动力 阻力 当温度低于转变温度， △gv为负值。 只有|V △gv |> Aσ ＋εV △ G<０
形核可能
• 临届晶胚尺寸：r*=2 σ/ (△gv—ε) 形核功： △ G*=16π σ 3/3 (△gv—ε)2 2.非均匀形核 △ G=V △gv+Aσ ＋εV —△gd
动力 阻力
3.晶体缺陷对形核的作用： １）空位
第一章 金属固态相变特征
basic features of metallic solid-state phase transformation
§1 固态相变的特点
• 驱动力：新相与母相的自由能差 • 阻力:界面能和应变能 • 基本过程：成核（nucleation） • 长大(growing)
一、相界面（phase interface ）
四、应变能
• 1.盘状最小，其次是针状，球形最大。 • ２.主导作用：具体分析。
五、晶体缺陷的影响
• 缺陷的促进作用。
• 思考：晶体中常见的缺陷有哪些？
六、原子的扩散 七、过渡相的形成
§２ 固态相变的形核
• 成核主要在母相的晶界、层错、位错等 晶体缺陷处形成。是非均匀形核。 一、均匀形核 １.形核功： △ G=V △gv+Aσ ＋εV
• 1.弹性应变能:随错配度变化 • 2.错配度:δ= Δa/a
δ<0.05 δ=0.05-0.25 δ >0.25
完全共格 半共格 非共格
一、相界面（phase interface ）
金属界面结构示意图---非共格界面
金属界面结构示意图---半共格界面
半共格界面
金属界面结构示意图---共格界面
• 二、新相长大速度：界、新相形成的转变速度与过冷度的关 系
新相形成的转变速度与过冷度的关系
temperature
Transformation speed
新相长大速度与过冷度的关系
temperature
D,
u, △g
α phase
β phase
3.溶质原子在晶界上的不均匀分布
晶界
应变能Es 溶质原子浓度%
Why?
溶质原子分布位置
二、位向关系（orientation relationship）
• 1.位向关系:低指数、原子密度大、匹配较好的晶面相 互平行。 • ２.Ｋ－Ｓorientation relationship
• Austenite(FCC)
• • • • •
Martensite(Body-Centred tetragonal) {111}γ // {110}α’ <110>γ // <111>α’ 共格（半共格）必有位向关系 没有位向关系必定非共格
三、惯习面
• １ 定义：固态相变时，新相往往在母 相的一定晶面上开始形成，这个晶面称 为惯习面。 • 奥氏体－－先共析铁素体 • １）奥氏体晶界 • ２）惯习面{111}γ
• • • • •
２）位错 Ｉ）在位错线 ＩＩ）补偿错配 ＩＩＩ）在位错线偏聚 ３）晶界
晶界形核时晶核的形状
晶粒１
新 相 晶粒２
晶界
§２ 固态相变的长大
• • • • • • 一、长大机制 １半共格界面的迁移 ２非共格界面的迁移 ３扩散型相变与无扩散型相变 １）扩散型相变的特征 ２）无扩散型相变的特征