金属材料热处理的重要知识

一:珠光体类型组织有哪几种？他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

答：珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态，前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。它们的形成条件，组织和性能不同。

1、片状珠光体的形成，同其他相变一样，也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。由Fe-Fe3C相图可知，Wc=0.77%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渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。

根据片间距的大小，可将珠光体分为三类。在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。这种极细的珠光体又称为托氏体。

片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。

2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成，也可由片状珠光体球化而成，还可以由淬火组织回火形成。与片状珠光体相比，粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。

二:贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

答：在贝氏体区较高温度范围内（600-350℃）形成的贝氏体叫上贝氏体，在较低温度范围内（350℃-Ma）形成的贝氏体叫下贝氏体。

上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方向性。这种组织状态使铁素体条间易产生脆裂，铁素体条本身也可能成为裂纹扩展的路径。

下贝氏体中铁素体针细小而均匀分布，位错密度很高，在铁素体内部又沉淀析出细小、多量而弥散的ε-碳化物。因此下贝氏体不但强度高，而且韧性也很好，即具有良好的综合力学性能。

三:马氏体形态有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同？

答：钢中的马氏体有两种基本形态：一种是板条马氏体；另一种是片状马氏体。

板条马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金中形成的一种典型的马氏体组织。

高碳钢（Wc>0.6%）、Wni=30%的不锈钢及一些有色金属的合金，淬火时形成片状马氏体组织

马氏体的力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。

四:比较珠光体、索氏体、托氏体和回火珠光体、回火索氏体、回火托氏体的组织和性能

答：在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。这种极细的珠光体又称为托氏体。

回火温度升高到400℃以后，由针状α相无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物叫回火托氏体

淬火刚在500-650℃回火得到了回复或再结晶了的铁素状和颗粒状Fe3c的机械混合物叫回火索氏体

五:比较过共析钢的TTT曲线和CCT曲线的异同点。为什么在连续冷却过程中得不到贝氏体组织？与亚共析钢CCT曲线中Ms线相比较，过共析钢的Ms线有何不同点，为什么？

答：CCT曲线与TTT曲线的比较

相同点：CCT曲线与TTT曲线都没有贝氏体转变区，且CCT曲线可看成无数个温差很小的等温转变过程

不同点：1、CCT曲线中珠光体开始转变线和珠光体转变终了线均在TTT 曲线的右下方。这说明与等温转变相比，连续冷却转变的转变温度较低，孕育区较长。2、TTT曲线珠光体开始转变线相切的冷却速度Vc">CCT曲线中的Vc，Vc"大致为Vc的1.5倍

无贝氏体的原因：由于共析钢含碳量高，使贝氏体的孕育期延长，连续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却至低温

亚共析钢CCT曲线出现了先共析铁素体析出区域和贝氏体转变区域，此外Ms线右端下降，这是由于先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使周围奥氏体富碳所致。过共析钢CCT曲线与共析钢较为相似，在连续冷却过程中也无贝氏体区。所不同的是有先共析渗碳体析出区域，此外Ms线右端升高，这是由于先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳造成的。

六: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大道

上述目的？

答：可以用较低温度快速、短时间加热搓火方法，保留较多的未溶碳化物，降低奥氏体中的含碳量来阻止高碳的形成

七:何为钢的退火？退火种类及用途如何？

答：退火：将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温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

1、完全退火：将钢材加热至Ac3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。（主要用于呀共析钢Wc=0.3%-0.6%，目的是均匀组织，细化晶粒，消除内应力，降低硬度和改善钢的切削加工）

2、不完全退火：将钢加热至Ac1-Ac3或Ac1-Accm之间，经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺（对于呀共析钢来说，为了增大片间距，降低硬度，消除内应力。对于过共析钢主要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：是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺（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，均匀组织，改善切削加工性，并为淬火作组织准备）

4、均匀化退火：它是讲钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。（用于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）