9.3 固态相变(2)

   2. 界面能
    相界面的形成需要界面能，固-固两相界面能高，一部分是形成新相界面时，因同类键、异类键的结合强度和数量变化引起的化学能，另一部分是由界面原子的不匹配产生的点阵畸变能。界面能按共格界面、半共格界面和非共格界面的顺序而递增。
    3. 位向关系
    固态相变时，为了降低新相与母相之间的界面能，新相的某些低指数晶向与母相的某些低指数晶向平行。例如铁发生由面心立方结构到体心立方结构的同素异构转变时，形成了（111）_γ∥( 110)_α、[ -110]_γ∥[ -111]_α的晶体学取向关系。
    界面结构为共格或半共格时，新相与母相之间必须存在一定的晶体学取向关系。然而，存在一定晶体学取向关系的新相和母相，界面却不一定共格或半共格。
    4. 惯习面
    固态相变时，为了降低界面能和维持共格关系，新相往往在母相的一定晶面上开始形成。这个与所生成新相的主平面或主轴平行的母相晶面称为惯习面。例如，共析碳素钢中的透镜片状马氏体的主平面恒与奥氏体的﹛225﹜或﹛259﹜晶面平行。由于一个晶面族包括若干在空间互成一定角度的晶面。故沿惯习面生成的片状新相将互成一定角度或相互平行。
    5. 晶体缺陷
晶态固体中的空位、位错、晶界等缺陷周围因点阵畸变而储存一定的畸变能。新相极易在这些位置非均匀形核。它们对晶核的长大过程也有一定的影响。
6. 应变能
    新相与母相建立界面时，由于相界面原子排列的差异引起弹性应变能。这种弹性应变能以共格界面最大，半共格界面次之，非共格界面为零。但非共格界面的表面能最大。更为重要的是，由于新相和母相比体积往往不同，新相形成时的体积变化会受到周围母相的约束，也会引起弹性应变能。这种由比体积引起的应变能的大小还与新相几何形状有关，图9-10表示出在非共格界面情况下，由新、旧两相比体积差引起的应变能（相对值）与新相几何形状的关系。可见，圆盘形新相引起的比体积差应变能最小（c/a <<1），针状次之（c/a>>1），而球状最大（c/a=1）。
    综上所述，固态相变时的应变能和表面能均为相变的阻力。共格和半共格新相晶核形成时的相变阻力主要是应变能。而非共格新相晶核形成时的相变阻力主要是表面能。与液态物质结晶时的阻力相比较，固态相变阻力较大，因此要在较大的过冷度下提供足够的相变驱动力才能使相变形核。