金屬學(xué)與熱處理

1、一、名詞解釋：奧氏體：碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體,具有面心立方點(diǎn)陣的晶體結(jié)構(gòu)珠光體：鐵素體與滲碳體的混合物，稱為珠光體片狀珠光體：由一層鐵素體與一層滲碳體交替緊密堆疊而成的粒狀珠光體：在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體的組織，一般是經(jīng)過球化退火處理后獲得的。上貝氏體：過冷奧氏體在350550等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物下貝氏體：過冷奧氏體在350Ms等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物馬氏體：碳溶于-Fe中形成的過飽和間隙固溶體淬火：把鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac1或Ac3以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度(Vc)冷卻，以得到介穩(wěn)態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法（亞共析鋼加熱到Ac3上3050，共析鋼、過共析鋼加熱到Ac1Accm）

2、回火：將淬火后的工件重新加熱到臨界溫度以下，保溫一段時(shí)間，冷卻至室溫的熱處理工藝淬透性：鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力，是鋼材本身固有的屬性，與鋼的過冷奧氏體穩(wěn)定性有關(guān)，過冷奧氏體越穩(wěn)定，鋼的淬透性越好淬硬性：鋼在淬火后所能達(dá)到的最高硬度，取決于馬氏體的含碳量。（含碳量越高，淬硬性越好）正火：將鋼件或鋼材加熱到Ac3（Acm）以上適當(dāng)溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類型組織的熱處理工藝退火：將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝A1線：剛在加熱或冷卻過程中珠光體組織與奧氏體組織轉(zhuǎn)變的平衡臨界溫度（共析鋼）；A3線：剛在加熱或冷卻過程中鐵素

3、體組織與奧氏體組織轉(zhuǎn)變的平衡臨界溫度（亞共析鋼）Acm：剛在加熱或冷卻過程中滲碳體組織與奧氏體組織轉(zhuǎn)變的平衡臨界溫度（過共析鋼）Ms線：奧氏體化共析鋼快速冷卻獲得馬氏體的初始溫度Ms點(diǎn)：奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力值對(duì)應(yīng)的溫度稱為Ms點(diǎn)二、問答題：1、 奧氏體的形成過程答：奧氏體的形成分為四個(gè)階段：（1）奧氏體的形核；（2）奧氏體晶核長(zhǎng)大；（3）剩余碳化物的溶解；（4）奧氏體成分均勻化。2、 奧氏體晶粒度及晶粒度的分類答：奧氏體晶粒大小用晶粒度表示奧氏體晶粒度有三種：起始晶粒度：在臨界溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小。實(shí)際晶粒度：在某一加

4、熱條件下所得到的實(shí)際奧氏體晶粒大小。本質(zhì)晶粒度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，在930±10保溫足夠時(shí)間（38小時(shí)）后測(cè)得的奧氏體晶粒大小。奧氏體晶粒度在58級(jí)者稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，而奧氏體晶粒度在14級(jí)者稱為本質(zhì)粗晶粒鋼。3、 影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素答：（1）加熱溫度和保溫時(shí)間（加熱溫度越高、保溫時(shí)間越長(zhǎng)，形核率I越大，長(zhǎng)大速度G越大，奧氏體晶界遷移速度越大，其晶粒越粗大。）（2） 加熱速度（加熱速度快，奧氏體實(shí)際形成溫度高，形核率增高，由于時(shí)間短奧氏體晶粒來不及長(zhǎng)大，可獲得細(xì)小的起始晶粒度）（3） C%的影響（C%高，C在奧氏體中的擴(kuò)散速度以及Fe的自擴(kuò)散速度均增加，奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向增加，

5、但C%超過一定量時(shí)，由于形成Fe3C，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大；）（4）合金元素影響（強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔點(diǎn)較高，它們彌散分布在奧氏體中阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大；非碳化物形成元素Si、Ni等對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大影響很?。?）冶煉方法的影響（鋼的冶煉方法也影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向）（6）原始組織的影響（一般來說，原始組織愈細(xì)，碳化物彌散度愈大，所得到的奧氏體起始晶粒就愈細(xì)小。）4、珠光體的基本分類答：鐵素體與滲碳體的混合物，稱為珠光體。按滲碳體的形態(tài)，珠光體分為片狀珠光體和粒狀珠光體。1）片狀珠光體：由一層鐵素體與一層滲碳體交替緊密堆疊而成的。在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個(gè)珠光體團(tuán)。根

6、據(jù)片間距S0大小不同，將片狀珠光體分為三種：片狀珠光體，其S0約為150450nm；A1650范圍內(nèi)形成。索氏體，其S0約為80150nm；650600范圍內(nèi)形成。屈氏體，其S0約為3080nm。600550范圍內(nèi)形成。2） 粒狀珠光體：在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體的組織，一般是經(jīng)過球化退火處理后獲得的。5、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的成分的變化？答：6、 影響珠光體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)因素答：1.化學(xué)成分的影響2.碳含量和合金元素的影響3.加熱溫度和保溫時(shí)間的影響4.奧氏體晶粒度的影響5.應(yīng)力和塑性變形的影響7、 馬氏體的分類及轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變的特征答：馬氏體是C在-Fe中的過飽和間隙式固溶體。分為板條狀馬

7、氏體和透鏡片狀馬氏體（又叫針狀馬氏體）。馬氏體轉(zhuǎn)變具有下列五個(gè)特征：1.形成溫度低2.形成速遞極快，瞬間完成形核與核長(zhǎng)大3.非擴(kuò)散型相變4.馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，總是存在殘余奧氏體5.新相與母相之間具有一定的晶體學(xué)位向關(guān)系8、 影響Ms點(diǎn)的因素答：1）化學(xué)成分C%影響合金元素；2）奧氏體化條件；3）淬火速度；4）磁場(chǎng)9、 影響碳化物球化的因素答：1）化學(xué)成分的影響：碳含量越高，越易于球化。2）原始組織的影響：滲碳體、碳化物等3）加熱溫度與保溫時(shí)間的影響：加熱溫度越高，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，奧氏體越容易出現(xiàn)片狀珠光體而且不容易球化；4）冷卻速度的影響：冷卻速度過快，珠光體碳化物顆粒細(xì)小，聚集作用小，易形成片

8、狀碳化物。Ar1以下較高溫度等溫或爐冷。5）形變的影響：層狀珠光體經(jīng)過塑性變形可以加速球化過程。10、 淬火的目的及必要條件答：淬火的目的:(1)提高工具、滲碳零件和其它高強(qiáng)度耐磨機(jī)器零件等的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；(2)結(jié)構(gòu)鋼通過淬火和回火之后獲得良好的綜合機(jī)械性能；(3)此外，還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼的物理和化學(xué)性能，如提高磁鋼的磁性；不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性等。淬火的必要條件：（1）加熱溫度必須高于臨界點(diǎn)以上(即亞共析鋼Ac3，過共析鋼Ac1)，以獲得奧氏體組織。（2）冷卻速度必須大于臨界冷卻速度，而淬火得到的組織是馬氏體或下貝氏體（關(guān)鍵）。11、回火轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)、分

9、的階段、回火的分類答：回火轉(zhuǎn)變主要是馬氏體的分解及殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變?；鼗鸱譃樗膫€(gè)階段：馬氏體的分解；參與奧氏體的分解；碳化物的析出、轉(zhuǎn)變及聚集長(zhǎng)大；F相的形核于聚集長(zhǎng)大?；鼗鸱譃槿悾旱蜏鼗鼗穑?00200）：獲得回火馬氏體，高強(qiáng)度、硬度中溫回火（400左右）：回火屈氏體，高彈性極限、比功高溫回火（600左右）：回火索氏體，綜合機(jī)械性能好12、退火的目的與分類答：退火的目的（1）均勻化學(xué)成分；（2）改善機(jī)械性能及工藝性能；（3）消除或減少內(nèi)應(yīng)力；（4）為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。退火工藝的分類（按加熱溫度分為兩類）一類是在臨界溫度（Ac1或Ac3）以上的退火，包括完全退火、不完全退火、擴(kuò)散退火和

10、球化退火等；另一類是在臨界溫度以下的退火，包括軟化退火、再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火等。13、正火退火常見的缺陷答：1、過燒 2、黑脆 3、粗大魏氏體組織 4、反常組織 5、網(wǎng)狀組織 6、球化不均勻 7、硬度過高一、選擇題1、過冷奧氏體是指過冷到（ C ）溫度以下，尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體。 A、Ms B、Mr C、A12、確定碳鋼淬火加熱溫度的主要依據(jù)是（ B ）。 A、C曲線 B、鐵碳相圖 C、鋼的Ms線3、淬火介質(zhì)的冷卻速度必須（ A ）臨界冷卻速度。 A、大于 B、小于 C、等于4、T12鋼的淬火加熱溫度為（ C）。 A、Accm+30-50°C B、Ac3+30-50°C C、

11、Ac1+30-50°C5、鋼的淬透性主要取決于鋼的（ B ）。 A、含硫量 B、臨界冷卻速度 C、含碳量 D、含硅量6、鋼的熱硬性是指鋼在高溫下保持（ C ）的能力。 A、高抗氧化性 B、高強(qiáng)度 C、高硬度和高耐磨性7、鋼的淬硬性主要取決于鋼的（ C）。 A、含硫量 B、含錳量 C、含碳量 D、含硅量8、一般來說，碳素鋼淬火應(yīng)選擇（ ）作為冷卻介質(zhì)。 A、礦物油 B、20°C自來水 C、20°C的10%食鹽水溶液9、鋼在一定條件下淬火后，獲得淬硬層深度的能力，稱為( B ). A、淬硬性 B、淬透性 C、耐磨性10、鋼的回火處理在（ C ）后進(jìn)行。 A、正火 B、

12、退火 C、淬火11、調(diào)質(zhì)處理就是（ C ）的熱處理。 A、淬火+低溫回火 B、淬火+中溫回火 C、淬火+高溫回火12、化學(xué)熱處理與其熱處理方法的主要區(qū)別是（ C ）。 A、加熱溫度 B、組織變化 C、改變表面化學(xué)成分13、零件滲碳后一般須經(jīng)（ C ）處理，才能使表面硬而耐磨。 A、淬火+低溫回火 B、正火 C、調(diào)質(zhì)14、用15鋼制造的齒輪，要求齒輪表面硬度高而心部具有良好的韌性，應(yīng)采用（ C ）熱處理A、淬火+低溫回火 B、表面淬火+低溫回火 C、滲碳+淬火+低溫回火15、用65Mn鋼做彈簧，淬火后應(yīng)進(jìn)行（ B）； A、低溫回火 B、中溫回火 C、高溫回火二、判斷題（在題號(hào)前作記號(hào)“”或“&#

13、215;”）1、（ × ）實(shí)際加熱時(shí)的臨界點(diǎn)總是低于相圖的臨界點(diǎn)。2、（ ）珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變也是通過形核及晶核長(zhǎng)大的過程進(jìn)行的。3、（ × ）珠光體、索氏體、托氏體都是片層狀的鐵素體和滲碳體的混合物，所以它們的力學(xué)性能相同。4、（ × ）鋼在實(shí)際加熱條件下的臨界點(diǎn)分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。5、（ ）在去應(yīng)力退火過程中，鋼的組織不發(fā)生變化。6、（ × ）鋼滲碳后無需淬火即有很高的硬度和耐磨性。7、（ ）由于正火較退火冷卻速度快，過冷度大，轉(zhuǎn)變溫度較低， 獲得組織細(xì)，因此同一種鋼，正火要比退火的強(qiáng)度和硬度高。8、（ ）含碳量低于0、25%的碳鋼

14、，可用正火代替退火，以改善切削加工性能。9、（ ）鋼的含碳量越高，選擇淬火加熱溫度也越高。10、（ × ）表面淬火的零件常用低碳結(jié)構(gòu)鋼制造，經(jīng)淬火表面獲得高硬度。11、（ × ）淬透性好的鋼，淬火后硬度一定很高。12、（ × ）完全退火不適用于高碳鋼。13、（ ）淬火鋼在回火時(shí)，其基本趨勢(shì)是隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。14、（ × ）鋼回火的加熱溫度在A1以下，回火過程中無組織變化。15、（ ）感應(yīng)加熱表面淬火，淬硬層深度取決于電流頻率：頻率越低，淬硬層越低，淬硬層越淺；反之，頻率越高，淬硬層越深。三、填空1、鋼的熱處理是通

15、過鋼在固態(tài)下的_加工_、_保溫_和_冷卻_三個(gè)階段，使其獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的一種工藝。2、共析鋼在加熱時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程是由_奧氏體形核_、_奧氏體核長(zhǎng)大_和_奧氏體成分均勻化 _三個(gè)過程組成的。3、對(duì)共析鋼來說，通常爐冷得到 珠光體 ，空冷得到 貝氏體 ，水冷得到 馬氏體 。4、退火工藝按照加熱溫度分為兩類：一類是在臨界溫度以上退火，包括_完全退火_、_不完全退火_、_擴(kuò)散退火_、_球化退火_等；另一類是在臨界溫度以下退火，包括_再結(jié)晶退火_、_去應(yīng)力退火_、_軟化退火_等。5、球化退火獲得_粒狀珠光體_組織，降低鋼的_硬度_，提高切削加工性，并為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。主要用于共析鋼和_高碳_鋼。6、常用的淬火方法有_單液淬火_、_雙液淬火_、_分級(jí)淬火_和 _等溫淬火_等。7、亞共析鋼的淬火加熱溫度為_Ac3_以上30-50°C，加熱后得到_奧氏體_組織，快速冷卻后得到_馬氏體_組織，過共析鋼的淬火加熱溫度為_Ac1_以上3050°C，加熱后得到_奧氏體_組織，快速冷卻后得到_馬氏體_組織。8、感應(yīng)加熱表面淬火法，按電源頻率不同，可分為_、_和_三種。電流頻率越高，淬硬層越_。9、回火溫度的不同，回火分為_低溫回火_、_中溫回火_和_高溫回火_三類。10、常用的淬火介質(zhì)中，有物態(tài)