可以利用鈦合金相變誘發的超塑性進行鈦合金的固態焊接，接頭強度接近基體強度。
4.1 同素異晶轉變
1.高純鈦的β相變點為882.5℃，對成分十分敏感。在882.5℃發生同素異晶轉變：α（密排六方）→β（體心立方），α相與β相完全符合布拉格的取向關係。
2.掃瞄電鏡的取向成像附件技術（orientation-imaging microscopy , oim）
3.α/β介面相是一種真實存在的相，不穩定，在受熱情況下發生明顯變化，嚴重影響合金的力學效能。
4.純鈦的β→α轉變的過程容易進行，相變是以擴散方式完成的，相變阻力和所需要的過冷度均很小。冷卻速度大於每秒200℃時，以無擴散發生馬氏體轉變，試樣表面出現浮凸，顯微組織**現針狀α′ 。
轉變溫度會隨所含合金元素的性質和數量的不同而不同。
5.鈦和鈦合金的同素異晶轉變具有下列特點：
（1）新相和母相存在嚴格的取向關係
（2）由於β相中原子擴散係數大，鈦合金的加熱溫度超過相變點後，β相長大傾向特別大，極易形成粗大晶粒。
（3）鈦及鈦合金在β相區加熱造成的粗大晶粒，不像鐵那樣，利用同素異晶轉變進行重結晶使晶粒細化。鈦及鈦合金只有經過適當的形變再結晶消除粗晶組織。
4.2 β相在冷卻時的轉變
冷卻速度在410℃/s以上時，只發生馬氏體轉變；冷速在410～20℃/s時,發生塊狀轉變；冷卻繼續降低，將以擴散型轉變為主。
1.β相在快冷過程中的轉變
鈦合金自高溫快速冷卻時，視合金成分不同，β相可以轉變成馬氏體α′或α"、ω或過冷β等亞穩定相。
（1）馬氏體相變
①在快速冷卻過程中，由於β相析出α相的過程來不及進行，但是β相的晶體結構，不易為冷卻所抑制，仍然發生了改變。這種原始β相的成分未發生變化,但晶體結構發生了變化的過飽和固溶體是馬氏體。
②如果合金的溶度高，馬氏體轉變點ms降低至室溫一下，β相將被凍結到室溫，這種β相稱過冷β相或殘留β相。
③若β相穩定元素含量少，轉變阻力小，β相由體心立方晶格直接轉變為密排六方晶格，這種具有六方晶格的過飽和固溶體稱六方馬氏體，以α′表示。
④若β相穩定元素含量高，晶格轉變阻力大，不能直接轉變為六方晶格，只能轉變為斜方晶格，這種具有斜方晶格的馬氏體稱斜方馬氏體，以α′′表示。
⑤馬氏體相變是乙個切變相變，在轉變時，β相中的原子作集體的、有規律的程序遷移，遷移距離較大時形成六方α′相，遷移距離較小時形成斜方α′′相。
⑥馬氏體相變開始溫度ms ；馬氏體相變終了溫度mf 。
⑦鈦合金中加入al、sn、zr將擴大α相區，使β相變點公升高；v、mo、mn、fe、cr、cu、si將縮小α相區（擴大β相區），使β相變點降低。
⑧β相中原子擴散係數很大，鈦合金的加熱溫度一旦超過β相變點，β相將快速長大成粗晶組織，即β脆性，故鈦合金淬火的加熱溫度一般均低於其β相變點。
⑨β相穩定元素含量越高，相變過程中晶格改組的阻力就越大，因而轉變所需的過冷度越大，ms 、mf越低。
⑩六方馬氏體有兩種組織形態。合金元素含量少時，ms 點高，形成塊狀組織，在電子顯微鏡下呈板條狀馬氏體；合金元素含量高時，ms點低，形成針狀組織，在電子顯微鏡下呈針狀馬氏體。板條狀馬氏體內有密集的位錯，基本沒有孿晶；針狀馬氏體內有大量的細孿晶。
鈦合金的馬氏體不能顯著提高合金的強度和硬度。鈦合金的馬氏體α′的硬度只略高於α固溶體，對合金的強化作用較小。當合金**現斜方馬氏體α′′時，合金的強度、硬度、特別是屈服強度明顯下降。
鈦合金的馬氏體相變屬於無擴散型相變，在相變過程中不發生原子擴散，只發生晶格重構，具有馬氏體相變的所有特點。動力學特點是轉變無孕育期，瞬間形核長大，轉變速度極快，每個馬氏體瞬間長到最終尺寸；晶體學特點是馬氏體晶格與母相β相之間存在嚴格取向關係，而且馬氏體總是沿著β相的一定晶面形成；熱力學特點是馬氏體轉變的阻力很大，轉變時需要較大的過冷度，而且馬氏體轉變的持續進行只能在越來越低的溫度進行。
（2）ω相變
①當合金中元素含量在臨界濃度附近時，快速冷卻時，將在合金組織中形成一種新相—ω相，ω相尺寸很小，高度瀰散、密集，體積分量可達到80%以上。ω相具有六方晶格，與母相共生，並有共格關係。
②當合金元素的原子與鈦原子半徑相差很小時，對ω相形狀起作用的是表面能，ω相呈橢圓形；當合金元素的原子與鈦原子半徑相差較大時，對ω相形狀起作用的是介面應變能，ω相呈立方體形。
③β→ω的轉變是無擴散相變，極快的冷速也不能抑制其進行，晶格構造以無擴散的共格切變方式由體心立方改組為六方晶格，但ω相長大要依靠原子擴散。
④ β穩定元素的濃度超過臨界濃度的合金，淬火時不形成ω相,但可以得到亞穩定β相，亞穩定β相在500℃一下回火轉變為ω相，稱為回火ω相。將回火形成的ω相加熱到較高溫度，ω相會消失。
⑤ω相硬度很高，脆性很大，位錯不能在其中移動，顯著提高合金的強度、硬度、彈性模量，但使塑性急劇下降。當ω相的體積分數達到80%以上，合金會完全失去塑性；如果ω相的體積分數控制適當（50%左右），合金具有較好的強度和塑性的配合。
⑥ω相是鈦合金的有害組織，加入鋁能促進回火時α相形成，降低ω相的穩定性。
（3）過冷β亞穩定相
當β穩定元素含量較高時，淬火時將保留β結構，稱為β′相，即亞穩定β相。這種淬火屬無多型性轉變的淬火，即固溶處理。由固溶處理得到的高強度合金化β′相在隨後的時效時可使合金顯著強化。
β′相在應力作用會發生馬氏體轉變使合金強化。
2.β相在慢冷過程中的轉變
（1）α相的析出過程是乙個形核和長大的過程，當冷卻速度很慢時，由於產生的過冷度很小，晶核首先在晶界形成，並在晶界區長大成為網狀晶界α，同時由晶界α向晶內生長，形成位向相同，並互相平行排列的長條狀組織，一般稱為平直的α組織。
（2）若冷卻速度不夠慢，則在晶粒內部也可形核，並長成α片叢；若冷速極慢，α在晶界形核，向晶內生長，貫穿整個晶粒。
3.鈦合金的亞穩相圖
（1）t0c**為馬氏體相變開始線，也稱ms線；
（2）t0c1線為馬氏體相變終止線，也稱mf線。
（3）合金元素含量大於臨界濃度ck，但不超過某些成分範圍的合金，淬火所得的亞穩態β相，受到應力作用將轉變為馬氏體，稱為應力誘變馬氏體。其具有低的屈服強度、高應變硬化速率及均勻伸長，並具有較高的塑性。
4.3 β相共析轉變及等溫轉變
1.共析轉變
(1)鈦與β共析元素（鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、矽）組成的合金系，在一定的成分和溫度範圍內發生共析反應，即tixmy
(2)共析轉變溫度較高的合金系（鈦與矽、銅、銀等活性元素組成的合金系），共析反應容易進行而且反應極快，淬火都不能抑制其發生；共析溫度越低，原子活動能力就越差，共析反應速度越慢。
(3)同一合金系中，β穩定元素含量越高的合金，共析反應速度越慢。
(4)與α-ti形成間隙固溶體的元素氧、氮、碳降低β相的穩定性，加快過冷β相的分解過程；與β-ti形成間隙固溶體的元素氫，阻礙過冷β的分解。
(5)共析轉變產物對合金的塑性及韌性十分不利，並降低合金熱穩定性。
2.等溫轉變
(1)在高溫區保溫時，β相直接析出α相。隨等溫分解溫度降低，分解產物越細，α相瀰散度越大，合金強度和硬度就越高。
(2)在低溫區域（<450℃）保溫時，由於原子擴散比較困難，β相不能直接析出α相而先形成ω過渡相，然後隨等溫時間的延長再轉變為α相。
(3)隨著加入的β穩定化元素含量的增加，c曲線向右下方移動。
(4)若加入α穩定元素（鋁、氧、氮）則促使α相形核，加速β相分解，c曲線左移。
(5)提高固溶溫度將增加過冷β相中的空位濃度，塑性變形則有利於α相在滑移帶上析出，加速β相分解，c曲線左移。
4.4 時效過程中亞穩定相的分解
鈦合金淬火形成的亞穩相α′、α′′、ω即過冷β相，在熱力學上是不穩定的，加熱會發生分解，最終的分解產物均為平衡組織α+β（或α+tixmy）。在時效分解過程的一定階段，可以獲得瀰散的α+β相，使合金產生瀰散強化，這就是鈦合金淬火時效強化的基本原理。
1.馬氏體的分解
(1)六方馬氏體α′的分解
①含β同晶元素的鈦合金按 α′→β+α 方式分解
②含活性共析元素的鈦合金按 α′→過渡相→α+tixmy 方式分解
③含非活性共析元素的鈦合金按 α′→β→β+tixmy 方式分解
(2)斜方馬氏體α′′的分解
斜方馬氏體在300 ~ 400℃即發生快速分解，在400 ~ 500℃可獲得瀰散度高的α+β的混合物，使合金瀰散強化。斜方馬氏體在分解為最終的平衡狀態產物α+β（ti-β同晶型合金）或α+tixmy（ti-β共析型合金）之前，要經歷一系列複雜的中間過渡階段。
2.ω相的分解
ω相是β穩定元素在α-ti中一種過飽和固溶體，分解的最終產物是α+β相。
3.亞穩β相的分解
（1）當加熱溫度較低時，亞穩β相將分解為無數極小的溶質原子貧化區與其相鄰的溶質原子富集區；隨著加熱溫度公升高或加熱時間延長，則視β相化學成分不同從溶質原子貧化區中析出ω相或α′相，並最終形成α +β相組織。
（2）由於平衡的α相是在β相的溶質原子貧化區的位置上形核析出，而β相的溶質原子貧化區均勻地分布在整個基體上（β貧高度瀰散），所以可以利用低溫回火細化合金的組織，獲得高度瀰散的α +β相組織，改善合金的力學效能。
（3）合金濃度較低的合金在高溫（>500℃）時效時，亞穩β相按 β亞→α +β 分解，從β亞中直接析出 α ；合金濃度較高的合金在低溫（300~ 400℃）時效時，亞穩β相按 β亞分解，經過中間過渡ω相，並逐步轉變為平衡組織 α +β ；對合金濃度高或新增抑制ω形成元素的合金，當過渡ω相不能出現時，合金按β亞分解，先形成過渡β相，然後再轉變為平衡組織α +β。
（4）過渡β相的形狀是尺寸極小的粒子，具有與亞穩β相相同的晶體結構。
（5）時效過程中形成的過渡ω相，其結構和效能與淬火形成的ω相相似，但時效時形成的過渡ω相的轉變伴隨有成分的變化，因此它屬於擴散型轉變。
4.5 鈦合金的熱處理及其對效能的影響
1.鈦合金熱處理基礎
（1）少數鈦合金系（ti-cu系，）可以進行時效析出金屬間化合物強化：大多數鈦合金只是通過熱處理控制β→α 相變強化。
（2）ω相均勻細小，析出明顯強（硬）化合金，但一般同時引起嚴重脆性。因此，ω相沉澱硬化是難以接受的。
第四章 試題及答案
第四章學習動機 一 填空題 1 班杜拉研究指出，影響自我效能感的最主要因素是個體自身行為的 成敗經驗 2 學習動機的兩個基本成分是 學習需要 和 學習誘因 3 奧蘇伯爾認為，學校情境中的成就動機主要由三個方面的內驅力組成 認知的內驅力 自我提高的內驅力 和 附屬的內驅力 4 根據學習動機的社會意義，...
第四章鐵碳合金複習題
一 填空題 1 根據構成合金元素之間相互作用不同，合金組織可分為三種型別。2 組元在固態時，互相溶解形成均勻一致的固體合金稱為 根據溶質原子在熔劑晶格中所處的位置不同，它可分為和兩種。3 組成合金的組元，發生 而形成一種具有 的固體物質，稱為金屬化合物，其效能特點是和 4 兩種或兩種以上的相，按一定...
第四章金屬材料和熱處理基本知識 答案
第四章金屬材料的基礎知識和熱處理的基本知識 第1部分 學習內容 1 鋼的分類 1 碳鋼 含碳量低於2 的鐵碳合金 合金鋼 在鋼中特意加入一種或幾種其它合金元素組成的鋼 生鐵 含碳量高於2 的鐵碳合金.可通過鑄造方法製造零件,所以又稱鑄鐵.2 按化學成分分類 碳鋼 低碳鋼 含碳量小於0.25 中碳鋼 ...