金属热处理工艺复习题汇总.docx

1、金属热处理工艺复习题汇总金属热处理工艺复习内容1 热处理的目的、分类、条件； 目的：(1)消除毛坯中的缺陷，改善加工性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备（2）提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料，延长零件的使用寿命。 分类：（1）普通热处理，包括退火、正火、淬火、回火（2）表面热处理，包括表面淬火、表面化学热处理。 条件：（1）有固态相变发生的金属或合金（2）金属加热时溶解度有显著变化的合金2 什么是铁素体、奥氏体、渗碳体？其结构与性能； Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm临界温度的意义；奥氏体的形成条件；奥氏体界面形核的原因/条件；以共析钢为例，详细分

2、析奥氏体的形成机理；影响奥氏体转变速度的因素；影响奥氏体晶粒长大的因素； 1、铁素体：碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体；体心立方体结构；塑性、韧性很好，但强度、硬度较低。奥氏体：碳溶于 -Fe中的间隙固溶体；面心立方晶格；强度和硬度不高，但塑性和韧性很好。渗碳体：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，高温下可分解；硬度很高、塑性和韧度极低，脆性大。 2、Ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1:冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3：加热时先共析铁素体全部转变成奥氏体的终了温度；Ar3：冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Accm加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；A

3、rcm：冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度 3、奥氏体的形成条件：过热，即TA1。 4、奥氏体界面形核的原因(条件)：a.易获得形成A所需浓度起伏、结构起伏和能量起伏b.在相界面形核使界面能和应变能的增加减少 5、奥氏体形成机理a.奥氏体的形核：球状珠光体中优先在F/Fe3C界面形核，片状珠光体中优先在珠光体团的界面形核，也在F/Fe3C片层界面形核。b.奥氏体的长大：片状珠光体中奥氏体向垂直于片层和平行于片层方向长大；球状珠光体中奥氏体的长大首先包围渗碳体,把渗碳体和铁素体隔开,然后通过A/F界面向铁素体一侧推移, A / Fe3C界面向Fe3C一侧推移,使F和Fe3C逐渐消失来实现长大的

4、。c.残余碳化物的溶解：由Fe3C中的C原子向A中扩散和铁原子向贫碳Fe3C扩散, Fe3C向A晶体点阵改组实现的。d.奥氏体的均匀化：随着继续加热或继续保温，以便于碳原子不断扩散，最终使奥氏体中碳浓度均匀一致。 6、影响A转变速度因素：1、温度越高，转变速度越快2、原始组织：片状P转变速度大于球状P的转变速度3、碳含量：碳含量越高，A形成速度越快4、合金元素的影响：强碳化物形成元素Cr、Mo、W等降低C在A中的扩散系数，减慢A形成速度；非碳化物形成元素Co和Ni等可增大C在A中的扩散系数，加速A形成；Si和Al对C在A中的扩散影响不大，因此对A形成速度无显著影响。 7、影响A晶粒长大因素：（

5、1）加热温度和保温时间：加热温度越高，保温时间越长，A晶粒就越粗大 (2)加热速度：加热速度快，奥氏体实际形成温度高，形核率增高。加热速度越快，A起始晶粒度越细小（3）碳含量的影响：钢中碳含量增加时，碳原子在奥氏体中的扩散系数及铁的自扩散系数均增大，故奥氏体晶粒长大倾向增大。（过共析钢）(4)合金元素的影响：Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta等阻止奥氏体晶粒长大，使奥氏体粗化显著提高；Mn、P、C、O在一定限度下可增加奥氏体晶粒长大倾向。3 何谓过冷奥氏体，过冷奥氏体等温转变曲线，转变产物；珠光体的组织形态和性能；珠光体的转变机理与影响因素；1、过冷奥氏体是指处于临界温度下暂时存在的奥氏体。A1

6、550范围内转变生成珠光体，属于高温扩散型转变，550230范围内转变生成贝氏体，属于中温半扩散型转变。2、珠光体按渗碳体的形态分为片状珠光体和粒状珠光体。片状珠光体的力学性能与片间距有关，片间距越小，强度和硬度增大，塑性和韧性有所改善。粒状珠光体的性能取决于铁素体晶粒大小和Fe3C大小、数量和分布，Fe3C细小，分布均匀，则强度、硬度较高，韧性也提高，与同成分片状珠光体相比，粒状珠光体硬度稍低，塑性和韧性较高。 3、 4 马氏体的定义；晶体结构、组织形态、性能；马氏体具有高硬度、高强度的本质；Ms、Mf点；影响Ms点的主要因素；马氏体的形成条件与转变特点； 1、马氏体定义：M是C在-Fe中的

7、过饱和固溶体。2、晶体结构、组织形态、性能：Wc0.2%时体心正方结构；组织形态：低碳钢、马氏体时效钢、不锈钢中存在板条马氏体，也称位错马氏体，淬火高、中碳钢、及Fe-Ni-C钢中存在片状马氏体，在试样磨面相截在显微镜下呈针状，又称针状马氏体，亚结构为孪晶，也称孪晶马氏体；性能特点：马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体内碳的质量分数。马氏体的硬度和强度随着马氏体的碳的质量分数的增加而升高，当马氏体的碳质量分数大于0.6%后，硬度和强度提高得并不明显。马氏体的塑性和韧性也与其碳的质量分数有关，片状高碳马氏体的塑性和韧性差，板条状低碳马氏体的塑性和韧性较好。3、马氏体的高强度和硬度是由过饱和碳引起的

8、固溶强化、相变强化、马氏体的时效强化等因素引起的。4、Ms点：马氏体转变开始的温度，称为上马氏体点；Mf点：马氏体转变终了温度，称为下马氏体点。5、影响Ms点的主要因素：母相的化学成分 母相的化学成分是影响Ms点最主要的因素。母相的晶粒大小和强度 加热温度越高，奥氏体晶粒越粗大，奥氏体的屈服强度越低，导致Ms点越高。冷却速度应力和塑性形变6、马氏体形成条件：快冷，避免A转变成P或B；深冷T29%）合金中形成的马氏体组织 性能特点：马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体内碳的质量分数。马氏体的硬度和强度随着马氏体的碳的质量分数的增加而升高，当马氏体的碳质量分数大于0.6%后，硬度和强度提高得并不明显

9、。马氏体的塑性和韧性也与其碳的质量分数有关，片状高碳马氏体的塑性和韧性差，板条状低碳马氏体的塑性和韧性较好。11、简述淬硬性和淬透性的区别。 淬透性是指钢在淬火时获得淬透深度（也称淬硬深度）的能力。它是钢本身固有的属性，淬透性的大小通常以规定条件下淬火获得的淬透深度来表示。规定条件下淬火后钢的淬透层越深，表明其淬透性越好。淬硬性是指钢淬火后获得最高硬度的能力，它主要取决于马氏体的含碳量。淬透性越好的钢，它的淬硬性不一定高。淬透性：指钢在淬火时能够获得的马氏体组织倾向。（即钢被淬透的能力）它是钢材固有的一种属性。淬透性也叫可淬性，它取决于钢的淬火临界冷却速度大小。淬硬性：也叫可硬性，指钢的正常淬

10、火条件下，所能够达到的最高硬度。淬硬性主要与钢中的碳含量有关，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的碳含量。固溶的碳量越高，淬火后马氏体的硬度也愈高。不同：含义不同，淬硬性高的钢，其淬透性不一定高，而淬硬性低的钢，其淬透性不一定低。12、简述理想临界淬火直径与临界淬火直径的区别。临界淬透直径：将某种钢做成各种不同直径的一组圆柱体试样，按规定的条件淬火后，可找出其中截面中心恰好是含50%马氏体组织的一根试样，该试样的直径就被称为临界淬透直径。理想临界淬火直径：假定钢材在冷却强度为无限大的冷却介质中淬火，即当试样投入这种冷却介质后，试样表面温度便立即冷却到淬火介质的温度，这是试样能够淬透的最大直径（含

11、有50%马氏体）就称为理想淬透直径。临界淬透直径：将某种钢做成各种不同直径的一组圆柱体试样，按规定的条件淬火以后，可找出其中截面中心恰好是含50%马氏体组织的一根试样，该试样的直径就被称为临界淬透直径，以Do表示。这表明，小于此直径可以被淬透，而大于则不能。显然，钢材及淬火介质不同，Do也就不同。为了排除冷却条件的影响，引入了理想临界直径的概念。理想临界直径：一般用Di表示，假定钢材在冷却强度为无限大的冷却介质中淬火，当试样投入后，试样表面的温度便立即冷却到淬火介质温度，这时试样能够淬透的最大直径（含50%马氏体）就称为理想临界直径。试样直径大于Di时不能完全淬透，Di的数值仅仅取决于钢的成分。他是一个排除淬火介质的影响而反应钢固有的淬透性的判据。13、简述三种回火工艺及其组织类型与性能特点。（1）低温回火（150250） 回火后组织为回火马氏体 减小淬火内应力和脆性，保持淬火后的高硬度（5864HRC）和耐磨性。（2）中温回火（350500） 回火后组织为回火托氏体 获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。硬度一般为3050HRC。 提高零件的强度和冲击疲劳强度。（3）高温回火（500650） 回火后组织为回火索氏体 获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能，硬度一般为2535HRC。14、简述Ms点的物理意义和影响因素。 Ms的物理意义：Ms点为奥氏体和马氏体