金属热处理工艺复习题汇总(共20页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上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

2、分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g -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

3、；Arcm：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

4、大的。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

6、。A1550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

7、-Fe中的过饱和固溶体。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

8、过饱和碳引起的固溶强化、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

9、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。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

10、可硬性，指钢的正常淬火条件下，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

11、够淬透的最大直径（含有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

12、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

13、两相自由能差达到相变所需的最小化学驱动力值时的温度，或者说，Ms点反映了使马氏体转变得以进行所需要的最小过冷度。影响因素：（1）奥氏体的化学成分（2）应力和塑性变形（3）奥氏体化的条件（4）存在先马氏体的组织转变9、 简述Ms点的物理意义和影响因素。钢的马氏体转变开始温度。物理意义：为奥氏体与马氏体两相自由能差达到相变所需的最小化学驱动力值时的温度，或者说，Ms点反应了使马氏体转变得以进行所需要的最小过冷度。影响因素：1、奥氏体的化学成分。Ms点主要决定于奥氏体的化学成分，而奥氏体的化学成分又决定于钢的化学成分和加热规范。（温度和保温时间）2、应力和塑形形变。在Ms点以上一定的温度范围内进行塑

14、形形变会促使奥氏体在形变温度下发生马氏体转变，即相当于塑形形变促使Ms点提高。3、奥氏体化条件。4、存在先马氏体的组织转变。若在马氏体转变前奥氏体已预先部分的转变为珠光体组织，将会使Ms点升高。15、过冷奥氏体转变产物主要是哪些？ 珠光体，贝氏体，马氏体16、淬火方法有哪几种？ 单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法、预冷淬火法17、淬火介质（以水为例）冷却过程经历哪几个阶段？（1）蒸汽膜阶段 （2）沸腾阶段（3）对流阶段1、 蒸气膜阶段：当工件进入介质的一瞬间，周围介质立刻被加热而气化，在工件表面形成一层蒸汽膜，将工件与液体介质隔绝。由于蒸汽膜的导热性较差，故使工件的冷却速度较慢。冷

15、却开始时，由于工件放出的热量大于介质从蒸汽膜中带走的热量，故膜的厚度不断增加。随着冷却进行，工件温度不断降低，膜的厚度及其稳定性也逐渐变小，直至破裂而消失。2、 沸腾阶段：当蒸汽膜破裂后，工件与介质直接接触，介质在工件表面激烈沸腾，通过介质的气化并不断溢出气泡而带走大量热量，使前期冷却速度变快，随后冷却速度减慢，一直持续到工件冷至介质的沸点为止。3、 对流阶段：当工件冷至低于工件的沸点时，则主要依靠对流传热方式进行冷却，这时工件的冷速比蒸汽膜阶段还要缓慢。随着工件表面与介质的温差不断减小，冷却速度越来越小。18、正火的目的是什么？ （1）对于大型铸件、锻件和钢材，正火可以细化晶粒、消除魏氏组织

16、或带状组织，为下一步热处理做好组织准备 （2）减少低碳钢退火后钢中先共析铁素体，获得细片状珠光体，使硬度提高到140190HBW，改善钢的切削加工性能 （3）对于过共析钢，正火可以消除网状碳化物，便于球化退火 （4）可以作为某些中碳钢或中碳合金结构钢工件的最终热处理，代替调质处理，使工件具有一定的综合力学性能能。16、 马氏体转变与珠光体转变相比，最大的区别是什么？珠光体是一种组织结构，由渗碳体和铁素体构，是通过扩散得到的一种共晶两相组织；马氏体是一种相结构，是非扩散相变得到的一种非稳态结构。17、 正火的目的是什么？指将钢加热到Ac3或Accm以上30-50保温，然后在室温的静止空气中自然冷却。正火可以细化晶粒，使组织均匀化，改善铸件的组织和低碳钢的切削加工性，也可以作为预备热处理。专心-专注-专业