热处理试题参考.docx

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热处理试题参考

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热处理问题参考

1。

金属固相转变的主要特征是什么？

什么因素构成相变电阻？

哪些因素构成了相变的驱动力？

金属固相转变的主要特征是

1。

不同类型的相界面具有不同的界面能和应变能。

在常规表面

的新旧相之间存在取向关系，并且新相通常开始在旧相的某个晶面上形成。

这个晶体平面被称为传统平面。

3。

相变电阻很大（在新相和母相之间必须有弹性应变和应力。

在系统中增加一个额外的弹性应变能项）

相界面上的强制原子匹配引起的弹性应变能是相干的>半相干的>非相干的

新老相容差弹性应变能4。

过渡阶段

5。

母体晶体缺陷促进相变

6。

原子扩散速率对固相转变阻力、界面能和弹性应变能驱动力有显著影响:

过冷或过热

2。

奥氏体晶核优先在哪里形成？

为什么？

1.奥氏体晶核

球状珠光体:

优先在F/Fe3C界面晶核

层状珠光体:

优先在珠光体团簇界面晶核，也在F/Fe3C层状界面晶核奥氏体在F/Fe3C界面晶核。

原因:

（1）容易获得形成a所需的浓度波动、结构波动和能量波动。

（2）在相界面成核减少了界面能和应变能的增加△g=-△gv+△GS+△ge

△gv-体积自由能差，△GS-表面能，△ge-弹性应变能

3。

简述了珠光体向奥氏体转变的基本过程

1。

奥氏体成核2。

奥氏体生长。

残余碳化物的溶解。

奥氏体A

4的均匀化。

奥氏体的固有晶粒尺寸、初始晶粒尺寸和实际晶粒尺寸是什么，表明晶粒尺寸对钢性能的影响

奥氏体固有晶粒尺寸:

根据标准试验方法，在930±10℃下保持足够长时间后测量的奥氏体晶粒尺寸

奥氏体的初始晶粒尺寸:

当奥氏体在临界温度以上刚刚形成且晶界刚刚接触时；

奥氏体的晶粒尺寸；在一定加热条件下获得的实际奥氏体晶粒尺寸

金属的晶粒尺寸越细，晶界面积的比例越大，晶界数量越多（晶粒缺陷越多，一般位错运动停止在晶界）。

金属塑性变形过程中对位错运动的阻力越大，对金属塑性变形的阻力越大，金属的强度和硬度越高。

晶粒越细，同一体积内的晶粒数量越多，塑性变形时变形将分散在许多晶粒中，变形将更加均匀。

尽管多晶变形是不均匀的，但晶体不同部分的变形程度不同，位错塞积的程度也不同，位错塞积越严重，越有可能导致材料的早期破坏。

如果晶粒更小，金属将变得更均匀，在材料被破坏之前可以进行更多的塑性变形，这可以承受断裂前的更大变形，并且塑性韧性更好。

因此，细晶粒金属不仅具有高强度和高硬度，而且在塑性变形过程中具有良好的塑性。

6、马氏体相变的主要特征是什么？

回答:

1。

马氏体相变的热力学特征

奥氏体转变为马氏体有两个条件首先，过冷奥氏体的冷却速率必须大于临界冷却速率，以抑制珠光体或贝氏体转变。

第二，奥氏体必须深过冷以获得足够的转变驱动力，因此马氏体转变只能发生在低于Ms点（Ms点是马氏体转变开始的温度）2.马氏体相变的晶体学特征

（1）非扩散马氏体相变到低温相变，此时铁原子和碳原子都失去了扩散能力因此，马氏体转变以非扩散方式进行。

（2）剪切马氏体相变是晶格复合完成的晶格剪切过程，从面心立方晶格转变为体心立方晶格。

在

（3）共格马氏体转变过程中，新相与母相晶格保持共格关系，即相界面上的原子既属于马氏体又属于奥氏体。

此外，整个界面是相互包含的。

这个界面称为“剪切相干界面”（4）严格的取向关系和习惯面由于马氏体相变过程中新相与母相之间的剪切一致性，马氏体相变后新相与母相之间存在严格的晶体取向关系

7。

影响毫秒点的主要因素是什么？

答:

影响Ms点的因素是

1。

化学成分钢的屈服点主要取决于其奥氏体成分，其中碳是影响最大的因素。

随着奥氏体中碳含量的增加，Ms点和Mf点都在不断减少。

除了铝和钴提高了屈服点，硅和硼不影响屈服点外，溶解奥氏体中的大多数合金元素都不同程度地降低了屈服点。

一般来说，所有降低Ms点的合金元素都会降低Mf点

2。

奥氏体晶粒尺寸的实践证明，奥氏体晶粒的增大会提高Ms点。

3.奥氏体强度随着奥氏体强度的增加而降低。

4。

冷却速度对于大多数工业用钢来说，连续冷却的冷却速度在很大范围内不影响Ms点。

什么是奥氏体稳定化现象？

什么因素影响热稳定性和机械稳定性？

答:

奥氏体稳定化是指在外部因素作用下，奥氏体内部结构发生一定变化，导致奥氏体向马氏体转变的滞后现象奥氏体稳定通常分为热稳定和机械稳定

1。

热稳定:

淬火过程中，由于缓慢冷却或停留在冷却过程中，奥氏体稳定性增加，导致马氏体相变延迟的现象。

保持在毫秒点以上，使毫秒上升。

停留时间越长，质谱下降越多。

在毫秒点以下停留一段时间。

当继续冷却时，m转变不会立即进行，而是在冷却一段时间后继续进行。

这种现象被称为“过渡滞后效应”

的停留温度是恒定的。

随着停留时间的增加，稳定化程度越高，转变滞后越强，M%降低，γ%增加。

的停留时间相同，稳定度随停留温度的降低而增加。

钢中的碳含量增加，稳定度增加，金属元素中的碳化物元素铬、钼、钒促进稳定度增加，非碳化物形成元素无影响

2。

机械稳定:

淬火过程中奥氏体大塑性变形引起的稳定。

变形温度越高，变形量越大，奥氏体稳定化程度越大。

9和Md点的物理意义是什么？

应力诱发的马氏体相变发生在什么条件下？

A:

Md是形变诱发马氏体相变的起点，可以获得形变诱发马氏体相变的最高温度。

应力诱发马氏体相变条件:

塑性变形发生在Ms点以上Md点以下

10。

简述上贝氏体和下贝氏体的形态、形成条件和性能差异回答:

顶B:

羽毛、带子还是针形成条件:

温度略高于马氏体转变温度，低于珠光体转变温度。

转变温度高于下贝氏体低碳钢和中碳钢中的碳含量随着碳含量的增加，铁素体板条变薄，渗碳体含量增加。

下乙:

深黑色针或床单形成条件:

温度略低于马氏体转变温度和珠光体转变温度；转变温度低于上贝氏体

性能差异:

下贝氏体比上贝氏体具有更高的强度和韧性

11。

试论亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则为什么过共析钢的淬火加热温度不能超过Accm线？

a:

亚共析钢ac3+30~50°c；如果过共析钢AC1+30~50C

被加热到Accm线以上，将会带来一些不利的后果:

（1）淬火钢的耐磨性会因渗碳体全部并入奥氏体而降低；

（2）在AC1~ACCM之间存在未溶解的次生渗碳体，这将阻碍奥氏体晶粒的生长和细化晶粒，从而降低形成微裂纹的倾向。

（3）随着奥氏体中碳含量的显著增加，淬火后Ms点降低，残余奥氏体量增加，从而降低钢的硬度。

（4）过高的加热温度增加了钢的氧化和脱碳，增加了淬火和开裂的倾向，也缩短了炉子的使用寿命。

12。

随着材料状态的变化，淬火介质的冷却特性和冷却机理是什么？

a:

淬火介质随材料状态变化的沸点低于工件的淬火加热温度。

冷却特性和机理:

第一级:

蒸汽膜级淬火介质被加热和气化，形成导热性差的蒸汽膜，这减慢了工件的冷却速度。

第二阶段:

沸腾阶段工件与介质直接接触，介质在工件表面剧烈沸腾，大量热量通过介质气化不断带走，工件冷却速度快

第三阶段:

对流阶段当工件被冷却到介质的沸点以下时，它主要通过对流冷却。

工件的冷却速度比蒸汽膜阶段慢

13。

热应力、组织应力和比容差引起的变形趋势是什么？

答:

（1）热应力:

内应力是由于芯部和工件表面的冷却速度不同，导致冷却收缩不同而产生的

热应力的产生过程:

在

冷却初期，表面迅速冷却收缩，产生拉应力；核心的冷却速度很慢，并且不会收缩，从而产生压缩应力。

冷却后，表面冷却速度慢，表面不收缩，产生压应力；核心迅速冷却并收缩，导致拉伸应力。

最终淬火热应力:

表面压应力和堆芯拉应力

（2）组织应力:

工件表层和芯部马氏体相变差异引起的内应力组织应力产生的过程:

在

冷却的初始阶段，表面发生马氏体相变，表面体积膨胀产生压应力；核心的冷却速度很慢，无法抑制表面膨胀并产生拉应力。

当

冷却结束时，核心发生马氏体转变，表面体积膨胀，产生压应力。

该表面限制了芯的膨胀并产生拉伸应力。

最终淬火显微组织应力:

表面拉应力和芯压应力相变前的主要内应力是热应力。

当相变发生时，主要的内应力是组织应力，热应力是辅助的。

（3）比容差效应引起的变形趋势:

组织转变引起的比容变化一般会使工件的体积在各个方向上均匀膨胀或收缩如果热处理后显微组织中马氏体含量较高或马氏体碳含量较高，则体积膨胀会更大。

然而，如果残余奥氏体的量较大，体积膨胀将较小。

因此，可以通过控制热处理过程中马氏体和残余奥氏体的相对量来控制体积变化。

如果控制得当，体积既不会膨胀也不会收缩。

14。

简述了钢中板条马氏体的形态和亚结构，并解释了它们在性能上的差异。

答:

板条马氏体:

板条、位错（也称位错马氏体），片状马氏体:

片状、孪晶（也称孪晶马氏体），碳含量为

的1%完全是片状马氏体

片状马氏体的强度高于板条马氏体（马氏体强度主要取决于碳含量），板条马氏体的韧性优于片状马氏体（马氏体韧性主要取决于亚结构）

15。

试比较贝氏体相变和珠光体相变的异同

对比项目珠光体贝氏体

在高温区（以下A1）和中温区（以下Bs）的转变过程中形成成核生长成核生长前导相。

渗碳体铁素体转变是连贯的，浮雕效应没有连贯。

无

转变扩散铁、碳扩散铁无扩散、碳扩散

转变合金分布通过扩散重新分布而不扩散

等温转变完全性不一定转化组织α+Fe3Cα+Fe3C（上贝氏体）

α+ε-Fe3C（下贝氏体）

转变产物的硬度低而中等

16。

简述了碳钢在回火过程中的组织转变过程及相应的性能变化。

A:

当碳钢淬火后在不同温度下回火时，显微组织会发生不同的变化。

因为组织的变化会引起物理性质的变化，所以不同组织的物理性质变化是不同的。

回火转变通常根据物理性质的变化分为四种类型。

第一类回火转变:

m分解为回火m，80~250℃；

低碳马氏体的碳原子向位错偏移，碳化物在马氏体中析出，降低了马氏体的含碳量。

高碳马氏体分解，马氏体中过饱和碳以ε碳化物的形式不断沉淀，降低了马氏体的含碳量。

产品:

回火马氏体性能:

淬火后保持高硬度

第二类回火转变:

残余a分解为回火m或更低b，200~300℃；

淬火残余奥氏体是不稳定组织。

在这个阶段，残余奥氏体分解成低碳马氏体和ε碳化物，这种结构是回火马氏体

ⅲ型回火转变:

碳化物析出与转变，250~400℃，回火M至回火T（亚稳碳化物至稳定碳化物）；在

250~400℃时，碳钢M中的过饱和碳几乎完全析出，形成比ε-FeXC更稳定的碳化物。

除ε-FeXC外，回火过程中有两种常见类型:

一种是成分类似Mn5C2，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称为θ碳化物，由θ-Fe3C表示。

这两种碳化物的稳定性高于ε-FeXC

。

一般来说，在低于毫秒的回火之后，残余物A被转化为微米，然后分解为回火的微米，而在硼转化区回火之后，残余物A被转化为较低的硼

第四类回火转变:

回火t转变为回火s（碳化物聚集长大，α再结晶），400~700℃铁素体被回收并再结晶成等轴碳化物球化的粗回火电缆体。

主要变化如下:

内应力消除:

宏观区域内应力（工件内外），550℃完全消除。

微观区域内应力（晶粒间）在500℃时基本消除。

晶格弹性变形应力（碳过饱和），ε转变被消除（300℃马氏体分解）

回复和再结晶:

回火使亚结构（位错和孪晶）消失；板条马氏体和片状马氏体的特征保持（恢复）、消失（再结晶）

碳化物聚集长大:

原棒状、片状、粒状渗碳体消失溶解，逐渐球化长大，变得越来越粗。

17。

浅谈合金元素对回火转变的影响

a:

合金元素通过回火过程中微观组织和碳化物聚集的影响影响钢的性能。

（1）高回火稳定性

（2）碳化物类型变化和二次硬化

18，什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？

如何消除它？

回火脆性:

在一定温度区间回火时，钢的韧性随着回火温度的升高而降低，称为“回火脆性”

一级（低温）回火脆性:

指淬火钢在250-350℃回火时的脆性

这种回火脆性是不可逆的，只要在这个温度范围内回火就会出现脆性，没有有效的方法消除它。

除非在该温度范围内不进行回火，否则没有有效的热处理方法能够消除钢中的这种回火脆性，并且没有合金元素能够有效抑制这种回火脆性的发生。

然而，可以采取以下措施来降低第一种回火脆性

（1）降低钢中杂质元素的含量；

（2）用铝脱氧或加入铌、钒、钛等合金元素细化晶粒；（3）钼、钨等。

可以添加以减轻问题；

（4）加入铬和硅调整温度范围（推到高温）；（5）采用等温淬火代替调质工艺

二级（高温）回火脆性:

指淬火钢在500-650℃回火后的脆性这是一种可逆的回火脆性预防方法

（1）提高钢的纯度和减少杂质；

（2）加入适量的钼、钨等有益合金元素。

；

（3）对于尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快速冷却的方法