金属学与热处理 9 --10
金属学热处理下册问题详解
第八章扩散8-1 何为扩散？固态扩散有哪些种类？答：扩散是物质中原子（或）分子的迁移现象，是位置传输的一种方式。
根据扩散过程是否发生浓度变化可分为：自扩散、互扩散根据扩散方向是否与浓度梯度的方向相同可分为：下坡扩散、上坡扩散根据扩散过程是否出现新相可分为：原子扩散、反应扩散8-2 何为上坡扩散和下坡扩散？举例说明。
答：下坡扩散：原子或分子沿浓度降低的方向进行扩散，使浓度趋于均匀化。
比如铸件的均匀化退火、工件的表面渗碳过程均属于下坡扩散。
上坡扩散：原子或分子沿浓度升高的方向进行扩散，即由低浓度向高浓度方向扩散，使浓度趋于两极分化。
例如奥氏体向珠光体转变过程中，碳原子从浓度较低的奥氏体中向浓度较高的渗碳体中扩散。
8-3 扩散系数的物理意义是什么？影响因素有哪些？答：扩散系数的物理意义：浓度梯度为1 时的扩散通量。
D 越大，扩散速度越快。
影响因素：1、温度：扩散系数与温度呈指数关系，随温度升高，扩散系数急剧增大。
2、键能和晶体结构：键能高，扩散激活能大，扩散系数减小；不同的晶体结构具有不同的扩散系数：例如从晶体结构来考虑，碳原子在铁素体中的扩散系数比在奥氏体中的大。
3、固溶体类型：不同类型的固溶体，扩散激活能不同，间隙原子的扩散激活能比置换原子的小，扩散系数大。
4、晶体缺陷：晶体缺陷处，自由能较高，扩散激活能变小，扩散易于进行。
5、化学成分：当合金元素提高合金熔点，扩散系数减小；若降低合金熔点，扩散系数增加8-4 固态合金中要发生扩散必须满足那些条件？为什么？答：1、扩散需有驱动力。
扩散过程都是在扩散驱动力的作用下进行的，如没有扩散驱动力，也就不能发生扩散。
2、扩散原子要固溶。
扩散原子在基体中必须由一定的固溶度，形成固溶体，才能进行固态扩散。
3、温度要足够高。
固态扩散是依靠原子热激活而进行的，温度越高，原子的热振动越激烈，原子被激活发生迁移的可能性就越大。
4、时间要足够长。
原子在晶体中每跃迁一次最多只能移动0.3-0.5nm 的距离，只有经过相当长的时间才能形成物质的宏观定向迁移。
金属学及热处理练习题答案
第一章金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国 ARMCO 钢公司在1949年发表的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,缺点是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同,它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。
正因为如此而获得了强度高的优点,但延韧性却差。
1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。
(2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。
(3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。
(4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。
(5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。
2、填空：1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。
2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。
3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。
4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。
5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。
6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ）） .7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。
8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。
9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。
金属学与热处理课后答案(崔忠圻版)
第二章纯金属的结晶2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：（1）因为金属结晶时存在过冷现象，是为了满足结晶的热力学条件，过冷度越大，固、液两项的自由能差越大，相变驱动力越大。
（2）过冷度随金属的纯度不同和本性不同，以及冷却速度的差异可以再很大范围内变化。
金属不同，过冷度也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，过冷度越大，反之，越小。
（3）会，当液态金属的自由能低于固态时，这时实际结晶温度高于理论结晶温度T m，此时，固态金属才能自发的转变为液态金属，称为过热。
2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。
答;均匀形核是指：若液相中各区域出现新相晶核的几率是相同的；非均匀形核：液态金属中存在微小的固相杂质质点，液态金属与型壁相接触，晶核可以优先依附现成的固体表面形核。
在实际的中，非均匀形核比均匀形核要容易发生。
二者形核皆需要结构起伏，能量起伏，过冷度必须大于临界过冷度，晶胚的尺寸必须大于临界晶核半径。
2-5说明晶体成长形状与温度梯度的关系？答;正温度梯度下以平面状态的长大形态，服温度梯度下以树枝状长大。
2-6简述铸锭三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点？（1）表层细晶区形成原因：①型壁临近的金属液体产生极大过冷度满足形核的热力学条件；②型壁可以作为非均匀形核的基地。
该晶区特点：组织细密，力学性能较好，但该晶区较薄，一般没有多大的实际意义。
（2）柱状晶区的形成原因：①液态金属结晶前沿有适当的过冷度，满足形核要求；②垂直于型壁方向散热最快，晶体向相反的方向生长；③外因是散热的方向性；④内因是晶体晶体生长的各向异性。
该晶区的特点：相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶区的交界面较为脆弱，并常聚集着易熔杂质和非金属夹杂物，使铸锭在热压力加工时，容易沿着这些脆弱面开裂，组织比较致密。
（3）中心等轴晶区形成特定：①中心液体达到过冷，加上杂质元素的作用，满足形核的要求；②散热失去方向性，晶核自由生长，长大速度差不多，长成等轴区。
金属学与热处理原理崔忠圻第三版课后题全部答案
10.
11. 多晶型转变：大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如 Fe、Mn、Ti、Co 等具有两种或几种的晶体结 构，当外界条件（如温度、压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变。
-8.1% 12. 晶带：平行于或相交于同一直线的一组晶面叫做一个晶带。
晶带轴：晶带中平行于或相交于的那条直线叫做晶带轴。 13.（1-211）（-3211）（-1-122） 14.组元：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元，一般来说，组元是组成合金的元素，也可以是稳定的化合物；
随着晶胚 r 增大，系统的自由能下降，这样的晶胚可以自发地长成稳定的晶核，当 r= rk =时，这种晶胚既可能消失，
也可能长大称为稳定的晶核，因此把 rk 称为临界形核半径；
⑾活性质点：在非均匀形核中，固态杂质和晶核（晶体）界面满足点阵匹配原理(结构相似、尺寸相当)，就可能
能量起伏；
⑦均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率是相同的，这种形核方式称为均匀形核；
⑧形核功：形成临界晶核时，体积自由能的下降只补偿了表面能的 2/3，还有 1/3 的表面能没有得到补偿，需要
对形核作功，故称
△Gk=1/3Skσ为形核功；
⑨临界形核半径：当 r＜rk 时，随着晶胚 r 增大，系统自由能增加，这种晶胚不能成为稳定的晶核，当 r＞rk 时，
电子浓度决定的，故电子浓度影响着固溶度：公式
上式 Va、Vb 分别为溶剂和溶质的原子价，X 为溶剂 B 的摩尔分数。一定的金属晶体结构的单位体积中能容纳的 价电子数有一定限度，超过这个限度会引起结构不稳定甚至变化，故此固溶体的电子浓度有一极限值。（fcc 为 1.36，bcc 为 1.48）元素的原子价越高，则其固溶度越小。 4 晶体结构因素：溶剂与溶质的晶体结构类型是否相同，是其能否形成无限固溶体的必要条件。如果组元的 晶体结构不同，只能形成有限固溶体。即使组元晶体结构相同但是不能形成无限固溶体，其溶解度也将大于晶 格类型不同的组元间的溶解度。 以上 4 个要素都有利时所形成的固溶体固溶度可能较大，甚至无限固溶体。但上述四个要素只是形成固溶体的必要 条件。此外，温度越高，固溶度越大。 15. 固溶强化：在固溶体中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，而塑韧性有所下降的现象称为固溶 强化。 由于间隙原子造成的晶格畸变比置换固溶体要大得多，所以间隙固溶体的强化效果要好。 16. 间隙相：过渡族金属能与原子甚小的非金属形成化合物，当非金属原子半径与金属原子半径比值小于 0.59 时， 形成的化合物具有比较简单的晶体结构，称为间隙相； 间隙相与间隙固溶体之间有着本质的区别，间隙相是一种化合物，它具有与其组元完全不同的晶体结构，而间隙 固溶体则保持溶剂组元的晶格类型； 间隙相的非金属原子半径与金属半径比小于 0.59 且具有较简单的结构，而间隙化合物的非金属原子与金属原子 半径比大于 0.59 且结构比较复杂。此外，间隙相一般比间隙化合物硬度更高，更稳定。 17. Ag、Al 都具有面心立方晶体结构，如果 Ag、Al 在固态下形成无限固溶体，则必须是置换固溶体，影响置换 固溶体的四个因素：原子半径、电负性、电子浓度、晶体结构。Ag、Al 的原子半径相差不大、电负性相差不大，晶 体结构都为面心立方晶体，这三个因素都比较有利，但是面心立方结构单位体积能容纳的价电子数有一定限度，超 过这个限度就会引起结构的不稳定甚至改变，故而有电子浓度有一定的限度。AL 的化合价位+3（很大），只需溶入 相对较少的 AL 就能达到极限电子浓度，即溶解度有一定限度，不能形成无限固溶体。 18. P107 19. 晶体结构：固溶体保持着溶剂组元的晶格类型，此外固溶体结构还会发生如下变（①晶格畸变；②偏聚与有序； ③有序固溶体）； 金属化合物晶结构不同于任一组元，是合金组元间发生相互作用形成的新相； 机械性能：固溶体相对来说塑韧性较好，硬度低；金属化合物硬而脆。 20. 点缺陷都会造成晶格畸变，对金属的性能产生影响，如使屈服强度升高、电阻增大、体积膨胀等等；此外，点 缺陷的存在将加速扩散，因而凡是与扩散有关的相变、化学热处理、高温下的塑性变形和断裂等等，都与空位和间 隙原子的存在和运动有关系。 21. 刃形位错：设有一简单立方晶体，某一原子面在晶体内部中断，这个原子平面中断处的边缘就是一个刃形位错， 犹如用一把锋利的钢刀将晶体上半部分切开，沿切口硬插入一额外半原子面一样，将刃口处的原子列称为刃形位错 线。 螺形位错：一个晶体的某一部分相对于其它部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原 子面上升（下降）一个晶面间距。在中央轴线（即位错线）附近的原子是按螺旋型排列的，这种位错称为螺形位错。 各种间隙原子核尺寸较大的置换原子，它们的应力场是压应力，因此在正刃形位错的上半部分的应力相同，二者
金属学与热处理课后答案(崔忠圻版)
第二章纯金属的结晶2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：（1）因为金属结晶时存在过冷现象，是为了满足结晶的热力学条件，过冷度越大，固、液两项的自由能差越大，相变驱动力越大。
（2）过冷度随金属的纯度不同和本性不同，以及冷却速度的差异可以再很大范围内变化。
金属不同，过冷度也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，过冷度越大，反之，越小。
（3）会，当液态金属的自由能低于固态时，这时实际结晶温度高于理论结晶温度T m，此时，固态金属才能自发的转变为液态金属，称为过热。
2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。
答;均匀形核是指：若液相中各区域出现新相晶核的几率是相同的；非均匀形核：液态金属中存在微小的固相杂质质点，液态金属与型壁相接触，晶核可以优先依附现成的固体表面形核。
在实际的中，非均匀形核比均匀形核要容易发生。
二者形核皆需要结构起伏，能量起伏，过冷度必须大于临界过冷度，晶胚的尺寸必须大于临界晶核半径。
2-5说明晶体成长形状与温度梯度的关系？答;正温度梯度下以平面状态的长大形态，服温度梯度下以树枝状长大。
2-6简述铸锭三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点？（1）表层细晶区形成原因：①型壁临近的金属液体产生极大过冷度满足形核的热力学条件；②型壁可以作为非均匀形核的基地。
该晶区特点：组织细密，力学性能较好，但该晶区较薄，一般没有多大的实际意义。
（2）柱状晶区的形成原因：①液态金属结晶前沿有适当的过冷度，满足形核要求；②垂直于型壁方向散热最快，晶体向相反的方向生长；③外因是散热的方向性；④内因是晶体晶体生长的各向异性。
该晶区的特点：相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶区的交界面较为脆弱，并常聚集着易熔杂质和非金属夹杂物，使铸锭在热压力加工时，容易沿着这些脆弱面开裂，组织比较致密。
（3）中心等轴晶区形成特定：①中心液体达到过冷，加上杂质元素的作用，满足形核的要求；②散热失去方向性，晶核自由生长，长大速度差不多，长成等轴区。
金属学与热处理课后习题答案9
第九章钢得热处理原理91 金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变得阻力？答:固体相变主要特征:1、相变阻力大2、新相晶核与母相晶核存在一定得晶体学位向关系。
3、母相中得晶体学缺陷对相变其促进作用。
4、相变过程中易出现过渡相。
相变阻力构成:1、表面能得增加。
2、弹性应变能得增加,这就是由于新旧两相得比体积不同,相变时必然发生体积得变化,或者就是由于新旧两相相界面得不匹配而引起弹性畸变,都会导致弹性应变能得增加。
3、固态相变温度低,原子扩散更困难,例如固态合金中原子得扩散速度为107—108cm/d,而液态金属原子得扩散速度为107 cm/s。
92 何谓奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢得性能影响？答:奥氏体晶粒度:就是奥氏体晶粒大小得度量。
当以单位面积内晶粒得个数或每个晶粒得平均面积与平均直径来描述晶粒大小时,可以建立晶粒大小得概念。
通常采用金相显微镜100倍放大倍数下,在645mm2范围内观察到得晶粒个数来确定奥氏体晶粒度得级别。
对钢得性能得影响:奥氏体晶粒小:钢热处理后得组织细小,强度高、塑性好,冲击韧性高。
奥氏体晶粒大:钢热处理后得组织粗大,显著降低钢得冲击韧性,提高钢得韧脆转变温度,增加淬火变形与开裂得倾向。
当晶粒大小不均匀时,还显著降低钢得结构强度,引起应力集中,容易产生脆性断裂。
93 试述珠光体形成时钢中碳得扩散情况及片、粒状珠光体得形成过程？答:珠光体形成时碳得扩散:珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体与铁素体形核,造成其与原奥氏体形成得相界面两侧形成碳得浓度差,从而造成碳在渗碳体与铁素体中进行扩散,简言之,在奥氏体中由于碳得扩散形成富碳区与贫碳区,从而促使渗碳体与铁素体不断地交替形核长大,直至消耗完全部奥氏体。
片状珠光体形成过程:片状珠光体就是渗碳体呈片状得珠光体。
首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核,核刚形成时与奥氏体保持共格关系,为减小形核得应变能而呈片状。
渗碳体长大得同时,使其两侧得奥氏体出现贫碳区,从而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件,在渗碳体两侧形成铁素体后,铁素体长大得同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区,这又促使形成新得渗碳体片。
金属学与热处理课后习题答案9
第九章钢的热处理原理9-1 金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变的阻力？答：固体相变主要特征：1、相变阻力大2、新相晶核与母相晶核存在一定的晶体学位向关系。
3、母相中的晶体学缺陷对相变其促进作用。
4、相变过程中易出现过渡相。
相变阻力构成：1、表面能的增加。
2、弹性应变能的增加，这是由于新旧两相的比体积不同，相变时必然发生体积的变化，或者是由于新旧两相相界面的不匹配而引起弹性畸变，都会导致弹性应变能的增加。
3、固态相变温度低，原子扩散更困难，例如固态合金中原子的扩散速度为10-7—10-8cm/d，而液态金属原子的扩散速度为10-7 cm/s。
9-2 何谓奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能影响？答：奥氏体晶粒度：是奥氏体晶粒大小的度量。
当以单位面积内晶粒的个数或每个晶粒的平均面积与平均直径来描述晶粒大小时，可以建立晶粒大小的概念。
通常采用金相显微镜100倍放大倍数下，在645mm2范围内观察到的晶粒个数来确定奥氏体晶粒度的级别。
对钢的性能的影响：奥氏体晶粒小：钢热处理后的组织细小，强度高、塑性好，冲击韧性高。
奥氏体晶粒大：钢热处理后的组织粗大，显著降低钢的冲击韧性，提高钢的韧脆转变温度，增加淬火变形和开裂的倾向。
当晶粒大小不均匀时，还显著降低钢的结构强度，引起应力集中，容易产生脆性断裂。
9-3 试述珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片、粒状珠光体的形成过程？答：珠光体形成时碳的扩散：珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体和铁素体形核，造成其与原奥氏体形成的相界面两侧形成碳的浓度差，从而造成碳在渗碳体和铁素体中进行扩散，简言之，在奥氏体中由于碳的扩散形成富碳区和贫碳区，从而促使渗碳体和铁素体不断地交替形核长大，直至消耗完全部奥氏体。
片状珠光体形成过程：片状珠光体是渗碳体呈片状的珠光体。
首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核，核刚形成时与奥氏体保持共格关系，为减小形核的应变能而呈片状。
渗碳体长大的同时，使其两侧的奥氏体出现贫碳区，从而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件，在渗碳体两侧形成铁素体后，铁素体长大的同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区，这又促使形成新的渗碳体片。
金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版)-7-10章
金属学与热处理课后习题答案 (崔忠圻版 )第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点 AC1 以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度 AC1 以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。
退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3 以上 20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至 AC1- AC3（亚共析钢）或 AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。
对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。
3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。
主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。
其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。
4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。
5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
金属学与热处理原理崔忠圻第三版课后题全部答案
互相排斥；但与下半部分应力相反，二者互相吸引。所以这些点缺陷大多易于被吸收而跑到正刃形位错的下半部分 或者负刃形位错的上半部分聚集起来。对于尺寸较小的置换原子，则易于聚集于刃形位错的另一半受压应力的地方。 正因为如此，刃形位错往往总是携带者大量的溶质原子，形成所谓的“柯氏气团”。这样一来，就会使位错的晶格畸 变降低，同时使位错难以运动，造成金属的强化。 22. 晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中内界面又有晶界、亚晶界、孪晶界、 堆垛层错和相界等。
第二章 纯金属的结晶
1.①过冷现象：金属结晶时实际来自晶温度低于理论结晶温度的现象叫做过冷现象；
②过冷度：金属的实际结晶温度 Tn 与理论结晶温度 Tm 之差称为过冷度；
③近程有序：在金属液体的微小范围内，存在着紧密接触规则排列的原子集团，称为近程有序；
④远程有序：在晶体中大范围的原子是紧密接触规则排列的，称为远程有序；
第一章 金属与合金的晶体结构
1. 金属键：贡献出价电子的原子，则变成正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电 子的静电作用而结合起来，这种结合叫做金属键，它没有饱和性和方向性。
根据金属键的本质，金属具有以下特性： 1 导电性：在外加电场的作用下，金属中的自由电子能够沿着电场方向定向运动，形成电流，从而有良 好的导电性； 2 导热性：自由电子的运动和正离子的振动使金属具有良好的导热性； 3 正电阻温度系数：当温度升高时，正离子或原子本身振动的振幅加大，可阻碍电子的通过，使电阻升 高，即表现为正电阻温度系数； 4 金属光泽：自由电子很容易吸收可见光的能量，而被激发到较高的能级，当它跳回到原有能级时，就 把吸收的可见光能量重新辐射出来，从而金属不透明，具有金属光泽； 5 延展性：金属键没有饱和性和方向性，故金属的两部分发生相对位移时，金属正离子始终被包围在电 子云中，即仍继续保持着金属键合，这样，金属就能经受变形而不断裂，具有延展性。 2. 由双原子作用模型图，R0 相当于原子的平衡位置，任 何对平衡位置的偏离，都会收到一个力（吸引力或排斥力） 的作用，促使其回到平衡位置。（此外原子间的最大结合力不 是出现在平衡位置，而是在 R1 位置，这个结合力与金属的理 论抗拉强度相对应。）在吸引力的作用下把远处的原子移近所 做的功能使原子的势能更低（为负值），当原子移至平衡位置 R0 时，其结合能达到最低值，此时原子的势能最低、最稳定。 任何对 R0 的偏移，都会使原子的势能增加，从而使原子处于 不稳定状态，原子就有力图回到低能状态，即回到平衡距离 的倾向。将上述双原子作用模型加以推广，不难理解，当大 量金属原子结合成固体时，为使固态金属具有最低的能量， 以保持其稳定状态，原子之间也必须保持一定的平衡距离， 这边是固态金属中原子趋于规则排列的重要原因。如果试图 从固态金属中把某个原子从平衡位置拿走，就必须对它做功， 以克服周围原子对它的作用力。这个要被拿走的原子周围邻 近的原子数越多，原子间的结合能就越低，能量越低的状态 是最稳定的状态，而任何系统都有自发从高能状态向低能状 态转化的趋势。因此，常见金属的原子总是自发地趋于紧密的排列。 4. 晶体结构：晶体结构是指晶体中的质点（原子、离子、分子或原子集团）的具体排列情况，也就是晶体中的这 些质点在三维空间有规律的周期性的重复排列方式； 晶格：为了方便起见，常人为地将阵点用直线连接起来形成空间格子，称之为晶格。 晶胞：为了简便起见，可以从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析阵点的排列的规律 性，这个最小的几何单元成为晶胞。 8.-2.52% 9.（112）（211）（121）（-112）（1-12）（-11-2）（2-11）（21-1）（-211）（-121）（1-21）（12-1）12 个晶面
金属学与热处理九到十三章习题
A. 奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在奥氏体晶粒内有孪晶
B. 珠光体的片间距愈小，碳原子的扩散距离减小，奥氏体形成速度加快
C. 其他条件相同的情况下散型相变，因此奥氏体晶核是通过扩散机制形成的
30、珠光体转变是个典型的扩散性转变，下列叙述是对其原因的说明，其中不正确的是（ C ）
13、奥氏体中存在未熔碳化物或铁素体，或还有某些非金属夹杂物，这些都会阻碍珠光体的形核，减缓珠光体转变。( F )
14、把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却，用以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。（ T ）
15、过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。（ T ）
A可锻铸铁 B球墨铸铁 C灰口铸铁 D白口铸铁
15、机械制造中，T10钢常用来制造（ B ）。A容器 B刀具 C轴承 D齿轮
16、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ）。A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有
7、粒状贝氏体是由条状亚单元组成的板条状铁素体和在其中呈一定方向分布的富碳奥氏体岛(有时还有少量碳化物)所构成的无明显的浮凸效应的复相组织。（ F ）
8、随奥氏体中碳含量的增加，马氏体转变后，其中片状马氏体增多，板条状马氏体减少。（ T ）
9、钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左。( F )
C．T12钢淬火＋低温回火
8、零件渗碳后，一般需经过（ A ）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A 淬火+低温回火 B正火 C调质 D淬火+高温回火
第二版金属学与热处理第九到十三章总结
⑤只有珠光体转变的“C”曲线：在中碳高Cr 钢3Cr13、3Cr13Si以及4Cr13 等钢中出现。
⑥在马氏体转变的Ms 点以上整个温度区间不出现“C”曲线：这类钢通常为奥氏体钢高温下稳定的奥氏体组织能全部过冷至室温。也可能有过剩碳化物的高温析出。
C 曲线上部的水平线A1是奥氏体和珠光体的平衡温度。 C曲线下面还有两条水平线分别表示奥氏体向马氏体开始转变温度 Ms点和奥氏体向马氏体转变终了温度Mf点。Ms和Mf温度多采用膨胀法或磁性法等物理方法测定。
3 影响过冷奥氏体等温转变的因素
3.1奥氏体成分的影响：
过冷奥氏体等温转变的速度反映过冷奥氏体的稳定性，而过冷奥氏体的稳定性可在C曲线上反映出来。过冷奥氏体越稳定，孕育期越长，则转变速度越慢，C曲线越往右移。反之亦然。
3.过渡型相变：如贝氏体转变。
第二节钢在加热时的转变
一、共析钢奥氏体的形成过程
钢在加热时奥氏体的形成过程是一个新相的形核、长大和均匀化的过程。以共析钢为例，根据Fe-Fe3C相图，加热前的原始组织为珠光体（即铁素体和渗碳体形成的机械混合物）。当加热到A1以上温度后，珠光体向奥氏体转变，转变包括以下四个基本的过程：
亚共析钢、过共析钢的奥氏体形成，以及先共析铁素体或二次渗碳体继续向奥氏体转变或溶解的过程，只有加热温度超过A3（亚共析钢）或Acm（过共析钢）后，才能全部转变或溶入奥氏体。特别地，对过共析钢，在加热到Acm以上全部得到奥氏体时，因为温度较高，且含碳量多，使所得的奥氏体晶粒明显粗大。
应该指出，在Fe-Fe3C相图中A1、A3、Acm是平衡时的相变温度（称为临界点），在实际生产中加热速度比较快，相变是在不平衡的条件下进行的，因此相变点要比相图中所示的相变温度高一些，分别以Ac1、Ac3、Accm表示，理论相变温度和实际相变温度之间的差值称为过热度；同理，冷却时相变的临界点分别以Ar1、Ar3、Arcm表示,其差值称为过冷度。实际生产中相变的临界温度不是固定不变的，它随着加热和冷却速度的不同而变化。
金属学与热处理--第十章
3、影响奥氏体晶粒大小的因素 （1）加热温度与保温时间
加热温度越高，晶粒长大速度 越快，最终晶粒尺寸越大。 在每一温度下加热，晶粒都存 在一加速长大期。奥氏体晶粒 长大到一定尺寸后，再延长加 热时间，晶粒将不再长大而趋 于一个稳定尺寸。 加热温度对奥氏体晶粒长大起 主要作用。
3、影响奥氏体晶粒大小的因素 （2）加热速度
奥氏体起始晶粒度：奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界 刚刚相互接触时的晶粒度。 奥氏体实际晶粒度：在某一实际热处理加热条件下所得 到的晶粒度。 奥氏体本质晶粒度：在930±10℃保温足够实时间（3—8 小时）后测定得到的晶粒度。本质晶粒度为1—4级的钢 称为本质粗晶粒钢，5—8级为本质细晶粒钢。
六、奥氏体晶粒长大及其控制 1、奥氏体的晶粒度
本质晶粒度反应奥氏 体在一定条件下的长 大趋势，并不表明一 定获得细小奥氏体晶 粒。
六、奥氏体晶粒长大及其控制 2、奥氏体晶粒长大与 第二相颗粒
奥氏体在高温下保持可 自发长大，其驱动力为 长大前后界面能的降低。 第二相颗粒的存在可阻 止奥氏体的晶粒长大， 其效果取决于第二相颗 粒的尺寸和数目。
2、奥氏体晶粒长大与第二相颗粒
1、共析碳钢奥氏体等温形成分析
1、共析碳钢奥氏体等温形成分析
在高于A1温度保温，奥氏体并不立即形成，而是需经过 一定孕育期之后才开始。温度越高，孕育期越短。 奥氏体开始形成速度较慢，以后逐渐加快，至50%形成量 达到最大值，其后又逐渐减慢。 温度越高，奥氏体形成速度越快，形成奥氏体所需时间 越短。 奥氏体刚刚形成后，还需要一段时间使残留碳化物溶解 和奥氏体成分均匀化。
2、影响奥氏体形成速度的因素 （1）温度和碳含量
温度升高，奥氏体形成速 度加快； 钢中碳含量越高，则碳化 物数量越多，奥氏体形核 部位越多、碳的扩散距离 越短、碳和铁的扩散系数 增大，奥氏体形成速度越 快；
《金属学与热处理》课程教学大纲
金属学与热处理课程代码：1013003总学时：96先修课程：普通化学、材料力学、物理化学、机械制造基础开课对象：金属材料工程专业一、课程的性质、目的与任务：1、性质：金属学与热处理是金属材料工程专业的一门主要技术基础课程，是该专业学生学习和研究工程材料及其工程技术的重要理论基础课程，其为进行进一步的专业课程学习打下理论和实验基础。
2、目的与任务：使学生掌握研究材料微观的方法，建立微观组织与宏观特性和性能间的联系与对应关系并通过实验掌握基本的金相实验方法。
二、教学基本内容与基本要求：3^基本内容(1)金属的晶体结构。
(2)纯金属结晶。
(3)二元合金的相结构与结晶。
(4)铁碳合金。
(5)三元合金相图。
(6)金属及合金的塑性变形与断裂。
(7)金属及合金的回复与再结晶。
(8)扩散。
(9)钢的热处理原理。
(10)钢的热处理工艺。
(11)工业用钢。
(12) 铸铁。
(13)有色金属及合金。
4、基本要求(1)掌握材料的基本结构、组织及与性能的联系。
(2)掌握材料的结晶过程及结晶过程组织变化的分析。
(3)利用相图分析材料的组织及组织转变。
(4)掌握金属的塑性变形过程及机理。
(5) 了解材料的强化途径及强化理论。
(教学要求：A -熟练掌握；B -掌握；C - 了解)本课程实验安排项目：16学时五、教学方法与教学手段1、教学方法采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以扩大学生的知识面为原则，增加课堂讨论内容，调动学生学习的主动性与积极性。
2、教学手段采用黑板教学、幻灯教学、挂图讲解等教学方法相结合，并开展电子教案、CAI课件的研制、引进和应用、研制多媒体教学系统。
六、建议教材与参考书目1、金属学与热处理，崔忠圻，机械工业出版社，2000.2、金属学原理，侯增寿，上海科学技术出版社，1990。
3、金属学与热处理，丁建生，机械工业出版社，20044、金属材料与热处理原理，赵忠，丁仁亮，周而康，哈尔滨工业大学出版社，2000o 七、大纲编写的依据与说明本课程教学大纲，是根据金属材料工程专业本科生培养目标与教学计划要求，结合本课程的性质、教学的基本任务和基本要求编写的。
《金属学与热处理》课程教学大纲
《金属学与热处理》课程教学大纲课程代号：ABJD0702课程中文名称：金属学与热处理课程英文名称：Meta11ographyandHeatTreatment课程类型：必修课程学分数：4学分课程学时数：64学时授课对象：材料成型与控制工程专业本课程的前导课程：高等数学，大学物理，画法几何及工程制图、材料力学、金工实习等课程一、课程简介《金属学与热处理》是材料成型与控制工程专业的专业基础课，着重阐述金属及合金的化学成分、组织结构与性能的内在联系以及在各种条件下的变化规律，比较全面系统地介绍金属与合金的晶体结构、金属及合金的相图与结晶、塑性变形与再结晶以及固态金属相变的基本理论。
并结合实例，从组织结构的角度出发来阐明问题，重点放在与金属材料学科有关的基本现象、基本概念、基本规律和基本方法上，以便为合理使用金属材料和制定热加工工艺规程，为从事金属与合金研究提供理论依据和线索。
通过对本课程的学习，使学生系统掌握《金属学与热处理》基本理论和基础知识，运用所学知识分析问题、解决问题，提高学生综合能力与素质，并为后继有关专业课程的学习打好基础；使学生在金属学基础理论方面具备阅读专业文献及进一步提高自学的能力；使学生具备运用金相光学显微分析方法分析金属及合金的组织、性能的能力。
通过课堂讲授，习题课和课堂讨论，课外作业，实验等教学环节的教学，重点培养学生的自学能力，动手能力，分析问题，解决问题的能力。
二、教学基本内容和要求第1章金属与合金的晶体结构课程教学内容：金属、金属的晶体结构、实际金属的的晶体缺陷。
课程的重点、难点：本章的重点是三种常见的金属晶体结构及其基本性能，实际金属晶体缺陷及其对性能的影响。
本章的难点是晶体结构缺陷。
课程教学要求：熟练掌握几何晶体学的基本知识和纯金属的三种典型的晶体结构；掌握晶面、晶向的表示方法；掌握合金相结构；掌握点缺陷、线缺陷与位错的基本概念，了解位错的运动以及面缺陷。
第2章纯金属的结晶课程教学内容：纯金属结晶的现象、金属的热力学条件、金属结晶的结构条件、形核、长大以及晶粒大小的控制。
金属学与热处理___崔忠圻___第九单元和第十单元
第九章钢的热处理原理1.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？答：金属固态相变主要特点：1、不同类型相界面，具有不同界面能和应变能2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、母相晶体缺陷对相变起促进作用6、原子的扩散速度对固态相变起有显著影响…..阻力：界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。
答：奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。
金属的晶粒越细小晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多（则晶粒缺陷越多，一般，位错运动到晶界处即停）在金属塑变时对位错运动的阻力越大，金属发生塑变的抗力越大，金属的强度和硬度也就越高。
晶粒越细，同一体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行，变形也会均匀些，虽然多晶体变形具有不均匀性，晶体不同地方的变形程度不同，位错塞积程度不同，位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金属的变形更均匀，在材料破坏前可以进行更多的塑性变形，断裂前可以承受较大的变形，塑性韧性也越好。
所以细晶粒金属不仅强度高，硬度高，而且在塑性变形过程中塑性也较好。
3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片粒状珠光体的形成过程4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。
答：从以下几个方面论述：形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。
试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点对比项目珠光体贝氏体形成温度高温区（A1以下）中温区（Bs 以下）转变过程形核长大形核长大领先相渗碳体铁素体转变共格性、浮凸效应无有共格、表面浮凸转变点阵切变无有转变时扩散Fe、C 均扩散Fe不扩散、均扩散转变合金分布通过扩散重新分布不扩散等温转变完全性可以不一定转变组织αFe3C αFe3C （上贝氏体）αε—Fe3C（下贝氏体）转变产物硬度低中5.. 珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？答：片状P 体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P 体，3C 颗粒越细小，Fe 分布越均匀，合金的强度越高。
金属学与热处理
一，金属的热加工与冷加工热加工在工业生产中，热加工通常是指将金属材料加热至高温进行锻造、热轧等的压力加工过程几乎所有的金属材料都要进行热加工和进一步加工：除了一些铸件和烧结件之外，几乎所有的金属材料都要进行热加工，其中一部分成为成品，在热加工状态下使用,另一部分为中间制品，尚需进一步加工无论是成品还是中间制品，它们的性能都受热加工过程所形成组织的影响热加工和冷加工的定义：从金属学的角度来看，所谓热加工是指在再结晶温度以上的加工过程；在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。
例如铅的再结晶温度低于室温，因此，在室温下对铅进行加工属于热加工。
钨的再结晶温度约为1200度，即使在1000度拉制钨丝也属于冷加工。
热加工过程中存在加工硬化和回复再结晶软化两个相反的过程：如前所述，只要有塑性变形，就会产生加工硬化现象，而只要有加工硬化，在退火时就会发生回复再结品。
由于热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变成过程，所以因塑性变形引起硬化过程和回复再结晶引起的软化过程几乎同时存在。
图7-26示意地表示了动静态再结晶的概念1.不过，这时的回复再结晶是边加工边发生的，因此称为动态回复和动态再结晶，而把变形中断或终止后的保温过程中，或者是在随后的冷却过程中所的回复于再结晶称为静态回复和静态再结晶2.它们与前面讨论的回复与再结晶（也属于静态回复和静态再结品）一致，唯一不同的地方是它们利用热加工的余热进行，而不需要重新加热金属材料热加工后的组织与性能受着热加工时的硬化过程和软化过程的影响1.由此可见，金属材料热加工后的组织与性能受着热加工时的硬化过程和软化过程的影响，而这个过程又受着变形温度、应变速率、变形程度以及金属本身性质的影响。
2.例如当变形程度大而加热温度低时，由变形引起的硬化过程占优势，随着加工过程的进行，金属的强度和硬度上升而塑性逐渐下降，金属内部的品格畸变得不到完全恢复，变形阻力越来越大，甚至会使金属断裂。
3.反之当金属变形程度较小而变形温度较高时，由于再结晶和晶粒长大占优势，金属的晶粒会越来越粗大，这时虽然不会引起金属断裂，也会使金属的性能恶化。
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（2）加入适量的Mo、W等有益的合金元素；
（3）对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法
12. 试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。TTT与CCT
答：首先连续冷却转变曲线与等温转变曲线临界冷却速度不同。其次连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧，且没有C曲线的下部分，即共析钢在连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。这是因为共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到Ms点而发生马氏体转变，所以不出现贝氏体转变。
（1）降低钢中杂质元素的含量；
（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；
（3）加入Mo、W等可以减轻；
（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；
（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
第二类（高温）回火脆性：是指淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。是一种可逆性的回火脆性。 防止方法
产物：回火马氏体。
第二类回火转变：残余A分解为回火M或下B，200~300℃；淬火后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和ε碳化物
组织为回火马氏体。
第三类回火转变：碳化物析出与转变，250~400℃，回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物）；250~400℃时，碳素钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FeXC更稳定的碳化物。在回火过程中除 ε-FeXC外，常见的还有两种：一种其组成与Mn5C2相近，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称θ碳化物，用θ-Fe3C表示。这两种碳化物的稳定性均高于ε-FeXC；通常在MS以下回火残余A转变为M，然后分解为回火M，而在B转变区回火，残余A转变为下B。
魏氏组织可通过细化晶粒、退火或锻造并适当控制冷却速度等方法消除。
8.. 、简述碳钢在回火转变和回火组织。
答：碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。
第一类回火转变：M分解为回火M，80~250℃；低碳马氏体发生碳原子向位错附近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含量降低；高碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以ε碳化物形式析出，使马氏体碳含量降低。
13、怎样获得粒状珠光体？
答：1）片状珠光体低温退火；
2）在奥氏体+渗碳体两相区加热，或加热转变不充分，将这样的过冷奥氏体缓冷而得到粒状珠光体；
3）马氏体或贝氏体组织的高温回火。
15、有一共析钢试样，其显微组织为粒状珠光体。同通过何种热处理工序可分别得到细片状珠光体、粗片状珠光体和比原始组织明显细小的粒状珠光体？
3.托氏体是马氏体在回火时形成的，实际上是铁素体基体内分布着极其细小的碳化物(或渗碳体)球状颗粒，在光学显微镜下高倍放大也分辨不出其内部构造，只看到其总体是一片黑的复相组织。
11.何为第一类回火脆性和第二类回火脆性?如何消除？
答：回火脆性：在某些温度区间回火时随回火温度的升高，钢的韧性反而下降的现象，称为回火脆性
5、简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构 板条马氏体和 的形貌特征和亚结构 并说明它们在性能上的差异。
1、 简述钢中板条马氏体 片状马氏体的形貌特征和亚结构 并说明它们在性能上的差异。 (10 分) 一般认为板条马氏体为位错马氏体马氏体内部有很多位错。片状马氏体为挛晶马氏体马氏体内部亚结构为挛晶。 板条马氏体的组织特征 每个单元呈窄而细长的板条板条体自奥氏体晶界向晶内相互平行排列成群其中的板条束为惯习面 相同的平行板条组成。板条宽度 0.10.2 微米长度小于 10 微米板条间有一层奥氏体膜一个奥氏体晶粒内包含几个板条群。一个奥氏体晶粒有几个束一个束内存在位向差时也会形成几个块。板条群之间为大角度晶界板条之间为小角度晶界。板条的立体形态可以是扁条状。 片状马氏体的特征 马氏体片互不平行而是呈一定的夹角排列在显微镜下观察时呈针状或竹叶状。初生者较厚较长横贯整个奥氏体晶粒第一片分割奥氏体晶粒以后的马氏体片愈来愈小。但一般不穿透晶界次生者尺 寸较小。初生片与奥氏体晶界之间、片与片之间互相撞击形成显微裂纹。当 WC≈1.42.0%时除具有上述特征外片的中央有中脊在两个初生片之间常见到呈“Z”字形分布的细薄片。立体形态为双凸透镜状断面为针状或竹叶状。故又称针状马氏体
试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。
对比项目 珠光体 贝氏体
形成温度 高温区（A1以 下） 中温区（Bs以下）
转变过程 形核长大 形核长大
领先相 渗碳体 铁素体
转变共格性、浮凸扩散 Fe、 C均扩散 Fe不扩散、 C均扩散
转变合金分布 通过扩散重新分布 不扩散
2.奥氏体是碳溶解在γ铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。例如，加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。
过共析钢是不可能得到板条马氏体的，智能得到针状或隐晶马氏体，为了控制其强韧性 必须得到隐晶马氏体，不能出现大量针状马氏体。
17、如何把含碳0.8%的碳钢的球化组织转变为1细片状珠光体2粗片状珠光体3比原来组织更细的球化组织
1.等温退火温度较高 2.等温退火温度较低3.球化退火
亚结构：上：位错缠结。下：缠结位错。
性能差异：下贝氏体具有高的强度和韧性，高的耐磨性，冲击韧性比上贝氏体好的多。
7. 什么是魏氏组织？简述魏氏组织的形成条件，对钢性能的影响及消除方法。
答： 魏氏组织：工业上将具有针（片）状铁素体或渗碳体加珠光体的组织称作魏氏组织，是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速较快的条件下，先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
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 ℃。
铁素体发生回复和再结晶为等轴状、碳化物球化粗大——回火索氏体。
9、比较珠光体,索氏体,托氏体和回火珠光体,回火索氏体,回火托氏体组织性能
1.珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。得名自其珍珠般（pearl-like）的光泽。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量为ωc＝0.77％。在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳休也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。
等温转变完全性 可以 不一定
转变组织 α+Fe3C α+Fe3C （上贝氏体）
α+ε—Fe3C（下贝氏体）
转变产物硬度 低 中
5.. 珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？
片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。
18. 如何将Wc=0.4%的退火碳钢处理成1在大块游离铁素体和铁素体基体上分布着细球状碳化物2铁素体基体上均匀分布着细球状碳化物。
1.球化退火 2.调质球化。
19、如果在800℃下按照一般的奥氏体化的时间加热，那么就会造成奥氏体晶粒粗大，再次淬火的时候，会因为奥氏体晶粒粗大，内应力过大，造成工件的开裂。一般应该先退火，再重新淬火。
6试述钢中上贝氏体和下贝氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。
答：形貌特征：上贝氏体：在光学显微镜下观察时呈羽毛状，在扫描电镜观察为一群由奥氏体晶界内平行长大的板条状或针状铁素体，在相邻铁素体条（针）之间夹杂着断续的短杆状碳化物。
下贝氏体：在光学显微镜下观察时呈竹叶状，铁素体呈片状，片与片之间以一定角度相交。（大部分呈60度和120度），在铁素体片内部分布碳化物。碳化物排列大部分与铁素体片的长轴约成60度角。
3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程?
4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。
答：从以下几个方面论述：形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。
通过球化退火可以得到粒状珠光体，至于其他的珠光体 可以通过等温处理来得到，而其片层间距可以通过控制等温温度来得到，比如细片状珠光体等温温度可以控制在600度 粗片状的可以控制在650-700.
16、为了提高过共析钢的强韧性，希望淬火时控制马氏体使其具有较低的含碳量，并希望有部分板条马氏体。试问如何进行热处理才能达到上述目的？
2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。
答：奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。
金属的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多（则晶粒缺陷越多，一般位错运动到晶界处即停），在金属塑变时对位错运动的阻力越大，金属发生塑变的抗力越大，金属的强度和硬度也就越高。晶粒越细，同一体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行，变形也会均匀些，虽然多晶体变形具有不均匀性，晶体不同地方的变形程度不同，位错塞积程度不同，位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金属的变形更均匀，在材料破坏前可以进行更多的塑性变形，断裂前可以承受较大的变形，塑性韧性也越好。所以细晶粒金属不仅强度高，硬度高，而且在塑性变形过程中塑性也较好。