材料复习试题(1)

一、解释下列名词
1、奥氏体本质晶粒度
是根据标准实验条件，在930±10℃，保温足够时间（3~8小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。

2、奥氏体实际晶粒度
指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。

3、珠光体晶粒
在片状珠光体中，片层排列方向大致相同的区域称为珠光体团
4、二次珠光体转变
由于贝氏体转变的不完全性，当转变温度较高时，未转变的奥氏体在随后的保温过程中有可能会发生珠光体转变，此时的珠光体转变称为二次珠光体转变。

5、马氏体转变
是一种固态相变，是通过母相宏观切变，原子整体有规律迁移完成的无扩散相变。

6、形变马氏体
由形变诱发马氏体转变生成的马氏体称为形变马氏体。

7、马氏体异常正方度
“新形成的马氏体”，正方度与碳含量的关系并不符合公式给出的关系，这种现象称为马氏体的异常正方度。

8、马氏体相变塑性
相变塑性:金属及合金在相变过程中塑性增长，往往在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这种现象称为相变塑性。

钢在马氏体转变时也会产生相变塑性现象，称为马氏体的相变塑性。

9、相变冷作硬化
马氏体形成时的体积效应会引起周围奥氏体产生塑性变形，同时马氏体相变的切变特性，也将在晶体产生大量微观缺陷，如位错、孪晶、层错等。

这些缺陷在马氏体逆转变过程中会被继承，结果导致强度明显升高，而塑性韧性下降，这种现象被称为相变冷作硬化。

10、位向关系
在固态相变母相与新相之间所保持的晶体学空间取向关系称为位向关系。

11、K-S关系
在固态相变母相与新相之间所保持的晶体学位向关系，例如：奥氏体向马氏体转变时新旧两相之间就维持这种位向关系（111）γ∥（110）α，〈110〉γ∥〈111〉α
12、组织遗传；
指非平衡组织重新加热淬火后，其奥氏体晶粒大小仍然保持原奥氏体晶粒大小和形状的现象。

13、相遗传；
母相将其晶体学缺陷遗传给新相的现象称为相遗传。

14、反稳定化
在热稳定化上限温度M C以下，热稳定程度随温度的升高而增加；但有些钢，当温度达到某一温度后稳定化程度反而下降的现象。

15、热稳定化
淬火冷却时，因缓慢冷却或在冷却过程中于某一温度等温停留，引起的奥氏体稳定性提高，而使马氏体转变迟滞的现象，称为奥氏体的热稳定化。

16、机械稳定化
在M d以上的温度下，对奥氏体进行塑性变形，当变形量足够大时，可以使随后的马氏体转变困难，M S点降低，残余奥氏体量增多。

这种现象称为机械稳定化。

17、TTT曲线
是过冷奥氏体等温转变图，是描述过冷奥氏体等温转变形为，即等温温度、等温时间和转变产物的综合曲线。

18、应变诱发再结晶
在等温条件下，由于应力和应变不断增加而诱发的再结晶称为应变诱发再结晶。

19、原位形核
在原碳化物基础上发生成分变化和点阵重构，形成更稳定的碳化物。

20、独立形核
原碳化物回溶到母相中，而新的、更稳定的碳化物在其他部位重新形核长大。

21、二次硬化
通常淬火钢回火时，硬度随回火温度的升高是逐渐下降的，但当钢中含有某些特殊类型碳化物形成元素时，回火温度达到某一温度后，硬度反而随回火温度的升高而升高的现象，称为二次硬化。

22、第二类回火脆性
随回火温度的升高，冲击韧性反而下降的现象，称为“回火脆性”。

在450~650℃之间出现的回火脆称为第二类回火脆，也称为高温回火脆性。

23、回火抗力
在合金钢中，由于合金元素的作用，M分解温度将推向高温，即在较高温度下回火，仍然可以保持α相具有一定的过饱和度和细小的碳化物，使钢保持较高的强度和硬度。

通常把这种性质称为回火稳定性。

24、回火脆性
随回火温度的升高，冲击韧性反而下降的现象，称为“回火脆性”。

25、回火稳定性
在合金钢中，由于合金元素的作用，M分解温度将推向高温，即在较高温度下回火，仍然可以保持α相具有一定的过饱和度和细小的碳化物，使钢保持较高的强度和硬度。

通常把这种性质称为回火稳定性。

或：合金元素阻碍α相中碳含量的降低和碳化物颗粒长大，而使淬火钢在回火时保持高强度、高硬度的性质，称为回火稳定性。

26、抗回火性
在合金钢中，由于合金元素的作用，M分解温度将推向高温，即在较高温度下回火，仍然可以保持α相具有一定的过饱和度和细小的碳化物，使钢保持较高的强度和硬度。

通常把这种性质称为回火稳定性。

27、人工时效
是指在较高温度下进行的时效，将固溶体合金固溶处理后，将其加热到某一温度，经保温后所发生的时效。

28、自然时效
是指在较低温度下进行的时效，一般是指室温下搁置时所发生的时效（将固溶体合金固溶处理后，在室温下放置所发生的时效）。

29、时效硬化
时效合金随第二相的析出，强度硬度升高而塑性下降的现象称为时效硬化。

30、调幅分解
某些固溶体合金，在一定条件下，能够不经过形核过程，分解为晶体结构相同成份在一定围连续变化的两相，即溶质原子富集与溶质原于贫化的两相，这种固态相变称为调幅分解。

二、符号的名称及意义
Mb 马氏体爆发时形成温度，以Mb 表示（Mb≤Ms ）。

当奥氏体冷至Ms 点以下时，瞬间
形成大量马氏体，并伴有响声，同时释放相变潜热，使温度回升
Md 形变马氏体点，能够形成形变诱发马氏体转变的上限温度
Mf 马氏体转变的终了温度,此温度发下奥氏体向马氏体转变将不再继续进行。

Mc 奥氏体热稳定化的上限温度�超过此温度奥氏体将出现热稳定化现象。

Ms 马氏体点、马氏体转变的开始温度、母相与马氏体两相的体积自由能之差达到相变所需最小驱动值时的温度。

Sv 高碳片状马氏体显微裂纹敏感度,单位体积马氏体组织中,显微裂纹的面积。

θ滞后温度间隔度,奥氏体热稳定化程度,由于C、N原子钉札位错,而要求提供附加的化学驱动力以克服C、N原子的钉札力,为获得这个附加的化学驱动力所需的过冷度,即θ为值。

So 片状珠光体的片间距离,即一片铁素体和一片渗碳体的总厚度,或相邻两片铁素体或渗碳体之间的中心距离。

Ad 可获得形变奥氏体的最高温度。

三、简答题
1、何谓二次硬化和二次淬火？以W18CrV钢的热处理工艺为例说明二者间的区别？
由于A´本身的稳定性高或在P和B区之间A´比较稳定的区域保持时，A´可以不发生分解，而在随后冷却时转变为M，这种现象称为二次淬火。

通常淬火钢回火时，硬度随回火温度的升高是逐渐下降的，但当钢中含有某些特殊类型碳化物形成元素时，回火温度达到某一温度后，硬度反而随回火温度的升高而升高的现象，称为二次硬化。

W18Cr4V钢的正常热处理工艺为1280℃加热淬火，560℃1小时三次高温回火，淬火时由于奥氏体的稳定性较，组织中有大量的残余奥氏体，在回火时保温时残余奥氏体不发生分解，但是钢中含有W、V等碳化物形成元素，将由马氏体中析出大量弥散分布的碳化物，使钢的硬度升高，出现二次硬化。

而在随后劲的冷却过程中残余奥氏体将转变为马氏体，出现二次淬火。

可见二次硬化是在回火保温过程中由于特殊碳化物析出抽至�而二次淬火则是由于残余奥氏体在回火冷却过程中转变为马氏体所至。

2、钢在连续加热时珠光体向奥氏体转变有何特点？
1、在一定的加热速度围�临界点随加热速度增大而升高
2、相变是在一个温度围完成的
3、可以获得超细晶粒
4、钢中原始组织的不均匀使连续加热时的奥氏体化温度升高
5、快速连续加热时形成的奥氏体成分不均匀性增大Cr-a降低，Cr-cem升高。

6、在超快速加热条件下，铁素体转变为奥氏体的点阵改组属于无扩散型相变。

3、何谓奥氏体的本质、起始、实际晶粒度，刚在弥散析出的第二相对奥氏体的长大有何影响？
起始晶粒度:指临界温度以上奥氏体形成刚刚完成�其晶粒边界刚刚互相接触时的晶粒大小。

实际晶粒度:指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。

本质晶粒度:是根据标准实验条件,在930±10℃,保温足够时间(3~8小时)后,测定的钢中奥氏体晶粒的大小。

晶粒的长大主要表现为晶界的移动,高度弥散的、难熔的非金属或金属化合物颗粒对晶粒长大起很大的抑制作用,为了获得细小的奥氏体晶粒,必须保证钢中有足够数量和足够细小难熔的第二相颗粒。

4、钢中马氏体的晶体结构如何？碳原子在马氏体点阵中的分布不马氏体点阵的正方度有何关系？
Fe-C合金的马氏体是C在中的过饱和间隙固溶体。

X-射线衍射分析证实�马氏体具有体心正方点阵。

通常假设马氏体点阵中的C原子优先占据八面体间隙位置的第点阵�即C原子平行于[001]方向排列。

结果使c 轴伸长，a轴缩短，使体心立方点阵的α-Fe变成体心正方点阵的马氏体，研究表明，并不是所有的C原子都占据第点阵的位置，通过中子辐照分析的结论是近80%的C原子优先占据第点阵，而20%的C原子分布其他两个亚点阵，即在马氏体中，C原子呈部分有序分布。

5、简述珠光体的形貌特征？片间距离不同的珠光体在光学显微镜和电子显微镜下的形态特征？
通常所说的珠光体是指在光学显微镜下能清楚分辨出片层状态的一类珠光体，而当片间距离小到一定程度后，光学显微镜就分辨不出片层的状态了。

根据片间距离的大小，通常把珠光体分为普通珠光体、索氏体和屈氏体。

普通珠光体P：S0=1500~4500 Å，光学显微镜下能清晰分辨出片层结构。

索氏体S： S0=800~1500 Å，光学显微镜下很难分辨出片层结构。

屈氏体T： S0=800~1500 Å，光学显微镜下无法分辨片层结构。

但是在电子显微镜下观察各类片状珠光体是没有区别的�只是片间距离不同而已。

6、试从经典晶体学理论说明奥氏体向珠光体转变的动力学曲线具有“C”字形？
按经典结晶理论，奥氏体向珠光体转变是通过形核长大完成的。

奥氏体向珠光体转变时随过冷度增大临界形核功减小，这将促进奥氏体向珠光体转变，使转变的孕育期缩短，转变速度加快。

但是奥氏体向珠光体转变属于扩散型相变，而随温度的降低原子的活动下降，这又将阻碍奥氏体向珠光体的转变，使转变的孕育延长，转变速度下降。

两个影响因素互相矛盾，过冷度较小时，转变温度较高，临界形核功的变化起主导作用，随过冷度增大，孕育期缩短，当转变温度达到某一温度后碳原子扩散能力的影响将起主导作用，这又将使孕育期延长。

在这两个相互矛盾综合作用下使奥氏体向珠光体转变曲线呈现出“C”字形。

7、简述影响珠光体转变的动力学因素?
1、钢的在因素
(1)碳含量的影响�亚共析钢随碳含量的增加孕育期延长�过共析钢随碳含量增加孕育期缩短。

(2)合金元素的影响,自扩散的影响,对碳原子扩散速度的影响,改变了γ→α转变速度,改变了临界点,对γ /α相界面的拖曳作用
(3)奥氏体成分均匀性和过剩相溶解情况的影响�成分均匀、合金化程度高�孕育期长�转变速度下降。

(4)奥氏体晶粒度的影响�晶粒细小形核部位多�孕育期短转变速度快�
2、外界影响因素
（1）加热温度和保温时间的影响，温度高保温时间长奥氏体成分均匀，孕育期长，转变速度。

（2）应力和塑性变形的影响，在奥氏体状态下承受拉应力或进行塑性变形，有加速度珠光体转变的作用。

（3）等向压应力的影响，对奥氏体施加等向压应力，有降低珠光体形成温度、共析点移向低碳和减慢珠光体形成速度的作用。

8、过冷奥氏体连续冷却转变曲线有何特点和用途？
（1）、共析碳钢和过共析碳钢的连续冷却转变图，只有高温区的P转变和低温区的M转变，而无中温区的B转变，亚共析碳钢可以有B转变。

亚共析钢和过共析钢有先共析相F和Cem析出线，由于先共析相的析出，可以改变A的C含量，从而使随后在低温区发生M转变的Ms发生相应的变化。

（2）合金钢的CCT图，可以有P转变无B转变或只有B转变无P转变等多种不同的情况,具体的情况由加入的合金元素种类和数量而定。

（3)连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方。

这说明连续冷却转变的温度低,孕育期长。

(4)不论P转变,还是B转变的连续冷却转变曲线,都只有相当于C曲线的上半部分。

(5)连续冷却时,在一定的冷却条件下,A在高温区的转变不能完成,余下的A则在中温区及低温的M转变区继续转变,最终得到混合组织。

由于在高温和中温区的转变，会改变余下A的C含量，从而使Ms发生相应的变化。

用途主要有1、预计热处理后的组织和硬度,2、选择冷却规、确定淬火介质
9、钢中贝氏体组织有哪几种形态？其特征及各形成条件如何？
钢中主要的贝氏体组织有无碳化物贝氏体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体等。

其中无碳化物贝氏体板条铁素体束及未转变的奥氏体组成，在铁素体之间为富碳的奥氏体，铁素体与奥氏体均无碳化物析出，故称为无碳化物贝氏体，是贝氏体的一种特殊形态。

是一种单相组织，由大致平行的铁素体板条组成。

铁素体板条自奥氏体晶界处形成，成束地向一侧晶粒长大，铁素体板条较宽，板条之间的距离也较大。

上贝氏体是一种两相组织，由铁素体和渗碳体组成。

成束大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界向一侧或两侧奥氏体晶长入。

渗碳体，有时还有残余奥氏体，分布于铁素体板之间，整体在光学显微镜下呈羽毛状，故可称上贝氏体为羽毛状贝氏体。

下贝氏体也是一种两相组织，是由铁素体和碳化物组成。

但铁素体的形态及碳化物的分布均不同于上贝氏体。

下贝氏体铁素体的形态与马氏体很相似�亦与奥氏体碳含量有关。

含碳量低时呈板条状，含碳量高时呈透镜片状�碳含量中等时两种形态兼有。

形核部位大多在奥氏体晶界上，也有相当数量位于奥氏体晶。

碳化物为渗碳体或ε- 碳化物，碳化物呈极细的片状或颗粒状,排列成行,约以55~60°的角度与下贝氏体的长轴相交,并且仅分布在铁素体的部。

粒状贝氏体块状铁素体基体和富碳奥氏体区所组成。

由于基中的富碳奥氏体区一般呈颗粒状,因而得名。

实际上富碳奥氏体区一般呈小岛状、小河状等,形状是很不规则,在铁素体基体呈不连续平行分布。

10、CCT曲线与等温转变曲线有何不同？
1、共析碳钢和过共析碳钢的连续冷却转变图，只有高温区的P转变和低温区的M转变，而无中温区的B转变，亚共析碳钢可以有B转变。

亚共析钢和过共析钢有先共析相F和Cem析出线，由于先共析相的析出，可以改变A的C含量，从而使随后在低温区发生M转变的Ms发生相应的变化。

2、合金钢的CCT图，可以有P转变无B转变或只有B转变无P转变等多种不同的情况，具体的情况由加入的合金元素种类和数量而定。

3、在等温条件下合金元素推迟过冷A的等温转变，在连续冷却条件下，合金元素也降低过冷A的转变速度，使CCT曲线右移。

4、A晶粒度对CCT图的影响规律是，A晶粒粗大CCT图移向右下方。

5、连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方。

这说明连续冷却转变的温度低，孕育期长。

6、不论P转变，还是B转变的连续冷却转变曲线，都只有相当于C曲线的上半部分。

7、连续冷却时�在一定的冷却条件下，A在高温区的转变不能完成，余下的A则在中温区及低温的M转变区继续转变，最终得到混合组织。

由于在高温和中温区的转变，会改变余下A的C含量，从而使Ms发生相应的变化。

11、何谓马氏体显微裂纹敏感度，它受那些因素影响？
是由于M形成时互相碰撞形成的,M形成速度极快，相互碰撞或与A晶界相撞时，将因冲击而形成相当大的应力场，又因为高碳片状M很脆不能通过滑移或孪生变形来消除应力，因此容易形成撞击裂纹，这种先天性的缺陷使高碳附加了脆性。

钢中M显微裂形成的难易程度用马氏体显微裂纹敏感度来表示。

以单位M体积中出现裂纹的面积作为马氏体形成显微裂纹的敏感度，用Sv(mm-1)表示。

影响显微裂纹敏感度的因素
(1)碳含量的影响:是影响SV的主要因素,C%小于1.4%时随C%的增加SV急剧增加,当C%大于1.4%时Sv随C%的增加反而下降。

C%小于1.4%,M为{225}惯习面,而当C%大于1.4%,后M为{259}惯习面。

(2)奥氏体晶粒大小的影响:随A晶粒直径的增大SV急剧增加。

(3)淬火冷却温度的影响:冷却温度越低,M转变量越多,残余奥氏体量越少,Sv越大。

(4)马氏体转变量的影响:随M量的增加Sv增大,但当M的体积份数f大于0.27后,SV不再随f增大。

(5)马氏体片长度的影响:Sv随M片长度(即片的最大尺寸)的增大而升高。

12、钢中马氏体相变的热力学特点是什么？并说明为什么Md点的上限温度是To。

钢中马氏体转变热力学特点是：1、热滞很大，奥氏体只有在很大的过冷度下才能转变成马氏体；2、马氏体转变有一固定的温度，称为马氏体点，用MS表示；3、通常马氏体只能在不断的降温过程中才能形成，等温停留转变将立即停止。

当温度低于某一温度后，马氏体转变将不能进行，此点称为马氏体转变终了点，此时组织中将保留一定数量的未转变奥氏体，称为残余奥氏体；4、MS点可以通过对奥氏体的塑性变形而升高，使马氏体转变提前发生，称为形变诱发马氏体转变，能够发生形变诱发马氏体转变的上限温度称为形变诱发马氏体转变的开始温度，简称形变马氏体点。

从奥氏体与马氏体两相系统的吉布斯自由曲线来看，两条曲线的交点温度为To，即两相自由能平衡点，奥氏体向马氏体转变必须要在To温度以下的一定温度才能发生，但可以通过引入塑性变形使MS点升高，通过合适的变形方式能使Ms升高到To温度，但不能超过To温度，因为在To温度以上，奥氏体是稳定相，而马氏体的不稳定相，换言之，奥氏体如果向马氏体转变将使系统的自由能升高，这是不可能的。

13、何为临界冷却速度，影响临界冷却速度的因素有那些？
临界冷却速度：连续冷却时，在某几个特定的冷却速度下，所得到的组织将发生突变，这些冷却速度
称为临界冷却速度。

通常所说的临界冷却速度是指获得100%马氏体转变的最小的冷却速度。

凡影响A稳定性、影响CCT曲线形状的因素均影响VC，使曲线右移的均降低VC，左移的均使Vc提高。

（1）碳含量：低碳钢随C含量增加，VC显著降低，但在0.3~1.0%围，Vc下降的不多。

C%>1.0%后，随C含量的增加， VC 增高。

（2）合金元素的影响：除Co以外，大部分合金元素溶入A中，都增加A的稳定性，使VC下降，若未溶
入A中，以碳化物形式存在，则会使VC升高。

（3）A晶粒度的影响：随A晶粒尺寸增大，Vc 减小，对受P转变制约的Vc影响较大，而对受B转变
制约的Vc影响较小。

（4）A化温度的影响：A化温度升高，A的合金化程度增大，稳定性升高，从而使Vc 降低。

（5）A中非金属夹杂物和稳定碳化物：硫化物、氧化物、氮化物及难溶的稳定碳化物，在A化时，能阻
碍A晶粒的长大，促进非M组织的形成，使Vc增大。

14、MS点的物理意义，影响MS点的主要因素有那些�？
母相与马氏体两相之间的体积自由能之差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。

影响因素：
1、奥氏体化学成分的影响
（1）碳的影响
随奥氏体碳含量的增加，MS和Mf均显著下降，但二者下降的趋势不同。

氮（N）对MS和Mf的影响与碳的影响规律基本相似。

（2）合金元素的影响
钢中常见的合金元素，除Al和Co可以提高MS外，其它合金元素均使MS点降低。

2、加热规的影响
加热温度高保温时间长，有利于奥氏体的合金化，可以提高奥氏体的合金化程度，使MS点下降，但是，温度高时间长奥氏体晶粒粗大、晶体学缺陷减少，这又会导致MS点的升高。

在完全奥氏体化的前提下，提高加热温度、延长保温时间，将使MS有所提高。

3、冷却速度的影响
在生产条件下，冷却速度一般对MS点无影响。

在高速淬火时，MS随淬火速度增大而升高。

4、塑性变形的影响
在Md~MS之间对奥氏体进行塑性变形，可使MS点升高，马氏体转变提前发生。

5、应力的影响
单向的拉应力或压应力可使进马氏体转变，使MS升高。

而多向压应力则阴阻碍马氏体的形成，使Ms点下降。

6、磁场的影响
磁场的存在可使MS点升高，在相同的温度下马氏体转变量增加，但对MS点以下的转变行为无影响。

15、何谓形变诱发马氏体转变，并说明Md的物理意义。

如果在MS点以上对奥氏体进行塑性变形，会诱发马氏体转变而引起MS点升高到Md，同样塑性变形也可以使AS下降到点。

Md和Ad分别称为形变马氏体点和形变奥氏体点。

因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体，常称为形变马氏体，同样形变诱发马氏体逆转变而产生的奥氏体称为形变奥氏体。

Md的物理意义：可以获得形变马氏体的最高温度。

若在高于Md点的温度对奥氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体转变的作用。

16、钢和铁合金中马列氏体相变动力学有那几种主要类型，各种类型的特点如何？
（一）马氏体的降温形成（变温瞬时形核、瞬时长大）
是碳钢和低合金钢中最常见的一种马氏体转变。

其动力学特点为，马氏体转变必须在连续不断的降温过程中才能进行，瞬时形核，瞬时长大，形核后以极大的速度长大到极限尺寸，相变时马氏体量的增加是由于降温过程中新的马氏体的形成，而不是已有马氏体的长大，等温停留转变立即停止。

（二）马氏体的爆发式转变（自触发形核，瞬时长大）
这种转变在Ms以下某一温度突然发生，具有爆发性，并且一次爆发中形成一定数量的马氏体，爆发
转变伴有响声，转变时急剧放出相变潜热引起试样温升。

（三）马氏体的等温形成（等温形核，瞬时长大）
马氏体的晶核可以等温形成，形核需要一定的孕育期，形核率随过冷增大，先增后减，动力学曲线具有“S”形，等温形成图具有“C”形，符合一般的热激活形核规律，等温转变不能进行到底，只能有一部分奥氏体可以等温转变为马氏体。