1、固態(gti)相變理論1.推導(tudo)Johnson-Mehl方程。設新相在母相中成核，并經過(jnggu)一段孕育期以后長大成球狀，新相半徑：一個新相體積：d時間間隔內成核的相數目為：則這些新相長大到時間t時的轉變體積：所以不同時間內形核的相在時間t的轉變總體積：為擴張體積，重復計算已轉變的體積不能再成核新相長大到相互接觸時，不能繼續長大所以（真正的轉變體積）為了校正和的偏差在d時間內有：所以 積分得：初始條件：當t=0時，所以奧氏體形核時需要(xyo)過熱度T，那么(n me)金屬熔化時（S-L）,要不要(byo)過熱度，為什么？由熱力學可知，在某種條件下，結晶能否發生，取決于固相的自

2、由度是否低于液相的自由度，即G =GS-GL0；只有當溫度低于理論結晶溫度Tm時，固態金屬的自由能才低于液態金屬的自由能，液態金屬才能自發地轉變為固態金屬，因此金屬結晶時一定要有過冷度。影響過冷度的因素：影響過冷度的因素：1）金屬的本性，金屬不同，過冷度大小不同；2）金屬的純度，金屬的純度越高，過冷度越大；3）冷卻速度，冷卻速度越大，過冷度越大。固態金屬熔化時會出現過熱度。原因：由熱力學可知，在某種條件下，熔化能否發生，取決于液相自固態金屬熔化時會出現過熱度。原因：由度是否低于固相的自由度，即G = GL-GS0；只有當溫度高于理論結晶溫度Tm時，液態金屬的自由能才低于固態金屬的自由能，固態金

3、屬才能自發轉變為液態金屬，因此金屬熔化時一定要有過熱度。相變熱力學條件是什么？金屬固態相變的熱力學條件：（1）相變驅動力：相變熱力學指出，一切系統都有降低自由能以達到穩定狀態的自發趨勢。若具備引起自由能降低的條件，系統將由高能到低能轉變轉變，稱為自發轉變。金屬固態相變就是自發轉變，則新相自由能必須低于舊相自由能。新舊兩相自由能差既為相變的驅動力，也就是所謂的相變熱力學條件。（2）相變勢壘： 要使系統有舊相轉變為新相除了驅動力外，還要克服相變勢壘。所謂相變勢壘是指相變時改組晶格所必須克服的原子間引力。金屬固態相變的熱力學作用：為相變的發生提供動力；明確相變發生所要克服的勢壘，即激活能。簡述固態相

4、變的主要特征。 相界面：根據(gnj)界面上新舊兩相原子在晶體學上匹配程度的不同，可分為共格界面、半共格界面和非共格界面。 位向關系與慣習面：在許多情況下，金屬固態相變時新相與母相之間往往存在一定的位向關系，而且新相往往在母相一定的晶面上開始形成(xngchng)，這個晶面稱為慣習面通常以母相的晶面指數來表示。 彈性應變能：金屬固態相變時，因新相和母相的比容不同可能發生體積變化。但由于受到周圍(zhuwi)母相的約束，新相不能自由膨脹，因此新相與其周圍母相之間必將產生彈性應變和應力，使系統額為地增加了一項彈性應變能。 過渡相的形成：當穩定的新相與母相的晶體結構差異較大時，母相往往不直接轉變為自

5、由能最低的穩定新相，而是先形成晶體結構或成分與母相比較接近，自由能比母相稍低些的亞穩定的過渡相。 晶體缺陷的影響：固態晶體中存在著晶界、亞晶界、空位及位錯等各種晶體缺陷，在其周圍點陣發生畸變，儲存有畸變能。一般地說，金屬固態相變時新相晶核總是優先在晶體缺陷處形成。 原子的擴散：在很多情況下，由于新相和母相的成分不同，金屬固態相變必須通過某些組織的擴散才能進行，這時擴散便成為相變的控制因素。固態相變的阻力是哪幾項？新相與母相基體間形成界面所增加的界面能 、新相與母相體積差所引起的彈性應變能 、新相中亞結構的形成所需要的能量什么是共格界面，根據其共格性界面有哪幾類？請比較它們的界面能和彈性應變能的

6、大小。兩相界面上，原子(yunz)成一一對應的完全匹配，即界面上的原子同時處于兩相晶格的節點上，為相鄰兩晶體所共有，這種相界稱為共格界面。完全(wnqun)共格、半完全共格、非共格。界面(jimin)能：完全共格半完全共格半完全共格非共格。綜述奧氏體的主要性能。（200字以內）奧氏體的硬度和屈服強度不高。（2）塑性好，易變形、加工成形性好。（3）具有最密排結構，致密度高，比容最小。（4）鐵原子自擴散激活能大，擴散系數小，熱強性好，可用作高溫鋼。（5）具有順磁性，轉變產物為鐵磁性，可作為無磁性鋼。（6）線膨脹系數大，可作熱膨脹靈敏儀表元件（7）導熱性差，加熱應采用小熱速度，以免工件變形。采用哪些

7、方法可以研究奧氏體的等溫轉變？1.等溫冷卻：將鋼迅速過冷到臨界點Ar1以下某一溫度，并在該溫度下進行組織轉變。2.連續冷卻：將鋼以某一固定速度不停頓的冷卻到室溫，使奧氏體在連續降溫的過程中轉變。發生奧氏體轉變的熱力學條件是什么？S新相表面積；新相單位表面積界面能；V新相體積；新相單位體積的應變能；-Gd在晶體缺陷處形核引起的自由能降低。相變必須在一定的過熱度T下，使GV0，才能得到G0，所以相變必須在高于A1的某一溫度下才能發生。共析鋼的奧氏a體化過程中，為什么鐵素體會先消失，而滲碳體會殘留下來？首先，奧氏體是由鐵素體轉變而來的，第二，奧氏體的溶解碳能力大大高于鐵素體，第三，奧氏體中的碳是由碳

8、化物溶解而來的，第四，只有當碳化物完全溶解后共析鋼奧氏體中的平均碳濃度才是共析成分，第五，碳化物溶解是一個過程，需要時間，第六，鐵素體轉變成奧氏體是瞬間轉變的同素異構體轉變。當鋼加熱到奧氏體化溫度(wnd)后，鐵素體瞬間轉變成奧氏體，而滲碳體的完全溶解還需要一定的時間，所以共析鋼奧氏體剛形成時必有部分碳化物殘留。亞共析鋼的奧氏體化過程(guchng)與共析鋼的奧氏體化過程有何區別？亞共析鋼完全奧氏體化過程：超過共析溫度后，珠光體首先轉變(zhunbin)為奧氏體，隨著溫度的升高，鐵素體轉變為奧氏體。共析鋼完全奧氏體化過程：超過共析溫度后，珠光體轉變為奧氏體。連續加熱時的奧氏體轉變有何特點？相變

9、是在一個溫度范圍沒完成的：剛在連續加熱是，奧氏體在一個溫度范圍內完成。加熱速度愈大，各階段轉變溫度范圍均向高溫推移、擴大。奧氏體成分不均勻性隨加熱速度增大而增大：在快速加熱情況下，碳化物來不及充分溶解，碳和合金元素的原子來不及充分擴散，因而，造成奧氏體中的碳、金屬元素濃度分布很不均勻。奧氏體起始晶粒隨著加熱速度增大而細化：快速加熱時，相變過熱度大，奧氏體形核率急劇增大，同時，加熱時間又短，因而，奧氏體晶粒來不及長大，晶粒較細，甚至獲得超細化奧氏體晶粒。敘述奧氏體晶粒度測定的方法。1.比較法。在100倍顯微鏡下直接觀察或投射在毛玻璃上。首先對試樣作全面觀察，然后選擇其晶粒度具有代表性的視場與標準

10、級別圖143（YB2764中的第一標準級別圖）比較，并確定出試樣的晶粒度，與標準級別圖中哪一級晶粒大小相同，則后者的級別即定為試樣的晶粒度號數。2.弦計算法。這種測量方法比較復雜，只有當測量的準確度要求較高或晶粒為橢圓形時才使用此種方法。測量等軸晶粒時，先對試樣進行初步觀察，以確定晶粒的均勻程度。然后選擇具有代表性部位及顯微鏡的放大倍數。倍數的選擇，以在80毫米視野直徑內不少于50個晶粒為限。之后將所選部位的組織投影到毛玻璃上，計算與毛玻璃上每一條直線交截的晶粒數目，（與每條直線相交截的晶粒應不少于50個）也可在帶有刻度的目鏡上直接進行。測量時，直線端部未被完全相交截的晶粒應以一個晶粒計算。相

11、同步驟的測量最少應在三個不同部位各進行一次。用相截的晶粒總數除以直線的總長度（實際長度，以毫米計算），得出弦的平均長度（毫米）。再根據弦的平均長度查表即可確定鋼的晶粒度大小。奧氏體晶粒長大(chn d)的驅動力是什么?長大方式：通過界面(jimin)遷移而長大驅動力：來自A晶界的界面能。A晶粒的長大將導致界面能降低P2/RP驅動力，R球面晶界曲率(ql)半徑，界面能晶粒越小，界面能越大，長大驅動力越大。說明奧氏體晶粒異常長大的原因。影響奧氏體晶粒長大因素：加熱溫度、保溫時間、加熱速度和化學成分。沉淀析出粒子的分布不均勻是造成奧氏體晶粒異常長大的原因。根據奧氏體形成規律討論細化奧氏體晶粒的方法。奧氏體起始晶粒隨著加熱速度增大而細化：快速加熱時，相變過熱度大，奧氏體形核率急劇增大，同時，加熱時間又短，因而，奧氏體晶粒來不及長大，晶粒較細，甚至獲得超細化奧氏體晶粒；加入第二相粒子：由于第二相粒子對奧氏體晶界的釘扎作用，阻礙奧氏體晶粒長大，有利于奧氏體晶粒的細化。3.縮短保溫時間：保溫時間短，奧氏體晶粒來不及長大，晶粒細小。內容總結（1）