热处理工艺学课件-第06章 过冷奥氏体转变动力学.pptx

第06章过冷奥氏体转变动力学过冷奥氏体转变动力学是热处理工艺学中重要的组成部分，它研究的是过冷奥氏体在不同温度下转变为其他相的速率和机制。dsbydrfthgfthsdfgvd

1.引言1引言本章将介绍过冷奥氏体转变动力学的基本概念和重要性。过冷奥氏体转变是钢铁热处理过程中最关键的转变之一，它直接影响着材料的最终性能。2过冷奥氏体转变过冷奥氏体转变是指过冷奥氏体在冷却过程中发生相变，形成不同的显微组织结构，例如珠光体、贝氏体、马氏体等。3动力学研究本章将深入探讨过冷奥氏体转变的动力学过程，包括驱动力、动力学模型和影响因素等方面。

1.1过冷奥氏体转变的重要性1材料性能影响材料的强度、韧性、硬度等性能2热处理工艺为金属材料提供控制热处理工艺参数的基础3相变过程理解奥氏体到其他相变的动力学机制过冷奥氏体转变是金属材料热处理过程中重要的相变过程。该转变决定了最终产品的微观结构和性能。过冷奥氏体转变的动力学控制着相变速度和产物相的类型。深入理解过冷奥氏体转变的机制，对优化热处理工艺、提高材料性能至关重要。

1.2过冷奥氏体转变的基本过程1过冷奥氏体从高温状态冷却到转变温度以下的奥氏体2形核新相在旧相中形成小颗粒3长大形核后，新相颗粒不断长大4转变完成新相颗粒长大到一定程度，整个奥氏体转变为新相过冷奥氏体转变是一个复杂的过程，涉及形核和长大两个阶段。形核是新相在旧相中形成小颗粒的过程，长大是形核后，新相颗粒不断长大的过程。当新相颗粒长大到一定程度，整个奥氏体就会转变为新相，转变完成。

2.过冷奥氏体转变的驱动力自由能降低的驱动力过冷奥氏体转变是一个自发过程，它会降低系统的自由能。奥氏体具有较高的自由能，而珠光体或贝氏体具有较低的自由能。因此，奥氏体转变为珠光体或贝氏体可以释放自由能，从而推动转变的发生。界面迁移的驱动力过冷奥氏体转变的发生需要新的相界面形成。界面形成需要克服界面张力，但这可以通过降低系统的自由能来实现。界面迁移的驱动力源于奥氏体与新相之间自由能差。扩散的驱动力过冷奥氏体转变通常伴随着原子的扩散过程。扩散的驱动力来自于浓度梯度。例如，在珠光体转变中，碳原子从奥氏体向铁素体扩散，形成碳化铁。

2.1自由能降低的驱动力奥氏体相的自由能奥氏体相具有较高的自由能，在过冷状态下不稳定。转变产物的自由能转变产物，例如珠光体、贝氏体，具有较低的自由能，在过冷状态下更稳定。自由能差奥氏体与转变产物之间的自由能差，即过冷奥氏体转变的驱动力。

2.2界面迁移的驱动力1界面能降低新相界面形成后，体系的总能量降低，这是界面迁移的驱动力之一。界面能降低的大小与新相和旧相之间的界面能差有关。界面能差越大，界面迁移的驱动力越强。2化学势差过冷奥氏体转变过程中，新相的化学势低于旧相，这种化学势差也是界面迁移的驱动力之一。化学势差越大，界面迁移的驱动力越强。3界面张力界面张力是界面迁移的驱动力之一。界面张力是指界面上的分子由于相互作用力而产生的张力。界面张力越大，界面迁移的驱动力越强。

3.过冷奥氏体转变的动力学模型过冷奥氏体转变的动力学模型主要用来描述过冷奥氏体转变过程中的时间、温度和相变程度之间的关系。这些模型可以帮助我们预测和控制过冷奥氏体转变的过程，从而实现对金属材料性能的控制。1Johnson-Mehl-Avrami模型基本模型，描述晶核形核和长大过程2Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami模型考虑了晶核形核和长大过程3其他模型考虑了更复杂的因素，如晶界扩散不同的动力学模型考虑了不同的因素，例如晶核形核速率、晶核长大速率、晶界扩散等。这些模型可以通过实验数据来验证和改进，并用于指导材料热处理工艺的设计和优化。

3.1Johnson-Mehl-Avrami模型1基本原理过冷奥氏体转变是一个动力学过程，受多个因素影响。2核心公式模型以数学公式描述转变过程，考虑了时间、温度、晶核数量等影响。3应用范围广泛应用于多种金属材料的热处理工艺设计，分析转变过程。Johnson-Mehl-Avrami模型，也被称为Avrami方程，是一个经典的动力学模型，用于描述固态相变过程中新相的形成和生长速度。该模型基于以下基本假设：新相的形成是从随机分布的晶核开始的；晶核的生长速度是恒定的；生长过程中不会出现晶核间的相互干扰；每个晶核的生长都是三维的。

3.2Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami模型Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami(KJMA)模型是描述相变过程中新相的形核和长大过程的经典动力学模型。它考虑了形核速率、长大速率以及形核和长大之间的相互作用。1形核速率新相形核的速率2长大速率新相晶粒的长大速度3相互作用形核和长大之间的相互影响KJMA模型可以用来预测相变过