金属学与热处理汇总Word格式.docx

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9-3.试述珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片，粒状珠光体的形成过程？

珠光体形成必然发生碳的重新分布和铁晶格的改组，由于相变在较高温度下发生，铁，碳原子都能进行扩散，所以珠光体转变是典型的扩散型相变。

片状珠光体的形成过程：

在奥氏体晶界上形成渗碳体核心。

渗碳体不仅向奥氏体晶粒纵深方向发展，而且还侧向长大，渗碳体长大的同时，使其两侧的奥氏体出现贫碳区，从而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件，在渗碳体两侧形成铁素体后，也随渗碳体一起向前发展，同时也往侧向长大，铁素体和渗碳体如此交替形核长大，形成一个片层相间大致平行的珠光体领域，当其与其他部位形成的珠光体领域相遇并占据整个奥氏体时，得到片状珠光体组织。

粒状珠光体的形成过程：

控制钢加热时的奥氏体化程度，使奥氏体中残存大量未溶的渗碳体颗粒；

同时使奥氏体的碳浓度不均匀，存在许多高碳区和低碳区。

此时将奥氏体过冷到A1以下，在过冷度较小时就能在奥氏体晶粒内形成大量均匀弥散的渗碳体晶核，每个渗碳体晶核在独立长大的同时，必然使其周围母相奥氏体贫碳而形成铁素体，从而直接形成粒状珠光体。

9-4试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。

相同点：

1、同珠光体转变相似，也是由铁素体和碳化物组成的机械混合物，在转变过程中发生碳在铁素体中的扩散；

2、和马氏体转变一样，奥氏体向铁素体的晶格改变是通过切变方式进行的；

3、相变是通过形核和长大两个基本过程进行的。

不同点：

1、贝氏体转变特征和组织形态与珠光体不同；

2、贝氏体是两相组织通过原子扩散可以发生碳化物沉淀、扩散、共格的转变。

9.5试述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构，并说明它们的性能和差异

板条马氏体主体形态为板条状，亚结构主要为位错，片状马氏体亚结构主要为孪晶。

性能上的差异：

片状马氏体硬而脆，板条马氏体具有较高的强度和良好的韧性，同时还具有脆性转折温度低，缺口敏感性和过载敏感性小等优点。

9-6试述钢中典型的上下贝氏体的组织形态、立体模型，并比较它们的异同。

上贝氏体：

光学显微镜下是羽毛状，立体模型是板条状。

下贝氏体：

呈黑色针状，立体模型显双凸透镜状。

组织中都有铁素体和碳化物；

1、转变温度不同；

2、组织形态不同；

3、性能不同。

9.8简述碳钢的回火转变和回火组织。

答：

淬火钢回火是：

随着回火温度升高和回火时间的延长，相应的发生几种转变：

1，马氏体中碳的偏聚；

2，马氏体分解；

3，残留奥氏体的转变；

4碳化物的转变；

5渗碳体的聚集长大和α相回复、再结晶。

回火组织：

1）在150-250℃低温回火发生马氏体分解和残留奥氏体的转变，得到组织为回火马氏体。

2）在350-500℃中温回火发生碳化物的转变得到的组织为回火托氏体。

3）在500℃-650℃回火得到回复或再结晶了的组织为回火索氏体。

4）在650℃以上长时间回火渗碳体完全球化得到的组织为回火珠光体。

9-10为了要获得均匀奥氏体，在相同奥氏体化加热温度下，是原始组织为球状珠光体的保温时间短还是细片状珠光体保温时间短？

试利用奥氏体形成机构说明之。

细片状珠光体保温时间短在相同的加温条件下和球状珠光体相比，片状珠光体在加热时奥氏体晶粒易于粗化。

因为片状碳化物表面积大、溶解快、相界面也多所以转变快，奥氏体形成速度也快，奥氏体形成后能较早的进入晶粒长大阶段。

9-11何为第一类回火脆性和第二类回火脆性？

它们产生的原因及消除的方法是什么？

钢在250-400℃温度范围内出现的回火脆性叫第一类回火脆性，在450-650℃温度范围内出现的回火脆性叫第二类回火脆性。

第一类回火脆性出现原因：

由于马氏体分解时沿马氏体条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物，降低了晶界的断裂强度，使之成为裂纹扩展的路径，因而导致脆性断裂。

解决方法：

（1）避免在脆化温度内回火

（2）提高回火温度

第二类回火脆性出现原因：

在回火保温缓冷的情况下出现。

（1）再次高温回火并快冷

（2）钢中加入Mo、W等合金元素阻碍杂质元素在晶界上的偏聚（3）对亚共析钢采用在A1-A3临界区亚温淬火的方法使P等杂质元素溶入残留的铁素体中，减少P等杂质元素在奥氏体晶界上的偏聚（4）选择含杂质元素极少的优质钢材以及采用形变热处理等方法。

9-12比较过共析钢的TTT曲线和CCT曲线的异同点。

为什么在连续冷却过程中得不到贝氏体组织？

与亚共析钢CCT曲线中Ms点相比较，过共析钢的Ms线有何不同点，为什么？

CCT曲线中珠光体开始转变线和珠光体转变终了线均在TTT曲线的右下方。

都有先共析渗碳体析出区域

原因：

亚共析钢：

先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使周围奥氏体富碳所致

过共析钢：

先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳造成。

9-13阐述获得粒状珠光体的方法

答；

球化退火淬火组织回火

9-15有一共析钢试样，其显微组织为粒状珠光体。

问通过何种热处理工序可分别得到粒状珠光体、粗片状珠光体和比原始组织明显细小的粒状珠光体？

1.先将共析钢奥氏体化，然后进行珠光体转变。

2.A1-650度之间

3.快速加热、短时保温

9-16为了提高过共析钢的强韧性，希望淬火时控制马氏体使其具有较低的含碳量并希望有部分板条马氏体。

试问如何进行热处理才能达到以上目的？

较低温度快速、短时加热并淬火。

9-17如何将WC=0.8%的碳钢的球化组织转变为

（1）细片状珠光体

（2）粗片状珠光体（3）比原来组织更细的球化组织。

1）等温退火（较高温度）2）等温退火（较低温度）3）球化退火

9-18如何将Wc=0.4%的退火碳钢处理成

（1）在大块游离铁素体和铁素体基体上分布着细球状碳化物

（2）铁素体基体上均匀分布着细球状碳化物

1.球化退火

2.调质球化

补--1什么叫热处理，过热，过烧，欠热？

热处理：

将钢在固态下加热到预定的温度，并在温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺。

过热：

工件在淬火加热时，由于加热温度过高或者时间过长导致奥氏体晶粒粗大的缺陷。

过烧:

淬火加热温度太高，导致晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

欠热：

淬火温度偏低或冷却不良导致显微组织中产生超过标准规定的托氏体

补--2热处理的作用有哪些？

（1）消除铸，焊，锻等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。

（2）改善钢的切削加工性能

（3）使工件表面上具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能

补--3什么样的金属能进行热处理？

有固态相变发生的合金才能发生

补--4含碳量、原始组织、加热速度大小如何影响奥氏体的晶粒度

加热温度相同时，加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高导致形核率大于晶粒长大速度，奥氏体晶粒越细小。

一定范围内，含碳量越高，晶粒倾向于长大，当含碳量超过该温度下奥氏体的饱和浓度时，奥氏体长大倾向减小。

钢的原始组织越细、碳化物弥散度越大，则奥氏体的晶粒越细小。

补--5为什么亚共析钢C曲线随含碳量的升高而右移？

随着亚共析钢中碳含量的增高，铁素体形核的几率减小，铁素体长大需要扩散离去的碳增大，故减慢铁素体的析出速度，表现出孕育期变长，转变速度减慢。

补--6怎么将片状珠光体按层间距分类？

0.1—0.15um（托氏体）0.25—0.3um（索氏体）0.6—1um（正常珠光体）

补--7画出共析钢奥氏体形成示意图

补—8合金元素、原始组织如何影响奥氏体的形成速率

合金元素：

合金元素影响碳在奥体中的扩散速度，合金元素改变了钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度。

合金元素在铁素体和碳化物中的分布不均匀，使合金钢的奥氏体均匀化时间要比碳钢时间长得多。

原始组织为片状珠光体时，奥氏体晶核长大速率快。

为正火态的细片状珠光体，其相界面也越多，转变快。

为球化退火态的粒状珠光体，其相界面最少，转变最慢。

补—9为什么过冷奥氏体转变呈C形

过冷奥氏体转变速率与形核率和生长速率有关，而形核率生长速度又取决于过冷度。

过冷度较小，转变速度也越小，随过冷度增加，相变驱动力增加，过冷度增加，之后转变速度受原子扩散速度控制，随过冷度增加而减小。

相变驱动力和原子扩散系数两因素综合作用的效果，导致转变速度在鼻温附近达到一个极大值，所以呈现C形。

补—10马氏体高强度，高强度原因？

主要包括碳原子的固溶强化、相变强化及时效变化。

补--11马氏体形成条件？

奥氏体状态快速冷却，抑制其扩散性分解、在较低温度下（低于Ms点）发生无扩散型相变。

补--12马氏体转变特点？

马氏体转变无扩散性；

马氏体转变切变共格性；

马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系；

马氏体转变是一个温度范围内进行的；

马氏体转变具有可逆性。

钢的热处理工艺

1、何谓钢的退火？

退火种类及用途如何？

退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺

退火种类：

（1）完全退火

（2）不完全退火（3）球化退火（4）均匀化退火（5）去应力退火和再结晶退火

用途：

（1）完全退火主要用于亚共析钢，细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度和改善钢的切削加工性能。

（2）不完全退火用于过共析钢，主要为了获得球状珠光体组织，以消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能。

（3）球化退火主要用于共析钢，过共析钢和合金工具钢，其目的是降低硬度，改善切削加工性，并为淬火做准备。

（4）均匀化退火主要用于一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭，是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。

（5）去应力退火和再结晶主要用于消除铸件、锻件、焊接件及机械加工件中的残留内应力，提高尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。

2、何谓钢的正火？

目的如何？

有何应用？

正火是将钢加热到Ac3（或Acm）以下适当的温度，保温以后再空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。

目的：

正火可以作为预备热处理，为机械加工提供适宜的硬度，又能细化晶粒，消除应力，消除魏氏组织和带状组织，为最终热处理提供合适的组织状态，消除过共析钢的网状碳化物，为球化退火做好组织准备，防止变形和开裂。

应用：

（1）改善低碳钢的切削加工性能

（2）消除碳钢的热加工缺陷

（3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火

（4）提供普通结构钢的力学性能

3、在生产中为了提高亚共析钢的强度，常用的方法是提高亚共析钢中珠光体的含量，问应该采用什么热处理工艺？

亚共析钢在冷却时的组织是先共析铁素体加片状珠光体，为了提高亚共析钢中珠光体的含量应

（1）快速冷却；

（2）调质处理即淬火加高温回火。

4、淬火的目的是什么？

淬火的方法有几种？

淬火的主要目的是使奥氏体化后的工作获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能

淬火的方法：

1、单液淬火法

2、双液淬火法

3、分级淬火法

4、等温淬火法

5、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热的选择原则，为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线？

淬火加热温度的选择应以得到均匀