13材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第十三章---合金脱溶沉淀与时效.ppt

第十三章

合金的脱溶沉淀与时效一、概念二、合金脱溶过程三、脱溶的分类四、脱溶过程的显微组织五、时效硬化机制六、回归现象（固溶处理）七、调幅分解一、概念时效——时间效应所引起的合金性能变化。脱溶（时效的实质）----从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。属扩散型相变。

二、合金脱溶过程

一般地：G.P区形成过渡相形成平衡相形成G.P区形成：在若干个原子层范围内的溶质原子富集区。

二、合金脱溶过程

一般地：G.P区形成过渡相形成平衡相形成G.P区形成：在若干个原子层范围内的溶质原子富集区。过渡相形成几种时效硬化型合金的析出系列

三、脱溶的分类

连续脱溶在脱溶过程中，脱溶物附近基体中的浓度变化为连续。均匀脱溶析出物均匀分布在基体中的连续脱溶。实际上均匀脱溶很少。非均匀脱溶析出物优先在晶界、亚晶界、滑移面、孪晶界面、位错及其它缺陷处。A.滑移面析出的非均匀脱溶B.晶界析出的非均匀脱溶非连续脱溶在脱溶过程中，脱溶的两相耦合成长，脱溶物附近基体中的浓度变化为非连续。特征1：析出相从晶界不均匀形核，然后向晶内扩展第一步：在过饱和α1相中溶质原子首先在晶界处偏聚，并在晶界处脱溶析出β相；第二步：β相长入母相α1中，并在β相两侧出现原子贫化区α2相重复第一步和第二步过程。特征2：析出相呈层片状与相邻贫化区组成类似珠光体团的胞状组织。特征3：晶界形成胞状物时一般伴随着基体再结晶。特征4：原子短程扩散说明：非连续脱溶过程与珠光体转变相似，但二者完全不同。非连续脱溶是析出强化相，且α1、α2相结构相同；珠光体转变中γ、α相结构不相同。非连续脱溶过程与连续脱溶过程区别：非连续脱溶界面浓度不连续，连续脱溶界面浓度连续；非连续脱溶伴生再结晶，连续脱溶无再结晶；非连续脱溶析出物集中在晶界，并形成胞状物；连续脱溶析出物均匀分布在晶粒内部；非连续脱溶过程原子短程扩散，连续脱溶过程原子进行长程扩散。四、脱溶过程的显微组织

《金属固态相变原理》P156图7.9连续脱溶（非均匀脱溶＋均匀脱溶）先发生连续非均匀脱溶，随后发生连续均匀脱溶。析出相均匀分布在与母相结构相同的固溶体中。非连续脱溶＋连续脱溶先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，随后发生连续脱溶，析出相均匀分布在与母相结构相同的性固溶体中。析出物发生粗化和球化。非连续脱溶先发生非连续脱溶，析出物在晶界集结形成胞状组织，伴有再结晶发生，析出物发生粗化和球化。五、脱溶沉淀时的性能变化

五、脱溶沉淀时的性能变化

2、时效硬化机制

内应变强化由于析出相β与母相α1的点阵结构和点阵参数不同，在析出相周围将产生不均匀畸变区，不均匀应力场；由于析出相β间距比母相α1的点阵距离增大，使位错大都处于能谷位置，当外力作用时，位错线从能谷位置移到能峰位置将使能量上升而增加变形抗力，强度增加。2、时效硬化机制

切过析出颗粒强化当析出相颗粒位于位错线滑移面上，位错线可以切过析出相颗粒而强行通过，引起强化原因：位错需要克服析出相颗粒的应力场;析出相颗粒表面积增大,增加表面能和畸变能2、时效硬化机制

绕过析出相强化当析出相聚集长大，析出相间距增大，析出相比较硬时，位错线不能以切过方式通过时，可绕过析出相。强化机制：WC线弯曲，长度增加，形成新的位错环，均需增加外力做功，表现为强度增加；留下的位错环对下一根位错通过也产生阻力，引起形变强化。位错线绕过所需外力τ=2Gb/LL—析出相颗粒间距，L愈小、τ愈大，强化效果愈强。六、回归现象

将时效型合金在时效强化后，于平衡线或过渡相的固溶曲线以下某一温度加热，时效硬化立即消失，组织又恢复到固溶状态下的现象。七、调幅分解

由一种固溶体分解为结构相同而成分不同的两种固溶体。成分自动调整，分解产物α1、α2只有溶质富区和贫区，两者没有清晰的相界。七、调幅分解

分解过程：1）成分连续变化2）按正弦曲线变化3）按上坡扩散进行。七、调幅分解

组织与性能调幅分解过程中新旧