固态相变理论部分答案

《固态相变理论》作业31．试述贝氏体转变的基本特征。答：1）孕育期的预相变：在贝氏体孕育期内，母相发生成分的预分配和结构的预转变。预相变期发生了原子的偏聚，形成贫碳区即为贝氏体相变的形核位置。相变机制存在扩散和切变学派的争论。2）贝氏体相变形核：贝氏体相变是非均匀形核，上贝氏体一般在奥氏体晶界处形核，而下贝氏体一般在奥氏体的晶内形核。3）贝氏体的长大机制：存在三种观点1.马氏体型的贝氏体切变长大机制，这种学派认为，贝氏体长大与马氏体相似，以切变方式进行，但贝氏体长大的速度比马氏体慢的多。判断依据是贝氏体的表面浮凸效应现象。切变包括滑移切变和孪生切变。2.扩散台阶长大机制，台阶机制可以为扩散长大所利用，也可以为切变长大利用。3.扩散-切变复合长大模型，这种模型首要条件是界面位错必须是刃型位错或刃型分量为主导的。因为只有刃型位错才能攀移，而螺位错是不能攀移的。2．试述影响贝氏体性能的基本因素。答：1）上贝氏体的形成中温转变，在350～550℃，组织为BF+Fe3C。形态为羽毛状上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中的扩散所控制。2）下贝氏体的形成低温转变，小于350℃。BF大多在奥氏体晶粒内通过共格切变方式形成，形态为透镜片状。由于温度低，BF中的碳的过饱和度很大。同时，碳原子已不能越过BF/A相界扩散到奥氏体中去，所以就在BF内部析出细小的碳化物。同样，下贝氏体的转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。3）碳含量及合金元素的影响奥氏体中的碳含量的增加，转变时需要扩散的原子数量增加，转变速度下降。除了铝和钴外，合金元素都或多或少地降低贝氏体转变速度，同时也使贝氏体转变温度范围下降，从而使珠光体与贝氏体转变的C曲线分开。4）奥氏体晶粒度大小的影响奥氏体晶粒度越大，晶界面积越少，形核部位越少，孕育越长，贝氏体转变速度下降。5)应力和塑性变形的影响拉应力加快贝氏体转变。在较高温度的形变使贝氏体转变速度减慢；而在较低温度的形变使得转变速度加快。6）冷却时在不同温度下停留的影响3．试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。答：珠光体转变贝氏体转变马氏体转变转变温度范围：Ar1~550℃550℃~MsMs扩散性：铁与碳可扩散碳可扩散，铁不能扩散无扩散性领先相：渗碳体铁素体无共格性：无有有组成相：两相组织两相组织单相组织α-Fe+Fe3C350℃，α-Fe(C)+Fe3Cα-Fe(C)350℃，α-Fe(C)+FexC合金元素扩散不扩散不扩散4．以Al-Cu合金为例，说明时效合金的脱溶过程及各种脱溶物的特征。答：在6%Al-Cu合金从过饱和a相中脱溶的贯序应为：G.P区θ″θ′θ。在共晶温度(548℃)时，铜在铝的最大固溶度约为5.56%，随着温度的下降，固溶度急剧降低，例如，500℃时约4.05%；400℃约为5.56%；300℃时约为0.45%；达到室温后则不足0.1%。设选取合金Al-4%Cu,加热到a区（例如520℃）使铜完全固溶于a相中，并使其均匀化，然后分别以不同的速度冷却，则a相进行脱溶。如果是很缓慢地接近平衡的冷却，则档冷至约500℃时，a便由未饱和达到饱和态了，温度再略下降，即进入到过饱和状态。如果条件允许，跟着就应该不断地发生θ的生核和成长过程，同时，a的浓度将沿着固溶度线而逐步降低。到常温时候，合金将由成分小于0.1%Cu的a与成分约为53.25%Cu的θ相组成。当冷却较快时，情况就会发生变化，合金也就不会完全按平衡条件进行脱溶了。a将会由饱和进而达到过饱和，而且冷却越快，a达到的过饱和度就越大（即a的过冷度越大）。%4Cu过饱和固溶体a相起始态的晶格常数a=b=c=4.03nm；终了态平衡相θ（Cu-Al2）是正方晶系，a=b=0.606nm；c=0.487nm；表明，随过饱和度（或成分过冷）的不同，Al-Cu合金的脱溶过程可以发生很大变化，脱溶的贯序应为：G.P区θ″θ′θ。其中的G.P区、θ″、θ′代表脱溶的过渡相。随脱溶条件或合金成分的不同，a相即可直接析出θ也可经过一个、两个或三个过渡阶段，再转化为θ，同时，脱溶过程也可停留在任何过渡阶段。G.P区代表铜原子的偏聚区，是和母相完全共格的富铜区，它呈盘状，盘面垂直于基体低弹性模量方向，也即是，100方向。θ′过渡相是正方结构，a=b=0.407nm,c=0.58nm,成分近似于CuAl2。θ′片的宽面开始时是完全共格的，随着长大的进行而散失共格。片的侧面是非共格，或具有复杂的半共格结构。θ相具有复杂体心正方结构，θ相与基体a相的界面已完全失掉了共格关系，而变为非共格或复杂的半共格界面，接近一般大角度晶界。