南京理工材料相变讲义重点

固态相变：金属和陶瓷等固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种状态到另一种状态的改变，这种转变称为固态相变。

按热力学分类：一级相变：相变时新旧两相的化学势相等，但化学势的一级偏微熵不等的相变称为一级相变; 二级相变：相变时新旧两相的化学势相等，且化学势的一级偏微熵也相等，但化学势的二级偏微熵不相等的相变称为二级相变。

按平衡状态图分类：平衡相变指在缓慢加热或冷却过程中所发生的能获得的符合平衡状态相图的平衡组织的相变。

主要有同素异构转变、多形性转变、平衡脱溶沉淀、共析相变、调幅分解、有序化转变。

非平衡相变:伪共析相变、马氏体相变、贝氏体相变、非平衡脱溶相变按原子迁移情况分类：扩散型相变：相变时，相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为扩散型相变。

基本特点是：①相变过程中有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制；②新相和母相得成分往往不同；③只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状改变。

非扩散型相变：相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变。

一般特征是：①存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样表面上出现浮突现象；②相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同；③新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系；④某些材料发生非扩散相变时，相界面移动速度极快，可接近声速。

共格界面：若两相晶体结构相同、点阵常数相等、或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异，单存在一组特定的晶体学平面使两相原子之间产生完全匹配。

此时，界面上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置，界面上原子为两相所共有，这种界面称为共格界面。

当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时，称为第一类共格；而以切应变来维持时，成为第二类共格。

半共格界面：半共格界面的特点：在界面上除了位错核心部分以外，其他地方几乎完全匹配。

在位错核心部分的结构是严重扭曲的，并且点阵面是不连续的。

相变知识点总结一、相变的基本概念相变是指物质在一定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。

在常见的物质中，我们可以观察到凝固、熔化、汽化和凝结等相变现象。

从微观的角度来看，相变是由于物质微观结构发生改变所引起的。

在相变过程中，物质的分子和原子之间发生重新排列，从而导致了物质性质的改变。

1. 凝固：当物质从液态转变为固态时，称为凝固。

在凝固的过程中，物质的分子或原子重新排列成规则的晶体结构，形成了固体的状态。

例如，水在温度低于0℃时会凝固成冰。

2. 熔化：当物质从固态转变为液态时，称为熔化。

在熔化的过程中，物质的分子或原子逐渐失去有序排列，形成了液体的状态。

例如，冰在温度高于0℃时会熔化成水。

3. 蒸发：当物质从液态转变为气态时，称为蒸发。

在蒸发的过程中，液体表面的分子会获得足够的能量，从而克服表面吸附力，逸出液体表面成为气体。

例如，水在加热的过程中会发生蒸发。

4. 凝结：当物质从气态转变为液态时，称为凝结。

在凝结的过程中，气体中的分子会失去足够的能量，从而聚集在一起形成液滴。

例如，水蒸气在冷却的过程中会凝结成水滴。

二、相变的特点相变具有以下几个特点：1. 温度不变：在相变的过程中，物质的温度不发生变化。

这是因为相变过程中，吸收的热量用于克服分子间的相互作用力，而不是用于提高温度。

因此，相变过程中的温度保持不变。

2. 热量变化：相变过程中，物质吸收或释放的热量称为相变潜热。

相变潜热是使单位质量物质发生相变所需要的热量。

凝固和凝结过程中，物质释放热量；熔化和蒸发过程中，物质吸收热量。

3. 对外界压力的依赖性：相变的过程受外界压力的影响。

一般来说，增加外界压力会使物质的凝固点和熔化点升高，蒸发点和凝结点降低。

这是因为在高压下，分子活动受到限制，所以相变需要更高的温度或更低的温度才能发生。

三、相变的图像表示相变的过程可以用相变图来表示，相变图是表示物质在不同温度和压力条件下的各种物态之间的转变关系的图表。

相变动力学取决于新相的形核率和长大速率。

在500℃以上回火时将会析出细小的特殊碳化物导致回火温度升高，θ-碳化物粗化而软化的钢再度硬化，这种现象称为二次硬化。

奥氏体形成机制的四个过程1.奥氏体形核：在平均碳浓度很低的铁素体中，存在着高碳微区，其碳浓度可能达到该温度下奥氏体能够稳定存在的成分（由GS线决定）。

如果这些高碳微区因结构起伏和能量起伏而具有面心立方点阵结构和足够高的能量时，就有可能转变成该温度下稳定存在的奥氏体临界晶核。

但是，这些晶核要保持下来并进一步长大，必须要有碳原子继续不断的供应。

2.奥氏体晶核长大：当奥氏体在铁素体和渗碳体两相界面上形核后，便形成了γ/α和γ/Fe3C两个新的相界面。

奥氏体的长大过程即为这两个相界面向原来的铁素体和渗碳体中推移的过程；同时在铁素体中也进行着碳的扩散。

3.剩余碳化物溶解：在奥氏体晶体长大过程中，由于γ/Fe3C相界面出的碳浓度差远远大于γ/α相界面处的碳浓度差，所以只需溶解一小部分渗碳体就可以使其相界面处的奥氏体达到饱和，而必须溶解大量的铁素体才能使其相界面处奥氏体的碳浓度趋于平衡。

4.奥氏体均匀化：在铁素体全部转变为奥氏体，且残留Fe3C全部溶解之后，碳在奥氏体中的分布仍然是不均匀的。

原来为渗碳体的区域浓度较高，而原来为铁素体的区域碳浓度较低。

而且，这种碳浓度的不均匀性随加热速度增大而愈加严重。

因此，只有继续加热或保温，借助于碳原子的扩散，才能使整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。

奥氏体晶粒度有三种1.起始晶粒度：在临界温度以上，奥氏体刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒度大小。

2.实际晶粒度：在某一加热条件下所得的实际奥氏体晶粒大小。

3.本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10℃保持足够温度得到的奥氏体晶粒大小。

经上述试验，奥氏体晶粒度在5-8级者称为本质细晶粒钢，而奥氏体晶粒度在1-4级者称为本质粗晶粒钢。

马氏体相变的主要特征1.切变共格和表面浮突现象：马氏体相变时在预先磨光的试样表面可出现倾动，形成表面浮突，这表明马氏体相变是通过奥氏体均匀切变进行的。