马氏体转变的热力学.wps
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1、马氏体转变的热力学马氏体转变的热力学过去,曾有不少人认为,马氏体转变不是热学性的,转变的驱动力不是马氏体与奥氏体的自由能之差。四十年代,人们在大量工作的基础上得出马氏体转变与液态金属的凝固以及钢的加热转变等是一样的,即转变的驱动力也来自新旧相的化学自由能差。但也应看到,马氏体转变确有很多不同于其它转变的在表面上看来难以用热学性质观点加以解释的特点,现已逐步弄清,这些特点是马氏体转变的特定条件所决定的。(一)马氏体转变热力学条件1、相变驱动力马氏体转变和一般相变一样,相变的驱动力是新相与母相的化学自由能差。同一成分合金的马氏体与奥氏体的化学自由能和温度的关系如图 25 所示。图中 T0为两相热力
2、学平衡温度,即温度为T0时式中为高温相之自由能,G为马氏体之自由能。在其它温度两相自由能不相等,则当上式为正时,马氏体自由能高于奥氏体的自由能,奥氏体比马氏体稳定,不会发生奥氏体向马氏体转变;反之,当上式为负时,则马氏体比奥氏体稳定,奥氏体有向马氏GGGGG体转变的趋势,G即称为马氏体相变的驱动力。显然,在 T0温度处,G=0。马氏体转变开始点 MS必定在T0以下,以便由过冷提供相变所需要的化学驱动力。而逆转变开始点 AS必然在 T0以上,以便由过热提供逆转变所需要的化学驱动力。通常把 MS与 T0之差称为热滞,热滞的大小视合金的各类和成分而异。Fe 系合金热滞可高达 200以上,而有的合金的
3、热滞仅十几度到几十度,如Au-Cd、Ag-Cd 合金。铁系合金观马氏体转变的热力学特点是,具有很大的热滞,即必须在很大的过冷度下才能发生马氏体转变,一般的马氏体转变都需要在降温过程中不断进行,等温保持马氏体转变将立即中止进行。逆转变的热力学特征与冷却时的则好相反,相变必须在一定的过热度下才能进行,只有在 AS点以上相变才能进行,而且转变是在升温过程中进行的,终了点为 Af。AS与MS之差的大小视合金各类不同而异。2、MS的物理意义母相与马氏体两相之间的体积自由能之差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。3、T0、MS、AS之间的关系T0、 MS、 AS都是合金成分的函数。 不同的合金系 AS与
4、MS之差是不同的,例如,Fe-Ni 合金中 AS较 MS高 420,Au-Cd 合金中AS较MS仅高16。实验证明,AS与 MS之间的温度差可以因为引入塑性变形而减小。如果在 MS点以上对奥氏体进行塑性变形,会诱发马氏体转变而引起 MS点升高到 Md,同样塑性变形也可以使 AS下降到点。 Md和Ad分别称为形变马氏体点和形变奥氏体点。因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体,常称为形变马氏体,同样形变诱发马氏体逆转变而产生的奥氏体称为形变奥氏体。Md的物理意义:可以获得形变马氏体的最高温度。 若在高于 Md点的温度对奥氏体进行塑性变形,就会失去诱发马氏体转变的作用。Ad的物理意义:可以获得形变奥氏体
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