钢的热处理原理

钢的热处理原理MetalsHeatTreatmentProcessing&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RWKHoneycombe,MicrostructureandProperties,1981绪论INTRODUCTION相和相变Phase&PhaseTransformations相变的分类TypesofPhaseTransformations金属及合金中的相变PhaseTransformationinMetals&Alloys1.Phase&PhaseTransformations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。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2.TypesofPhaseTransformations2.1按热力学分类:一级相变和二级相变相变类型一级相变二级相变STPVPTTCTSTPPP22VPVVVPTT22VTVVVPTP2PPTT21TTPP21PPTT21TTPP21PPTT222212TTPP222212PTPT2212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。0S，0V0H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0S，0V，0H0PC，0，0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spinodaldecomposition（增幅分解）。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。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：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。可发生脱溶转变的合金共析转变增幅分解: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：Fe-Fe3C相图的左下角