金屬學(xué)與熱處理期末復(fù)習(xí)總結(jié)

1、一、名詞解釋：1 熱強(qiáng)性 ：在室溫下，鋼的力學(xué)性能與加載時間無關(guān)，但在高溫下鋼的強(qiáng)度及變形量不但與時間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)，這就是耐熱鋼所謂的熱強(qiáng)性。2 形變熱處理： 是將塑性變形同熱處理有機(jī)結(jié)合在一起，獲得形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化綜合效果的工藝方法。3 熱硬性： 熱硬性是指鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能。4 固溶處理： 指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。5 回火脆性： 是指淬火鋼回火后出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。6 二次硬化： 某些鐵碳合金（如高速鋼） 須經(jīng)多次回火后， 才進(jìn)一步提高其硬度。7 回火穩(wěn)定性： 淬火鋼在回火時，抵抗

2、強(qiáng)度、硬度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。8 淬硬性： 指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。9 水韌處理： 將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（ 1050-1100，視鋼中碳化物的細(xì)小或粗大而定）并保溫一段時間（每 25mm壁厚保溫 1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進(jìn)行淬火，從而得到單一的奧氏體組織。10 分級淬火：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入溫度略高于鋼的 Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后， 再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。11 臨界淬火冷卻速度： 是過冷奧氏體不發(fā)生分解直接得到全部馬氏體（含殘留奧氏體）的最低冷卻速度。12 季裂：它

3、指的是經(jīng)冷變形后的金屬內(nèi)有拉伸應(yīng)力存在又處于特定環(huán)境中所發(fā)生的斷裂 。13 奧氏體化： 將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。14 本質(zhì)晶粒度： 本質(zhì)晶粒度用于表征鋼加熱時奧氏體晶粒長大的傾向。二、簡答：1 何為奧氏體化？簡述共析鋼的奧氏體化過程。答： 1、將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。2、它是一種擴(kuò)散性相變，轉(zhuǎn)變過程分為四個階段。（ 1）形核。將珠光體加熱到 Ac1 以上，在鐵素體和滲碳體的相界面上奧氏體優(yōu)先形核。珠光體群邊界也可形核。在快速加熱時，由于過熱度大，鐵素體亞邊界也能形核。（ 2）長大。奧氏體晶粒長大是通過滲碳體的溶解、 碳在奧氏體和鐵素體中的擴(kuò)散

4、和鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變。為了相平衡，奧氏體的兩個相界面自然地向鐵素體和滲碳體兩個方向推移，奧氏體便不斷長大。（ 3）殘余滲碳體的溶解。鐵素體消失后，隨著保溫時間的延長，通過碳原子擴(kuò)散，殘余滲碳體逐漸溶入奧氏體。（ 4）奧氏體的均勻化。 殘余滲碳體完全溶解后， 奧氏體中碳濃度仍是不均勻的。只有經(jīng)長時間的保溫或繼續(xù)加熱，讓碳原子進(jìn)行充分地擴(kuò)散才能得到成分均勻的奧氏體。2 奧氏體晶粒大小對冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的組織和性能有何影響？簡述影響奧氏體晶粒大小的因素。答：1、奧氏體晶粒度大小對鋼冷卻后的組織和性能有很大影響。 奧氏體晶粒度越細(xì)小，冷卻后的組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也越細(xì)小， 其強(qiáng)度也越高， 此外塑性，韌性也較好。但

5、奧氏體化溫度過高或在高溫下保持時間過長會顯著降低鋼的沖擊韌度、減少裂紋擴(kuò)展功和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。2、奧氏體晶粒大小是影響使用性能的重要指標(biāo)， 主要有下列因素影響奧氏體晶粒大小。（1）加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越粗大。（ 2）加熱速度的影響加熱速度越快， 奧氏體的實際形成溫度越高， 形核率和長大速度越大，則奧氏體的起始晶粒越細(xì)小，但快速加熱時，保溫時間不能過長，否則晶粒反而更加粗大。（ 3）鋼的化學(xué)成分的影響在一定含碳量范圍內(nèi)， 隨著奧氏體中含碳量的增加，碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度及鐵的自擴(kuò)散速度增大，晶粒長大傾向增加，但當(dāng)含碳量超過一定限度后，碳能以未溶碳化物的

6、形式存在，阻礙奧氏體晶粒長大，使奧氏體晶粒長大傾向減小。（ 4）鋼的原始組織的影響鋼的原始組織越細(xì)， 碳化物彌散速度越大， 奧氏體的起始晶粒越細(xì)小，相同的加熱條件下奧氏體晶粒越細(xì)小。3 簡述影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素。答：奧氏體成分（含碳量、合金元素） 、奧氏體狀態(tài)（鋼的原始組織、奧氏體化的溫度和保溫時間）及應(yīng)力和塑性變形。1、含碳量的影響亞共析鋼隨奧氏體含碳量增加，使C 曲線右移， Ms和 Mf 點(diǎn)降低。過共析鋼隨含碳量的增加，使C 曲線向左移， Ms和 Mf 點(diǎn)降低。2、合金元素的影響除 Co、Al （WAl2.5%）外，所有合金元素的溶解到奧氏體中后，都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使 C

7、曲線右移， Ms和 Mf 點(diǎn)降低。3、奧氏體狀態(tài)的影響奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，奧氏體晶粒越細(xì)小，C曲線左移。4、應(yīng)力和塑性變形的影響在奧氏體狀態(tài)下承受拉應(yīng)力會加速奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，承受壓應(yīng)力則會阻礙這種轉(zhuǎn)變。對奧氏體進(jìn)行塑性變形有加速奧氏體轉(zhuǎn)變的作用，C曲線左移。4 簡述片狀珠光體和粒狀珠光體的組織和性能。答：1、片狀珠光體組織： 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鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。性能：主要決定于片間距。片間距越小，鋼的斷裂強(qiáng)度和硬度均隨片間距的縮小而增大。隨片間距減小，鋼的塑性顯著增加。片間距減小，塑性變形抗力增大，故強(qiáng)度。硬度提高

8、。2、粒狀珠光體 組織：滲碳體呈顆粒狀分布在連續(xù)的鐵素體基體中的組織性能：主要取決于滲碳體顆粒的大小，形態(tài)與分布。鋼的成分一定時，滲碳體顆粒越細(xì)，相界面越多，則剛的硬度和強(qiáng)度越高。 碳化物越接近等軸狀、 分布越均勻，則鋼的韌性越好。粒狀珠光體的硬度和強(qiáng)度較低，塑性和韌性較好，冷變形性能，可加工性能以及淬火工藝性能都比珠光體好。5 何為馬氏體？簡述馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能及轉(zhuǎn)變特點(diǎn)。答：是碳在 -Fe 中過飽和的間隙固溶體。2 、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)在鋼中有兩種 : 體心正方結(jié)構(gòu) WC0.25%,c/a1。組織形態(tài)：板條馬氏體、片狀馬氏體200 以上， WC0.2%，完全形成板條馬氏體，因其

9、體內(nèi)含有大量位錯又稱位錯馬氏體。特點(diǎn)強(qiáng)而韌0.2%WC1.0%，完全形成片狀馬氏體，因其亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶又稱孿晶馬氏體。特點(diǎn)硬而脆4 、（1）馬氏體的顯著特點(diǎn)是高硬度和高強(qiáng)度，原因包括固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、時效強(qiáng)化、原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量。合金元素對馬氏體的硬度影響不大，但可以提高其強(qiáng)度。（2）馬氏體的塑性和韌性主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。5 、（1）無擴(kuò)散性。奧氏體成分保留在馬氏體中（2）馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格性（3）馬氏體轉(zhuǎn)變具有特定的慣習(xí)面和位向關(guān)系（4）馬氏體轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的6 簡述淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、組織及淬火鋼在回火時的性能變

10、化。答： 1、鋼的回火轉(zhuǎn)變包括五個方面（1）80-100 以下溫度回火，馬氏體中碳的偏聚，組織是馬氏體馬氏體：碳溶于 -Fe 的過飽和的固溶體（2）80 -100 回火，馬氏體開始分解，組織是回火馬氏體回火馬氏體：低碳馬氏體和 碳化物組成的混合物 , 稱為回火馬氏體。（3）200-300 回火，殘余奧氏體開始轉(zhuǎn)變，組織是回火馬氏體（4）200-400 回火，碳化物的轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C,組織是回火托氏體回火托氏體：由針狀相和無共格聯(lián)系的細(xì)粒狀滲碳體組成的機(jī)械混合物。（5）500-650 滲碳體的聚集長大和相回復(fù)或再結(jié)晶，組織是回火索氏體回火索氏體：回復(fù)或再結(jié)晶的鐵素體和粗粒狀滲碳體的機(jī)械混合物。2

11、、回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的抗拉強(qiáng)度、 屈服強(qiáng)度和硬度下降，塑性、韌性提高。7 簡述回火脆性的分類、特點(diǎn)及如何消除。答： 1 分類：第一類回火脆性（低溫回火脆性250 -400 ）和第二類回火脆性（高溫回火脆性450 -650 ）2 特點(diǎn)第一類回火脆性：（1）具有不可逆性第二類回火脆性：（1）具有可逆性；（2）與回火后的冷卻速度有關(guān)（3）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以M的脆化傾向3 如何消除第一類回火脆性：無法消除, 合金元素會提高脆化溫度。第二類回火脆性：（1）選擇含雜質(zhì)元素極少的優(yōu)質(zhì)鋼材以及采用形變熱處理；（2）加入適量的 Mo、W等合金元素阻礙雜質(zhì)元素在晶界上便聚；（3）對亞

12、共析鋼在A1A3臨界區(qū)可采用亞溫淬火（4）采用高溫回火后快冷的方法可抑制回火脆性，但不適用于對回火脆性敏感的較大工件。8 敘述淬透性和淬硬性及淬透性和實際條件下淬透層深度的區(qū)別。答：1、淬透性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，它反映過冷奧氏體的穩(wěn)定性， 與鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。 臨界冷卻速度越慢，淬透性越大。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。2、淬硬性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時硬化的能力，主要取決于馬氏體中的含碳量，含碳量越高， 淬硬性越大。用淬火馬氏體可能達(dá)到的最高硬度來表示。3、實際條件下的淬透層深度： 是指具體條件下測定的半馬氏體區(qū)至表面的深度。4

13、、區(qū)別：（ 1）同一材料的淬透層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān) . 工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬透層深。（2）淬透性與工件尺寸、 冷卻介質(zhì)無關(guān)， 它是鋼的一種屬性。相同奧氏體化溫度下的同一鋼種，其淬透性是確定不不變的。9 何謂淬火熱應(yīng)力、組織應(yīng)力？影響因素都是什么？簡述熱應(yīng)力和組織應(yīng)力造成的變形規(guī)律。答：1、淬火熱應(yīng)力：工件在加熱或冷卻時由于內(nèi)外的溫度差異導(dǎo)致熱漲（或冷縮）的不一致所引起的內(nèi)應(yīng)力。2、組織應(yīng)力：工件在冷卻過程中，由于內(nèi)外溫差造成組織轉(zhuǎn)變不同時，引起內(nèi)外比體積的不同變化而引起的內(nèi)應(yīng)力。3、影響因素：（1）含碳量的影響：隨著含碳量的增加熱應(yīng)力作用逐漸減弱組織應(yīng)力逐漸增強(qiáng)。（2）合金

14、元素的影響：加入合金元素?zé)釕?yīng)力和組織應(yīng)力增加。（3）工件尺寸的影響： a. 在完全淬透的情況下隨著工件直徑的增大淬火后殘余應(yīng)力將由組織應(yīng)力性逐漸變成熱應(yīng)力性。b. 在未完全淬透的情況下所產(chǎn)生的應(yīng)力特性是與熱應(yīng)力相似的，工件直徑越大淬硬層越薄，熱應(yīng)力特性越明顯。（4）淬火介質(zhì)和冷卻方法的影響 : 如果在高于 Ms點(diǎn)以上的溫度區(qū)域冷卻速度快而在溫度低于 Ms點(diǎn)區(qū)域冷卻速度慢則為熱應(yīng)力性，反之則為組織應(yīng)力型。4、變形規(guī)律：（1）熱應(yīng)力引起的變形沿最大尺寸方向收縮，沿最小尺寸方向伸長；平面凸起，直角變鈍，趨于球形；外徑脹大，內(nèi)徑縮小。（2）組織應(yīng)力引起變形與熱應(yīng)力相反。10 何謂回火？敘述回火工藝的分

15、類，得到的組織，性能特點(diǎn)及應(yīng)用。答： 1、回火：回火是指將淬火鋼加熱到 A1 以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。2 、分類 : 低溫回火：（ 1）得到回火馬氏體。（2）在保留高硬度、高強(qiáng)度及良好的耐磨性的同時又適當(dāng)提高了韌性，降低內(nèi)應(yīng)力。（3）適用于刀具、量具、滾動軸承、滲碳件及高頻表面淬火件。中溫回火：（ 1）得到回火托氏體。（ 2）基本消除了淬火應(yīng)力， 具有高的彈性極限，較高的強(qiáng)度和硬度，良好的塑性和韌性。（ 3）適用于彈簧熱處理及熱鍛模具。高溫回火：（ 1）得到回火索氏體。（ 2）獲得良好的綜合力學(xué)性能， 即在保持較高的強(qiáng)度同時，具有良好的塑性和韌性。（ 3）廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、 齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。11 簡述化學(xué)熱處理的一般過程；滲碳的工藝、滲層深度、滲碳后表層含碳量、用鋼、熱處理、組織和應(yīng)用。答： 1、過程：（ 1）介質(zhì) ( 滲劑 ) 的分解（2）工件表面的吸收（3）原子向內(nèi)部擴(kuò)散。2、滲碳工藝：氣體滲碳法，固體