《热处理原理与工艺》 课件 第七章 脱溶转变与调幅分解

第七章脱溶转变与调幅分解脱溶与时效热处理原理与工艺第七章脱溶转变与调幅分解

7.1脱溶与时效

7.2

调幅分解7.1脱溶与时效1、脱溶/沉淀：过饱和固溶体在室温放置或加热到一定温度保温→析出第二相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相→溶质脱溶或沉淀2、时效：脱溶过程使得溶质原子在固溶体点阵中的一定区域内析出、聚集并形成新相，引起合金组织性能的变化3、时效硬化、时效强化、沉淀强化、沉淀硬化4、时效类型：自然时效；人工时效5、时效条件溶质在固溶体中有一定溶解度，并随温度下降处于过饱和态溶质在较低温度下仍有扩散能力§1脱溶与时效先固溶，再时效最后形成平衡相，非共格，固溶度小。与基体相之间浓度差最大。再形成多种亚稳定过渡相，与基体结构不同，可能半共格或完全共格6、时效过程先形成亚稳定偏聚区（共格G-P区或柯氏气团），固溶度最大，与基体相之间浓度差最小。7.1脱溶与时效强化二、Al-Cu合金的时效过程7.1脱溶与时效1、G.P.区的形成2、θ"相的形成3、θ′相的形成4、θ相的形成G.P.区的形状取决于两个因素，即界面能和应变能

5、规律析出顺序：G-P区→介稳定过渡相→平衡相各个合金系脱溶序列不一定相同，有些合金不一定出现G.P.区或过渡相；加热超过G-P区溶解度曲线→直接形成过渡相，无G-P区。一系列不同成分的合金，在同一温度下时效，可能有不同脱溶序列同成分的合金，时效温度不同，脱溶序列不同在一定温度下时效时，在同一时期可能出现不同的脱溶产物G-P区加热→超过溶解度曲线→溶解→回归到时效前过时效7.1脱溶与时效三、影响时效过程及材料性能的因素1、化学成分时效过程与其化学成分、固溶体过饱和度等有直接关系7.1脱溶与时效-影响时效过程及材料性能的因素钢：碳：F中C%高→强化效果好，0.025%最佳；氮：脱氧剂Al轧制后缓冷→AlN

氮化物析出→铁素体中N的过饱和度降低→时效作用下降

轧制时AlN固溶奥氏体中→快冷→

铁素体对时效敏感合金：合金能否通过时效而强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度稳定变化程度合金元素对时效脱溶速度的影响主要取决于它们的存在形式2、固溶处理工艺

固溶处理温度、淬火冷却速度、淬火转移时间3、时效工艺：温度、时间、时效方法温度作用大，时间次要。温度高→时效加速温度超过→过时效4、晶体缺陷一般是加速

固溶处理后、时效前冷变形→位错增加→加速时效7.1脱溶与时效-影响时效过程及材料性能的因素四、固溶处理及时效规程固溶处理温度（淬火加热温度）：根据相图确定固溶处理保温时间：保证强化相全部溶解的前提下，尽量采用快速加热及短时保温淬火冷却速度：取决于过饱和固溶体的稳定性淬火转移时间时效工艺：生产上可以通过提高时效温度来加快时效过程，缩短时效时间7.1脱溶与时效7.1脱溶与时效大多数变形铝合金有明显的自然时效效应，因此淬火后到人工时效前的间隔时间将对人工时效效果有一定影响

7.1脱溶与时效T4、T6等例：马氏体时效钢的时效超低碳+Ni、Co、Mo、Ti淬透性好→空冷→M组织：空冷板条M、高位错密度→时效（450~550℃）→析出共格、弥散金属间化合物时效处理使固溶后充分溶解在马氏体基体内的合金元素以Fe2Mo、Ni3Ti、Ni3Mo

等纳米金属间化合物的形式弥散析出，析出相粒子对位错起钉扎作用，进而提升材料强度一般情况下,马氏体时效钢经合理的时效处理后,其强度值可比固溶态马氏体钢增加1000~2000MPa7.1脱溶与时效不同时效处理后试样的TEM像Custom455在500℃(a,b)和600℃(c,d)时效1h(a,c)、3h(b,d)7.1脱溶与时效第七章脱溶转变与调幅分解调幅分解热处理原理与工艺第七章脱溶转变与调幅分解

7.1脱溶与时效

7.2

调幅分解调幅分解：高温下均匀单一的固溶体冷却至某一温度范围时通过自发浓度起伏分解成为两种与原固溶体结构相同、成分明显不同的微区，又叫亚稳分解或增幅分解。单一固溶体冷却分解为两相固溶体新生的固溶体结构与母相相同，但成分不同初期无明显界面通过上坡扩散，最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体（应力应变梯度等引起的，非浓度梯度）7.2调幅分解

α→α1+α2

§2调幅分解一、调幅分解与一般的有核相变的区别：调幅分解本质是上坡扩散，无需临界形核，依靠成分起伏直接分解；形核长大型需临界晶核及成分扩散；调幅分解为连续型相变，不需要激活能，一旦开始分解，系统的自由能便连续下降，分解过程自发进行。7.2调幅分解二、调幅分解的热力学条件形核长大机制分解调幅分解机制分解7.2调幅分解二、调幅分解的热力学条件7.2调幅分解三、调幅分解过程发生调幅分解除了要满足热力学条件之外，还需要满足在合金中可以进行扩散的条件。调幅分解是通过扩散使溶质原子A和B分别向α'相和α''相聚集的，是按扩散-聚集机理进行的一种固态相变。7.2调幅分解四、调幅分解的组织与性能新相与母相总是保持着完全共格的关系通过调幅分解产生的两相各自在空间上相互连通对于弹性各向异性的固溶体，调幅分解所形