金屬熱處理原理與工藝復習提綱

1、一、名詞解釋1. 正火：把零件加熱到臨界溫度以上30-50，保溫一段時間，然后在空氣中冷卻的熱處理工藝。2. 退火：將鋼加熱、保溫后，隨爐冷卻后，獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。3. 回火： 將淬火鋼重新加熱到A1 線以下某一溫度，保溫一定時間后再冷卻到室溫的熱處理工藝。4. 淬火：將鋼加熱到AC1或AC3以上某一溫度，保溫一定時間，以大于臨界冷卻速度進行快速冷卻，獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。5. 淬硬性：鋼淬火后的硬化能力。6. 淬透性 ：鋼淬火時獲得馬氏體的能力。7. 貝氏體：過冷奧氏體中溫轉變的產物。8. 馬氏體：C原子溶入-Fe形成的飽和間隙固溶體。9. 貝氏體轉變：奧氏體

2、中溫轉變得到貝氏體的過程。10. 馬氏體轉變：將奧氏體快速冷卻到Ms點以下得到馬氏體組織的過 程。11. 脫溶：從過飽和固溶體中析出第二相（沉淀相 ）、形成溶質原子聚集區(qū)以及亞穩(wěn)定過渡相的過程稱為脫溶或沉淀，是一種擴散型相變。12. 固溶：將雙相組織加熱到固溶度線以上某一溫度保溫足夠時間，獲得均勻的單相固溶體的處理工藝。13. 固溶強化：當溶質原子溶入溶劑原子而形成固溶體時，使強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現象。14. 滲碳：向鋼的表面滲入碳原子的過程。15. 滲氮：向鋼的表面滲入氮原子的過程。16. 化學熱處理：將零件放在特定的介質中加熱、保溫，以改變其表層化學成分和組織，從而獲得所需力學

3、或化學性能的工藝總稱。17. 表面淬火: 在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。二、簡答題1. 材料的強韌化機制及其應用答： 固溶強化；位錯強化；第二相強化；細晶強化。2. 相變應力 / 組織應力是什么？對組織性能有什么影響？答：組織應力又稱相變應力：金屬制品在加熱和冷卻時發(fā)生相變，由于新舊相之間存在著結構和比容差異，制品各部分又難以同時發(fā)生相變，或者各部分的相變產物有所不同，也會引起應力，這種因組織結構轉變不均均而產生的應力稱為組織應力。熱應力： 金屬制品在加熱和冷卻過程中，由于各部分加熱速度或冷卻速度不同造成制品各部分溫度差異

4、，從而熱脹冷縮不均勻所引起的內應力。3. 奧氏體化的形成及控制（形成過程、機理、及控制措施）其中包含 的化學反應有哪些？答：奧氏體：C溶于丫 - Fe的八面體間隙形成間隙式固溶體形成過程： 形核：通常在鐵素體與滲碳體的兩相界面處或珠光體團 的邊界處；長大：奧氏體長大是通過鐵素體與奧氏體的點陣重構， 滲碳體的溶解和碳在奧氏體中的擴散進行，即奧氏體逐漸吞噬其兩邊 的鐵素體和滲碳體而長大；殘余滲碳體分解：剩余在奧氏體中的滲碳體通過碳原子 擴散，不斷溶于奧氏體中； 共析鋼：AL P 一 A亞共析鋼：V J FfA影響奧氏體等溫形成因素： 加熱溫度：加熱溫度T升高，過熱 度AT增大，相變驅動力 G增大，

5、原子擴散速度增加，形核率I和 長大速度G均增加；原始組織：原始組織越細，碳化物越分散，珠光體的層片間距S0越小，相界面越多，形核率I越大，同時碳的濃度梯度dc/dx增加， 長大速度G均增加；影響奧氏體長大因素：加熱溫度和保溫時間;加熱速度：加熱速度快，時間短可以細化晶粒；含碳量的影響；合金元素的影響：形成難溶碳化物阻礙原子擴散，阻止長大；減小奧氏體晶粒尺寸措施：兩相區(qū)和臨界區(qū)加熱；零保溫； 快速加熱；細化原始晶粒；循環(huán)加熱；形變熱處 理。4 .片狀珠光體與粒狀珠光體的形成條件？答：珠光體轉變驅動力：新舊兩相自由能差碳含量；0.77%(UI2%6.67%空間點陣：面心立方 體心立方 復雜斜方可見

6、珠光體形成有兩個過程;成分改變】碳原子擴散點陣改蛆:鐵原子自擴散擴散型轉變更片狀珠光體的形成過程練上,片狀P團的形成是F.C和F橫向沿A晶或 沿已形成的F的團界交替形板和縱向長大結果。粒狀珠光體形成機制：特定條件下過冷奧氏體分解；片狀珠光體低溫退火；高溫回火； 形變球化。5 . 表面淬火（感應淬火）與化學熱處理（滲氮、滲碳為主）定義、目的及使用范圍和優(yōu)缺點答： 化學熱處理：將零件放在特定的介質中加熱、保溫，以改變其表層化學成分和組織，從而獲得所需力學或化學性能的工藝總稱。優(yōu)點：能有效改善鋼表面的成分、組織和性能；不受工件形狀限制；很多化學熱處理的零件具有變形小，精度高，尺寸穩(wěn)定性好的特點；經濟

7、效果好；有較好的工藝性。過程：分解、吸收、擴散滲碳：向鋼的表面滲入碳原子的過程。滲碳后進行：淬火+低溫回火淬火后組織：表面：高碳馬氏體+Fe3C+Ar 心部：低碳馬氏體+少量F緩冷后組織：P+Fe3GI P P+F F+P（ 少量）滲層厚度：0.8-2mm滲氮：將N滲入鋼件表面，以提高其硬度、耐磨性和疲勞強度的一種化學熱處理方法。優(yōu)點：高硬度，耐磨性；高紅硬性；高抗咬和性；高疲勞強度；高抗蝕性；工件變形小缺點：生產周期長；成本高；滲層?。徊荒艹惺芨叩慕佑|應力；和沖擊載荷表面淬火：在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。目的：使表面具

8、有高的硬度、耐磨性和疲勞極限; 心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。表面淬火+低溫回火后的組織：表層組織為M回；心部組織為S回（調 質）或F+S（正火）。與化學熱處理區(qū)別：不改變零件表面的化學成分；使零件表面迅速加熱到臨界點以上（ 心部溫度仍處于臨界點以下） ，然后快速冷卻淬火，獲得馬氏體組織達到強化表面的目的。適用材料：中、高碳鋼，普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄 鐵。預處理：調質、正火或球化退火。后處理：低溫回火 應用：適用于重型載重汽車上的重要零件如萬向節(jié)、十字軸、曲軸、 齒輪等。6 . 加熱和冷卻過程中裂紋的成因及控制答：淬火應力是指在淬火過程中

9、，由于工件不同部位的溫度差異及組織轉變的不同時所引起的內應力。當淬火應力超過材料的斷裂強度極限時，將在工件上出現淬火裂紋。控制裂紋措施：提高材料的冶金質量，減少夾雜、偏析、折疊等缺陷及其他組織不均勻性；淬火時防止過熱；對形狀復雜的制品適當降低冷卻速度，若為鋼件應在Ms點附近溫度就開始較慢冷卻，以減小組織應力，為此可采取合 適的淬火方式，或選用適宜的冷卻介質；注意制品浸入冷卻介質的方式，避免制品局部應力 過大；改變制品的形狀結構，盡可能使制品形狀具有對稱 性，避免尺寸突變、凹梢和尖角，提高制品表面光潔度等，以防止局 部應力集中效應。7 .馬氏體與貝氏體動力學與熱力學因素答：馬氏體轉變特點： 非恒

10、溫性； 具有切變共格和表面浮凸現象; 馬氏體轉變的無擴散性；馬氏體轉變的位向關系和慣習面；馬 氏體轉變的可逆性。馬氏體轉變熱力學條件：馬氏體的形成條件：(1) 快冷 V > Vk 避免A向P、B轉變(2)深冷T < MS 提供足夠的驅動力馬氏體轉變動力學：變溫轉變：變溫瞬時形核，快速長大；等溫轉變：有孕育期，但等溫轉變不完全；爆發(fā)式馬氏體轉變；表面馬氏體轉變。上述三種轉變的差別是：形核方式及形核率不同。相同點：長大速度都極快貝氏體轉變動力學：上貝氏體的形成：碳在鐵素體中的擴散速度大于在奧氏體中的擴散速度，因而在溫度較低的情況下，碳在奧氏體的晶界處就發(fā)生富集，當碳濃度富集到一定程度時

11、，便在鐵素體條間沉淀析出滲碳體，從而得到典型的上貝氏體組織；下貝氏體的形成：在下貝體形成溫度范圍內，由于轉變溫度低，首先在奧氏體晶界或晶內的某些貧碳區(qū)，形成鐵素體晶核，并按切變共格方式長大，成片狀或透鏡狀。由于轉變溫度低，碳原子在奧氏體中的擴散很困難，很難遷移至晶界。而碳在鐵素體中的擴散仍可進行。因此在鐵素體共格長大的同時，碳原子只能在鐵素體的某些亞晶界或晶面上聚集；進而沉淀析出細片狀的碳化物。在一片鐵素體長大的同時，其它方向上鐵素體也會形成。從而得到典型的下貝氏體組織。影響貝氏體轉變動力學的因素：碳含量的影響：隨奧氏體中碳含量的增加，貝氏體轉變速度下降。這是因為碳含量高，形成貝氏體時需要擴散

12、的碳原子量增加；合金元素的影響：除Al與Co外，其他合金元素都或多或少地降低貝氏體轉變速度，同時也使貝氏體轉變的溫度范圍下降，從而使珠光體與貝氏體轉變的C曲線分開；奧氏體晶粒大小和奧氏體化溫度的影響：一般來說，隨奧氏體晶粒 增大，貝氏體轉變孕育期增長，轉變速度減慢。隨奧氏體化溫度升高, 貝氏體轉變速度先降后增。奧氏體化時間對貝氏體轉變速度也有類似 的影響。三、論述題1 .C曲線轉變工藝及條件答：影響過冷奧氏體等溫轉變動力學曲線因素：合金元素：除Co和Al以外的合金元素均使C曲線右移，即增 加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而提高鋼的淬透性， C對Ms和Mf點的影 響最大，隨含碳量增加，使 Ms和Mf點降

13、低；加熱溫度和保溫時間；晶粒大?。杭毿〉膴W氏體晶粒其總晶界面積相對來說比較多， 這有利于珠光體的形核，從而促進珠光體轉變，珠光體轉變線左移中鼻I高溫00低溫mi n時間W 11? 1卜 10*【爐H3;4435055”u Q Q o fl n Q -u o ODO n u3 7 0 5 4 r-鳴因5-1井格炭制過冷奧氏體等泡乾變動力學國2 .淬火與回火工藝問題 答：淬火：將鋼加熱到AC1或AC3溫度以上，保溫一段時間，然后以 大于臨界冷速進行快速冷卻，得到馬氏體或下貝氏體的熱處理過程。對淬火介質要求：淬火介質首先要有足夠的淬火能力或冷卻能力，淬火介質的冷卻能力必須保證工件以大于臨界淬火冷速冷卻，工件尺寸一定時冷速越快越有可能獲得較大的淬硬深度。但過高的冷速又將增加工件截面溫差使熱應力與組織應力增大，容易引起變形開裂。因此冷卻能力又不