最新金属热处理试题

热处理试题参考

一、金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？哪些构成相变驱动力？

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

新、旧相之间存在一定位向关系,并且新相往往在旧相的一定晶面上开始形成,这个晶面称为惯习面.

3. 相变阻力大（新相于母相之间必然存在弹性应变和应力，系统额外增加一项弹性应变能）

相界面上原子强制匹配引起的弹性应变能

共格＞半共格＞非共格

新、旧相比容差弹性应变能

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

驱动力：过冷度或过热度

二、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？

1.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

三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。

1.奥氏体的形核

2.奥氏体的长大

3. 残余碳化物的溶解

4.奥氏体a的均匀化

四、什么是奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响。

奥氏体本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10°C保温足够时间后测得的奥氏体晶粒大小。

奥氏体起始晶粒度：在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小

奥氏体实际晶粒度：在某一加热条件下所得的实际奥氏体晶粒大小。

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。

六、马氏体转变有哪些主要特点？

答：1．马氏体转变的热力学特点

奥氏体转变为马氏体有两个条件。第一是过冷奥氏体的冷却速度必须大于临界冷却速度，以抑制其发生珠光体或贝氏体转变；第二是奥氏体必须深度过冷，以获得足够的转变驱动力，所以只有低于Ms点以后才能发生马氏体转变（Ms点是开始发生马氏体转变的温度）。

2．马氏休转变的晶体学特点

（1）无扩散性马氏体转变为低温转变，此时铁原子和碳原子都已失去扩散能力。因此马氏体转变是以无扩散方式进行的。

（2）切变性马氏体转变是晶格切变过程，在切变过程中完成晶格重组，由面心立方晶格变成体心立方晶格。

（3）共格性马氏体转变时，新相和母相的点阵间保持了共格关系，即相界面上的原子既属于马氏体又属于奥氏体。而且整个界面是互相牵制的，这种界面叫“切变共格界面”。

（4）严格的位向关系和习惯面由于马氏体转变时新相和母相之间始终保持着切变共格性，所以马氏体转变后的新相和母相之间存在着严格的晶体学位向关系。

七、影响Ms点的主要因素有哪些？

答：影响Ms点的因素主要有：

1．化学成分钢的Ms点主要取决于它的奥氏体成分，其中碳是影响最强烈的因素，随着奥氏体中含碳量的增加，Ms和Mf点都不断下降。溶人奥氏体中的合金元素除Al.、Co提高Ms点，Si、B不影响Ms点以外，绝大多数合金元素均不同程度地降低Ms点。一般而言，凡是降低Ms点的合金元素，均会降低Mf点。

2．奥氏体晶粒大小实践证明，奥氏体晶粒增大会使Ms点升高。

3. 奥氏体的强度随着奥氏体强度的提高，Ms点降低。

4. 冷却速度对于大多数工业用钢而言，连续冷却的冷却速度很大范围内不影响Ms点。

八、什么是奥氏体稳定化现象？热稳定化和机械稳定化受哪些因素的影响？

答：奥氏体稳定化是指奥氏体内部结构在外界因素作用下发生某种变化而使奥氏体向马氏体转变呈现迟滞现象。通常把奥氏体稳定化分为热稳定化和机械稳定化两类。

1.热稳定化：淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中停留而引起奥氏体的稳定性提高，使马氏体转变迟滞的现象。

在Ms点以上点停留，使Ms升高，停留时间越长，Ms下降多；在Ms点以下点停留一段时间，继续冷却时，M转变并不立即进行，而是冷过一段温度后才继续转变，这种现象称“转变迟滞效应”。

停留温度一定，随停留时间增长，稳定化程度越高，转变迟滞加强，M％减少，γ％增多；

停留时间相同，随停留温度简短，稳定化程度增大；

钢中C%增加，稳定化程度增大，金属元素中碳化物元素Cr,Mo,V等有促进稳定化程度增加，非碳化物形成元素，无影响。

2. 机械稳定化：奥氏体在淬火过程中受到较大塑性变形而引起的稳定化现象。

变形温度越高，变形量越大，则奥氏体稳定化程度越大。

九、Md点的物理意义是什么？应力诱发马氏体转变在什么条件下发生？

答：Md是形变诱发马氏体相变开始点，即可获得形变诱发马氏体相变的最高温度。

应力诱发马氏体相变条件：在Ms点以上Md点以下发生塑性变形。

十、简述上贝氏体和下贝氏体的形貌特征，形成条件及性能差别。

答：上B：羽毛状，条状或针状。

形成条件：

温度在马氏体转变温度以上、珠光体转变温度以下范围的稍高温度；转变温度高于下贝氏体。碳含量在低、中碳钢中，随碳含量增加，铁素体板条变薄、渗碳体量增加。

下B：暗黑色针状或片状。

形成条件：

温度在马氏体转变温度以上、珠光体转变温度以下范围的稍低温度；转变温度低于上贝氏体。

性能差别：下贝氏体强度和韧性高上贝氏体。

十一、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线？

答：亚共析刚Ac3+30～50°C；过共析钢Ac1+30～50°C

若加热到Accm线以上，会带来一些不良后果：（1）由于渗碳体全部融入奥氏体，使淬火后钢的耐磨性降低（2）Ac1～Accm之间，存在未溶二次渗碳体，反而阻碍奥氏体晶粒长大，能够细化晶粒，从而使形成显微裂纹的倾向减小，（3）由于奥氏体中碳含量显著增高，使Ms点降低，淬火后残余奥氏体量增多，从而降低钢的硬度（4）加热温度高，使钢的氧化.脱碳加剧，也使淬火和开裂倾向增大，同时也缩短炉子的使用寿命。

十二、有物态变化的淬火介质的冷却特性和冷却机理如何？

答：有物态变化的淬火介质沸点都低于工件淬火加热温度，

冷却特性和机理：

第一阶段：蒸汽膜阶段。淬火介质因加热气化形成导热性能差的蒸汽膜，使工件冷却速度慢第二阶段：沸腾阶段。工件与介质直接接触，介质在工件表面激烈沸腾，通过介质气化不断带走大量热量，工件冷却速度快

第三阶段：对流阶段。当工件冷却至低于介质沸点时，主要靠对流方式进行冷却，工件冷却速度比蒸汽膜阶段还要缓慢

十三、热应力、组织应力和比容差造成的变形趋向如何？

答：（1）热应力：由于工件心部和表面冷却速度不一致，其冷却收缩不同而造成内应力。

热应力产生过程：

冷却初期，表面冷速快，表面收缩，产生拉应力；心部冷速慢，不收缩，产生压应力；

冷却结束，表面冷速慢，表面不收缩，产生压应力；心部冷速快，收缩，产生拉应力；

最终的淬火热应力：表面压应力、心部拉应力。

（2）组织应力：由于工件表层和心部发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力。

组织应力产生过程：