金屬學(xué)及熱處理

1、金屬學(xué)及熱處理復(fù)習(xí)資料第1單元 金屬的結(jié)構(gòu)與性能1、名詞解釋強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗永久變形的能力塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力指標(biāo)為伸長率和收縮率值越大，塑性越好韌性：材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。硬度：指材料對局部塑性變形、壓痕或劃痕的抗力。是材料力學(xué)性能的一個(gè)綜合物理量晶體：基元在三維空間呈規(guī)則的周期性婆排列，結(jié)構(gòu)長程有序，表現(xiàn)為各向異性，有固定熔點(diǎn)，天然晶體有規(guī)則外形晶格：描述原子或原子團(tuán)在晶體中排列方式的幾何空間格架。 晶胞：從晶格中選取出來的一個(gè)能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元。通常選定晶格中最小的平行六面體為晶胞。該晶胞滿足以下原則：具有原晶體多面體的

2、全部對稱要素；體積最小晶格常數(shù)：，即a,b,c,以及，。晶面：在晶體中，由一系列原子所構(gòu)成的平面。晶向：在晶體中，任意兩個(gè)原子之間連線所指的方向。晶面指數(shù)和晶向指數(shù)：表述不同晶面和晶向的原子排列情況及其在空間的位向。 晶向指數(shù)用 表示，晶面指數(shù)用( )表示晶向指數(shù)表示一組相互平行、方向一致的晶向。晶體缺陷：根據(jù)缺陷相對于晶體的尺寸，或其影響范圍的大小進(jìn)行分類：點(diǎn)缺陷空位、間隙原子、置換原子、線缺陷主要是位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)上正、螺型位錯(cuò)、面缺陷晶體外表面及各種內(nèi)界面（晶界、孿晶界、亞晶界、相界、堆垛層錯(cuò)等?？瘴粺嵴駝?dòng)引起和間隙原子的運(yùn)動(dòng)是金屬晶體產(chǎn)生擴(kuò)散的重要方式。熱平衡缺陷間隙原子造成的晶格畸變遠(yuǎn)

3、大于空位。位錯(cuò)線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管道。 多余在上，則為正刃型位錯(cuò)位錯(cuò)決定金屬的前度，斷裂和塑性變形細(xì)化晶粒是強(qiáng)化金屬的重要手段之一。合金：由一種金屬元素跟其它金屬/非金屬熔合/復(fù)合而成的、具有金屬特性的物質(zhì)組元：組成合金的最基本的獨(dú)立的物質(zhì)。可以是元素，也可以是化合物。相：指合金中具有同一聚集狀態(tài)、結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一，并有明確界面與其他部分分開的均勻組成部分。合金在固態(tài)下的相即為合金相。組織：用肉眼或顯微鏡所觀察到的組成相的形狀、分布及各相之間的組合狀態(tài)。固溶體：以合金某一組元為溶劑，在其晶格中溶入其它組元原子（溶質(zhì)）后所形成的一種合金相。仍然保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。固溶強(qiáng)化

4、：溶質(zhì)元素產(chǎn)生晶格畸變，使固溶體強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象置換和間隙。中間相：當(dāng)溶質(zhì)含量超過固溶體的溶解度時(shí)，將出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)和任一組元都不相同的新相，即金屬間化合物。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：一些金屬，在固態(tài)下隨溫度或壓力的改變,還會(huì)發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)變化，即由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化2、金屬有哪幾種常見的晶體結(jié)構(gòu)？晶胞內(nèi)原子數(shù)和致密度各為多少？體心立方，面心立方，密排六方三種，體心立方原子數(shù)為2，致密度為0.68；面心立方為4,0.74；密排六方為6,0.74-Fe、-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、W、Mo、Zn各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？-Fe，Cr，V，W、Mo為體心立方結(jié)構(gòu)，-Fe，Al、Cu、Ni為面

5、心立方結(jié)構(gòu)，Mg，Zn為密排六方就夠3、實(shí)際晶體中的晶體結(jié)構(gòu)缺陷有哪些？它們對金屬的性能有什么影響？4、在立方晶系中畫出下列晶面和晶向，(100)、(110)、(111)、(211)、(121)、100、110、111、211、121。5、試比較間隙固溶體、間隙相和間隙化合物的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。間隙固溶體為溶質(zhì)燕子很小時(shí)，溶質(zhì)原子就可能進(jìn)入溶劑晶格間隙中而形成間隙固溶體。溶質(zhì)原子通常是原子半徑小于0.1 mm的一些非金屬元素。溶質(zhì)原子引起溶劑點(diǎn)陣畸變，點(diǎn)陣常數(shù)變大，畸變能升高。因此，間隙固溶體都是有限固溶體，而且溶解度很小。間隙相：當(dāng)r非/r金<0.59時(shí)，化合物具有簡單的晶體結(jié)構(gòu)。仍具有

6、明顯的金屬特性，而且間隙相具有極高的熔點(diǎn)和硬度，同時(shí)其脆性也很大，是高合金鋼和硬質(zhì)合金中的重要強(qiáng)化相。在間隙相中金屬原子組成簡單點(diǎn)陣類型的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)與其為純金屬時(shí)的結(jié)構(gòu)不相同。 間隙相的一般可以用簡單的化學(xué)式來表達(dá)，大多數(shù)間隙相的成分可以在一定范圍內(nèi)變化。間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜，原子間結(jié)合鍵位共價(jià)鍵和金屬鍵。間隙化合物也具有很高的熔點(diǎn)和硬度，脆性較大，也是鋼中重要的強(qiáng)化相之一。但與間隙相相比，間隙化合物的熔點(diǎn)和硬度以及化學(xué)穩(wěn)定性都要低一些。6、何謂置換固溶體？影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？置換固溶體：溶質(zhì)原子替代一部分溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格結(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。影響置換固溶體固溶

7、度的因素：組元的晶體結(jié)構(gòu)類型；原子尺寸因素；電負(fù)性因素（化學(xué)親和力）；電子濃度因素。7、何謂固溶強(qiáng)化？一般情況下，固溶強(qiáng)化后的性能如何？固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)元素產(chǎn)生晶格畸變，使固溶體強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。固溶體的強(qiáng)度和硬度比其純金屬組元的平均值高；在塑性和韌性方面，固溶體比其組元平均值低，但比一般化合物高得多。間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果般要比置換式溶質(zhì)原子更顯著。固溶體的綜合力學(xué)性能優(yōu)于純金屬或化合物，因此是金屬材料最常用的基體相。固溶體的耐蝕性能一般低于純金屬組元晶體結(jié)構(gòu)相同是組元間形成無限固溶體的必要條件。組元間要無限互溶，晶體結(jié)構(gòu)類型必須要相同第2單元 金屬的結(jié)晶1、名詞解釋相圖：表示合金系的狀

8、態(tài)，是合金的狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系的圖解。杠桿定律：利用相圖確定和計(jì)算合金在兩相區(qū)中兩平衡相的成分和相對量的方法。晶內(nèi)偏析：固溶體不平衡凝固時(shí)，先結(jié)晶的固相內(nèi)富含高熔點(diǎn)組元，后結(jié)晶的外部則富含低熔點(diǎn)組元。這種在晶粒內(nèi)部出現(xiàn)的成份不均勻現(xiàn)象稱為晶內(nèi)偏析，是微觀偏析。枝晶偏析：如果固溶體是以樹枝狀結(jié)晶長大的，則枝干（富含高熔點(diǎn)組元）與枝間（富含低熔點(diǎn)組元）會(huì)出現(xiàn)成份差別，稱為枝晶偏析，屬于晶內(nèi)偏析。宏觀偏析：固溶體非平衡結(jié)晶所造成的在大范圍內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象。是宏觀偏析。2、何謂過冷度？為什么金屬結(jié)晶一定要有過冷度？過冷度：金屬的理論結(jié)晶溫度Tm與實(shí)際結(jié)晶溫度Tn之差。 T=Tm-Tn>

9、;0過冷度不恒定。液體溫度達(dá)到理論結(jié)晶溫度時(shí)并不能進(jìn)行結(jié)晶，而必須在它溫度以下的某一溫度（稱為實(shí)際開始結(jié)晶溫度）才開始結(jié)晶。在實(shí)際結(jié)晶過程中，實(shí)際結(jié)晶溫度總是低于理論結(jié)晶溫度的3、金屬結(jié)晶時(shí)，獲得細(xì)晶的途徑有哪些？增加過冷度，使用形核劑，使用機(jī)械的方法增加形核劑 如超聲、振動(dòng)等。4、金屬的結(jié)晶條件和結(jié)晶的一般規(guī)律是什么？液態(tài)金屬中存在結(jié)構(gòu)（相）起伏，能量起伏和過冷度，結(jié)晶必須在一定溫度下進(jìn)行（擴(kuò)散條件）。液態(tài)金屬過冷 ，孕育期，形核晶核長大未轉(zhuǎn)變液體部分形核晶核長大相鄰晶體互相接觸液體全部轉(zhuǎn)變完成結(jié)晶，形成由晶粒構(gòu)成的組織。5、簡述金屬鑄錠三晶區(qū)形成的原因及每個(gè)晶區(qū)的性能特點(diǎn)？1、表面細(xì)等軸晶

10、區(qū)：成因：模壁溫度低，傳熱快，外層T大；模壁表面可作為非均勻形核的有利位置；厚度不大，晶粒很細(xì)。性能：組織致密。，力學(xué)性能好；中間柱狀晶區(qū)：成因：細(xì)晶區(qū)形成以后，模壁溫度升高，結(jié)晶前沿T逐漸減小，不易形成新的晶核，而已形成的細(xì)晶區(qū)中某些晶?？梢蚤L大。散熱的方向性。垂直于模壁方向散熱最快，晶體沿其相反方向擇優(yōu)生長成柱狀晶性能：結(jié)構(gòu)致密。性能有方向性，熱加工性能差。不同方向的柱狀晶處結(jié)合強(qiáng)度低；中心粗等軸晶區(qū)：成因：結(jié)晶后期中心液體溫度已全部降到結(jié)晶溫度以下，可同時(shí)形核。 液體中的雜質(zhì)也集中在中心尚未結(jié)晶的液體中，降低了液體的熔點(diǎn)，滿足了結(jié)晶對T的要求。散熱失去了方向性，各個(gè)方向的長大速度相差不大

11、，長成等軸晶。此時(shí)結(jié)晶的T不大，結(jié)晶后的晶粒較粗。性能：無方向性、 無明顯弱面、熱加工性能好。缺點(diǎn)：顯微縮孔多、致密性差。6、何謂相律？有何應(yīng)用？表示在平衡條件下，系統(tǒng)的自由度數(shù)f與組元數(shù)c和相數(shù)p之間關(guān)系的定律。f=c-p+2。應(yīng)用：可知不同合金系最大自由度數(shù)可確定系統(tǒng)中可能共存的最多平衡相數(shù)，可判斷不同相平衡時(shí)相圖的形式；單相時(shí)，p=1，f=2，二相平衡時(shí)，p=2，f=1，三相平衡時(shí)，p=3，f=07、何謂合金平衡相圖，相圖能給出任一條件下合金的顯微組織嗎？合金平衡相圖是指在平衡條件下合金系中合金的狀態(tài)與溫度、成分間關(guān)系的圖解，又稱為狀態(tài)圖或平衡圖。由上述定義可以看出相圖并不能給出任一條件

12、下合金的顯微組織，相圖只能反映平衡條件下相的平衡。8、在正的溫度梯度下，為什么純金屬凝固時(shí)不能呈樹枝狀成長，而固溶體合金卻能呈樹枝狀成長？純金屬凝固時(shí)，要獲得樹枝狀晶體，必需在負(fù)的溫度梯度下；在正的溫度梯度下，只能以平面狀長大。而固溶體實(shí)際凝固時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生成分過冷，當(dāng)成分過冷區(qū)足夠大時(shí)，固溶體就會(huì)以樹枝狀長大。9、說明固溶體的平衡結(jié)晶與純金屬的平衡結(jié)晶的異同。(1) 相同點(diǎn)： 基本過程相同：形核長大。 熱力學(xué)條件相同：T>0，存在過冷度。 能量條件相同：能量起伏。結(jié)構(gòu)條件相同：結(jié)構(gòu)起伏。(2) 不同點(diǎn)：純金屬恒溫結(jié)晶，合金在一個(gè)溫度范圍內(nèi)結(jié)晶；固溶體合金的平衡結(jié)晶存在溶質(zhì)原子重新分配和

13、均勻化；合金結(jié)晶是異分結(jié)晶，需成分起伏。10、何謂共晶反應(yīng)？反應(yīng)產(chǎn)物有何特點(diǎn)？由一個(gè)液相同時(shí)結(jié)晶出兩種成分不同的固相的轉(zhuǎn)變。是兩相機(jī)械混合物；存在領(lǐng)先相；領(lǐng)先相之后形成另一相；11、何謂共析反應(yīng)？反應(yīng)產(chǎn)物有何特點(diǎn)？共析反應(yīng)：由特定成分的單相固態(tài)合金，在恒定的溫度下，分解成兩個(gè)新的，具有一定晶體結(jié)構(gòu)的固相的反應(yīng)。組織為F+FeC3兩相交替排列的混合物第3單元 鐵碳合金1、名詞解釋鐵素體F：碳在-Fe相中的間隙固溶體。強(qiáng)度和硬度低，塑性好。奧氏體A：，碳在-Fe相中的間隙固溶體。強(qiáng)度和硬度低，易于塑性變形。滲碳體Cm：滲碳體Fe3C。復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物。硬度高，脆性大，塑性和韌性低。珠光體P：恭喜

14、轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是珠光體鐵素體加滲碳體萊氏體(Ld)：共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體的混合物：變態(tài)萊氏體Ld ：珠光體呈條狀或粒狀分布在Fe3C基體上2、給出Fe-Fe3C相圖（包括重要的三相轉(zhuǎn)變線、轉(zhuǎn)變溫度和分界點(diǎn)的成分），并標(biāo)明各相區(qū)的相組成，給出用組織組成物表示的Fe-Fe3C相圖。3、說明鐵碳合金的分類及其室溫組織。工業(yè)純鐵：w(C)0.0218%室溫組織F+Fe3C；鋼0.0218%< w(C)2.11%；鋼：亞共析鋼： 0.0218%< w(C)<0.77%；F+P共析鋼： w(C)=0.77%；P（F+Fe3C）過共析鋼：0.77%< w(C)2.11%。P+Fe

15、3C白口鑄鐵2.11%< w(C)<6.69%； 亞共晶白口鐵：2.11%< w(C)4.3%；P+ Ld (P+ Fe3C+ Fe3C) + Fe3C共晶白口鐵：w(C)=4.3%；變態(tài)萊氏體Ld(P+ Fe3CII+Fe3C) 過共晶白口鐵：4.3%< w(C)<6.69% Fe3C+ Ld 4、分析含碳量分別為0.6%、1.2%、3.5%和5.0%的鐵碳合金從液態(tài)平衡冷至室溫時(shí)的轉(zhuǎn)變過程，并分別計(jì)算室溫下上述合金的相組成物及組織組成的相對含量。5、鋼中常存的雜質(zhì)元素硫或磷對鋼的性能有何影響及產(chǎn)生原因？ S產(chǎn)生熱脆，成因 形成（-Fe+FeS）共晶，熔點(diǎn)為98

16、9 oC。當(dāng)鋼在1150-1250 oC進(jìn)行熱加工時(shí)， -Fe+FeS共晶熔化，使鋼沿奧氏體晶界開裂而變脆；影響：降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋.硫?qū)附有阅芤膊焕?降低耐腐蝕性，提高鋼的切削加工性能;P產(chǎn)生冷脆氧化生成不穩(wěn)定的P2O5， 影響：使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞. 嚴(yán)重偏聚于晶界，引起回火脆性。在鋼基體中的擴(kuò)散速度很小，很難用熱處理消除。與銅共存可顯著提高鋼的耐蝕性能。6、根據(jù)Fe-Fe3C相圖，計(jì)算鐵碳合金中二次滲碳體和三次滲碳體的最大可能含量。7、分別計(jì)算萊氏體中的共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體的含量。8、含碳量對鐵碳合金的力學(xué)性能和工藝性能有何影

17、響？第4單元 金屬的塑性變形與再結(jié)晶1、金屬塑性變形的主要方式是什么？解釋其含義？只有在切應(yīng)力的作用下金屬才能產(chǎn)生塑性變形?；坪蛯\生。金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形；滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生相對滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。2、何謂滑移面和滑移方向？它們在晶體中具體有什么特點(diǎn)？沿其發(fā)生滑移的晶面和晶向分別叫做滑移面和滑移方向。通常是晶體中的密排面和密排方向，3、什么是滑移系？滑移系對金屬的塑性變形有何影響？體心立方、面心立方、密排六方金屬，哪種金屬塑性變形能力強(qiáng)？體心立方和面心立方的金屬滑移系數(shù)量相同但面心立方金屬變形能力更好？為什么？一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑

18、移系?；葡翟蕉?，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格, 體心立方晶格好于密排六方晶格。體心立方與面心立方晶格具有相同數(shù)量的滑移系，但面心立方變形能力好于體心立方，其原因是面心立方晶格的滑移方向較體心立方晶格的滑移方向多4、試比較下列三種金屬：-Fe、Al、Mg晶體塑性好壞，說明原因？-Fe為體心立方結(jié)構(gòu)、Al為面心立方結(jié)構(gòu)、Mg為密排六方結(jié)構(gòu)，可知，Al塑性好于-Fe，-Fe好于Mg5、試用多晶體的塑性變形過程說明為什么室溫下鋼的晶粒越細(xì)，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性也越好？6、什么是回復(fù)、再結(jié)晶？回復(fù)、再結(jié)晶

19、時(shí)金屬性能發(fā)生了哪些變化？有何實(shí)際意義？指冷變形技術(shù)在加熱溫度較低時(shí)，由于其中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。T回復(fù)=(0.250.3)Tm，冷變形金屬被加熱到較高溫度時(shí)，由于原子活動(dòng)能力增大，晶粒的形狀開始發(fā)生變化，在原先亞晶界上的位錯(cuò)大量聚集處，形成了新的位錯(cuò)密度低的形核核心，并不斷長大為穩(wěn)定的等軸晶粒，取代原來拉長及破碎的舊晶粒，恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)。變化與意義：回復(fù)：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高，內(nèi)應(yīng)力顯著下降。工業(yè)上，常利用回復(fù)現(xiàn)象將冷變形金屬低溫加熱，既可消除內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定組織又保留了加工硬化去應(yīng)力退火。再結(jié)晶后組織復(fù)原。金屬的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高，加工硬化消

20、失。7、什么是再結(jié)晶溫度？影響再結(jié)晶溫度的因素有哪些？再結(jié)晶溫度：發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度稱再結(jié)晶溫度。影響因素：金屬的預(yù)先變形程度，金屬的純度，再結(jié)晶加熱速度和加熱時(shí)間 生產(chǎn)中，把消除加工硬化的熱處理稱為再結(jié)晶退火8、畫出銅晶體的一個(gè)晶胞，在晶胞上指出：(1) 發(fā)生滑移的一個(gè)晶面。(2) 在這一晶面上發(fā)生滑移的一個(gè)方向。(3) 滑移面上的原子密度與該晶胞中的其他晶面相比有何差別？原子密度較大(4) 沿滑移方向的原子間距與其他方向相比有何差別？沿滑移方向即密排方向，原子間距與其他方向相第5單元 鋼的熱處理原理與工藝熱處理指將金屬材料在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變其組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工

21、藝.1、何謂奧氏體晶粒度？說明奧氏體晶粒大小對鋼的性能的影響？奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱起始晶粒度，細(xì)小不均。在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱實(shí)際晶粒度。加熱時(shí)奧氏體晶粒的長大傾向稱本質(zhì)晶粒度。奧氏體晶粒細(xì)小，冷卻后產(chǎn)物組織的晶粒也細(xì)小。細(xì)晶粒組織不僅強(qiáng)度、塑性比粗晶粒高，而且沖擊韌性也有明顯提高。2、共析鋼的奧氏體化過程包括哪幾個(gè)階段？影響奧氏體化的因素有哪些？奧氏體過程包括C的擴(kuò)散重新分配和F向A的晶格重組，也是形核和長大的過程，分為四步。 第一步 奧氏體晶核形成先在a與Fe3C相界形核。 (2) 第二步 奧氏體晶核長大 g 晶核通過碳原子的擴(kuò)散向a 和Fe3C方向長大。 第三步 殘余Fe3C

22、溶解 鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長繼續(xù)溶解直至消失。(4) 奧氏體成分均勻化 Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。(1) 加熱溫度和保溫時(shí)間: 加熱溫度高、保溫時(shí)間長，g 晶粒粗大。(2) 加熱速度：加熱速度越快，過熱度越大，形核率越高，晶粒越細(xì)。(3) 合金元素 阻礙奧氏體晶粒長大：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。3、試比較貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變的異同？隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。珠光體轉(zhuǎn)變：過冷奧氏體在

23、 A1到 550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物，根據(jù)片層厚薄又細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體。形成溫度為A1-650，片層較厚，索氏體形成溫度為650-600,片層較薄，屈氏體形成溫度為600-550，片層極薄珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。貝氏體的組織形態(tài)及性能 過冷奧氏體在550-230(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)。上貝氏體呈羽毛狀。在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分

24、布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。強(qiáng)度與塑性都較低，無實(shí)用價(jià)值。下貝氏體呈竹葉狀。在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈55-60º角強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。貝氏體轉(zhuǎn)變是形核和長大過程，屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類型改變是通過切變實(shí)現(xiàn)的馬氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。碳在a-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。版條狀馬氏體又稱位錯(cuò)馬氏體；立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀；針狀馬氏體又稱攣晶馬氏體，立體形態(tài)為

25、雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。M形態(tài)主要取決與含碳量馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。無擴(kuò)散性 鐵和碳原子都不擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的 ；降溫形成只要溫度達(dá)到Ms以下，過冷奧氏體即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，冷卻中斷，轉(zhuǎn)變停止，高速長大 馬

26、氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大；轉(zhuǎn)變不完全 ；總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來Ms、Mf 與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）4、畫出共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變C曲線，并說明曲線中各個(gè)區(qū)域和各條線的物理含義。C 曲線的分析轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。C曲線影響因素：Ms與Mf 點(diǎn)隨含碳量增加而下降。除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使C 曲線右移。除Co/Al 外，所有溶入奧氏體合金元素都使Ms與Mf 點(diǎn)下降。奧氏體化條件的影響增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條

27、轉(zhuǎn)變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。過共析鋼的CCT曲線無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，比共析鋼CCT多了AFe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于Fe3C的析出，奧氏體中含碳量下降，Ms線右端升高。亞共析鋼的CCT 曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，比共析鋼多AF開始線，F(xiàn)析出使A含碳量升高，Ms 線右端下降。7、何謂鋼的淬透性和淬硬性？其主要決定因素各是什么？提高淬透性的目的何在？淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。水只使用于形狀簡單的碳鋼件。油，適用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間，用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。單液

28、，雙液，分級，等溫淬火淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示；淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，Vk越小，淬透性越高，凡是影響C曲線的因素都影響淬透性，即除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高。淬透性預(yù)測零件淬火后的硬度分布。利用淬透性曲線進(jìn)行選材利用淬透性可控制淬硬層深度。8、以共析鋼為例說明淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變過程，回火的種類和組織?；鼗鸬哪康臏p少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂。獲得所需要的力學(xué)性能。未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火則在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行

29、回火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變：低溫回火150-250馬氏體的分解，析出的碳化物以細(xì)片狀分布在馬氏體基體上，稱為回火馬氏體(M回)；殘余奧氏體分解，AR分解為e-碳化物和過飽和鐵素體，相當(dāng)于M回或下貝氏體。中文回火350-500e-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C組織，稱回火托氏體(T回)。高溫回火500-650Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化。由針片狀變?yōu)槎噙呅?。這種在多邊形F基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體(S回)?；鼗饡r(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。9、何謂回火脆性、第一類回火脆性、第二類

30、回火脆性？第一類和第二類回火脆性產(chǎn)生的原因及消除方法是什么？淬火鋼的韌性并不總隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會(huì)出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r(shí)應(yīng)避開這一溫度范圍。第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650范圍內(nèi)回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性?；鼗鸷罂炖洳怀霈F(xiàn)，是可逆的。防止辦法：回火后快冷；加入合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。10、何謂鋼的退火？退火種類及用途如何？何謂正火？將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷)

31、的熱處理工藝叫做退火。完全退火將工件加熱到Ac3+3050，保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼。等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+3050，共析、過共析鋼加熱到Ac1+3050，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間，更適合于孕育期長的合金鋼。球化退火是將工件加熱到Ac1+30-50保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于Ar1的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。擴(kuò)散退火Ac3以上150-300，長時(shí)間保溫（10小時(shí)以上）。消除枝晶偏析，均勻化學(xué)成分適用于合金鋼鑄錠或鑄件。再結(jié)晶退火加熱溫度<A1，在再

32、結(jié)晶溫度以上100150進(jìn)行退火主要用于消除冷變形加工(如無冷軋、冷拉、冷沖)產(chǎn)生的畸變組織、消除冷加工硬化。兩道冷形變之間的軟化退火。去應(yīng)力退火加熱溫度<T再，對鋼而言400500。消除鑄件、鍛件和焊接件以及冷變形等加工中所造成的內(nèi)應(yīng)力。正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+3050，共析鋼加熱到Ac1+3050，過共析鋼加熱到Accm+3050保溫后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大11、亞共析鋼的淬火加熱溫度為AC3以上30-50 oC，為什么過共析鋼淬火溫度卻選擇在Ac1以上30-50 oC?亞共析鋼為AC3以上30-50 oC，亞溫淬火，獲得鐵素體加馬氏體雙向組織，可保證鋼又一定強(qiáng)度，又

33、讓鋼具有良好的塑性韌性和沖壓成形性，過共析鋼淬火溫度高于Accm，奧氏體晶粒粗大、含碳量高，淬火后馬氏體晶粒粗大、AR量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加，故選用Ac1以上30-50 oC12、化學(xué)熱處理過程可分為哪幾個(gè)相互銜接而又同時(shí)進(jìn)行的階段？1、分解從零件周圍介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子。2、表面吸收活性原子由金屬表面進(jìn)入金屬晶格的過程。3、原子擴(kuò)散滲入原子在基體金屬中的擴(kuò)散13、常用的滲碳方法有哪些？滲碳的溫度是多少？將低碳鋼放入滲碳的介質(zhì)中，在900-950 oC加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。滲碳方法氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳第6單元 工業(yè)用鋼

34、1、試述影響材料強(qiáng)度的因素及提高強(qiáng)度的途徑。雜質(zhì)元素對性能的影響 Mn<0.8%時(shí)為雜質(zhì)，是有益元素。強(qiáng)化鐵素體；消除硫的有害作用。Si0.5%時(shí)為雜質(zhì)，是有益元素。 強(qiáng)化鐵素體； 增加鋼液流動(dòng)性。S常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點(diǎn)共晶(985)，熱加工時(shí)(11501200)，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性. 能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。N時(shí)效脆化。加Ti、V、Al等元素可使N固定，消除時(shí)效傾向。氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體結(jié)合力弱，不易變形，易成為疲勞裂紋源。氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，

35、其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。，合金元素的作用固溶強(qiáng)化，降低塑韌性。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。Si、Mn對強(qiáng)度、硬度提高顯著。2、何謂合金元素和雜質(zhì)元素？合金元素對鐵碳合金奧氏體相區(qū)有什么影響？它們?nèi)绾胃淖僂、S點(diǎn)和A1、A3線位置？合金元素與碳的親和力從大到小順序?yàn)椋篢i、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。 Ni、Mn、Co、C、N等擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升。Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等，縮小奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降。所有溶入奧氏體中的合金元素均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳量下降鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。

36、3、合金元素對鋼的等溫轉(zhuǎn)變C曲線有何影響？除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。4、鋼是如何進(jìn)行分類的？ 按化學(xué)成分分類1、碳素鋼(1) 低碳鋼：C0.25%。(2) 中碳鋼：C=0.25%-0.60%。(3) 高碳鋼：C>0.60%。按用途分類結(jié)構(gòu)用鋼，工具鋼，特殊性能鋼按金相組織分類5、與合金結(jié)構(gòu)鋼相比，碳素鋼的主要缺點(diǎn)是什么？低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的典型牌號及組織特點(diǎn)如何？1）不能用熱處理方法提高其機(jī)械性能；2)只能鋼結(jié)構(gòu)，不能做機(jī)械零件；3）承受靜載荷的各種金屬構(gòu)件及不重要不需要熱處理的機(jī)械零件和一般焊接件，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。高強(qiáng)度及足夠韌性。良好的焊接性能。 良好的耐蝕性