金属热处理题库

第一章固态相变原理

一．基本概念

相变：物质从一种相转变为另一种相的过程

固态相变：固态金属在一定压力温度下，内部组织结构发生改变的现象

一级相变：在发生相变时，有体积的变化同时有热量的吸收或释放的相变

二级相变：在发生相变时，体积不变化的情况下，也不伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化的相变共析相变：由一个固相分解为两个固相的转变

沉淀析出：在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和(或)由之脱溶出微粒的过程调幅分解：过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程

扩散型相变：温度足够高、原子活动能力足够强、时间足够长情况下发生的相变

非扩散型相变：相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子运动是协调一致的过程。

相变驱动力：指母相在一定条件下通过相变转变为新相时的自由能降低量ΔG

相变势垒：相变时改组晶格所必须克服的原子间引力而产生的附加能量ΔG

二．基本原理

1.材料的强化手段

1.固溶强化

2.细晶强化

3.位错强化

4.第二相强化

5.位错强化

6.弥散强化

2.固态相变的过程

1.固态相变的形核

2.固态相变时晶核的长大

3.固态相变时所受的相变动力学

3.固态相变的热力学

1.在固态相变过程中，无论形核与否，相变需要驱动力，同时又遇到阻力。

2.相变驱动

力是使系统自由能下降的因素，相变阻力是相变导致系统自由能升高的因素

4.固态相变的动力学

具体描述相变微观机制、转变途径、转变速率以及一些物理学参量对相变的影响，从而得到相变与时间的关系

三．考试题型

一级相变：凡新旧两相化学位相等，化学位的一次偏导不相等的相变

二级相变：凡新旧两相化学位相等，化学位的一次偏导也相等，但化学位的二次偏导不相等的相变

四．简答

1.简述固态相变的特点：1.相变阻力大

2.新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系

3.惯习现象

4.母相晶体缺陷促进相变

5.易出现过渡相

2.金属固态相变中的形核特征：1.均匀形核2.不均匀形核

3.晶界形核

4.位错形核

5.空位及

空位集团

第二章热处理基础

一基本概念

热处理：是将材料通过特定的加热和冷却方法获得所需的组织和性能的工艺过程

奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体

珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（Fe+Fe3C 含碳0.77%）。

马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体

贝氏体：铁素体、碳化物组成的复相组织

晶粒度：用来表示奥氏体的晶粒大小

奥氏体化：在临界点以上加热，以获得均匀的奥氏体组织

均匀形核：在均匀母相中由晶胚发展为新相晶核的过程

非均匀形核：若新相优先在母相中的不均匀结构处形核的过程

能量起伏：指体系中每个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象

结构起伏：液态金属从宏观上看是原子作无规则排列的非晶体，但其中包含着许多类似晶体结构的、时大时小、时长时消的原子有序集团，这种现象称为“结构起伏”。

成分起伏：在熔融状态的合金中,在某一微区某一瞬时内浓度呈现不同于平均浓度的周期性变化的现象

组织遗传：在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象

二基本原理

1.适合热处理强化的材料要求：固相转变、第二相强化（只有固态相变的合金才能进行热处理）

2.奥氏体化的原理：奥氏体化可通过扩散和非扩散两种方式。高速加热时奥氏体化是通过非扩散方式形成的，在较低速加热时是通过扩散方式形成的，其还受到碳原子的扩散控制，因为铁原子自扩散影响很小

3.奥氏体化的晶粒控制：1.两相区或临界区加热2.“零”保温3.快速加热

4.细化原始组织

5.循环加热

6.形变热处理

4.奥氏体化的影响因素：1.加热温度2.加热速度3.保温时间4．合金元素

5.原始组织

5.亚共析、共析、过共析钢奥氏体化的差异

三考试题型

1.奥氏体晶核是在缺陷（位置）通过扩散机制（原理）形成。

2.奥氏体晶粒的长大是通过互相吞并、晶界推移、扩散来进行的。

3.共析钢等温转变动力学图的特点包括：（1）有孕育期（2）随温度升高，孕育期缩短，

速度加快

4.细小的奥氏体晶粒能使奥氏体等温转变图右移，降低了钢的临界冷却速度，所以细晶

粒的钢具有较高的淬透性。（对）

四名称解释

1.奥氏体：碳溶于γ-Fe所形成的固溶体，存在于共析温度以上，最大碳含量为

2.11%，

面心立方结构，具有良好的塑性

2.晶粒度：表示晶粒大小的尺度叫晶粒度，可用晶粒的平均面积或平均直径表示，

又分成起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度三种

3.组织遗传：合金钢构件在热处理时，常出现由于锻压、轧制、铸造、焊接等工艺而形

成的原始有序粗晶组织。这些非平衡的粗晶有序组织（马氏体、贝氏体、魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象五简答题

1.奥氏体化对钢热处理的意义是什么？奥氏体的晶粒大小对热处理后的组织和性能有何影响？

意义：加热温度高于相变温度，钢在加热和保温阶段（保温的目的是使钢件里外加热到同一温度），将发生室温组织向均匀的奥氏体组织的转变，称奥氏体化，奥氏体化过程也是形核与长大过程，是依靠铁原子和碳原子的扩散来实现的，属于扩散型相变影响：奥氏体晶粒大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响，奥氏体的晶粒细小，则冷却后转变产物的晶粒也细小，其强度，塑性，韧性较好。反之，晶粒粗大，转变后产物晶粒粗大，强度，塑性较差，特别是冲击韧性显著降低。

2.试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。

过程：1.奥氏体晶核的形成2.奥氏体晶核长大3.残留渗碳体的溶解4.奥氏体成分均匀化

方法：1.两相区或临界区加热2.“零”保温3.快速加热4.细化原始组织5.循环加热6.形变热处理

3.画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度