固态金属（包括纯金属和合金）在加热和冷却过程中可能发生各种相的转变，称为固态相变。材料科学研究中的固态相变主要是指温度改变而产生的相变。
固态相变包括以下三种基本变化：①晶体结构的变化②化学成分的变化③有序程度的变化。按相变过程中原子的运动特点分类:1）扩散型相变；2）非扩散型相变。
扩散型相变特点
转变，块状转变，多形性转变，调幅分解
1. 脱溶分解脱溶：从过饱和固溶体中析出新相的过程称为脱溶或沉淀。
条件：凡是有固溶度变化的相图，从单相区进入两相区时都会发生脱溶。
固溶处理工艺＝淬火，不是淬火, 没有相变。
脱溶过程中由于析出了弥散分布的强化相，导致强度硬度显著升高的现象称沉淀强化（沉淀硬化），溶质原子的沉淀需要时间，随着时间的延长强化效果明显，又称为时效强化。
2）调幅分解：调幅分解（也称为增幅分解）是指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同两个相的过程。
特点：1）两个相之间没有明显的界面2）调幅分解没有形核，因此没有新的晶体结构出现3）调幅分解的成分变化通过上坡扩散来实现。
3)块状转变:新相与母相成分一样,但晶体结构不同.
非扩散型相变：前后组元原子运动不超过一个原子间距的转变。
按平衡状态分类1)平衡相变2)非平衡相变
三、按热力学分类1)一级相变 2)二级相变
金属固态相变与液态金属结晶一样，金属固态相变与液-固相变一样，其相变驱动力来自新相与母相的自由能差，也通过形核和长大两个过程来完成。但因相变前后均为固态，固有以下几个特点：（1）.界面与界面能固态相变时，母相和新相均为固相，故其界面与固/液界面不同。通常固/固界面可以按结构特点分为共格界面、半共格界面和非共格界面三种，其中共格界面界面能最低，半共格界面次之，非共格界面最高。
（2）.惯习面和新、旧两相的位相关系惯习面的存在是为了减小两相的界面能，它的存在表面新相与母相存在一定晶体学位相关系。
（3）.弹性应变能固态相变的阻力由界面能和弹性应变能构成。与液态金属的结晶相比，固态相变的阻力由于增加了弹性应变能这一项而变大。
（4）.晶体缺陷与液态金属不同，固态金属中存在各种晶体缺陷，如位错、空位、晶界或亚晶界。一般来说，固态相变时新相晶核总是优先在这些晶体缺陷处形成。
相界面分类：共格界面，半共格界面，非共格界面
共格界面:界面两侧的两个相的原子能一一对应，相互保持匹配。
界面能:由于界面上原子排列不规则而导致界面能量的升高，则升高的这一部分能量
共格界面<半共格界面<非共格界面
位向关系：表明晶体发生固态相变时新相和母相存在特定的关系。
惯习面:固态相变时新相往往在母相的一定晶面族上形成，这种晶面称为惯习面，并经常以
母相的晶面指数表示.
弹性应变能以共格界面最大，半共格界面次之，非共格界面为零
新相呈球状时应变能最大，圆盘（片）状最小，针（棒）状居中。
与液态不同，固态金属中存在各种晶体缺陷，如位错、空位、晶界或亚晶界。一般来说，固态相变时，新相晶核总是优先在这些晶体缺陷处形成。
形核功：晶界〉晶棱〉晶粒界隅
《合金固态相变》教学大纲 课程编号：2080113 学时：40 （实验学时另计，8学时） 学分：2.5 一、课程基本情况 1.课程名称：合金固态相变 2.课程性质：必修课程 3.适用年级专业：四年制材料科学与工程、材料成型与控制工程专业，三年级本科生 4.先修课程：材料科学基础、金属学、物理化学 5.教材：“合金固态相变”，赵乃勤主编，中南大学出版社，2008 6.开课单位：材料科学与工程学院 二、课程性质目的、任务和基本要求 1.性质目的和任务 固态相变是材料科学与工程专业的主要专业课之一，它是以物理、数学、物理化学和金属学原理等课程为基础，着重讲授与合金固态相变有关的基本理论，主要包括金属（特别是钢）在加热、冷却过程中相变的基本原理和规律以及组织结构与性能之间的关系，为提高产品质量、充分发挥现有材料的潜力、合理制定热处理工艺、发展新材料和新工艺打下坚实的基础。本课程的内容应适当反映现代固态相变理论的发展和成就。 2. 课程的基本要求 学生通过学习本课程，应达到：1.掌握金属材料中相变的基本理论，重点是钢中组织转变的基本规律；2.有运用金属材料中相变基本规律，分析和研究金属热处理工艺问题的能力； 3.初步掌握成分组织与性能之间的关系，从而对金属材料具有一定的分析和研究能力。 三、课程教学环节、内容及学时分配 （一）课程内容 第一章绪论 合金固态相变的定义。金属固态相变在工业中的地位和作用。本课程的研究对象、内容以及与其它课程的关系。 教学重点：固态相变的一般特征，包括驱动力和阻力，相变的形核、长大、扩散、相界面等。 第二章合金固态相变的常用研究方法 具体介绍研究物相类型、分布和相变过程的各种手段。 教学重点：材料的物相种类、相分布和相变过程所采用的不同研究手段，并对各研究手段在相变研究中的用途和基本原理有所了解。
复习思考题 1.复习思考题 1．固态相变和液－固相变有何异同点？ 相同点：（1）都需要相变驱动力（2）都存在相变阻力（3）都是系统自组织的过程 不同点：（1）液－固相变驱动力为自由焓之差△G 相变，阻力为新相的表面能△G表，基本能连关系为：△G = △G 相变+△G表，而固态相变多了一项畸变能△G畸，基本能连关系为：△G = △G 相变+△G界面+△G畸（2）固态相变比液－固相变困难，需要较大的过冷度。 2．金属固态相变有那些主要特征？ 相界面；位向关系与惯习面；弹性应变能；过渡相的形成；晶体缺陷的影响；原子的扩散。 3. 说明固态相变的驱动力和阻力？ 在固态相变中，由于新旧相比容差和晶体位向的差异，这些差异产生在一个新旧相有机结合的弹性的固体介质中，在核胚及周围区域内产生弹性应力场，该应力场包含的能量就是相变的新阻力—畸变自由焓△G畸。则有： △G = △G 相变+△G界面+△G畸 式中△G 相变一项为相变驱动力。它是新旧相自由焓之差。 当：△G 相变=G 新 -G 旧 <0 △G 相变小于零,相变将自发地进行 (△G界面+△G畸)两项之和为相变阻力。 (1)界面能△G界面 界面能σ由结构界面能σst和化学界面能σch组成。即：σ=σst+σch 结构界面能是由于界面处的原子键合被切断或被削弱，引起了势能的升高，形成的界面能。 （2）畸变能阻力—△G畸 4．为什么在金属固态相变过程中有时出现过渡相？ 过渡相的形成有利于降低相变阻力， 5. 晶体缺陷对固态相变有何影响？ 晶核在晶体缺陷处形核时，缺陷能将贡献给形核功，因此，晶体通过自组织功能在晶体缺陷处优先性核。 晶体缺陷对形核的催化作用体现在： （1）母相界面有现成的一部分，因而只需部分重建。 （2）原缺陷能将贡献给形核功，使形核功减小。 （3）界面处的扩散比晶内快的多。 （4）相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛。 （5）溶质原子易于偏聚在晶界处，有利于提高形核率。 6．扩散型相变和无扩散型相变各有那些特征？ （1）扩散型相变 原子迁移造成原有原子邻居关系的破坏，在相变时，新旧相界面处，在化学位差驱动下，旧相原子单个而无序的，统计式的越过相界面进入新相，在新相中原子打乱重排，新旧相排列顺序不同，界面不断向旧相推移，此称为界面热激活迁移，是扩散激活能与温度的函数。 新相与母相的化学成分不同。 （2）无扩散型相变 相变的界面推移速度与原子的热激活跃迁因素无关。界面处母相一侧的原子不是单个而无序的，统计式的越过相界面进入新相，而是集体定向的协同位移。界面在推移的过程中保持宫格关系。 新相与母相的结构不同，化学成分相同态相变具有形核阶段？ 固态相变分为有核相变与无核相变，大多数固态相变都是有核相变， 8．为什么金属固态相变复杂多样？ 见4页。 9．晶粒长大的驱动力?晶粒长大时界面移动方向与晶核长大时的界面移动方向有何不同？为什么？ 晶粒长大的驱动力：界面能或晶界能的降低。晶粒长大时界面移动方向与曲率中心相同，晶核长大时的界面移动方向与曲率中心相反。 10．什么是自组织？自组织的条件是什么？ 如果系统在获得其空间结构，时间结构过程中没有特定的外界干预，而是一个自发的组织化，有序化，系统化的过程，称自组织。其条件是：（1）开放系统（2）远离平衡态（3）随机涨落（4）非线性相互作用
天津大学2008～2009学年第二学期期末考试试卷《合金固态相变》B卷答案 一、名称解释(10分，每题2分) 1. 回火马氏体:淬火钢在低温回火时得到的组织。 2. 回火脆性:随回火温度升高，一般是钢的强度、硬度降低，塑性升高，但冲击韧性不一定总是随回火温度升高而升高，有些钢在某些温度回火时，韧性反而显著下降的现象。 3. 二次硬化现象:当M中K形成元素含量足够多时，500°C以上回火会析出合金碳化物，细小的弥散分布的合金K将使已经因回火温度升高而下降的硬度重新升高，故称二次硬化。 4. 晶粒度:设n为放大100倍时每645mm2(lin2)面积内的晶粒数，则下式中的N被用来表示晶粒大小的级别，被称为晶粒度。N=2N-1 5. 形状记忆效应:将某些金属材料进行变形后加热到某一特定温度以上时，能自动恢复原来形状的效应。 二、填空：(20分，每空0.5分) 1. M转变的切变模型有Bain模型，K-S模型，G-T模型。 2．奥氏体转变的四个阶段是A形核，A长大，渗碳体溶解，A均匀化。 3．固相界面根据其共格性有共格界面，半共格界面，非共格界面，其中非共格界面的弹性应变能最小。 4．A转变时，转变温度与临界点A1之差称为过热度，它随加热速度的增大而增大。5．奥氏体是碳溶于γ－铁固溶体，碳原子位于八面体中心位置，钢中马氏体是 碳在α铁中的过饱和固溶体，具有体心立方点阵 6．影响钢的Ms点的最主要因素是碳含量，Ms随碳含量升高而降低。 7．一般退火采取的冷却方式为炉冷，正火的冷却方式为空冷，正火后强度略高于于退火后的强度，组织更细小。 8．M回火加热时，回火转变过程依次为M中碳原子的偏聚和聚集，M的分解，残余A分解，碳化物类型变化，a相回复与再结晶。 9．时效硬化机制有内应变强化，切过颗粒强化，绕过析出相（Orowan机制）。 10．高碳钢为了改善其切削加工性能，淬火后进行高温回火，工业中也称为派登处理。11．马氏体转变时K-S关系是指｛110｝α’|| ｛111｝γ(晶面关系)，﹤111﹥α’|| ﹤110﹥γ(晶向关系)。 12.常用的淬火介质中，淬火时伴随有物态变化的介质有：水，水溶液（油）等；没有物态变化的介质有熔盐，碱（熔融金属）等。 三、选择(20分，每题1分) 1.亚共析钢在AC3下加热后的转变产物为__c_。 (a) F (b) A (c) F+A (d) P+F 2. 由于形成F与Fe3C的二相平衡时，体系自由能最低，所以A只要在A1下保持足够长时间，就会得到__c__的二相混合物P。 (a)A+P (b)A+Fe3C (c)F+Fe3C (d)A+F 3．合金时效时随时间的延长硬度发生下降是发生了_b__。 (a) 冷时效(b) 过时效(c) 温时效(d) 自然时效 4．选出过冷奥氏体向贝氏体转变时的相变阻力__b,c_ (a)新相和母相的自由能差(b)两相间的表面能(c)弹性应变能(d)塑性应变能 5．亚共析钢的先共析铁素体是在__d__以上向奥氏体转变的。 (a) AC1 (b) T0 (c) A1 (d) AC3
《固态相变理论》作业3 1．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
固态相变论文 班级：材料08-01 姓名：郑国阔 学号：0808010130
金属固态相变理论研究的最新进展 摘要：已经研究形成一套金属固态相变理论，但有的知识陈旧，且存在错误，因此，开拓创新具有理论意义和应用价值。本文就钢的珠光体和贝氏体转变做了深入研究。通过分析得出钢中共析分解的新机制，对于“相间沉淀”机理做了新的解释，重申了珠光体的新概念。认为：珠光体是共析铁素体和共析渗碳体（或碳化物）构成的整合组织，不是机械化合物。珠光体的形核--长大是以界面扩散为主进行的相变，铁素体和渗碳体两相是共析共生，协同长大，不存在领先相；发现了珠光体转变在预先抛光的试样表面也具有浮凸效应；指出过渡性是贝氏体相变的主要特征，提出了贝氏体和贝氏体相变的新定义。认为以往的热力学计算不准，贝氏体铁素体的相变驱动力约为－905J/mol。提出了切变－扩散整合机制，贝氏体相变的晶核是单相BF，不是共析分解，贝氏体铁素体（BF）在贫碳区形核，是贫碳的γ→α的无扩散相变，不是切变过程，而是以界面替换原子热激活跃迁方式形核长大；钢中贝氏体碳化物（Bc）在γ/α相界面上形核，向奥氏体和铁素体中长大，最终被铁素体包围，是以原子热激活跃迁方式进行的相变。 关键词：固态相变；珠光体；贝氏体；界面扩散；热激活跃迁；扩散；切变；整合。 金属固态相变过程和相变机理极为复杂，而钢中的相变是金属相变中最为复杂的，各种相变机制也存在争议，在争论中金属固态相变理论不断更新和发展发展[1～7]。科学技术哲学告诉人们，自然物质的演化是从量变到质变的过程。应当把“奥氏体珠光体、贝氏体、马氏体”转变系列作为一个整合系统来研究。从整合机制和自组织功能方面以系统整合的方法进行研究。 21世纪以来，奥氏体的形成、马氏体相变和回火转变研究欠活跃，进展缓慢，本文主要介绍珠光体转变和贝氏体相变的最新进展情况。 珠光体是钢中发现比较早的组织，20世纪上半叶对珠光体转变理论进行了大量的研究工作，但60~80年代在马氏体和贝氏体研究的热潮中，珠光体相变的研究被冷落。80年代以后，索氏体组织及在线强化；非调质钢取代调质钢；高强度冷拔钢丝的研究开发等，使珠光体转变的研究有了一定的新进展。但是，共析分解的许多问题实际上并没有真正搞清楚。本文就珠光体的定义、共析分解机理；领先相问题；相间沉淀等阐述其新理论、新认识。 20世纪50年代柯俊第一次对贝氏体相变的本质进行了研究。60年代末，美国冶金学家H.I.Aaronson等学者从能量上否定贝氏体转变的切变可能性。贝氏体相变机制方面形成了切变机制、扩散－台阶机制，切变－扩散复合机制等，并且经历了长达30多年的论争。进入21世纪以来，刘宗昌等人提出了切变－扩散整合机制。继承各类学术观点之所长，开拓创新，实现各类学术观点的整合，以便促进贝氏体相变理论的发展。 1. 珠光体转变新理论 20世纪80年代电镜观察发现了珠光体组织中的长大台阶，提出了台阶转变机制。近年来，作者本人依据对共析分解机理和珠光体本质的研究，发表了
固态相变课程复习思考题2012-5-17 1.说明金属固态相变的主要分类及其形式 2.说明金属固态相变的主要特点 3.说明金属固态相变的热力学条件与作用 4.说明金属固态相变的晶核长大条件和机制 5.说明奥氏体的组织特征和性能 6.说明奥氏体的形成机制 7.简要说明珠光体的组织特征 8.简要说明珠光体的转变体制 9.简要说明珠光体转变产物的机械性能 10.简要说明马氏体相变的主要特点 11.简要说明马氏体相变的形核理论和切边模型 12.说明马氏体的机械性能，例如硬度、强度和韧性 13.简要说明贝氏体的基本特征和组织形态 14.说明恩金贝氏体相变假说 15.说明钢中贝氏体的机械性能 16.说明钢中贝氏体的组织形态 17.分析合金脱溶过程和脱溶物的结构 18.分析合金脱溶后的显微组织 19.说明合金脱溶时效的性能变化 20.说明合金的调幅分解的结构、组织和性能 21.试计算碳含量为2.11%（质量分数）奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？ 22.影响珠光体片间距的因素有哪些？ 23.试述影响珠光体转变力学的因素。 24.试述珠光体转变为什么不能存在领先相 25.过冷奥氏体在什么条件下形成片状珠光体，什么条件下形成粒状珠光体 26.试述马氏体相变的主要特征及马氏体相变的判据 27.试述贝氏体转变与马氏体相变的异同点 28.试述贝氏体转变的动力学特点 29.试述贝氏体的形核特点 30.熟悉如下概念：时效、脱溶、连续脱溶、不连续脱溶。 31.试述Al-Cu合金的时效过程，写出析出贯序 32.试述脱溶过程出现过渡相的原因 33.掌握如下基本概念： 固态相变、平衡转变、共析相变、平衡脱溶、扩散性相变、无扩散型相变、均匀形核、形核率
第2篇热处理原理及工艺 第7章钢的热处理 教学目标: 搞清奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体等基本概念; 掌握共析分解、马氏体相变、贝氏体相变基本知识 掌握相变产物的形貌和物理本质。 第8章金属固态相变原理 §8钢的热处理 一、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等各行各业用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。 拒初步统计，在机床制造中，约60% 70%的零件要经过热处理；在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70% 80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。 总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能投入使用。 热处理的定义：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却, 以改变材料整体或表面组织，从而获得所需组织和性能的工艺过程。 热处理三大要素：加热、保温和冷却 通过以上三个环节，材料的内部组织发生了变化，因而性能也发生变化。 例如：碳素工具钢T8在市场购回的是球化退火的材料其硬度仅为20HRC,作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60?63HRC,这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火+低温回火的回火马氏体。 同一种材料，热处理工艺不一样其性能差别很大，导致性能差别如此大的原
因是不同的热处理后内部组织截然不同。 热处理工艺的选择要根据材料的成分来确定。材料内部组织的变化依赖于材料热处理和其他热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化。 所以，材料成分-加工工艺-组织结构-材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料制备的全过程之中。 我们的任务就是要了解和掌握其中的规律性。 二、热处理的基本要素 如上所述，热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。 1、加热 按加热温度的高低，加热分为两种：一种是在临界点A i以下加热, 此时一般不发生相变；另一种是在A i以上加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。
固态相变原理考试试题 一、(20分) 1、试对固态相变地相变阻力进行分析 固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量. （1）界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大. （2）应变能 ①错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格 界面次之,非共格界面最小. ②比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,, 球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小. 2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用 固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核. （1）空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于形核. （2）位错： ①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核 ②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能. ③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核. ④位错是快速扩散地通道. ⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核. Aaromon总结： 刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成. （3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能 二、(20分) 已知调幅分解 1、试分析发生调幅分解地条件 只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生. 2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度 ——成分坐标中地变化轨迹 化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点； 共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了. 3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别 调幅分解与形核长大型相变地区别 调幅分解形核长大型变形 成分连续变化,最后达到平衡始终保持平衡,不随时间变化 相界面开始无明显相界面,最后才变明显始终都有明显地相界面 组织形 态两相大小分布规则,组织均匀,不呈球 状 大小不一,分布混乱,常呈球状,组织均匀性 差 结构结构与母相一致,成分与母相不同结构、成分均不同 三、(20分) 1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理 （1）实验基础 1 / 3
第一章 金属固态相变特征 复习：相的概念，合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。 固态相变定义：固态金属（纯金属和合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，这种变化统称为金属的固态相变。 重点：理解相和相变的物理意义，固态相变的基本特征。 难点： 意义：固态相变是金属材料热处理的基础。例如，马氏体相变可以使钢淬火强化；过饱和固溶体分解使 合金时效强化等。因此，研究固态相变有重要的实际意义。 金属固态相变与凝固过程相同处： * 以新相和母相的自由能差作为相变的驱动力； * 大多数固态相变也都包含成核和长大两个基本过程，并遵循结晶过程的一般规律。 但因其为固态下的结晶过程，故又具有不同于液态金属结晶的一系列特点。 热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理的作用？ （1） 改变钢的组织结构，进而改善材料的性能，延长期使用寿命； （2） 消除铸、锻、焊等工艺造成的缺陷，细化晶粒，消除偏析，降低内应力，均匀钢的组织和性能； （3） 热处理还可以改善材料的切削加工性能； （4） 热处理可以提高工件表面的抗磨、耐蚀性能。 §1-1 固态相变的特点 一、相界面 金属固态相变时，新相与母相的界面为两种晶体的界面，按其结构特点可分为共格界面、半共格（部分共格）、非共格界面，如图1-1： 1、共格界面――界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相界面上的原子排列完全匹配，界面 上的原子为两相所共有，如图1-1a)。只有孪生晶面才是理想的完全共格界面。 第一类共格：当两相之间的共格联系依靠正应变来维持时，图1-2a ）； 第二类共格：当两相之间的共格联系依靠切应变来维持时，图1-2b ）。 无论哪种共格，晶界两侧 都有一定的畸变。 共格界面的特点：共格界 面的界面能很小，但因界面附 近有畸变，所以弹性畸变能大。 共格界面必须依靠弹性畸
金属固态相变第一次作业 一、珠光体相变和珠光体组织，组织的获得方式。 （1）珠光体相变及组织：铁 碳合金经过奥氏体化后缓慢冷却时， 具有共析成分的奥氏体在略低于A1 的温度下分解为铁素体与渗碳体双相 组织的共析转变，称为珠光体转变。 左图为过冷奥氏体等温转变动力学图，TTT曲线，C曲线，IT曲线。反映温度— —时间——转变量三者之间的关系。 左图为共析碳钢C曲线 （2）珠光体组织获得形式 高温转变：在A1~550°C，Fe、C原子均可扩散，共析分解成珠光体——铁素体与渗碳体两相层片状机械混合物。珠光体团（或领域）——片层方向大致相同的珠光体，在一个奥氏体晶粒内可以形成3~5个珠光体团。索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 中温转变：在550°C~220°C，C原子可扩散，Fe原子不能扩散。形成贝氏体——过饱和铁素体与渗碳体的非层片状混合物。对于贝氏体又分为上下贝氏体。上贝氏体：550°C稍下形成，羽毛状。在平行铁素体板条间分布有不连续的杆状渗碳体。下贝氏体：220°C稍上形成，针状。在针状铁素体内分布有细小渗碳体。
低温转变：非扩散型转变，Fe、C原子均不发生扩散，生成的马氏体与原奥氏体成分相同。 （3）珠光体组织： 按珠光体的形态，可分为片状珠光体和粒状珠光体两种。其中粒状珠光体按渗碳体颗粒大小，分为粗粒状珠光体、粒状珠光体、细粒状珠光体和点状珠光体；片状珠光体按片间距的大小可分为珠光体、索氏体和屈氏体。 片状珠光体由相间的铁素体和渗碳体片组成，若干大致平行的铁素体与渗碳体片组成一个珠光体领域或称珠光体团。 粒状珠光体由在铁素体基体中分布着颗粒状渗碳体而形成的组织称为粒状珠光体或球状珠光体。粒状珠光体一般是通过球化退火等一些特定的热处理获得的。 珠光体的形成温度较高，片间距较大，约为150nm~450nm；索氏体的形成温度较低，片间距为80nm~150nm；屈氏体形成温度更低，片间距为30nm~80nm。 当钢中加入合金元素时，碳化物形成元素的原子M可能取代渗碳体中部分铁原子，形成合金渗碳体等合金碳化物，即特殊碳化物。当钢中存在合金渗碳体或合金碳化物时，珠光体的组织形态仍然主要是片状珠光体和粒状珠光体两种，但此外还有一些特殊形态的珠光体，如碳化物呈针状或纤维状的珠光体。 相间沉淀也是珠光体的一种特殊的组织形态。 二、影响珠光体性能的参数 （1）片间距越小，珠光体的强度和硬度越高，塑性越大；片间距增大，珠光体断裂强度增加，断面收缩率降低。越接近共析成分时，珠光体对强度的影响就越大，珠光体的片层间距作用越大。片层间距大的小主要取决于形成温度。 （2）珠光体团的直径越小，珠光体的强度和硬度越高，塑性越大； （3）珠光体中铁素体的亚晶粒尺寸：珠光体中铁素体晶粒直径越小，珠光体的强度和越高，塑性也升高。 （4）原始奥氏体晶粒大小：影响珠光体团直径大小。 （5）碳化物颗粒：当钢的成分一定时，碳化物颗粒约细小，硬度和强度就越高；碳化物颗粒约接近等轴状，分布越均匀，韧性越好。 （6）珠光体形态：片状珠光体相对于粒状珠光体，强度和硬度都较高，但塑性较差，切削性和成型新也较差，疲劳强度也低于粒状珠光体。其原因在于，粒状珠光体中铁素体与渗碳体的相界面较片状珠光体少，强度和硬度稍低；而铁素体呈连续分布，渗碳体呈粒状分散在铁素体基体上，对位错运动的阻碍小，使塑性提高。 （7）热变形参数：变形温度升高、变形速率降低、变形量增大的条件下，利于耐蚀重轨钢动态再结晶的发生；当变形温度和变形量一定时，变形速率越低，发生动态再结晶的可能性越大，应力峰值和临界应变减小；发生动态再结晶后得到珠光体组织，其珠光体片层间距和珠光体球团尺寸比未发生再结晶得到的珠光体更细小。
*本答案基本根据录音整理所得，课本有的标了页码* 金色固态相变原理 简答题 1．简述共析钢加热奥氏体化的过程。(P42) 答：（1）奥氏体形核奥斯体的形核是通过形核和长大完成的。奥氏体的晶核是依靠系统的能量起伏、浓度起伏和结构起伏形成的；(2 )奥氏体晶核长大奥氏体的长大过程是两个新旧界面向原来的铁素体和渗碳体中推移的过程，驱动力为奥氏体中的碳浓度差；（3）剩余碳化物的溶解奥氏体中铁素体的溶解速度大了渗碳体的溶解速度，使渗碳体过剩而逐渐溶入奥氏体中；（4）奥氏体的均匀化继续加热或保温，借助碳原子的扩散使碳原子的分布趋于均匀。 2．马氏体相变的主要特征有哪些？(P76) 答：（1）切变共格和表面浮突现象马氏体转变时奥氏体中的原子基集体有规则的向新相中迁移，形成切变共格界面，表面产生浮突效应；（2）无扩散性仅由面心立方点阵通过切边改组为体心立方点阵，而无成分的变化；（3）具有特定的位向关系和惯习面；（4）在一个温度范围内完成相变温度在Ms-Mf完成，但是转变不能完全进行，有一定量的残余奥氏体存在；（5）可逆性 3．什么是第一类回火脆性，避免其发生的方法有哪些？(P143) 答：在250-400°C之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性，也称低温回火脆性，也称为不可逆回火脆性。 避免方法：（a）降低钢中杂质元素的含量；（b）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素以细化奥氏体晶粒；（c）加入Mo、W等能减轻第一类回火脆性的合金元素；（d）加入Cr、Si以调整发生第一类回火脆性的温度范围，使之避开所需的回火温度；（e）采用等温淬火工艺代替淬火加回火工艺。 4．板条马氏体和片状马氏体那种会出现显微裂纹，为什么？(根据录音所得) 答：片状马氏体。显微裂纹是片状马氏体形成是产生的，先形成的第一片马氏体贯穿整个晶粒，将奥氏体晶粒分成两个部分，而后形成的马氏体片大小受到限制，所以马氏体的大小是不同的。后形成的马氏体片不断的撞击先形成的马氏体。由于马氏体的形成速度非常快，所以相互撞击，同时还与奥氏体晶界撞击，产生较大的应力场，另外片状马氏体的含碳量比较高，不能通过滑移和孪晶等变形方式消除应力，所以片状马氏体容易出现显微裂纹。 板条马氏体之间的夹角比较小，基本上是平行的，相互撞击的几率较小，残余奥氏体的存在可以缓解应力，所以板条马氏体没有出现显微裂纹。 5．什么是材料的热处理？其目的是什么？常见的热处理工艺有哪些？（根据录音所得）答：材料的热处理是通过特定的加热保温和冷却方式来获得工程上所需的组织的一种工艺过程的总称。目的：改变金属及合金的内部组织结构使其满足服役条件所提出的性能要求。常见的热处理工艺有淬火、正火、退火和回火。 6．如何区别高碳钢中的回火马氏体与下贝氏体？（根据录音所得） 答：（1）高碳钢回火马氏体表面浮突呈锥字型，它的相变是通过共格切变机制完成的。而下贝氏体的表面浮突是不平行的相交成V字形，而且它的铁素体不是通过切变共格完成的；（2）高碳钢回火马氏体中存在位错和孪晶，而下贝氏体中的铁素体中只有位错盘结没有孪晶结构存在，其韧性较好。（3）下贝氏体中碳沿着与贝氏体长轴呈50-60°倾斜的直线规则排列与相间析出相似。回火马氏体中碳在铁素体中是均匀分布的。 7．奥氏体的晶核最容易在什么地方形成？为什么？（P40）
《固态相变理论》作业 2 1.试对珠光体片层间距随温度的降低而减小做出定性的解释。 答：珠光体片层间距S与ΔT成反比，且 3 010 02 . 8 T S ，这一关系可定性解 释如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体 的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔG V不变，σS 增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系，但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。 2. 试述粒状珠光体的形成机制。 答：由铁素体和粒状碳化物组成的机械混合物。它由过共析钢经球化退火或马氏体在650℃~A1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。（1）片状渗碳体的表面积大，界面能高，球化退火时，将会自发球化。 （2）与渗碳体尖角接壤处的铁素体碳浓度Cα-k大于与平面接壤处的碳浓度，在铁素体内将引起碳原子扩散，结果界面碳浓度平衡被打破，为维持碳浓度平衡， 渗碳体尖角处会溶解，而平面处会向外生长，最后形成各处曲率半径相近的粒状渗碳体。 （3）渗碳体片内亚晶界的存在，会产生界面张力，为保持界面张力平衡，在亚 晶界处会出现沟槽。由于沟槽两侧曲率半径较小，此处渗碳体将溶解，而使曲率半径增大，破坏了界面张力的平衡，为恢复平衡，沟槽将进一步加深，直至渗碳 体溶断。 （4）当奥氏体化不充分时，也会以未溶颗粒状渗碳体作为形核核心，直接形成 球状珠光体。 3. 分析影响珠光体转变动力学的因素。 答：（1）Ｐ转变的形核率与长大速度。与温度的关系：随温度降低先增后减，550o C 达最大值。与时间的关系：I随等温时间增大而增大，随时间延长，晶界上形核 位置达到饱和，Ｉ急剧下降到零；v与时间无关。 （2）形核率 为界面厚度，L晶粒平均直径，i=0,1,2分别表示界隅，界线，界面，Q为原子扩散激活能，v为原子振动频率。 （3）形核率与长大速度 与温度的关系：随温度降低先增后减，550o C达最大值与时间的关系：I随等温时间增大而增大，随时间延长，晶界上形核位置达到饱和，Ｉ急剧下降到零；v 与时间无关 4 . 试述马氏体相变的主要特征，并作简要的分析说明。 答：（1）马氏体相变的无扩散性。钢中马氏体相变时无成分变化，仅发生点阵 改组。可以在很低的温度范围内进行，并且相变速度极快。原子以切变方式移动，相邻原子的相对位移不超过原子间距，近邻关系不变。 （2）表面浮凸现象和不变平面应变①表面浮凸现象，如下图 1
作业一 2.奥氏体形核时需要过热度△T ，那么金属熔化时（S-L ）,要不要过热度，为什么？ 答：固态金属熔化时会出现过热度。原因：由热力学可知，在某种条件下，熔化能否发生取决于液相自固态金属熔化时会出现过热。原因：自由度是否低于固相的自由度，即0<-=?S L G G G ，只有当温度高于理论结晶温度Tm 时，液态金属的自由能才能低于固态金属的自由能，固态金属才能自发转变为液态金属。因此，金属熔化时移动要有过热度。 3.相变热力学条件是什么？ 答：金属固态相变的热力学条件： （1）相变驱动力 相变热力学指出，一切系统都有降低自由能以达到稳定状态的自发趋势。若具备引起自由能降低的条件，系统将由高能到低能转变转变，称为自发转变。金属固态相变就是自发转变，则新相自由能必须低于旧相自由能。新旧两相自由能差既为相变的驱动力，也就是所谓的相变热力学条件。 （2）相变势垒 要使系统有旧相转变为新相除了驱动力外，还要克服相变势垒。所谓相变势垒是指相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。 4.简述固态相变的主要特征。 答：⑴相界面：根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界面、半共格界面和非共格界面。 ⑵位向关系与惯习面：在许多情况下，金属固态相变时新相与母相之间往往存在一定的位向关系，而且新相往往在母相一定的晶面上开始形成，这个晶面称为惯习面通常以母相的晶面指数来表示。 ⑶弹性应变能：金属固态相变时，因新相和母相的比容不同可能发生体积变化。但由于受到周围母相的约束，新相不能自由膨胀，因此新相与其周围母相之间必将产生弹性应变和应力，使系统额为地增加了一项弹性应变能。 ⑷过渡相的形成：当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。 ⑸晶体缺陷的影响：固态晶体中存在着晶界、亚晶界、空位及位错等各种晶体缺陷，在其周围点阵发生畸变，储存有畸变能。一般地说，金属固态相变时新相晶核总是优先在晶体缺陷处形成。 ⑹原子的扩散：在很多情况下，由于新相和母相的成分不同，金属固态相变必须通过某些组织的扩散才能进行，这时扩散便成为相变的控制因素。 5.固态相变的阻力是哪几项？ 答：固态相变阻力包括界面能和应变能。这是由于发生相变时形成新界面，比容不同都需要消耗能量。 （1）界面能：是指形成单位面积的界面时，系统的赫姆霍茨自由能的变化值。与大小和化学键的数目、强度有关。共格界面的化学键数目、强度没有发生大的变化，最小；半共格界面产生错配位错，化学键发生变化，次之；非共格界面化学键破坏最厉害，最大。 （2）应变能 A ．错配度引起的应变能（共格应变能）共格界面由错配度引起的应变能最大；半共格界面次之，非共格界面最小。 B ．比容差引起的应变能（体积应变能）和新相的形状有关，球状由于比容差引起的应变能最大，针状次之，片状最小。 6.什么是共格界面，根据其共格性界面有哪几类？请比较它们的界面能和弹性应变能的大小。 答：共格界面是指在两相界面上，原子成一一对应的完全匹配，即界面上的原子同时处于两相晶格的节点上，为相邻晶体所共有的界面。 7.综述奥氏体的主要性能。（200字以内）
固态相变原理 1、相变的基础理论涉及三个方面的共性问题： 1）相变能否进行，相变的方向 2）相变进行的途径及速度 3）相变的结果，即相变时结构转变的特征。 分别对应相变热力学、相变动力学和相变晶体学。 相变是朝着能量降低的方向进行； 相变是选择阻力最小、速度最快的途径进行； 相变可以有不同的终态，但只有最适合结构环境的新相才易于生存下来。 2、固态相变的特殊性 （相界面、弹性应变能、位向关系与惯习面、亚稳过渡相、原子迁移率、晶体缺陷）。 固态相变除满足热力学条件外，还须获得额外能量来克服晶格改组时原子间的引力，即存在相变势垒。相变势垒由激活能决定，也与是否有外加机械应力有关。 3、相变驱动力和相变阻力 驱动力：体积自由能，来自晶体缺陷（点，线，面缺陷）的储存能。 储存能由大到小的排序：界面能，线缺陷，点缺陷。 界面能中界隅提供的能量最大，但体积分数小，界棱次之，界面最小，但体积分数最大。 相变阻力是界面能和弹性应变能。 弹性应变能与新旧相的比容差和弹性模量，及新相的几何外形有关。从能量的角度来看：共格界面的弹性应变能最大，非共格界面的界面能最大。球形新相界面能最小，但应变能最大，圆盘状新相相反，针状新相居中。 4、长大方式 新相晶核的长大分为协同（共格或半共格，切变）和非协同（非共格或扩散）两种，前者速度快，后者速度慢。原子只能短程扩散时，长大速度与过冷度（温度）存在极大值；长程扩散时，长大速度与扩散系数和母相的浓度梯度成正比，与相界面处两相的浓度差呈反比。 5、相变速率
相变速率满足Johnson-Mehl方程或Avrami经验方程。相变之初和相变结束其，相变速率最小，转变量约50%时，相变速度最大。扩散型相变的动力学曲线呈“C”形。是由驱动力和扩散两个矛盾因素共同决定的。 6、C曲线 “C”曲线建立的原理：一定外界条件下，只要发生了相变，宏观上就能检测出某种变化（组织，结构，性能等），确定该条件下这种变化与新相转变量的关系。相变进行的难以程度决定“C”曲线的位置。“C”曲线可分为六种类型，影响“C”曲线的因素有：化学成分，奥氏体化条件和奥氏体晶粒尺寸，原始组织及外界能量（塑性变形等）。凡是使过冷奥氏体稳定的因素均使“C”曲线右移（右移，说明相变所需要的临界冷却速率越小，相变越容易）。连续冷却时，“C”曲线“滞后”，即向右下方向漂移。 7、用TTT曲线和CCT曲线判断组织组成的原则。 只要过冷奥氏体经过或停留在那个区，就转变为该区对应的组织。过冷奥氏体全部转变完后，再经过任何区域都不会发现任何变化，是其自然冷却。冷速越快，硬度越高。冷速超过某临界值时（临界冷却速度），过冷奥氏体全部转变成马氏体。
一般论文模板 （小2号黑体，居中，数字外文加黑，一般20字内） XXX 1,3，XXX 2，XXX 1(4号仿体，居中) (1.北京科技大学材料学系, 北京 100083; 2.内蒙古科技大学材料工程学院, 内蒙古 包头 014010; 3.新金属 材料国家重点实验室, 北京 100083)（5号宋体，居中） （全文汉字用“宋体”，数字、符号及英文字母用“Times New Roman ”字体，公式中的符号或字母表示为变量的用斜体，常量用正体表示。正文用5号宋体，数字和 单位之间需要空半格。） 摘 要: 观察并研究了…。用Frank-Read 强化理论分析……。结果表明……。（文字应简明扼要，表达清楚，应避免含混不清和一般性叙述，避免难以理解的长句。一般不超过300字）小5号宋体 关键词: 结构钢；析出相；时效强化（关键词3～6个，用小5号宋体） Ageing strengthening effect of precipitates containing copper in structural steels (首个单词首字母大写，其余均小写，4号黑正，居中) XXX Xxx-xxx 1,3 , XXX Xxx-xxx 2, XXX Xxx-xxx 1 （5号罗马字体，居中） (1. Department of Materials; University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2.…… 3. ……) （5号罗马字体，居中） Abstract : 英文摘要(一般不超过150字)包括目的(Purposes)，主要的研究过程(Procedures)及所采用的方法(Methods)，由此得到的主要结果(Results)和得出的重要结论(Conclusions)。用过去时态叙述作者的工作和研究方法，用现在时态叙述结论 Key words : (3~5个）（小5号罗马字体） 1 写作格式（一级标题用4号仿体） 正文内容不少于2500字，总字数一般不超过6 000字(4页)。用Microsoft Word 软件编排，按照本模版排版，并将论文的Word 文件发送到liqincao@https://www.doczj.com/doc/4118624868.html, 。 1.1题名项（二级标题用5号黑体）： 1.1.1 （三级标题只是数字黑体） 1.2摘 要：概括文章的主要内容(100~200字，应含目的、方法、结果、结论)； 1.3关键词：3～5个； 1.4基金项目：请注明基金名称及批准号。 1.5正文：一般包括引言、原理、方法、结果、讨论、结论。每部分可加分标题，一级标题用1, 2，……排序；二级标题用1.1, 1.2,……排序；三级标题类推。 1.6计量单位：一律采用法定计量单位。部分常见写作格式举例：10 ~ 80 nm ；3.2%~3.2%；3 mm ×3 mm ×3 mm ；650～1 100 ℃；40，80，120和160 ℃。 1.7插图：按宽度170 mm 的1，1/2，1/4倍尺寸插入文中。 1.8参考文献：择已公开发表的近期文献。采用顺序编码制，书写范例见文末。 1.9英文摘要： 与中文摘要相对应。 2排版规范 2.1 公式 请用Word 自带公式编辑器或 Equation 排版。凡变量均用斜体，物理量简称均用正体（不论上下角）。如： ()()()[]22112 0he /I μP i i i i ?-+-?-??=ln πc (1)
第一章金属固态相变的基本规律 1.固态相变：指在金属陶瓷等固态材料中，当温度或压力改变时，内部组织或结构发生变化，即由一种相状态转变为另一种相状态。 2.平衡转变：在极为缓慢的加热或者冷却条件下形成符合状态图的平衡组织的相得转变。 3.非平衡转变：在非平衡加热或冷却的条件喜爱，平衡转变受到抑制，将发生平衡图上不能反映的转变类型，获得不平衡组织或平稳状态的组织。 4.纯金属的同素异构转变：纯金属在温度压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。 5.多形性转变：固溶体的同素异构转变。 6.共析转变：冷却时，固溶体同时析出分解为两个不同成分和结构的相的固态相变。 7.包析转变：冷却时，由俩个固相合并转变为一个固相的固态相变过程。 8.钢种的马氏体相变：将A以较大的冷却速度过冷到低温区，替代原子难以扩散，则A以无扩散方式发生转变，即在Ms点以下进行的马氏体转变，即称为马氏体转变。 9.平衡脱溶：在高温相中固溶了一定量合金元素，当温度降低时，溶解度下降，在缓慢冷却的条件下，过饱和固溶体将析出新相的过程。 10.非平衡脱溶：合金固溶体在高温下溶入了较多的合金元素，在快速冷却条件下，固溶体中来不及析出新相，一直冷却到较低温度下，得到过饱和固溶体的过程。 11.按原子迁移特征分为：（1）扩散型相变：原子的迁移造成原有原子的邻居关系的破坏。 ①界面控制扩散型相变②体扩散控制扩散型相变；（2）原子的迁移没有破坏原有原子的邻居关系，原子位移不超过原子间距。 12.按热力学分：（1）一级相变：在相变温度下，两相得自由焓及化学位均相等，但是化学位一级偏导数不等；（2）二级相变：相变时，化学位的一级偏导数相等，但是二级偏导数不等。 13.相变的驱动力和阻力： 相变过程驱动力阻力热力学条件 相结晶成固相△G相变=G固-G液新相表面能△G表驱动力>阻力 固态相变△G相变=G新-G旧△G界面+△G畸变 14.界面能△G界面：由结构界面能和化学界面能组成：（1）δSt结构界面能：由于界面处的原子键合被切断或被削弱，引起了势能的升高而形成的界面能：（2）δCh化学界面能：由于原子的结合键与两相内部原子键合的差别而导致的界面能量的升高。 15.新旧相界面分为：（1）非共格界面；（2）半共格界面；（3）共格界面 16.畸变能分为：（1）共格畸变能；（2）非共格畸变能。 17.固态相变形核要求有一个临界过冷度△Tc，只有当过冷度△T>△Tc时才满足相变热力学条件。这是固态相变形核与液-固相变的根本区别。 18.晶体缺陷对形核的催化作用：（1）母相界面有现成的一部分，因而只需部分重建；（2）原缺陷能跨越贡献给形核功，形核功变小；（3）界面处扩散速率比晶内快的多；（4）相变引起的应变能可较快的通过晶界流变而松弛；（5）溶质原子易于偏聚在晶界处，这有利于提高形核率。 19.晶界形核与界面，界核，界隅有关。界隅>界核>界面 20.形核率：单位时间，单位体积母相中形成新相晶核的数目。（N=C*f）C-临界核胎浓度；f-临界核胎成核频率。 21.长大速度：单位时间新相长大的线长度。 22.P27相变动力学曲线。等温转变图（C曲线）