金屬固態(tài)相變的類型很多，有許多金屬在不同條件下可能會(huì)發(fā)生幾種不同類型的轉(zhuǎn)變。根據(jù)固態(tài)相變類型隨外界條件不同而引起的變化，可大體上將其分為兩大范疇：其一為平衡轉(zhuǎn)變，其二為不平衡轉(zhuǎn)變。 

1平衡轉(zhuǎn)變     

 固態(tài)金屬在緩慢加熱或冷卻時(shí)發(fā)生的能獲得符合相圖所示平衡組織的相變稱為平衡轉(zhuǎn)變。固態(tài)金屬發(fā)生的平衡轉(zhuǎn)變主要有以下幾種。

1.1 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變和多型性轉(zhuǎn)變  

     純金屬在溫度和壓力變化時(shí)，由某一種品體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的過程稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，鐵、鈦、鈷、錫等純金屬都會(huì)發(fā)生這種轉(zhuǎn)變。在固溶體中發(fā)生的由一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的過程則稱為多型性轉(zhuǎn)變，鋼在加熱或冷卻時(shí)發(fā)生的鐵素體向奧氏體或奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變即屬于這種轉(zhuǎn)變。

1.2 平衡脫溶沉淀 

        設(shè)A-B二元合金具有如下圖所示的相圖，當(dāng)成分為K的合金被加熱到t1溫度時(shí)，β相將全部溶入α相中而成為單一的固溶體。若自t1溫度緩慢冷卻，當(dāng)冷至固溶度曲線MN以下溫度時(shí)，β相又將逐漸析出，這一過程稱為平衡脫溶沉淀。其特點(diǎn)是新相的成分與結(jié)構(gòu)始終與母相的不同；隨著新相的析出，母相的成分和體積分?jǐn)?shù)將不斷變化，但母相不會(huì)消失。鋼在冷卻時(shí)，二次滲碳體從奧氏體中析出，即屬于這種轉(zhuǎn)變。

1.3 共析轉(zhuǎn)變     

     合金在冷卻時(shí)由一個(gè)固相同時(shí)分解為兩個(gè)不同的固相的轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變，可以用反應(yīng)式γ→α+β表示。共析轉(zhuǎn)變生成的兩個(gè)相的成分和結(jié)構(gòu)都與原母相(反應(yīng)相)不同。鋼在冷卻時(shí)由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w(鐵素體與滲碳體的混合物)，即屬于這種轉(zhuǎn)變。

1.4 調(diào)幅(或增幅)分解         

某些合金在高溫下為均勻的單一固溶體，待冷卻至某一溫度范圍時(shí)，將分解成為兩種與原固溶體的結(jié)構(gòu)相同，而成分卻明顯不同的微區(qū)的轉(zhuǎn)變稱為調(diào)幅(或增幅)分解，可以用反應(yīng)式α→α1+α2表示。其特點(diǎn)是：在轉(zhuǎn)變初期，新形成的兩個(gè)微區(qū)之間并無明顯的界面和成分的突變，但通過上坡擴(kuò)散，最終使一均勻固溶體變?yōu)橐粋€(gè)不均勻固溶體。

1.5 有序化轉(zhuǎn)變        

固溶體(包括以中間相為基的固溶體)中，各組元原子的相對位置從無序到有序(指長程有序)的轉(zhuǎn)變過程稱為有序化轉(zhuǎn)變。在Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Fe-Ni，Ti-Ni等60多種合金系中都可發(fā)生這種轉(zhuǎn)變。

2不平衡轉(zhuǎn)變      

固態(tài)金屬在快速加熱或冷卻時(shí)，由于平衡轉(zhuǎn)變受到抑制，可能發(fā)生某些不平衡轉(zhuǎn)變而得到在相圖上不能反映的不平衡(或介穩(wěn))組織。固態(tài)金屬發(fā)生的不平衡轉(zhuǎn)變主要有以下幾種：

2.1 偽共析轉(zhuǎn)變       

以鋼為例，當(dāng)奧氏體以較快冷速被過冷到GS和ES的延長線以下溫度時(shí)(如下圖中虛線所示)，將從奧氏體中同時(shí)析出鐵素體和滲碳體。從這一轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組成相來看，與鋼中共析轉(zhuǎn)變(即珠光體轉(zhuǎn)變)相相同,但其組成相的相對量(或轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的平均成分)卻并非定值，而是依奧氏體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)而變，故稱為偽共析轉(zhuǎn)變。

2.2 馬氏體轉(zhuǎn)變        

以鋼為例，若進(jìn)一步提高冷速，使奧氏體來不及進(jìn)行偽共析轉(zhuǎn)變而被過冷到更低溫度，由于在低溫下鐵和碳原子都難于擴(kuò)散，這時(shí)奧氏體便以一種特殊的機(jī)理，即無須借助于原子擴(kuò)散的方式將γ點(diǎn)陣改組為α點(diǎn)陣，這種相變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為馬氏體。馬氏體的成分與母相奧氏體的相同。除Fe-C合金外，在許多其他合金(如銅合金、鈦合金)中也能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。

2.3 塊狀轉(zhuǎn)變        

對于純鐵或低碳鋼，在一定的冷速下γ相或奧氏體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之具有相同成分而形貌呈塊狀的α相。這種塊狀新相的長大是通過原子的短程擴(kuò)散使新、母相間的非共格界面推移而實(shí)現(xiàn)的。這種相變在新相的形貌上和與母相的界面結(jié)構(gòu)上均與馬氏體轉(zhuǎn)變不同，稱為塊狀轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變在Cu-Zn，Cu-Ga合金中也存在。

2.4 貝氏體轉(zhuǎn)變        

以鋼為例，當(dāng)奧氏體被過冷至珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的溫度范圍時(shí)，由于鐵原子已難于擴(kuò)散，而碳原子尚具有一定擴(kuò)散能力，故出現(xiàn)一種不同于馬氏體轉(zhuǎn)變的的獨(dú)特的不平衡轉(zhuǎn)變，稱為貝氏體轉(zhuǎn)變，又稱為中溫轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組成相是α相和碳化物，但α相的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和形態(tài)，以及碳化物的形態(tài)和分布等均與珠光體的不同，稱為貝氏體。

2.5 不平衡脫溶沉淀         

若合金K自溫度采取快冷，則相來不及析出，待冷到室溫時(shí)便得到一過飽和固溶體α’。如在室溫或低于MN線的溫度下，溶質(zhì)原子尚具有一定擴(kuò)散能力，則在上述溫度停留期間，過飽和固溶體便會(huì)自發(fā)地發(fā)生分解，從中逐漸析出新相，但這種新相在析出的初級階段，在成分和結(jié)構(gòu)上均與平衡沉淀相有所不同，這種相變稱為不平衡脫溶沉淀(也稱為時(shí)效)。在低碳鋼和鋁、鎂等有色合金中會(huì)發(fā)生這種轉(zhuǎn)變。  

      綜上所述，盡管金屬固態(tài)相變的類型很多，但就相變過程的實(shí)質(zhì)來說，其變化不外乎以下三個(gè)方面：①結(jié)構(gòu)；②成分；③有序化程度。有些轉(zhuǎn)變只具有某一種變化，而有些轉(zhuǎn)變則同時(shí)兼有兩種或三種變化。例如，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、多型性轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變、塊狀轉(zhuǎn)變等只有結(jié)構(gòu)上的變化，調(diào)幅分解只有成分上的變化，有序化轉(zhuǎn)變只有有序化程度的變化，而共析轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變、脫溶沉淀等則兼有結(jié)構(gòu)和成分的變化等等。  

      由于不同的轉(zhuǎn)變可以獲得不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，即不同的組織和結(jié)構(gòu)，因此，同一種金屬或合金通過不同的熱處理便可獲得不同的性能。