材料科学基础补充作业

一、45钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题：

1. 说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意义。

2. 过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变类型、组织形态和性能特点；

3. 在V1、V2、V3、V4 冷却速度下，各得到何种组织？

4. 指出与V1、V2、V3、V4相对应的热处理工艺名称是什么？

二、根据共析碳钢的过冷奥氏体转变C曲线(TTT曲线)(如图5-2所示)，请写出经过图中所示6种不同工艺处理后材料的组织名称以及硬度排列(从高到低)。

三、比较珠光体、索氏体、托氏体和回火马氏体、回火索氏体、回火托氏体的组织和性能。

答：1. A1线—共析线；Ms—马氏体转变开始线；1线—过冷奥氏体向铁素体转变开始线；2线—珠光体转变终了线；3线—贝氏体转变开始线。 2. 过冷奥氏体转变产物：珠光体，扩散型相变，片状组织，强度较高，塑性较好；铁素体，扩散型相变，块状组织，强度低，塑性好；马氏体，非扩散型相变，板条或片状，强度高，脆性大；贝氏体，兼有扩散与非扩散相变特点，上贝氏体，羽毛状，脆性大，下贝氏体，片状，强度高，韧性好。3．V1—铁素体、珠光体；V2—铁素体、珠光体；V3—铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体；V4—马氏体。4．V1、V2—退火，V3—正火，V4—淬火

2．(1) 马氏体+残留奥氏体，M+A'。(2) 马氏体+下贝氏体+残留奥氏体，M+B下+A'。

(3) 索氏体+马氏体+残留奥氏体，S+M+A'。(4) 索氏体或珠光体，S。(5) 下贝氏体，B 下。(6) 珠光体，P。硬度从高到低的排序为：(1)-(2)-(5)-(3)-(4)-(6)。

4．马氏体相变的基本特征表现为(主要为前两点)：(1) 无扩散性。马氏体相变时无需原子的扩散，没有原子的混合与再混合过程。新相M与母相A的化学成分完全相同。(2) 切变性。具体体现为：①相变的协调一致性：A→M(FCC→BCC)。通过原子的整体协调运动(切变)，晶体结构从FCC变成BCC。原子的移动距离小于原子间距。②表面浮凸效应。在经过抛光的表面，若发生马氏体转变，在切变时，将产生表面浮凸效应。这是由于点阵形变在转变区域中产生形状改变。③惯习面。M总是在母相的特定晶面上析出，伴随着M 相变的切变，一般与此晶面平行，此晶面为基体与M相所共有，称为惯习面。④新相与母相之间存在确定晶体学位向关系。两种著名的取向关系(钢的M转变)，即K-S关系和西山关系。实际材料的马氏体转变，一般与上述关系存在几度的偏差。(3) 马氏体相变时伴随有点阵畸变。(4) 马氏体转变存在开始温度Ms和终了温度Mf(或Mz)。

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。

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。

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，称为回火脆性第一类（低温）回火脆性:是指淬火钢在250-350℃回火时出现的脆性。这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。没有一个有效的热处理方法能消除钢中这种回火脆性，除非不在这个温度范围内回火，也没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素。但可以采取以下措施减轻第一类回火脆性。（ 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（1）提高钢材的纯度，尽量减少杂质；（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