钢的热处理(原理和工艺)第3版 胡光立 谢希文

第二章钢的加热转变

2、奥氏体晶核优先在什么地方形成? 为什么?

答：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

奥氏体在F/Fe3C 界面形核原因：

(1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏.

(2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。

△G = -△Gv + △Gs + △Ge

△Gv—体积自由能差，△Gs —表面能，△Ge —弹性应变能

6、钢的等温及连续加热TT A图是怎样测定的，图中的各条曲线代表什么?

答：等温TTA图

将小试样迅速加热到Ac1以上的不同温度，并在各温度下保持不同时间后迅速淬冷，然后通过金相法测定奥氏体的转变量与时间的关系，将不同温度下奥氏体等温形成的进程综合表示在一个图中，即为钢的等温TTA图。

四条曲线由左向右依次表示：奥氏体转化开始线，奥氏体转变完成线，碳化物充全溶解线，奥氏体中碳浓度梯度消失线。

连续加热TTA图

将小试样采用不同加热速度加热到不同温度后迅速淬冷，然后观察其显微组织.，配合膨胀试验结果确定奥氏体形成的进程并综合表示在一个图中，即为钢的连续加热TTA图。

Acc加热时Fe3CII →A终了温度

Ac3加热时α→A终了温度

Ac1加热时P→A开始温度

13、怎样表示温度、时间、加热速度对奥氏体晶粒大小的影响?

答：奥氏体晶粒度级别随加热温度和保温时间变化的情况可以表示在等温TTA图中加热速度对奥氏体晶粒度的影响可以表示在连续加热时的TTA图中

随加热温度和保温时间的增加晶粒度越大

加热速度越快I↑由于时间短，A晶粒来不及长大可获得细小的起始晶粒度

补充

1、阐述加热转变A的形成机理，并能画出A等温形成动力学图(共析钢)？

答：形成条件ΔG=Ga-Gp<0

形成过程

形核：对于球化体，A优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核

对于片状P, A优先在P团的界面上形核

长大：1 ）Fe原子自扩散完成晶格改组

2 ）C原子扩散促使A晶格向α、Fe3C相两侧推移并长大

Fe3C残留与溶解：A/F界面的迁移速度> A/Fe3C界面的迁移速度，当P中F完全消

失，Fe3C残留Fe3C→A

A均匀化：刚形成A中，C浓度不均匀。C扩散，使A均匀化。

A等温形成动力学图（共析钢）见课本P22 图2-16

2、用Fe-Fe3C相图说明受C在A中扩散所控制的A晶核的长大。

答：①Tl温度，A晶核在F/Fe3C界面形成，A晶核中C分布不均匀

②A中C发生扩散左侧升为C1，右侧降为C2

③有相图T1温度下，A/F, A/Fe3C两相共存保持平衡，分别保持

④为恢复平衡，左侧F变成A消耗C原子，使界面浓度降为C2；

右侧，A溶解提供C原子，使界面浓度升为C1。

相界面的平衡破坏又建立又破坏又建立……A长大

Fe-Fe3C相图见课本P18图2-10

3、生产上细化奥氏体晶粒的方法

答：1 ）利用AlN颗粒细化A晶粒

2 ）利用过渡族金属的碳化物（TiC、NbC）细化晶粒

3 ）快速加热，利用T和t对A晶粒长大的影响来细化晶粒。

第三章珠光体转变与钢的退火和正火

4、为什么说珠光体转变足以扩散为基础并受扩散所控制?

答：因为珠光体转变是由含0.77%C的奥氏体分解为碳含量很高（6.69%）的渗碳体和碳含量很低（0.0218%）的铁素体，转变中同时完成了原子扩散和点阵重构两个过程。

5、什么是珠光体的纵向长大和横向长大? 为什么说珠光体的纵向长大受碳原了在奥氏体中的扩散所控制?

答：珠光体长大的基本方式是沿着片得长轴方向长大，称为纵向长大。同时还可以进行横向形核，纵向长大，称为横向长大。

因为当P晶核在A晶界形成，A、F、Fe3C三相共存，过冷A中存在碳浓度不均匀。C 原子扩散破坏该浓度下的相界面碳浓度平衡，为了恢复平衡，与F相接的A形成F排出C 使碳浓度升为C1，与Fe3C相接A形成Fe3C消耗C使碳浓度降为C2，如此反复，使P晶核纵向长入A晶内。

16、试用Hultgren外推法说明伪共析体的形成条件。

答：Hultgren外推法认为相图上各条相界（即相区交界线）的延长线仍具有物理意义。GS 线的延长线SG’是奥氏体对铁素体的饱和线，ES线的延长线SE’仍可看作是奥氏体对渗碳体的饱和线。奥氏体只有当快冷到Ar1以下、SE’线以左或Ar1以下、SG’线以右范围内时，才能有先共析相析出。

如果将奥氏体快冷到SE’线和SG’线以下的影线区时，则会因同时对铁素体和渗碳体所过饱和而直接进行珠光体转变。这种非共析成分的奥氏体不经过先共析转变而直接进行珠光体转变得到的珠光体，在显微组织上也是由片层状的铁素体和渗碳体组成，但两个相的相对含量以及片层相对厚度都不同于共析成分的珠光体，这种珠光体又称为伪共析体。

17、说明先共析相的不同形态及其形成条件。

答：1 ) 网状F、块状F

先共析F靠非共格界面迁移完成，当转变温度较高，奥氏体较易变形，δe不是主要阻力，δs是主要阻力，如果原A含C量高，网状F；如果原A含碳量低，块状F

2 ）片状F

先共析F靠A共格界面迁移完成，当转变温度较低，A不易变形，δe是主要阻力，F核通过共格界面迁移形成片状F

3 ）网状Fe3C

碳含量靠近共析成分，奥氏体晶粒较粗大、冷却速度较慢

补充

1、珠光体的TTT图为什么会出现“鼻子”