。