金属热处理原理复习参考
金属热处理复习
v1.0 可编辑可修改第一章1、热处理的目的改变钢的内部结构，以改善钢的性能。
2、热处理的作用1)提高钢的力学性能，延长机器零件的使用寿命。
2)消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更均匀。
3)使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
3、原则上，只有在加热或冷却时发生溶解度显著变化或者发生类似纯铁的同素异构转变，即固态相变发生的合金才能进行热处理强化。
4、Ac1：加热时珠光体转变为奥氏体的开始温度；Ar1：冷却时奥氏体转变为珠光体的开始温度；Ac3：加热时游离铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3：冷却时奥氏体析出游离铁素体的开始温度；Accm：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；Arcm：冷却时奥氏体析出二次渗碳体的开始温度。
5、热处理通常由加热、保温和冷却三个阶段组成。
通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化。
6、珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化。
（1）奥氏体形核：珠光体加热到A1点以上，首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成奥氏体晶核；铁素体与渗碳体都不能直接转变为奥氏体。
在铁素体与渗碳体的界面上具备奥氏体形核所需要的浓度、结构起伏和能量起伏条件，因此奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
（2）奥氏体的长大：奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散以及铁素体继续向奥氏体转变而进行的。
C原子的扩散；奥氏体晶格改组；长大速度：向铁素体方向大于渗碳体方向，温度越高速度差越大。
（3）残余Fe3C溶解；（4）奥氏体均匀化；7、影响奥氏体等温形成速度的因素（1）加热温度和保温时间的影响1）加热温度必须高于A1温度，珠光体才能向奥氏体转变，转变前有一段孕育期。
温度越高，孕育期越短。
2）转变温度越高，奥氏体的形成速度越快，转变所需要的时间越短。
3）为了获得相同的奥氏体状态，既可以通过低温长时间加热得到，也可由高温短时间加热得到。
钢的热处理复习与思考及答案
第四章 钢的热处理?复习与思考一、名词解释 1.热处理 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预 期的组织结构与性能的工艺。
2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。
3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。
4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。
5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。
6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。
7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体 组织的热处理工艺。
8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。
9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。
10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。
11.渗氮在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。
二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。
2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。
3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。
4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。
5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。
6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。
7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火 和 贝氏体等温 淬火等。
金属学与热处理复习题带答案
一、名词解释（每小题2分，共14分）1. 结构起伏：短程有序的原子集团就是这样处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态之中仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样，这种不断变化着的短程有序的原子集团称为结构起伏。
2. 非自发形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非自发形核。
3. 相：相是指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
4. 柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近偏聚的溶质原子好像形成一个溶质原子“气团”，成为“柯氏气团”5. 选择结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相的化学成分不同的结晶称为选择结晶。
6. 形变强化：在塑形变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形过程的增加，金属的强度、硬度增加，而塑形、韧性下降，这一现象称为形变强化。
7. 晶胞：晶格中能够完全反应晶格特征的最小几何单元。
二、选择题1.下列元素中能够扩大奥氏体相区的是（ d ）。
A WB MoC CrD Ni2.属于强碳化物形成元素的是（ c ）。
A W，Mo, CrB Mn, Fe, NiC Zr, Ti, NbD Si, Be, Co3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（ a ）。
A CoB CrC MoD Mn4.调质钢中通常加入（ c ）元素来抑制第二类回火脆性。
A CrB NiC MoD V5. 下列钢种属于高合金钢的是（ d ）A 40CrB 20CrMnTiC GCr15D W18Cr4V6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（ b ）A V、Cr、SB Al、Ni、SiC W、Mn、PD Mg、B、Cu7. 选出适合制作热作模具的材质（ d ）A 20CrMnTiB Cr12C 2Cr13D 5CrNiMo三、填空1. 铸锭组织的三个典型区域是（表层细晶粒区）、（内部柱状晶区）和（中心等轴晶区）。
《金属学与热处理》复习题参考答案
《金属学与热处理》复习题绪论基本概念：1.工艺性能:金属材料适应实际加工工艺的能力。
（分类）2.使用性能：金属材料在使用时抵抗外界作用的能力。
（分类）3.组织：用肉眼，或不同放大倍数的放大镜和显微镜所观察到的金属材料内部的情景。
宏观组织：用肉眼或用放大几十倍的放大镜所观察到的组织。
（金属内部的各种宏观缺陷）显微组织：用100-2000倍的显微镜所观察到的组织。
（各个组成相的种类、形状、尺寸、相对数量和分布，是决定性能的主要因素）4：结构：晶体中原子的排列方式。
第一章基本概念：1.金属：具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温度升高而增加。
2.金属键；金属正离子和自由电子之间相互作用而形成的键。
3.晶体：原子（离子）按一定规律周期性地重复排列的物质。
4.晶体特性：(原子)规则排列；确定的熔点；各向异性；规则几何外形。
5.晶胞：组成晶格的最基本的几何单元。
6.配位数:晶格中任一原子周围与其最近邻且等距的原子数目。
7.晶面族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶面称为晶面族。
8.晶向族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族。
9.多晶型性：当外部条件（如温度和压强）改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。
又称为同素异构转变。
10.晶体缺陷：实际晶体中原子排列偏离理想结构的现象。
11.空位：晶格结点上的原子由于热振动脱离了结点位置，在原来的位置上形成的空结点。
12.位错：晶体中有一列或若干列原子发生了有规则的错排现象，使长度达几百至几万个原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。
13.柏氏矢量：在实际晶体中沿逆时针方向环绕位错线作一个闭合回路。
在完整晶体中以同样的方向和步数作相同的回路，由回路的终点向起点引一矢量，该矢量即为这条位错线的柏氏矢量。
14.晶粒：晶体中存在的内部晶格位向完全一致，而相互之间位向不相同的小晶体。
15.各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而晶体在不同方向上的性能有所差异。
金属学与热处理复习资料(本)
金属学与热处理复习资料一、名词解释1、晶体：原子在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2、非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3、晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
4、晶胞：构成晶格的最基本单元。
5、晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
6、单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
7、合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
8、组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
9、相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
10、固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
11、结晶：纯金属或合金由液体转变为固态的过程。
12、重结晶：金属从一种固体晶态改变了晶体结构转变为另一种固体晶态的过程。
13、过冷度：理论结晶温度（T0）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。
14、铁素体：碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体。
15、渗碳体：是铁与碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。
16、奥氏体：碳溶解于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
17、珠光体：是由铁素体与渗碳体组成的机械化合物。
18、莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物为莱氏体。
19、同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。
20、实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢冷却后的组织和性能。
21、马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。
22、贝氏体：渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。
根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。
23、淬透性：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。
24、淬硬性：淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体所能达到的最高硬度。
25、调质处理：淬火后高温回火的热处理工艺组合。
金属学与热处理复习题
第一章 复习题晶向指数相同，符号相反的为同一条直线原子排列相同但空间位向不同的所有晶向晶面指数的数字和顺序相同，符号相反则两平面互相平行晶面的空间位向不同但原子排列相同的所有晶面当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）平行时hu+kv+lw=0当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）垂直时h=u ，K=v ，l=w晶体的各向异性原因: 在不同晶面上的原子紧密程度不同纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。
面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向刃型位错的四个特征（作业）螺型位错的四个特征（作业）面心立方（FCC ） 体心立方（BCC ） 密排六方（HCP ）晶胞原子数原子半径配位数致密度同素异构转变定义--18页晶体缺陷的分类：常见的点缺陷：常见的面缺陷：第二章 复习题一、填空1、金属结晶两个密切联系的基本过程是 和2 、金属结晶的动力学条件为3 、金属结晶的结构条件为4 、铸锭的宏观组织包括5、如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的晶粒更细 ，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的晶粒 粗大 ，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的晶粒更细，薄铸件的晶粒比厚铸件晶粒更细 。
二、问答1、金属的结晶形核45页2、金属的长大的要点52页2、铸锭三晶区名称及形成过程（柱状晶为重点）3、影响柱状晶生长的因素56-57页三、名词解释：1、细晶强化2、变质处理3、铸造织构第三章二元合金的相结构与结晶作业题（复习题）1、概念合金、相、固溶体、固溶强化、、离异共晶、伪共晶2、填空1）固溶体按照溶质原子在晶格中所占位置分为和。
2）固溶体按照固溶度不同分为和。
3）置换固溶体溶解度的影响因素有、、、、和温度。
4）置换固溶体中原子半径相对差别Δr 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成无限固溶体。
5）间隙固溶体形成无限固溶体（填“有可能”“不可能”）6）正温度梯度下：随成分过冷程度增大分别形成、和。
金属学与热处理期末复习总结
一、名词解释：1热强性：在室温下,钢的力学性能与加载时间无关,但在高温下钢的强度及变形量不但与时间有关,而且与温度有关,这就是耐热钢所谓的热强性;2形变热处理：是将塑性变形同热处理有机结合在一起,获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法;3热硬性：热硬性是指钢在较高温度下,仍能保持较高硬度的性能;4固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到的热处理工艺;5回火脆性：是指回火后出现韧性下降的;6二次硬化：某些铁碳合金如高速钢须经多次回火后,才进一步提高其硬度;7回火稳定性：在时,抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性;8淬硬性：指钢在淬火时硬化能力,用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示;9水韧处理：将钢加热至奥氏体区温度1050-1100℃,视钢中碳化物的细小或粗大而定并保温一段时间每25mm壁厚保温1h,使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中,然后在水中进行淬火,从而得到单一的奥氏体组织;10分级淬火：将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体转变;11临界淬火冷却速度：是过冷奥氏体不发生分解直接得到全部马氏体含残留奥氏体的最低冷却速度;12季裂：它指的是经冷变形后的金属内有拉伸应力存在又处于特定环境中所发生的断裂; 13奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;14本质晶粒度：本质晶粒度用于表征钢加热时晶粒长大的倾向;二、简答：1 何为奥氏体化简述共析钢的奥氏体化过程;答：1、将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程;2、它是一种扩散性相变,转变过程分为四个阶段;1形核;将珠光体加热到Ac1以上,在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核;珠光体群边界也可形核;在快速加热时,由于过热度大,铁素体亚边界也能形核;2长大;奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变;为了相平衡,奥氏体的两个相界面自然地向铁素体和渗碳体两个方向推移,奥氏体便不断长大;3残余渗碳体的溶解;铁素体消失后,随着保温时间的延长,通过碳原子扩散,残余渗碳体逐渐溶入奥氏体;4奥氏体的均匀化;残余渗碳体完全溶解后,奥氏体中碳浓度仍是不均匀的;只有经长时间的保温或继续加热,让碳原子进行充分地扩散才能得到成分均匀的奥氏体;2 奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有何影响简述影响奥氏体晶粒大小的因素;答：1、奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响;奥氏体晶粒度越细小,冷却后的组织转变产物也越细小,其强度也越高,此外塑性,韧性也较好;但奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长会显着降低钢的冲击韧度、减少裂纹扩展功和提高脆性转变温度;2、奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标,主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小;1加热温度和保温时间的影响加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大;2加热速度的影响加热速度越快,奥氏体的实际形成温度越高,形核率和长大速度越大,则奥氏体的起始晶粒越细小,但快速加热时,保温时间不能过长,否则晶粒反而更加粗大;3钢的化学成分的影响在一定含碳量范围内,随着奥氏体中含碳量的增加,碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大,晶粒长大倾向增加,但当含碳量超过一定限度后,碳能以未溶碳化物的形式存在,阻碍奥氏体晶粒长大,使奥氏体晶粒长大倾向减小;4钢的原始组织的影响钢的原始组织越细,碳化物弥散速度越大,奥氏体的起始晶粒越细小,相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小;3 简述影响过冷奥氏体等温转变的因素;答：奥氏体成分含碳量、合金元素、奥氏体状态钢的原始组织、奥氏体化的温度和保温时间及应力和塑性变形;1、含碳量的影响亚共析钢随奥氏体含碳量增加,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;过共析钢随含碳量的增加,使C曲线向左移,Ms和Mf点降低;2、合金元素的影响除Co、AlWAl>%外,所有合金元素的溶解到奥氏体中后,都增大过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移,Ms和Mf点降低;3、奥氏体状态的影响奥氏体化温度越低,保温时间越短,奥氏体晶粒越细小,C曲线左移;4、应力和塑性变形的影响在奥氏体状态下承受拉应力会加速奥氏体的等温转变,承受压应力则会阻碍这种转变;对奥氏体进行塑性变形有加速奥氏体转变的作用,C曲线左移;4简述片状珠光体和粒状珠光体的组织和性能;答：1、片状珠光体组织：WC=%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织;性能：主要决定于片间距;片间距越小,钢的断裂强度和硬度均随片间距的缩小而增大;随片间距减小,钢的塑性显着增加;片间距减小,塑性变形抗力增大,故强度;硬度提高;2、粒状珠光体组织：渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中的组织性能：主要取决于渗碳体颗粒的大小,形态与分布;钢的成分一定时,渗碳体颗粒越细,相界面越多,则刚的硬度和强度越高;碳化物越接近等轴状、分布越均匀,则钢的韧性越好;粒状珠光体的硬度和强度较低,塑性和韧性较好,冷变形性能,可加工性能以及淬火工艺性能都比珠光体好;5何为马氏体简述马氏体的晶体结构、组织形态、性能及转变特点;答：是碳在α-Fe中过饱和的间隙固溶体;2、马氏体的晶体结构在钢中有两种:体心正方结构WC<%,c/a=1;体心正方结构WC>%,c/a>1;组织形态：板条马氏体、片状马氏体200℃以上,WC<%,完全形成板条马氏体,因其体内含有大量位错又称位错马氏体;特点强而韧%<WC<1%,为板条马氏体和片状马氏体的混合物;200℃以下,WC>%,完全形成片状马氏体,因其亚结构主要为孪晶又称孪晶马氏体;特点硬而脆4、1马氏体的显着特点是高硬度和高强度,原因包括固溶强化、相变强化、时效强化、原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小;马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量;合金元素对马氏体的硬度影响不大,但可以提高其强度;2马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构;5、1无扩散性;奥氏体成分保留在马氏体中2马氏体转变的切变共格性3马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系4马氏体转变是在一定温度范围内进行的6 简述淬火钢的回火转变、组织及淬火钢在回火时的性能变化;答：1、钢的回火转变包括五个方面180℃-100℃以下温度回火,马氏体中碳的偏聚,组织是马氏体马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体280℃-100℃回火,马氏体开始分解,组织是回火马氏体回火马氏体：低碳马氏体和ε碳化物组成的混合物,称为回火马氏体;3200℃-300℃回火,残余奥氏体开始转变,组织是回火马氏体4200℃-400℃回火,碳化物的转变为Fe3C,组织是回火托氏体回火托氏体：由针状α相和无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物;5500℃-650℃渗碳体的聚集长大和α相回复或再结晶,组织是回火索氏体回火索氏体：回复或再结晶的铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物;2、回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高,钢的抗拉强度、屈服强度和硬度下降,塑性、韧性提高;7 简述回火脆性的分类、特点及如何消除;答：1分类：第一类回火脆性低温回火脆性250℃-400℃和第二类回火脆性高温回火脆性450℃-650℃2特点第一类回火脆性：1具有不可逆性第二类回火脆性：1具有可逆性；2与后的有关3与组织状态无关,但以M的脆化倾向3如何消除第一类回火脆性：无法消除,合金元素会提高脆化温度;第二类回火脆性：1选择含杂质元素极少的优质钢材以及采用形变热处理；2加入适量的Mo、W等合金元素阻碍杂质元素在晶界上便聚；3对亚共析钢在A1~A3临界区可采用4采用高温回火后快冷的方法可抑制回火脆性,但不适用于对回火脆性敏感的较大工件;8 叙述淬透性和淬硬性及淬透性和实际条件下淬透层深度的区别;答：1、淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,它反映过冷奥氏体的稳定性,与钢的临界冷却速度有关;临界冷却速度越慢,淬透性越大;其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示;2、淬硬性：是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力,主要取决于马氏体中的含碳量,含碳量越高,淬硬性越大;用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示;3、实际条件下的淬透层深度：是指具体条件下测定的半马氏体区至表面的深度;4、区别：1同一材料的淬透层深度与工件尺寸、冷却介质有关.工件尺寸小、介质冷却能力强,淬透层深;2淬透性与工件尺寸、冷却介质无关,它是钢的一种属性;相同奥氏体化温度下的同一钢种,其淬透性是确定不不变的;9 何谓淬火热应力、组织应力影响因素都是什么简述热应力和组织应力造成的变形规律;答：1、淬火热应力：工件在加热或冷却时由于内外的温度差异导致热涨或冷缩的不一致所引起的内应力;2、组织应力：工件在冷却过程中,由于内外温差造成组织转变不同时,引起内外比体积的不同变化而引起的内应力;3、影响因素：1含碳量的影响：随着含碳量的增加热应力作用逐渐减弱组织应力逐渐增强;2合金元素的影响：加入合金元素热应力和组织应力增加;3工件尺寸的影响：a.在完全淬透的情况下随着工件直径的增大淬火后残余应力将由组织应力性逐渐变成热应力性;b.在未完全淬透的情况下所产生的应力特性是与热应力相似的,工件直径越大淬硬层越薄,热应力特性越明显;4淬火介质和冷却方法的影响:如果在高于Ms点以上的温度区域冷却速度快而在温度低于Ms点区域冷却速度慢则为热应力性,反之则为组织应力型;4、变形规律：1热应力引起的变形①沿最大尺寸方向收缩,沿最小尺寸方向伸长；②平面凸起,直角变钝,趋于球形；③外径胀大,内径缩小;2组织应力引起变形与热应力相反;10 何谓回火叙述回火工艺的分类,得到的组织,性能特点及应用;答：1、回火：回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺;2、分类: 低温回火：1得到回火马氏体;2在保留高硬度、高强度及良好的耐磨性的同时又适当提高了韧性,降低内应力;3适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火件;中温回火：1得到回火托氏体;2基本消除了淬火应力,具有高的弹性极限,较高的强度和硬度,良好的塑性和韧性;3适用于弹簧热处理及热锻模具;高温回火：1得到回火索氏体;2获得良好的综合力学性能,即在保持较高的强度同时,具有良好的塑性和韧性;3广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理;也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理;11 简述化学热处理的一般过程；渗碳的工艺、渗层深度、渗碳后表层含碳量、用钢、热处理、组织和应用;答：1、过程：1介质渗剂的分解2工件表面的吸收3原子向内部扩散;2、渗碳工艺：气体渗碳法,固体渗碳,离子渗碳3、渗碳层厚度由表面到过度层一半处的厚度：一般为-2mm;4、渗碳层表面含碳量：以%%为最好;5、用刚：为含的低碳钢和低碳合金钢;碳高则心部韧性降低;6、热处理：常用方法是渗碳缓冷后,重新加热到Ac1+30-50℃淬火分三类：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火+低温回火;7、组织：表层：高碳M回+颗粒状碳化物+A少量心部：低碳M回+铁素体淬透时、铁素体+索氏体8、应用：拖拉机履带板,坦克履带板。
金属热处理原理及工艺考试试题及答案1
《金属热处理原理及工艺》习题二参考答案1.真空加热的特点有哪些?答:1)加热速度缓慢2)氧化作用被抑制3)表面净化4)脱气作用5)蒸发现象2.有一批马氏体不锈钢工件（1Cr13、2Cr13、3Cr13）在真空中加热淬火后发现表面抗蚀性显著下降，试分析可能的原因。
答:由于真空加热过程中的金属蒸发，表面Cr含量降低，不再满足1/8定律，从而导致抗蚀性显著下降。
3.试比较退火和正火的异同点。
答：相同点：均为中间热处理工艺；均获得接近平衡态珠光体类组织。
不同点：冷却速度不同；过冷度不同；正火会发生伪共析转变，对于高碳钢，无先共析相；正火可以作为性能要求不高零件的最终热处理。
4.简述正火和退火工艺的选用原则。
答：1)Wc＜0.25%低碳钢：正火代替退火（从切削加工性角度考虑）2)0.25%＜Wc＜0.5%：正火代替退火（从经济性考虑（此时硬度尚可加工））3)0.5%＜Wc＜0.7%：完全退火（改善加工性）4)Wc＞0.7%：球化退火（如果有网状渗碳体，先用正火消除）5)正火可作为性能要求不高零件的最终热处理6)在满足性能的前提下，尽可能用正火代替退火（经济性角度考虑）5.根据球化退火的工艺原理，球化退火可分为哪四大类？各自的适用范围是什么？答：球化退火工艺适用范围低温球化（接近Ac1长时间保温球化）Ac1－（10～30℃）高合金结构钢及过共析钢降低硬度、改善加工性，以及冷变形钢的球化退火。
球化效果差，原始组织粗大者更不适用。
细珠光体在低温球化后仍保留大量细片状碳化物。
缓慢冷却球化退火Ac1+（10～20℃）共析及过共析碳钢的球化退火；球化较充分，周期长。
等温球化退火Ac1+（20～30℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢、合金工具钢的球化退火；球化充分，易控制，周期较短，适宜大件。
周期（循环）球化退火Ac1+（10～20℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢及合金工具钢的球化退火；周期较短，球化较充分，但控制较繁，不宜大件退火。
热处理习题及答案(吴超版)
金属热处理原理及工艺复习题一、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？1．相变特征：（1）新相和母相间存在不同的界面（相界面特殊），按结构特点可分为三种：共格界面、半共格界面、非共格界面。
（2）新相晶核与母相间有一定的位向关系、存在惯习面（3）产生应变能，相变阻力大（4）易出现过渡相：在有些情况下，固态相变不能直接形成自由能最低的稳定相，而是经过一系列的中间阶段，先形成一系列自由能较低的过渡相（又称中间亚稳相），然后在条件允许时才形成自由能最低的稳定相．相变过程可以写成：母相―→较不稳定过渡相―→较稳定过渡相―→稳定（5）母相晶体缺陷的促进作用：固态相变时，母相中晶体缺陷起促进作用。
新相优先在晶体缺陷处形核。
（6）原子的扩散速度对固态相变有显著的影响。
固态相变必须通过某些组元的扩散才能进行，扩散成为相变的主要控制因素。
2．相变阻力：相界面的存在，产生应变能，原子的扩散3．相变驱动力：存在位相关系和惯习面，过渡相的形成，晶体缺陷二、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的两相界面上形成，原因是：(1)两相界面处碳原子的浓度差较大，有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度；(2)两相界面处原子排列不规则，铁原子可通过短程扩散由母相点阵向新相点阵转移，形核所需结构起伏小(3)两相界面处杂质和晶体缺陷多，畸变能高，新相形核可能消除部分缺陷使系统自由能降低，新相形成的应变能也容易释放；三、简述珠光体转变为奥氏体的基本过程。
奥氏体转变（由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解、以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程）：奥氏体形核→奥氏体晶核向α和Fe3C两个方向长大→剩余碳化物溶解→奥氏体均匀化四、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。
本质晶粒度：根据标准试验方法，在930＋ 10℃保温足够时间（3～8小时）后测得的奥氏体晶粒大小。
第七章金属热处理原理复习题（已做完）
第七章⾦属热处理原理复习题（已做完）第七章《⾦属热处理原理》部分复习题⼀、名词解释：1.实际晶粒度：某⼀具体热处理或热加⼯条件下的奥⽒体的晶粒度叫实际晶粒度2.马⽒体、贝⽒体（上贝⽒体和下贝⽒体）：过冷奥⽒体的等温转变中温转变时渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物称为贝⽒体，上贝⽒体(B上)：550℃～350℃，呈⽻⽑状，⼩⽚状的渗碳体分布在成排的铁素体⽚之间，下贝⽒体(B 下)：350℃～Ms：在光学显微镜下为⿊⾊针状，在电⼦显微镜下可看到在铁素体针内沿⼀定⽅向分布着细⼩的碳化物(Fe2.4C)颗粒。
贝⽒体：过冷奥⽒体的连续冷却转变时碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体。
⼆、填空题：1．钢加热时奥⽒体形成是由奥⽒体形核；晶核的长⼤；未溶碳化物（Fe3C）溶解；奥⽒体成分均匀化等四个基本过程所组成。
2．在过冷奥⽒体等温转变产物中，珠光体与屈⽒体的主要相同点是都是它们都是珠光体类型的组织，不同点是层间距不同，且珠光体层间距较⼤，屈似体层间距最⼩。
3．⽤光学显微镜观察，上贝⽒体的组织特征呈⽻⽑状状，⽽下贝⽒体则呈⿊⾊针状。
4．与共析钢相⽐，⾮共析钢C曲线的特征是多⼀条过冷A→F或(Fe3CⅡ)的转变开始线，亚共析钢左上部多⼀条过冷A转变为铁素体（F）的转变开始线，过共析钢多⼀条过冷A中析出⼆次渗碳体(Fe3CII) 开始线。
5．马⽒体的显微组织形态主要有板条状、针状两种。
其中板条状马⽒体的韧性较好。
6．⾼碳淬⽕马⽒体和回⽕马⽒体在形成条件上的区别是前者是在淬⽕中形成，后者在低温回⽕时形成，在⾦相显微镜下观察⼆者的区别是前者为⽵叶形，后者为⿊⾊针装。
7．⽬前较普遍采⽤的测定钢的淬透性的⽅法是“末端淬⽕法”即端淬试验。
三、判断题：1．所谓本质细晶粒钢就是⼀种在任何加热条件下晶粒均不发⽣粗化的钢。
（×）2．当把亚共析钢加热到A c1和A c3之间的温度时，将获得由铁素体和奥⽒体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥⽒体的碳含量总是⼤于钢的碳含量。
金属热处理原理与工艺复习大纲
金属热处理复习提纲考试题型及分值：一、名词解释题（共5题，3分/题，共15分）二、选择题（共15题，2分/题，共30分）三、判断正误题（共10题，1分/题，共10分）四、简答题（共5题，6分/题，共30分）五、综合题（共1题，15分/题，共15分）第一部分热处理原理基本概念：同素异构转变、热处理、奥氏体、本质晶粒度、过冷奥氏体、铁素体、片状珠光体、粒状珠光体、马氏体、残余奥氏体、上贝氏体、下贝氏体、C曲线、临界冷却速度、固溶、脱溶沉淀、时效、人工时效、自然时效、过时效———————————————————————————————————————————————同素异构转变：纯金属在温度和压力变化时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。
热处理：材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。
奥氏体：碳溶于γ-Fe 中的间隙固溶体。
本质晶粒度：表示钢在一定加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向性。
过冷奥氏体：共析钢过冷到A1温度以下，奥氏体在热力学上处于不稳定状态，在一定条件下会发生分解转变，这种在A1以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。
铁素体：碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体。
片状珠光体：铁素体基体上分布着片状渗碳体的组织称为片状珠光体。
粒状珠光体：铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织称为粒状珠光体。
马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体。
残余奥氏体：淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体。
B上：在贝氏体相变区较高温度范围内形成的贝氏体。
B下：在贝氏体转变区域的低温范围内形成的贝氏体。
C曲线：表示过冷奥氏体等温转变图，即过冷奥氏体在等温条件下转变时，过冷奥氏体的转变温度、转变的开始时间和终了时间与转变产物及其转变量之间关系的图解。
临界冷却速度：分为上临界冷却速度和下临界冷却速度。
上临界冷却速度为使过冷奥氏体不发生分解，得到完全马氏体组织（包括AR）的最低冷却速度。
金属热处理题库及参考答案
金属热处理题库及参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.镍铬-镍铝热电偶中,镍铝是正极,镍铬是负极。
（）A、正确B、错误正确答案：B2.在同样生产条件下,使用中间对流板和未使用中间对流板的罩式炉,退火周期大致相等。
（）A、正确B、错误正确答案：B3.相图虽然能够表明合金可能进行热处理的种类,但是并不能为制订热处理工艺参数提供参考数据。
（）A、正确B、错误正确答案：B4.奥氏体不锈钢固溶处理的目的是使其具有优良的耐蚀性。
（）A、正确B、错误正确答案：A5.铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。
（）A、正确B、错误正确答案：B6.冷作模具钢的最终热处理是淬火加低温回火，以保证其具有足够的硬度和耐磨性。
（）A、正确B、错误正确答案：A7.通常碳素钢的耐回火性比合金钢好。
（）A、正确B、错误正确答案：B8.金属在同态下具有同素异构转变。
（）A、正确B、错误正确答案：A9.金属的腐蚀大多数是由化学腐蚀引起的。
（）A、正确B、错误正确答案：B10.非晶体没有固定熔点。
（）A、正确B、错误正确答案：A11.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。
（）A、正确B、错误正确答案：B12.变形抗力是金属和合金抵抗其产生弹性变形的能力。
（）A、正确B、错误正确答案：B13.形核率是指在单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。
（）A、正确B、错误正确答案：A14.理想的碎火介质的冷却速度应在C曲线""鼻尖""附近(450～650℃)要慢,在450℃以下要快。
（）A、正确B、错误正确答案：B15.低碳钢的强度、硬度较低，但塑性、韧性及焊接性能较好。
（）A、正确B、错误正确答案：A16.最小阻力定律又叫最小周边定律。
（）A、正确B、错误正确答案：A17.金属的预先变形度越大，其开始再结晶的温度越高。
（）A、正确B、错误正确答案：B18.奥运主场馆鸟巢用的钢是Q460。
《金属学及热处理》复习习题及答案
第一章金属及合金的晶体结构复习题一、名词解释1．晶体：原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2．非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3．空间点阵：描述晶体中原子（离子、分子或原子集团）规律排列的空间格架称为空间点阵。
4．晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
5．晶胞：构成晶格的最基本单元。
6．晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
7．单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
8．多晶体：由许多取向不同，形状和大小甚至成分不同的单晶体（晶粒）通过晶界结合在一起的聚合体。
9．晶粒：组成多晶体的各个小单晶体的外形一般为不规则的颗粒状，故通常称之为晶粒。
10．合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
11．组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
12．相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
13．组织：用肉眼观察到或借助于放大镜、显微镜观察到的相的形态及分布的图象统称为组织。
14．固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
二、填空题1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。
2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。
3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。
6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。
7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。
8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。
9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。
金属材料热处理原理与工艺复习提纲
精心整理一、名词解释1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。
2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。
4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。
6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。
7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。
8.马氏体：C原子溶入-Fe形成的饱和间隙固溶体。
9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。
10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。
11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。
13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。
14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。
16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。
17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。
二、简答题1.材料的强韧化机制及其应用答：固溶强化；位错强化；第二相强化；④细晶强化。
2.相变应力/组织应力是什么？对组织性能有什么影响？答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。
金属学与热处理-期末复习重点
第一章金属的晶体结构第一节金属1度系数为负值。
第二节金属的晶体结构1、晶体的特征：1、具有一定的熔点2、各向异性非晶体为各向同性23、为了清楚地表明原子在空间排列的规律性，常常将构成晶体的原子抽象为纯粹的几何点，称之为点阵。
这些点阵有规则地周期性重复排列所形成的三维空间阵列称为空间点阵。
常人4567、常见的三种晶体结构主要是指体心立方、面心立方和密排六方结构，其中体心立方结构(BCC)每个晶胞含有2原子，其原子配位数为8，致密度是68%面心立方结构(FCC)每个晶胞含有4原子，其原子配位数为12；致密度是74%密排六方结构(HCP)每个晶胞含有6原子，其原子配位数为12，致密度是74% 。
8、密排面的堆垛顺序是AB AB AB……，构成密排六方结构ABCABCABC……，构成面心立方结构9、通常以[uvw]表示晶向指数的普遍形式原子排列相同但空间位向不同的所有晶向成为晶向族，<uvw>表示晶面指数的一般表示形式为(hkl)晶面族用大括号{hkl}表示10、在立方结构的晶体中，当一晶向[uvw]位于或平行于某一晶面(hkl)时，必须满足以下关系：hu+kv+lw=0当某一晶向与某一晶面垂直时，则其晶向指数和晶面指数必须完全相等，即u=b、v=k、w=l。
12、由于多晶体中的晶粒位向是任意的，晶粒的各向异性被互相抵消，因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性，称之为伪等向性。
一般金属都是多晶体第三节实际金属的晶体结构1、晶体中的线缺陷就是各种类型的位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。
2、刃型位错的重要特征：1、刃型位错有一额外半原子面；2、位错线是一个具有一定宽度的管道3、位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错线螺型位错的重要特征：1、螺型位错没有额外半原子面；2、螺型位错线是一个具有一定宽度的管道，其中只有切应变，而无正应变3、位错线与晶体的滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直4、位错线与柏氏矢量垂直就是刃型位错，位错线与柏氏矢量平行，就是螺型位错。
金属热处理原理期末考试复习题
金属热处理原理复习题1一、选择题每空分,共分1.钢的低温回火的温度为 ;A．400℃B．350℃C．300℃D．250℃2.可逆回火脆性的温度范围是 ;A．150℃～200℃B．250℃～400℃C．400℃～550℃D．550℃～650℃3.不可逆回火脆性的温度范围是 ;A．150℃～200℃B．250℃～400℃C．400℃～550℃D．550℃～650℃4.加热是钢进行热处理的第一步,其目的是使钢获得 ;A．均匀的基体组织B．均匀的A体组织C．均匀的P体组织D．均匀的M体组织5.钢的高温回火的温度为 ;A．500℃B．450℃C．400℃D．350℃6.钢的中温回火的温度为 ;A．350℃B．300℃C．250℃D．200℃7.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是 ;A．随炉冷却B．在风中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却8.正火是将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是 ;A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却9.完全退火主要用于 ;A．亚共析钢B．共析钢C．过共析钢D．所有钢种10.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中,不可能出现的组织是 ;A．PB．SC．BD．M11.退火是将工件加热到一定温度,保温一段时间,然后采用的冷却方式是 ;A．随炉冷却B．在油中冷却C．在空气中冷却D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃,保温一定的时间后,随炉缓慢冷却的一种热处理工艺;2. 合金元素溶于奥氏体后,均能增加过冷奥氏体的稳定性;3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层,然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法;4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关,而与冷却速度无关;三、填空题1. 共析钢中奥氏体的形成过程是： , ,残余Fe3C溶解,奥氏体均匀化;2. 氰化处理是将 , 同时渗入工件表面的一种化学热处理方法;3. 化学热处理的基本过程,均由以下三个阶段组成,即 , ,活性原子继续向工件内部扩散;4. 马氏体是碳在中的组织;5. 在钢的热处理中,奥氏体的形成过程是由和两个基本过程来完成的;6. 钢的中温回火的温度范围在 ,回火后的组织为 ;7. 共析钢中奥氏体的形成过程是：奥氏体形核,奥氏体长大, , ;8. 钢的低温回火的温度范围在 ,回火后的组织为 ;9. 在钢的回火时,随着回火温度的升高,淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解,残余奥氏体的转变, , ;10. 钢的高温回火的温度范围在 ,回火后的组织为 ;11. 根据共析钢的C曲线,过冷奥氏体在A1线以下等温转变所获得的组织产物是和贝氏体型组织;12. 常见钢的退火种类有：完全退火, 和 ;13. 根据共析钢的C曲线,过冷奥氏体在A1线以下转变的产物类型有 , 和马氏体型组织;14. 材料在一定的淬火剂中能被淬透的越大,表示越好;15. 化学热处理的基本过程,均有以下三个阶段组成,即 ,活性原子被工件表面吸收, ;四、改正题1. 临界冷却速度是指过冷奥氏体向马氏体转变的最快的冷却速度;2. 弹簧经淬火和中温回火后的组织是回火索氏体;3. 低碳钢和某些低碳合金钢,经球化退火后能适当提高硬度,改善切削加工;4. 完全退火主要应用于过共析钢;5. 去应力退火是将工件加热到Ac3线以上,保温后缓慢地冷却下来地热处理工艺;6. 减低硬度的球化退火主要适用于亚共析钢;7. 在生产中,习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理;8. 除钴之外,其它合金元素溶于奥氏体后,均能增加过冷奥氏体的稳定性,使C曲线左移;9. 马氏体硬度主要取决于马氏体中的合金含量;10.晶粒度是用来表示晶粒可承受最高温度的一种尺度;11.钢的热处理后的最终性能,主要取决于该钢的化学成分;12.钢的热处理是通过加热,保温和冷却,以改变钢的形状,尺寸,从而改善钢的性能的一种工艺方法;13.热处理的加热,其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致;14.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体;15.淬火钢随着回火温度的升高,钢的硬度值显着降低,这种现象称为回火脆性;16.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体;17.马氏体转变的Ms和Mf温度线,随奥氏体含碳量增加而上升;五、简答题1.指出下列工件正火的主要作用及正火后的组织;120CrMnTi制造传动齿轮2T12钢制造铣刀2.用45钢制造主轴,其加工工艺路线为：下料——锻造——退火——粗加工——调质处理试问：1调质处理的作用;2调质处理加热温度范围;3.热处理的目是什么有哪些基本类型4.简述过冷奥氏体等温转变组织的名称及其性能;5.氮化处理与渗碳处理相比有哪些特点;6.什么叫退火其主要目的是什么7.什么叫回火淬火钢为什么要进行回火处理8.什么叫淬火其主要目的是什么9.淬火钢采用低温或高温回火各获得什么组织其主要应用在什么场合10.指出过共析钢淬火加热温度的范围,并说明其理由;11.球化退火的目的是什么主要应用在什么场合12.共析钢的奥氏体形成过程可归纳为几个阶段金属热处理原理复习题2复习思考题一1．从热力学出发,合金相可能存在哪几种状态举例说明;答：按照热力学第二定律,隔离体系中,过程自发的方向为自由能降低的方向;可以判断,体系处于自由能最低的状态为稳定状态;照此规律,合金相可以分下述三种状态：1稳定相：在体系中处于自由能最低的相;例如,在室温存在的铁素体,在910～4℃存在的奥氏体等；2亚稳相：在体系中处于自由能较低且与最低自由能位的相由能垒相分隔的相;如在室温存在的渗碳体,马氏体等； 3不稳定相：在体系中处于自由能较低且与稳定相和亚稳相之间无能垒相分隔的相;如过冷奥氏体等;2．综述奥氏体的主要性能;200字以内答：奥氏体是碳溶于r-Fe中的间隙固溶体,碳的溶入,使点阵发生畸变,从而点阵常数增大；虽然,大多合金元素为置换型的,但由于二者的原子半径不等,从而亦引起点阵畸变,上述因素均使奥氏体得到强化;在钢的各种组织中,A的比容最小,而线膨胀系数最大,且为顺磁性,根据这些性能不仅可以定量分析奥氏体量,测定相对开始点,而且可以用来控制热处理变形及制作功能元器件;A的导热系数较小,仅比渗碳体大,为避免工件的变形,故不宜采用过大的加热速度;由于奥氏体塑性好,σS较低,易于塑性变形,故工件的塑性变形常常加热到奥氏体单相区中进行;3．画出Fe-FeC亚稳平衡图,说明加热时奥氏体形成机理;3答：加热时,奥氏体的形成,是在固态下实现的相变,它属于形核长大型,是受扩散控制的;1奥氏体的形核1 形核的成分、结构条件由 Fe —Fe 3C 相图知,在A 1温度C%结构 体心立方 复杂斜方 面心立方可见,转变前的二相与转变产物不仅在成分上,而且在结构上都很大差异;所以,奥氏体的形核需同时满足成分、结构及能量上的要求;2形核的自由能判据珠光体转变为奥氏体时,体系总的自由能变化为其中 为Ａ与Ｐ的自由能差为晶体缺陷处形核时引起的自由能降低为弹性应变能 为产生新相后引入的界面能由热力学知,在Ａ１温度,＝０,而 、 、 均为正植,并且仅仅依靠缺陷以及能量起伏提供的能量,并不能使,所以相变必须在一定的过热度下,使得 , 才能得 ;由此可见,相变必须在高于A 1的某一温度下才能发生,奥氏体才能开始形核;3形核位置鉴于相变对成分、结构以及能量的要求,奥氏体晶核将在F —Fe 3C 相界面上优先形成,这是由于：①如所前所述,晶界形核,可以消除部分晶体缺陷而使体系的自由能降低,有利于相变对能量的要求;②相界面两边的碳浓度差大,较易获得与新相奥氏体相适配的碳浓度,况且碳原子沿晶界扩散也较晶内为快,从而加速了奥氏体的形核;③晶界处,原子排列较不规则,易于产生结构起伏,从而由bcc 改组成fcc;一旦在相界面处形成奥氏体核心,则产生三相平衡,且晶核的生长随之开始; ２奥氏体晶核的生长由于P→A 的转变是扩散型相变,且相变是在较高温度下进行的,二相的自由能差较小,故奥氏体的生长主要受控于C 、Fe 原子的扩散,根据 Fick 第一定律,扩散通量与浓度梯度成正比,且向着浓度降低的方向进行,所以我们只要分析相界面处与奥氏体晶核内部的浓度梯度,就可预测晶核长大的趋势;由Fe-Fe 3C 相图知相图略,P→A 时,将产生两个相界面α＋γ、γ+Fe 3C,而α＋Fe 3C 相界面消失,各界面处的浓度为：最大最小中等从而在γ相内产生碳浓度差 虽然在α相内亦存在浓度梯度,但比起γ相内的要小的多,故予以忽略,从而产生浓度梯度,引起碳的扩散；扩散的结果, ↘ , ↗ ,这就破坏了该温度下 、 相界面处Ｃ原子的平衡,为了得到这种平衡,在 相界面处,必须通过 溶入奥氏体,使 ↗,则奥氏体向 推进了一段距离；与此同时,在 相界面处,必须通过 ,使 ↘ ,则奥氏体又向 推进一段距离,从而实现了奥氏体晶核的生长;由于相界面处的浓度差远大于 相界面处的浓度差,奥氏体向铁素体推进的速度远大于向推进的速度,所以在奥氏体生长过程中,往往是铁素体优先消失,而有剩余; ３残留Fe 3C 的溶解 由于残留Fe 3C 中的C 通过扩散进入奥氏体,而A 中的Fe 则通过扩散,进入Fe 3C 阵点,随之Fe 3C 中的C 浓度降低,使得复杂斜方结构变得不稳定,逐渐改组为面心立方点阵,实现了残留奥氏体的溶解;４奥氏体成分的均匀化综上所述,珠光体转变为奥氏体的过程是一个形核长大的过程,是受扩散控制的;由于相变对成分、结构、能量的要求,A 首先在α/Fe 3C 相界面上形核,从而产生α/γ,γ/Fe 3C 二个相界面;奥氏体晶核借助于相界面上的浓度差而产生的浓度梯度,通过扩散生长;在A 生长过程中,铁素体优先消失,残留渗碳体则借助于Fe 、C原子的扩散进一步溶解,最后经过Fe、C原子在A内部的进一步扩散,而得到成分均匀的奥氏体;4．综述奥氏体晶粒度的概念,说明如何加热可得到细晶奥氏体;答：晶粒度-晶粒大小的尺度,共分8级,1～4级为粗晶粒；5～8级为细晶粒;超过8级的为超细晶粒;可分为下述三种：①起始晶粒度;奥氏体转变刚刚完成,其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小;一般地讲,这时的奥氏体由一批晶粒大小不一,晶粒易弯曲的晶粒组成;②实际晶粒度：在某一加热条件下最终获得的奥氏体晶格大小;它基本决定了热处理后的晶粒大小及该加热条件下奥氏体的性能;③本质晶粒度：在一定热条件下,奥氏体晶粒长大的倾向,它基本上由钢材冶炼时的脱氧方法所决定;条件：930 ±10℃,保温3～8小时,晶粒度为1～4级,本质细晶结构,而5～8级则为本质细晶粒钢;5．设γ-Fe的点阵常数为 ,C的原子半径为 ,若平均个γ-Fe晶胞中溶入一个C 原子,则单胞的相对膨胀量为多大解：依题意,γ-Fe的点阵常数,设γ-Fe的八面体间隙半径为r8,则,碳原子进入八面体间隙后,八面体间隙胀大的体积为3,故相对膨胀量为;复习思考题二珠光体相变1．试对珠光体片层间距随温度的降低而减小作出定性解释;答：S与ΔT成反比,且,这一关系可定性解释如下：珠光体型相变为扩散型相变,是受碳、铁原子的扩散控制的;当珠光体的形成温度下下降时,ΔT增加,扩散变得较为困难,从而层片间距必然减小以缩短原子的扩散距离,所以S与ΔT成反比关系;在一定的过冷度下,若S过大,为了达到相变对成分的要求,原子所需扩散的距离就要增大,这使转变发生困难；若S过小,则由于相界面面积增大,而使表面能增大,这时ΔGV 不变,σS增加,必然使相变驱动力过小,而使相变不易进行;可见,S与ΔT必然存在一定的定量关系,但S与原奥氏体晶粒尺寸无关;2．解释珠光体相变属扩散型相变;3．分析珠光体相变的领先相及珠光体的形成机理;答：从热力学上讲,在奥氏体中优先形成α相或Fe3C相都是可能的,所以分析谁是领先相,必须从相变对成分、结构的要求着手,从成分上讲,由于钢的含碳量较低,产生低碳区更为有利,即有利于铁素体为领先相；但从结构上讲,在较高温度,特别在高碳钢中,往往出现先共析Fe3C相,或存在未溶Fe3C微粒,故一般认为过共析钢的领先相为Fe3C,而共析钢的领先相并不排除铁素体的可能性;珠光体形成时,在奥氏体中的形核,符合一般的相变规律;即母相奥氏体成分均匀时,往往优先在原奥氏体相界面上形核,而当母相成分不均匀时,则可能在晶粒内的亚晶界或缺陷处形核;珠光体依靠碳原子的扩散,满足相变对成分的要求,而铁原子的自扩散,则完成点阵的改组;而其生长的过程则是一个“互相促发,依次形核,逐渐伸展”的过程,若在奥氏体晶界上形成了一片渗碳体领先相为片状,主要是由于片状的应变能较低,片状在形核过程中的相变阻力小,然后同时向纵横方向生长,由于横向生长,使周围碳原子在向渗碳体聚集的同时,产生贫碳区,当其C%下降到该温度下xα/k浓度时,铁素体即在Fe3C—γ相界面上形核并长成片状；随着F的横向生长,又促使渗碳体片的形核并生长；如此不断形核生长,从而形成铁素体、渗碳体相相同的片层;形成片状的原因,一般以为：片状可以大面积获得碳原子,同时片状扩散距离短,有利于扩散;当形成γ-α,γ-cem相界面以后,在γ的相界面上产生浓度差xγ/α>xγ/k从而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿扩散,扩散的结果破坏了相界面γ,C浓度的平衡在γ-α相界面上,浓度低于平衡浓度xγ/α而γ-Fe3C相界面上,浓度则高于xγ/k,为了恢复碳浓度的平衡,在γ-α相界面上形成α,γ-cem相界面上形成Fe3C,从而P实现纵向生长;铁素体的横向生长,由于其两例渗碳体片的形成而终止,渗碳体的横向生长亦然,故P片的横向生长很快停止,而纵向生长继续,直到与另一方向长来的P相遇为止;这就形成了层片状的珠咣体;随着温度的降低,碳原子的扩散能力下降,从而形成的铁素体、渗碳体片逐渐变薄缩短,片层间距缩短;由片状P→S→F;4．分析珠光体相变的影响因素复习思考题三马氏体相变1．试述马氏体相变的主要特征,并作简要的分析说明;2．分析马氏体的性能及其与马氏体结构的关系;3．假设马氏体相变时原子半径不变,试计算45钢中发生马氏体相变时的体积变化;4．试分析影响M点的主要因素;S5．按形成方式分类,马氏体相变有哪几种类型,各有何特点6．何为奥氏体稳定化现象热稳定化和力学稳定化受哪些因素的影响在生产上,如何利用奥氏体稳定化规律改善产品的性能;试根据变形时的临界分切应力,分析位错型马氏体和孪晶型马氏体的成因及其惯习面的变化规律;7．试计算45含%C钢淬火时由组织转变引起的体积相对膨胀量;已知铁和碳的原子半径分别为和；铁和碳的原子量分别为和复习思考题四1．试述贝氏体的形貌特征及其形成的条件;2．试比较贝氏体、珠光体和马氏体相变的异同;3．简述几种主要贝氏体的转变机理;4．试分析影响贝氏体性能的因素复习思考题五1．试设计一种应用金相法测定某种钢的TTT曲线的试验;2．大型钢件淬火时,为何会出现逆硬化现象3．如何应用TTT图估计钢的临界淬火速度复习思考题六1．简述回火第一阶段发生的组织转变,电阻率在此阶段有何变化2．简述第三阶段所发生的组织转变,为什么淬回火马氏体的板条形态可以保持到较高温度3．简述合金元素对提高钢的回火抗力的作用;4．综述钢的两次回火脆性对性能的影响,产生的机理,及其预防的措施;5．已知某铸钢中的Mn发生偏析,要求经热处理后,Mn的偏析幅度降低到原来的1/3,请制定其扩散退火工艺;Mn在900℃和1100℃的扩散系数分别为cm/s和cm/s,枝晶距离= cm,且。
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《金属热处理原理及工艺》习题一
（参考答案）
1.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成了相变阻力？
主要特征：①界面能－惯习面
②界面能－位向关系
③弹性应变能
④缺陷的影响
⑤原子迁移率低
⑥有亚稳过渡相形成
相变阻力：界面能＋弹性应变能。
2.固态相变的形核位置有哪些？为什么非均匀形核成为固态相变的主要形核方式？
均匀形核、晶界形核（界面、界棱、界隅）、位错、空位等。
原因：1)固态下原子激活能大，均匀形核率低；
2)非均匀形核降低了临界形核功，提供补充能量。
3.试计算奥氏体含2.11％的碳（wt％）时，平均几个γ－Fe晶胞才有一个碳原子？
设n个晶胞有一个碳原子：
=
n
.2
48
4.以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。
并讨论为什么在铁素体消失的瞬间，还有
部分渗碳体未溶解？
奥氏体形成驱动力：奥氏体与珠光体自由能差值，转变通过扩散进行，分以下4个阶段：
1）奥氏体核在铁素体和渗碳体交界处通过C原子扩散形成；
2）奥氏体核通过渗碳体溶解、C在奥氏体中扩散以及在奥氏体两侧边界向铁素体、渗碳体推移进行；
3）渗碳体溶解；
4）奥氏体均匀化。
铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解的原因：奥氏体/渗碳体界面处的碳浓度差远远大于奥氏体/铁素体界面处的浓度差，所以只需溶解一小部分渗碳体就可以使其相界面处的奥氏体达到饱和，而必须溶解大量的铁素体才能使其相界面处奥氏体的碳浓度趋于平衡。
故在共析钢中总是铁素体先消失，有剩余渗碳体残留下来。
5.快速加热时奥氏体的形成与恒温下的奥氏体形成对比，有哪些不同？为什么？
①快速加热A形成是在一定温度范围内形成。
②加热速度越快，A晶粒越细小，但易长大。
③随加热速度加快，A成分不均匀性增大。
6.什么叫组织遗传？如果淬火过热，应如何返修？
组织遗传：相变后，新相仍保持旧相晶粒的大小和形状。
返修：1）中速加热；
2）采用快速或慢速加热到高于临界点150~200℃，使粗晶粒通过再结晶细化；
3）先进行一次退火以获得平衡组织，然后再进行加热。
7.试计算奥氏体八面体间隙大小。
8.试讨论Fe-Fe3C状态图所给出临界点与实际加热冷却时临界点的关系。
在平衡点有ΔGv＝0，实际加热过程中过冷（热）度提供了相变的驱动力。
且随着加热温度或加热速度的提高，相变临界点升高；随冷却温度或冷却速度的降低，临界点降低。
有A C1>A1>A r1、A C3>A3>A r3、A Ccm>A cm>A rcm。
9.以低温球化为例（低于A C1加热），试说明粒状珠光体的形成机制。
原始组织为片状珠光体，加热时自发发生破裂、球化。
1）胶态平衡理论；
2）晶体缺陷的影响。
10.亚共析钢中α先共析和过共析钢中Fe3C先共析有哪几种组织形态？它们形成条件如何？对
性能有何影响？
温度较高时通过扩散机制，长成网状、等轴状；温度较低时，通过半扩散机制长成片状（魏氏组织）；
魏氏组织伴随粗晶粒，强度、塑性下降，冲击韧性大大下降；魏氏组织伴随细晶粒，性能有所上升。
11.试述减薄片状珠光体片间距的方法？珠光体的片间距对组织和机械性能有何影响？
减薄片状珠光体片间距的方法：增加过冷度。
片间距越小，强度、硬度、塑性上升，对冷脆转折温度影响为先降后升。
12.热轧空冷状态的20钢，再重新加热到略高于A C1的温度，然后炉冷，试问所得组织与
重新加热前的组织有何不同？
加热前：α先共析为片状，易形成魏氏组织铁素体，且冷速较大，所得P片间距细小。
加热后：α先共析为快状（等轴状），且由于两相区加热，A成分不均匀，易形成粒状P。
13.说明下列临界点意义：Ms、Mf、Md、As、Af、T0、Ad
Ms：马氏体转变起始温度；
Mf：马氏体转变终了温度；
Md：形变诱发马氏体逆转变下限温度；
As：马氏体逆转变起始温度；
Af：马氏体逆转变终了温度；
T0：马氏体与奥氏体自由能相等时所对应温度；
Ad：形变诱发马氏体转变上限温度。
14.影响Ms点的因素有哪些？Ms点的重要性如何？
影响因素有：①化学成分；②加热规程；③冷却速度；④弹性应力等。
重要性：决定马氏体转变温度范围及所得组织及含量。
15.影响马氏体形态和亚结构的因素有哪些？
1）化学成分：随含碳量增加，马氏体形态由板条状向透镜片状及薄板状转化；
2）马氏体形成温度：随形成温度降低，马氏体形态由板条状、蝶状、透镜片状、薄板状转变。
16.已知马氏体的碳含量高于0.5％对力学性能有弊无利，为何碳含量高于0.5％的高碳钢
在生产中仍得到应用？为提高高碳钢强韧性，在热处理时应注意什么问题？
1. 钢中的碳含量并不等同于马氏体中的碳含量。
提高钢中的碳含量的目的是为了增加碳化物的数量，提高耐磨性以及抑制A的长大。
2. 在热处理时，对于高碳钢应采用两相区加热，确保溶入A中的C%不要过多。
17.影响贝氏体强韧性因素有哪些？上贝氏体和下贝氏体强韧性有什么区别？
影响B机械性能的因素：
1）α相：晶粒大小d、C%、位错密度ρ；
2）碳化物：数量、形态、分布。
B下：强度高、韧性好；B上：强度低、韧性差
18.等温转变和连续冷却转变开始相变的条件是什么？若加热到奥氏体状态的工件先慢
冷到A1温度，再以临界淬火速度淬火能否淬透？若先慢冷到略低于A1温度，再以上述临界淬火速度淬火能否淬透？试用图示加以说明。
等温转变相变条件：孕育期消耗In=1；
连续转变相变条件：孕育期消耗I=1。
前者能淬透，后者无法淬透。
19.回火转变时随温度升高可分为几个阶段？每一阶段马氏体基体和析出相（碳化物）各
发生什么变化？
回火阶段：
①马氏体中C的偏聚；（无变化）
②马氏体的分解；（α相过饱和程度减小、形成亚稳态碳化物）
③A R的转变；
④碳化物类型的转变；（亚稳态碳化物向稳态碳化物转变）
⑤α相回复与再结晶，以及碳化物聚集长大。
（α相缺陷密度减小、由板条、片状向
细粒状、粗粒状转变；碳化物颗粒聚集长大）
20.试比较A R和A’的异同，并讨论A R回火时转变特点。
相同：均可以发生P转、B转、M转。
不同：①已发生的转变可能给尚未发生转变的残余奥氏体带来化学成分、物理形态上变化。
②回火过程中，M变化将影响残余奥氏体变化。
21.名词解释：回火脆性二次硬化二次淬火
回火脆性：在回火过程中，随着回火温度的上升，冲击韧性显著下降，脆性增加的现象。
二次硬化：含强碳化物形成元素的合金钢在500～600℃回火时，将有特殊碳化物形成，它们弥散细小，使钢的硬度、强度显著提高的现象
二次淬火：淬火钢加热到某一温度回火，回火过程中AR未分解，在随后的冷却过程中转变为马氏体。
22.高速钢刀具如淬火后只经300℃回火就交付使用将会出现什么问题？
1）高速钢中多含W、Mo、Cr、V等，将促进第一类回火脆性（200~350℃），在该温度下回火会发生脆断现象；
2）高速钢淬火后残余奥氏体较多（30%左右），300℃回火后硬度不足。
正确的工艺为：560℃×1h×3次回火。