固态相变总复习资料(仅供参考)

时间：2025-04-04

材料学孩儿们懂的

绪论

一、相:是成分相同、结构相同、有界面同其他部分分隔的物质均匀组成部分；

相变:相变是当外界约束（温度或压强）作连续变化时，在特定条件（温度或压强达到某定值）下，物相所发生质突变。

二、物相的突变体现在那些方面？

（1）从一种结构变化为另一种结构，例如：液相——固相；固相中不同晶体结构之间的转变奥氏体（A）

（2）化学成分的不连续变化：例如固溶体的脱溶分解

（3）某种物理性质的跃变：金属——非金属转变；顺磁体——铁磁体转变三、相变解决什么问题？

（1）相变为何会发生？（热力学、动力学问题）

（2）相变是如何进行的？（相变机理——与扩散、切变、位错等相关的理论）四、相变采取的措施和意义 4.1、常用措施热处理

－加热：温度、速度，保温时间－冷却：速度、方式

--环境：磁场、电场、力场

原理：解决有哪些相变，相变条件、机理、特征工艺：解决如何实现这些相变从而达到预期的性能 4.2、研究相变的意义

掌握金属材料固态相变的规律，就可以采取措施（如特定的加热和冷却工艺）控制相变过程以获得所预期的组织和性能，从而使之具有所预期的性能，最大限度地发挥现有金属材料的潜力，并可以根据性能要求开发出新型材料

第一章扩散基础第二章固态相变基本规律

一、基本概念 1、界面 a a

错配度根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度不同，两相界面分为：

a 共格…δ≤0.05

界面类型半共格…0.05~0.25之间非共格…δ≥0.25 2.1、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。只有温度足够高，原子活动能力足够强时，才能发生扩散型相变。

同素异构转变、多型性转变、脱溶型转变、共析型转变、调幅分解和有序化转变均属于扩散型相变

扩散型相变特点

2.1.1、相变过程有原子扩散运动，相变速率受原子扩散所控制 2.1.2、新相与母相的成分往往不同

2.1.3、只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状的变化 2.2、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，非扩散型相变时原子仅作有规则的迁移以使晶体点阵发生改组。

马氏体相变、或某些纯金属在低温进行的某些同素异构转变属于非扩散型相变非扩散型相变特点

材料学孩儿们懂的

2.2.1、存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，

2.2.2、相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同 2.2.3、新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系 3、整合系统

金属及合金是由多组元、多相、多组织形态、多晶体结构构成，它们不是简单的组合，而是一个有序的配合、有机的结合体，是整合系统，具有“整体大于部分之总和”的特性。金属和合金体系中的组成相、组织形态不是简单的混合系统，而是整合系统。过去很多文献中将珠光体定义为铁素体和渗碳体的机械混合物，这不正确。是一个由热力学和动力学控制的系统，而混合系统不是。

珠光体是共析反应形成的铁素体和渗碳体的整合组织，它们以界面相结合、按一定比例配合，是一个相互关联的有机整体。因此，在研究固态相变机理时应从整体的角度，从各组元、各相的多层次相互整合入手来揭示内在的特征和规律。

在混合体系中，各组成要素具有相对的独立性，没有固定的定量关系，混合体系中的整体性质是各个要素性质的简单线性叠加，而固态相变中各要素的作用是非线性相互作用的结果。整合系统的理念亦体现在金属及合金的性能方面，这也构成了固态相变过程多样化的独特魅力。

4、非均匀形核

固相中存在着各种晶体缺陷、如晶界、层错、位错、空位等。如在晶体缺陷处形核，随着核的形成、缺陷将消失，缺陷的能量将给出以供形核需要，使临界形核功下降。故核易在缺陷处形成，为不均匀形核。

设由于缺陷的消失而提供的能量为ΔGd：则： G V GV V GE A Gd与均匀形核相比，多出一项－ΔGd，表示非均匀形核时，由于晶体缺陷消失而释放出的能量，－ΔGV－ΔGd为

相变的驱动力，使临界形核功降低，促进形核。二、金属固态相变的分类 1.按平衡状态图分类：

1.1、平衡转变与非平衡转变

平衡转变是指在缓慢加热或冷却时所发生的能获得符合平衡状态图的平衡组织的相变。 1.1.1、同素异晶转变和多形性转变:

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构转变。固溶体由一种晶体结构转变为另一种结构的过程称为多型性转变。 1.2平衡脱溶转变:

高温过饱和固溶体缓慢冷却过程中析出第二相的过程特点：

(a)新相的成分和结构始终与母相的不同； (b)母相不会消失。

钢在冷却时，由奥氏体析出二次渗碳体的过程 1.2.1、共析转变：