晶界和相界哪个缺陷更大？

tianhuoliuyun

从心开始 发表于 2012-12-4 17:29
我是一个游走在热处理边缘的人。只是最近闲来无事，才去思考这些问题。
这种基础理论，对热处理工艺没有 ...

楼主的这些问题必须通过试验来证明，而不是讨论。

anhuihome

这个确实比较高深和深入了，我正在读金属热处理这本书，第一章就讲到了晶界/晶相，感觉太微观了，用来解释问题机理还行，但解决实际问题不一定能用的到。

从心开始

晶界和相界都属于面缺陷。但这两种缺陷，那种晶格畸变更厉害点，或者说那种能量更高点？为了便于讨论，我们将范围限定在球化退火组织里，组织为铁素体基体和球状渗碳体，简单起见，讨论碳钢，此处均为渗碳体。晶界为铁素体晶界，相界为铁素体和渗碳体之间的相界。此处的畸变应着眼于单位面积的情况。
大神们，亮出你的想法吧！

孤鸿踏雪

     没有听说过相界面也是一种缺陷？它属于什么缺陷呢？

从心开始

孤鸿踏雪 发表于 2012-12-4 15:51
没有听说过相界面也是一种缺陷？它属于什么缺陷呢？

我的理解是，凡造成晶体内晶格畸变或无法严格周期性重复排列的原因，可称为缺陷。这种意义上的缺陷并不是实际材料使用性能上的缺陷，单把晶体想象成纯粹的完美的几何点阵，而缺陷就是破坏这种完美的东西。
缺陷分为点、线、面、体四类。
点缺陷分为空位、间隙原子
线缺陷主要是位错
面缺陷包括表面、晶界、相界
体缺陷包括空洞、嵌镶块、气泡等
对于第二相颗粒的渗碳体，如果整体来看，应该属于体缺陷，如果只关注其与基体结合部分，应属于面缺陷。
我大胆的说，如无缺陷，也就没有金相。

孤鸿踏雪

从心开始 发表于 2012-12-4 16:17
我的理解是，凡造成晶体内晶格畸变或无法严格周期性重复排列的原因，可称为缺陷。这种意义上的缺陷并不是 ...

     "我的理解是，凡造成晶体内晶格畸变或无法严格周期性重复排列的原因，可称为缺陷"。

     但相界面并不包含在晶体内部。

     当金属基体内部存在第二相时，其相界面应该是金属基体内的缺陷，而不是晶体内的缺陷。

孤鸿踏雪

    1.晶界  如果一块纯金属晶体内部的晶格位向基本一致，则这块晶体称为“单晶体”。但在工业生产中所使用的金属材料中，除了专门制备外，都是由许许多多小晶体组成的，哪怕是一块非常微小的金属亦不例外。每个小晶体的内部，晶格位向基本一致，而小晶体之间，彼此的位向均不相同。由于每个小晶体为不规则的颗粒状，故通常把它们叫做“晶粒”。晶粒之间的界面叫“晶界面”，简称为“晶界”。晶界处的原子排列，适应于两晶粒间不同晶格位向的过渡，总是不规则的。由许多晶粒组成的晶体结构叫做多晶体。简而言之，晶界是指多晶体中晶粒相互接触的间界面。
    2.晶体缺陷  在实际晶体中，由于种种原因，某些局部区域原子的规则排列往往受到干扰，不象理想晶体那样规则和完整，虽然这种不完整性在晶体中是局部的、次要的，但它对金属的性能却具有举足轻重的影响，例如：对理想的、完整的金属晶体进行理论计算所得的屈服强度，要比从实际晶体测得的数值高出千倍左右，这就是由于晶体的不完整性对金属性能特别是对塑性、强度、扩散等有着决定性作用。由此可见，晶体缺陷是指实际晶体中原子排列的不规则性。根据缺陷的几何形态特征，可将晶体缺陷分类为点缺陷：其特征是三维方向的尺寸都很小，如空位、间隙原子等；线缺陷：其特征是两维方向的尺
寸很小，另一维方向上的尺寸相对很长。线缺陷主要是位错；面缺陷：其特征是在一维方向上的尺寸很小，另外两维方向尺寸很大。如晶体的外表面及各种内界面。一般晶界、亚晶界等属于此类。
    3.相  所谓“相”就是合金中具有同一化学成分、同一结构和同一原子聚集状态的均匀部分。不同相之间有明显的界面分开。合金的性能一般都是由组成合金的各相本身的结构性能和各相的组合情况决定的。合金中的相结构大致可分为固溶体和化合物两大基本类型。
    4.相界面  金属固态相变时，新旧两相都是固相。根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界面、半共格界面和非共格界面。新相和母相的界面结构对金属固态相变的形核和长大过程以及相变后的组织形态等都有很大影响。
    （1）共格界面  若两相晶体结构相同、点阵常数相等，或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异，但存在一组特定的晶体学平面可使两相原子之间产生完全匹配。此时，界面上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置，界面上原子为两相所共有，这种界面称为共格界面。在理想的共格界面条件下（如孪晶界），其弹性应变能和界面能都接近于零。实际上，两相点阵总有一定差别，或者点阵类型不同，或者点阵参数不同，因此两相界面完全共格时，相界面附近必将产生弹性应变。当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时，两者的晶界两侧都有一定的晶格畸变。一般说来，共格界面的特点是界面能较小，但因界面附近有畸变，所以弹性应变能较大。共格界面必须依靠弹性畸变来维持。
    （2）半共格界面  共格晶面上弹性应变能的大小取决于相邻两相界面上原子间距的相对差值δ（称为错配度）。显然，错配度δ愈大，则弹性应变能就愈大；当δ增大到一定程度时，便难以继续维持完全的共格关系，于是在界面上产生一些刃型位错，以补偿原子间距差别过大的影响，使界面弹性应变能降低，此时，界面上两相原子变成部分保持匹配，故称为半共格（或部分共格）界面。一维点阵的错配可以在不产生长程应变场的情况下用一组刃型位错来补偿。在界面上除了位错核心部分以外，其他地方几乎完全匹配。在位错核心部分的结构是严重扭曲的，并且点阵面是不连续的。
    （3）非共格晶面  当两相界面处的原子排列差异很大，即错配度很大时，两相原子之间的匹配关系便不再维持，这种界面称为非共格界面，非共格界面结构与大角度晶界相似，系由原子不规则排列的很薄的过渡层所构成。

从心开始

孤鸿踏雪 发表于 2012-12-4 16:23
"我的理解是，凡造成晶体内晶格畸变或无法严格周期性重复排列的原因，可称为缺陷"。

     但相 ...

我不同意这种说法。
如此说的话，晶体就不会有体缺陷了。因为，如果把第二相粒子从原有位置剥离掉，那里便形成一个空洞。
我是为了讨论简便才限定了以渗碳体作为相界面的第二相来讨论的。
马氏体基体中的残奥，双相钢里的任一相，亚温淬火加热时未溶铁素体相较于奥氏体，我认为应该将其视为体缺陷，而其与基体的界面视为面缺陷。
我们这个分歧并不影响主题问题。但还是弄明白为好。

孤鸿踏雪

从心开始 发表于 2012-12-4 16:36
我不同意这种说法。
如此说的话，晶体就不会有体缺陷了。因为，如果把第二相粒子从原有位置剥离掉，那里 ...

     “因为，如果把第二相粒子从原有位置剥离掉，那里便形成一个空洞”。

      这个孔洞并不存在于晶粒内部，而是存在于金属基体内

孤鸿踏雪

    看来楼主是搞理论研究的，非常遗憾的是，我只是一个热处理民间艺人，没有什么基础理论，所以，我可能不是您想要找的切磋对象

从心开始

孤鸿踏雪 发表于 2012-12-4 16:55
看来楼主是搞理论研究的，非常遗憾的是，我只是一个热处理民间艺人，没有什么基础理论，所以，我可能不 ...

我是一个游走在热处理边缘的人。只是最近闲来无事，才去思考这些问题。
这种基础理论，对热处理工艺没有任何指导意义。从实用主义角度看，根本就可有可无的。就如刘宗昌说马氏体不是切变，徐祖耀说是切变，但不管是不是，我们编制热处理工艺的时候没什么变化。唯一不同的是，其他专业的人问我的时候，我也得说，我哪知道？呵呵。
以前给非材料专业的人培训的时候我说，任何一个热处理的问题，如果你深挖5个为什么，最后都可能会归结到晶体学上去了。哎。。。。。。。。。。。。。。。
不幸的是，现在有这么几个问题：
原始组织为球化退火态材料，加热奥氏体化的时候在哪里先形核？
原始组织为含未溶碳化物的奥氏体，过冷后如发生珠光体转变在哪里先形核？
先共析铁素体或渗碳体沿晶界呈网状分布的时候，原奥氏体晶界是被吞并了还是被推移到相界面变成相界了？还是仍然存在于网状铁素体或渗碳体之中？
如上这几个问题的无法回答，才有了本帖的主题问题。