鋼中馬氏體相變3學(xué)時(shí).ppt

《鋼中馬氏體相變3學(xué)時(shí).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、6.1幾個(gè)基本概念1位移式轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變位移式轉(zhuǎn)變重建式轉(zhuǎn)變位移式轉(zhuǎn)變是一種通過原子的協(xié)調(diào)移動(dòng)來進(jìn)行的固態(tài)相變相變特點(diǎn)不需要破壞化學(xué)鍵，相變位壘低，相變速度快。協(xié)調(diào)移動(dòng)有兩種方式：均勻點(diǎn)陣形變（畸變）和原子改組（shuffle）UJS—DaiQX2均勻點(diǎn)陣畸變定義均勻點(diǎn)陣畸變是將一種點(diǎn)陣轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N點(diǎn)陣的均勻應(yīng)變，也簡稱均勻切變特點(diǎn)均勻點(diǎn)陣形變會(huì)改變結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生體積變化和形狀變化，可引起高的應(yīng)變能.最簡單的就是Bain應(yīng)變模型形狀變化有兩個(gè)分量：切變分量和膨脹分量，其共同作用使相變產(chǎn)生了整體的宏觀變

2、形。表面浮凸現(xiàn)象就是由于形狀變化造成的。UJS—DaiQX3點(diǎn)陣不變形變?cè)碜钚∽杂赡茉?盡可能↓相變體系的能量特點(diǎn)又稱不均勻切變。M相變?cè)诘谝淮吻凶兒螅a(chǎn)生滑移或?qū)\生?；屏粝挛诲e(cuò)、層錯(cuò)，孿生形成了共格孿晶界面。這不改變已形成的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，也不改變體積，卻改變了應(yīng)變能，使體系的能量↓。對(duì)一般馬氏體相變，點(diǎn)陣不變形變是第二次切變UJS—DaiQX圖馬氏體相變的二次切變過程a)母相晶體；b)點(diǎn)陣切變后的晶體；c)二次滑移切變；d)二次孿生切變UJS—DaiQX4原子改組5無擴(kuò)散相變?cè)痈慕M是原子

3、在晶胞內(nèi)的協(xié)調(diào)移動(dòng)，這種移動(dòng)并不產(chǎn)生均勻點(diǎn)陣形變的應(yīng)變。如在Ti合金中的β→ω相變,某些原子靠近一點(diǎn)，另一些原子相對(duì)遠(yuǎn)離一點(diǎn)，交替進(jìn)行?！鷽]有總的形狀變化，→應(yīng)變能不重要，界面能稍有變化原子不發(fā)生隨機(jī)遷移擴(kuò)散的相變稱為無擴(kuò)散相變。當(dāng)然肯定也是位移式的。無擴(kuò)散相變重要的結(jié)果是使新、舊兩相具有完全相同的成分，并且組織缺陷也遺傳。所以從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，無擴(kuò)散相變可當(dāng)作單組元系統(tǒng)來處理。UJS—DaiQX圖Ti合金中的β→ω相變(原子改組)圖SrTiO3分子結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)相變○氧原子,●Sr原子,頂角為Ti原

4、子UJS—DaiQX6、馬氏體相變定義M?柯亨定義：M相變是實(shí)質(zhì)上沒有擴(kuò)散的點(diǎn)陣畸變式的組織轉(zhuǎn)變，它的切變分量和最終形態(tài)變化應(yīng)足以使轉(zhuǎn)變過程中動(dòng)力學(xué)及形態(tài)受應(yīng)變能控制位移式、無擴(kuò)散是兩個(gè)主要特征。特點(diǎn)①需要形核和過冷；②形成一個(gè)不變平面界面。界面移動(dòng)速率極快，界面前有許多位錯(cuò)，應(yīng)變能是很重要的；③新、舊相結(jié)構(gòu)之間具有明顯的晶體學(xué)關(guān)系。當(dāng)然這不是根本特征，其它許多相變也都有.UJS—DaiQX7、準(zhǔn)馬氏體相變準(zhǔn)M相變（QuasimartensiticTransformation）和M相變一樣，也是

5、以切變形變?yōu)橹?，但其切變量不大，因此它的?dòng)力學(xué)和形態(tài)基本上不受應(yīng)變能所控制。這種轉(zhuǎn)變也是位移式無擴(kuò)散相變，位移也是以切變?yōu)橹鞯?。和M相變的根本區(qū)別是軸比c/a是連續(xù)變化的，即意味著正方結(jié)構(gòu)是從母相連續(xù)形成的，不需要形核。例如：超導(dǎo)化合物V3Si的轉(zhuǎn)變特征。V3Si從高溫冷卻到很低溫度時(shí)，具有立方結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣常數(shù)為a的母相會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檎浇Y(jié)構(gòu)相。如圖6.4所示，轉(zhuǎn)變臨界溫度為Tm，正方結(jié)構(gòu)的c增長，而a則減小。UJS—DaiQXUJS—DaiQX6.2馬氏體相變形核1均勻形核分析討論相變晶核的臨界尺寸，

6、一般有兩種方法：經(jīng)典均勻形核方法設(shè)ΔG=ΔGV+ΔGE+ΔGS→求ΔG*相變變溫長大理論認(rèn)為體系到達(dá)相變臨界溫度MS時(shí),體系中已存在許多可供相變長大的晶核,這時(shí)在理論上相變驅(qū)動(dòng)力和相變阻力是相等的.MS應(yīng)滿足ΔGV+ΔGE+ΔGS=0→ΔG*兩種方法得到的臨界晶核尺寸大小是有一定差別的UJS—DaiQX形成這片馬氏體時(shí)，總的自由能變化為：ΔG隨r、c變化的曲線很復(fù)雜，呈馬鞍面形狀，是雙曲拋物面。分別求其偏導(dǎo)數(shù)，可求得ΔG*，即：經(jīng)典的均勻形核理論:設(shè)馬氏體核心呈扁球形，c/r?1，如圖6.6。U

7、JS—DaiQX2非均勻形核位錯(cuò)形核:位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生馬氏體核心;界面位錯(cuò)陣列形核;位錯(cuò)應(yīng)變能協(xié)助轉(zhuǎn)變層錯(cuò)形核:位錯(cuò)理論假定,位錯(cuò)可分解為兩組不全位錯(cuò)，當(dāng)兩組不全位錯(cuò)分離時(shí)，它們之間的結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。若母相為面心立方結(jié)構(gòu)時(shí)，層錯(cuò)區(qū)域?yàn)閔cp。層錯(cuò)區(qū)域形成的就是hcp馬氏體的核心。Olson和Cohen詳細(xì)定量地計(jì)算了這些位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng).UJS—DaiQX面心立方結(jié)構(gòu)的密排面是{111}面，不全位錯(cuò)在密排面上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)Cohen和Olson理論,可有三種情況：（1）位錯(cuò)原堆垛在每層{111}γ面上，則不全

8、位錯(cuò)在每一層{111}γ面上運(yùn)動(dòng)（2）若每隔一層{111}γ面上存在位錯(cuò)堆垛，并分解為不全位錯(cuò)（3）若不全位錯(cuò)在每隔兩層{111}γ面上運(yùn)動(dòng)，層錯(cuò)區(qū)域成為孿晶hcp結(jié)構(gòu)ε馬氏體bcc結(jié)構(gòu)α馬氏體UJS—DaiQX5.2馬氏體相變形態(tài)學(xué)1應(yīng)變能和界面能的估算過程都是遵循沿著阻力最小的途徑進(jìn)行的。當(dāng)T一定時(shí)，ΔGV是一定值.應(yīng)變能ΔGE+界面能ΔGS最小.在鋼中,經(jīng)計(jì)算ΔGS=14.18J/mol,ΔGE為>580J/mol，ΔGV大約在-1213J/mol界面能ΔGS遠(yuǎn)小于ΔGEUJS—DaiQX