金属在固态下,由一种晶格转变为另一种晶格的过程称为同素异构转变。如铁、钛、锰、锡等均有同素异构转变的性能。纯铁的同素异构转变过程如图1.2.8所示,从图中可以看出,纯铁在1 538℃时开始结晶,在1 538~1 394℃时为体心立方晶格,称为δ-Fe;温度下降到1 394~912℃时为面心立方晶格,称为γ-Fe;在912℃以下为体心立方晶格,称为α-Fe。纯铁的同素异构转变过程可概括如下:

何为金属的同素异构转变  第1张

图1.2.8 铁的同素异构转变

何为金属的同素异构转变  第2张

金属的同素异构转变也是通过原子的重新排列来完成的,它与液态金属结晶过程很相似,也包括晶核的形成和晶粒的长大两个阶段,为了便于两者的区别,一般将固态同素异构转变称为二次结晶或重结晶,液态金属结晶称为一次结晶。由于在固态下原子的扩散比液态下困难得多,因此同素异构转变应具有较大的过冷度。此外,由于晶格类型不同,其原子排列的致密度不同,将会使金属的体积发生变化并产生较大的内应力。

由于纯铁具有同素异构转变的特性,因此它是钢铁能够进行热处理的依据,也是钢铁材料性能多种多样、用途广泛的主要原因之一。

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