金屬材料熱處理的重要知識(shí)

一:珠光體類型組織有哪幾種？他們形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何不同？答：珠光體分為片狀主珠光體和粒狀珠光體兩種組織形態(tài)，前者滲碳體呈片狀，后者呈粒狀。它們的形成條件，組織和性能不同。 1、片狀珠光體的形成，同其他相變一樣，也是通過形核好和長大兩個(gè)基本過程進(jìn)行的。由Fe-Fe3C相圖可知，Wc=0.77%的奧氏體在近于平衡的緩慢冷卻條件下形成的珠光體是由滲碳體和鐵素體組成的片層相間的組織。在較高奧氏體化溫度下形成的均勻奧氏體于A1-500之間溫度等溫時(shí)也能形成片狀珠光體。根據(jù)片間距的大小，可將珠光體分為三類。在A1-650較高溫度范圍內(nèi)形成的珠光體比較粗，在片間距為0.6-1.0um，稱為珠光體，通常在光學(xué)顯微鏡下極易分辨出鐵素體和滲碳體層片狀組織形態(tài)。在650-600溫度范圍內(nèi)形成的珠光體，其片間距較細(xì)，約為0.25-0.3um，只有在高倍光學(xué)顯微鏡下才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態(tài)，這種細(xì)片狀珠光體有稱作索氏體。在600-550更低溫度下形成的珠光體，其片間距極細(xì)，只有0.1-0.15um。在光學(xué)顯微鏡下無法分辨其層片特征而呈黑色，只有在電子顯微鏡下才能區(qū)分出來。這種極細(xì)的珠光體又稱為托氏體。片狀珠光體的力學(xué)性能主要取決于珠光體的片間距。共析鋼珠光體的硬度和斷裂強(qiáng)度均隨片間距的縮小而增大。片狀珠光體的塑性也隨片間距的減小而增大。2、粒狀珠光體組織是滲碳體呈顆粒狀分布在連續(xù)的鐵素體基體中。粒狀珠光體組織即可以有過冷奧氏體直接分解而成，也可由片狀珠光體球化而成，還可以由淬火組織回火形成。與片狀珠光體相比，粒狀珠光體的硬度和強(qiáng)度較低，塑性和韌性較好。二:貝氏體類型組織有哪幾種？它們?cè)谛纬蓷l件、組織形態(tài)和性能方面有何不同？答：在貝氏體區(qū)較高溫度范圍內(nèi)（600-350）形成的貝氏體叫上貝氏體，在較低溫度范圍內(nèi)（350-Ma）形成的貝氏體叫下貝氏體。上貝氏體形成溫度較高，鐵素體晶粒和碳化物顆粒較粗大，碳化物呈短桿狀平行分布在鐵素體板條之間，鐵素體和碳化物分布有明顯的方向性。這種組織狀態(tài)使鐵素體條間易產(chǎn)生脆裂，鐵素體條本身也可能成為裂紋擴(kuò)展的路徑。下貝氏體中鐵素體針細(xì)小而均勻分布，位錯(cuò)密度很高，在鐵素體內(nèi)部又沉淀析出細(xì)小、多量而彌散的-碳化物。因此下貝氏體不但強(qiáng)度高，而且韌性也很好，即具有良好的綜合力學(xué)性能。三:馬氏體形態(tài)有哪幾種基本類型？它們?cè)谛纬蓷l件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能方面有何不同？答：鋼中的馬氏體有兩種基本形態(tài)：一種是板條馬氏體；另一種是片狀馬氏體。板條馬氏體是在低碳鋼、中碳鋼、馬氏體時(shí)效鋼、不銹鋼等鐵基合金中形成的一種典型的馬氏體組織。高碳鋼（Wc0.6%）、Wni=30%的不銹鋼及一些有色金屬的合金，淬火時(shí)形成片狀馬氏體組織馬氏體的力學(xué)性能的顯著特點(diǎn)是具有高硬度和高強(qiáng)度。四:比較珠光體、索氏體、托氏體和回火珠光體、回火索氏體、回火托氏體的組織和性能答：在A1-650較高溫度范圍內(nèi)形成的珠光體比較粗，在片間距為0.6-1.0um，稱為珠光體，通常在光學(xué)顯微鏡下極易分辨出鐵素體和滲碳體層片狀組織形態(tài)。在650-600溫度范圍內(nèi)形成的珠光體，其片間距較細(xì)，約為0.25-0.3um，只有在高倍光學(xué)顯微鏡下才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態(tài)，這種細(xì)片狀珠光體有稱作索氏體。在600-550更低溫度下形成的珠光體，其片間距極細(xì)，只有0.1-0.15um。在光學(xué)顯微鏡下無法分辨其層片特征而呈黑色，只有在電子顯微鏡下才能區(qū)分出來。這種極細(xì)的珠光體又稱為托氏體?；鼗饻囟壬叩?00以后，由針狀相無共格聯(lián)系的細(xì)粒狀滲碳體組成的機(jī)械混合物叫回火托氏體淬火剛在500-650回火得到了回復(fù)或再結(jié)晶了的鐵素狀和顆粒狀Fe3c的機(jī)械混合物叫回火索氏體五:比較過共析鋼的TTT曲線和CCT曲線的異同點(diǎn)。為什么在連續(xù)冷卻過程中得不到貝氏體組織？與亞共析鋼CCT曲線中Ms線相比較，過共析鋼的Ms線有何不同點(diǎn)，為什么？答：CCT曲線與TTT曲線的比較相同點(diǎn)：CCT曲線與TTT曲線都沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，且CCT曲線可看成無數(shù)個(gè)溫差很小的等溫轉(zhuǎn)變過程不同點(diǎn)：1、CCT曲線中珠光體開始轉(zhuǎn)變線和珠光體轉(zhuǎn)變終了線均在TTT曲線的右下方。這說明與等溫轉(zhuǎn)變相比，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變溫度較低，孕育區(qū)較長。2、TTT曲線珠光體開始轉(zhuǎn)變線相切的冷卻速度VcCCT曲線中的Vc，Vc大致為Vc的1.5倍無貝氏體的原因：由于共析鋼含碳量高，使貝氏體的孕育期延長，連續(xù)冷卻時(shí)貝氏體轉(zhuǎn)變來不及進(jìn)行便冷卻至低溫亞共析鋼CCT曲線出現(xiàn)了先共析鐵素體析出區(qū)域和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域，此外Ms線右端下降，這是由于先共析鐵素體的析出和貝氏體的轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體富碳所致。過共析鋼CCT曲線與共析鋼較為相似，在連續(xù)冷卻過程中也無貝氏體區(qū)。所不同的是有先共析滲碳體析出區(qū)域，此外Ms線右端升高，這是由于先共析滲碳體的析出使周圍奧氏體貧碳造成的。六:為了提高過共析鋼的強(qiáng)韌性，希望淬火時(shí)控制馬氏體使其具有較低的含碳量，并希望有部分板條馬氏體。試問如何進(jìn)行熱處理才能大道上述目的？答：可以用較低溫度快速、短時(shí)間加熱搓火方法，保留較多的未溶碳化物，降低奧氏體中的含碳量來阻止高碳的形成七:何為鋼的退火？退火種類及用途如何？答： 退火：將鋼加熱至臨界點(diǎn)Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝1、完全退火：將鋼材加熱至Ac3以上20-30，保溫足夠長時(shí)間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。（主要用于呀共析鋼Wc=0.3%-0.6%，目的是均勻組織，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和改善鋼的切削加工）2、不完全退火：將鋼加熱至Ac1-Ac3或Ac1-Accm之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝（對(duì)于呀共析鋼來說，為了增大片間距，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于過共析鋼主要為了獲得球狀珠光體組織以消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能）3、球化退火：是使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝（主要用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。其目的是降低硬度，均勻組織，改善切削加工性，并為淬火作組織準(zhǔn)備）4、均勻化退火：它是講鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度下時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。（用于消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析，使成分和組織均勻化）5、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火：去應(yīng)力退火：在精加工或淬火之前將工件加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝（用于消除鑄件、鍛件、焊接件及機(jī)械加工件中的殘留內(nèi)應(yīng)力，以提高尺寸穩(wěn)定性，防止工作變形和開裂）再結(jié)晶退火：把冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻容S晶粒。（用于消除、加工硬化和殘留內(nèi)應(yīng)力）八:何為鋼的正火？目的如何？有何應(yīng)用？答：正火：是將鋼加熱到Ac3或Accm以上適當(dāng)溫度（30-50），保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝目的：可作為預(yù)備熱處理，為機(jī)械加工提供適宜的硬度，又能細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理提供合適的組織狀態(tài)可作為最終熱處理，為某些受力小，性能要求不高的碳素鋼結(jié)構(gòu)工件提供合適力學(xué)性能消除過共析鋼網(wǎng)狀碳化物，為球化退火做好組織準(zhǔn)備應(yīng)用：改善低碳鋼的切削加工性能消除中碳鋼的熱加工缺陷消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火提高普通結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能九:淬火的目的是什么？淬火的方法有幾種？比較淬火的方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：主要目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配上以不同溫度回火獲得各種需要的性能。1、單液淬火法：將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件放入某種淬火介質(zhì)中，連續(xù)冷卻至介質(zhì)溫度的淬火方法。優(yōu)點(diǎn)是操作簡便。但只適合用于較小尺寸且形狀簡單的工件，對(duì)尺寸較大的工件實(shí)行單液淬火容易產(chǎn)生較大的變形或開裂2、雙液淬火法：將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件先在冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近Ms點(diǎn)溫度時(shí)，再立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)中冷卻，直至馬氏體的轉(zhuǎn)變。3、分級(jí)淬火法：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入溫度略高于鋼的Ms點(diǎn)的鹽浴或浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體的轉(zhuǎn)變4、等溫淬火：將奧氏體化后的工件淬入Ms點(diǎn)以上某溫度鹽浴中，等溫保持足夠長時(shí)間，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，然后取出在空氣中冷卻的淬火方法十:試訴亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什么過共析鋼淬火加熱溫度不能超過ACcm線？答：亞共析鋼通常加熱至AC3以上30-50，過共析鋼加熱至AC1以上30-50如果超過Acm，碳化物將全部溶入奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點(diǎn)，淬火后殘留奧氏體量增多，會(huì)降低鋼的硬度和耐磨性；淬火溫度過高，奧氏體晶粒粗化，含碳量又高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增大；此外高溫加熱，淬火應(yīng)力大，氧脫碳嚴(yán)重，也增大鋼件的變形和開裂傾向十一:何謂鋼的淬透性、淬硬性？影響鋼的淬透性、淬硬性及淬透層深度的因素是什么？答：淬透性的概念：鋼的淬透性是指奧氏體化的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層的深度和硬度分布表示。淬透層：鋼是馬氏體的那一部分為淬透層淬透層深度：從淬火工件表面至半驅(qū)體驅(qū)距離作為淬透層深度淬硬性：表示鋼淬火時(shí)的硬化能力，用淬成馬氏體可得到的最高硬度表示，它主要取決于M中含碳量，M中含碳量越高，鋼的淬硬性越高淬透性是鋼的一種屬性，相同奧氏體化溫度同一鋼，其淬透性不變，它不隨工件形狀尺寸，和介質(zhì)冷卻能力而變化淬透層深度與鋼的淬透性、工件尺寸，淬火介質(zhì)有關(guān)十二:何謂調(diào)質(zhì)處理？回火索氏體比正火索氏體的力學(xué)性能為何較優(yōu)越？答：習(xí)慣上將淬火和隨后的高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理回火索氏體一般為球狀和粒狀碳化物，其硬度較好，塑性好，有利于車加工等，綜合機(jī)械性能較好。而正火索氏體