第8章-材料中的相变

u

B
HT RTT0

B
H RT0 2
T
即，晶体生长速率u与过冷度T成线性关系
2）当相变过程离开平衡态很远时，即T<<T0，G>>RT
u B (1 0) B ——晶体生长速率u达到了极限值
例 ： GeO2 晶 体 生 长 速 率 与过冷度T的关系
高温阶段：过程由液相 变成晶相的速率控制。 T↑ ， u↑ ， 直 至 达 到 最 大值。之后 低温阶段：过程由相界 面扩散控制。T↑，不利 扩散，u↓
性转变、超导态转变等。
二、按相变发生的方式分类 成核-生长型相变； 连续型相变，如斯宾那多（Spinodal）分解
三、按质点迁移特征分类 o 扩散型相变； o 无扩散型相变，如多晶转变、马氏体转变
相变涉及新、旧相能量变化、原子迁移、成核方式、 晶相结构等诸多因素，很难用一种分类法描述其所有。
如：陶瓷相变的综合分类。
G )] RT
晶体生长率：单位时间内晶体长大的线性长度
u

Q

n 0
exp(
q RT
)[1
exp(
G )] RT
u B [1 exp( HT )]
RTT0
B n 0 exp( q RT) G HT T0
讨论： 1）当相变过程离开平衡态很小时，即在熔点附近，T→T0
对溶液：可用浓度c代替压力P，则（8-5）式可写成：
G = RTlnc0/c
(8-6)
若是电解质溶液，还要考虑电离度，即一摩尔能离解出个
离子
G＝RTlnc0/c
c0―饱和溶液浓度；c―过饱和溶液浓度。
(8-7)

4
§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
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§7.5 二元包晶相图
(2)
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4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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(25)
2 相图分析
点：14个。
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实验结论与讨论
实验结论
通过对比实验结果和理论分析，得出 贝氏体转变的规律和特点，以及其对 材料性能的影响。
实验讨论
探讨实验中存在的误差和不足之处， 提出改进措施和建议，为进一步研究 贝氏体转变提供参考和借鉴。
05 贝氏体转变的应用前景
新材料开发
高强度材料
利用贝氏体转变过程中材料的强化机制，开发高强度、高韧性、 高耐磨性的新材料。
贝氏体呈现薄膜状或针状形态。
温度对贝氏体性能的影响
03
随着温度的升高，贝氏体的强度和韧性有所下降，但塑性和韧
性有所提高。
应力的影响
01
应力诱导贝氏体转变
在应力作用下，材料内部的位错密度增加，促进了贝氏体转变的进行。
02
应力对贝氏体组织形态的影响
在应力作用下，贝氏体的形态变得更加细小、均匀，有利于提高材料的
贝氏体转变（第八章）
目录
• 贝氏体转变概述 • 贝氏体转变的机理 • 贝氏体转变的影响因素 • 贝氏体转变的实验研究 • 贝氏体转变的应用前景 • 总结与展望
01 贝氏体转变概述
贝氏体的定义
贝氏体是钢在奥氏体化后，在特定的 温度范围内（通常是低于马氏体转变 温度）进行等温或连续冷却转变时形 成的一种相变产物。
合金元素对贝氏体性能的影响
合金元素可以通过改变贝氏体的微观结构和相组成来影响其性能，如提高强度、韧性和耐 腐蚀性等。
04 贝氏体转变的实验研究
实验方法与设备
实验材料
选择具有代表性的钢铁材料作为 实验材料，如碳钢、合金钢等。
实验设备
包括加热炉、显微镜、硬度计、热 分析仪等。
实验方法
采用不同的加热和冷却速率对实验 材料进行加热和冷却处理，观察并 记录贝氏体转变过程中的组织变化 和性能变化。

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8.2.1 界面的空间自由度 ● 空间自由度是描述晶界两个相邻晶粒的相对取向。 ● 确定两个晶粒的相对取向最多需要5个自由度： --首先考虑坐标中初始位向一致的两个晶粒，沿坐标的某
一旋转轴u 互相旋转一个角度θ的情况，u 轴取向需要 2个变量（u 的3个方向余弦中的2个）。此时u 和θ三个
自由度决定了两晶粒的相对取向。 --对位向不一致的两个晶粒，晶界相对于其中一个晶体的
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➢ 晶界特征 （1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。 （2）常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍运动，使塑
型变形抗力提高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。 （3）晶界处原子具有较高的动能，且晶界处存在大量缺陷
。原子在晶界处扩散比晶内快得多。 （4）固态相变时易在晶界处形成新核。 （5）晶界上富集杂质原子多，熔点低 （6）晶界腐蚀速度比晶内快。 （7）晶界具有不同与晶内的物理性质。
忽略液体重力和粘度影响，则铺展是由固/气(SG)、固/液 (SL)和液/气(LG)三个界面张力所决定：
F LG cos SG SL SG SL LG cos
式中θ是润湿角；F 称润湿张力。 θ > 90°不润湿； θ < 90°润湿； θ = 0° 完全润湿。
（自由铺展）
润湿的先决条件是 S>G 。SL
4）固体的表面自由能和表面张力的测定非常困难。
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8.1.4 固液界面与润湿 机械润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、搪瓷坯釉、陶 瓷/金属的封接等工艺和理论都与润湿过程有关。 润湿的热力学定义：固体与液体接触后能使体系的吉布斯自 由能降低，称为润湿。
润湿形式： 附着润湿 铺展润湿 浸渍润湿
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铺展润湿 概念：液滴落在清洁平滑固体表面的过程。