北科材料复试内部复习题2

1.简述奥氏体的形成过程？指出奥氏体转变属于哪种类型的相变？

(1)、奥氏体的形成即奥氏体化过程，从铁碳相图可知，任何成分碳钢加热到Ac1以上，珠光体就向奥氏体转变，加热到Ac3或Accm以上，将全部变为奥氏体。这种加热转变共分以下四个阶段：

①形核：由于铁素体和渗碳体的相界面上具备形核所需的结构起伏、能量起伏和浓度起伏，所以奥氏体晶核优先在相界面上形成。

②长大：形核后建立起了界面浓度平衡，为了维持这种平衡，需要不断的进行碳原子扩散、渗碳体溶解以及α→γ点阵重构的反复，即奥氏体逐渐长大。

③残余渗碳体的溶解：铁素体消失后，随保温时间延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶于奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分。

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，为此必须继续保温，通过碳原子扩散，获得均匀化奥氏体。

(2)、奥氏体转变属于扩散性相变。

2.为何研究奥氏体的晶粒度？如何控制晶粒的大小？

(1)、奥氏体晶粒的大小显著的影响冷却转变产物的组织和性能，如轴承钢在淬火加热时获得细小的奥氏体晶粒，那么快冷之后将获得隐晶马氏体和细小均匀地颗粒碳化物，从而具有高强度、高硬度和适当的韧性。因此，需要了解奥氏体晶粒的长大规律，以便在生产实践中控制奥氏体晶粒大小，以获得所希望的性能。

(2)、采用下列手段可以控制晶粒大小，获得细小的晶粒：

①利用Al脱氧，形成AlN质点，细化晶粒。

②加入强的碳氮化物形成元素（AI、Ti等），形成难溶的碳氮化物，阻碍奥氏体晶粒长大。

③采用快速加热、短时保温的办法，获得细小的晶粒。

④控制钢的热加工工艺和采用预备热处理工艺。

3.有哪三种奥氏体晶粒的概念？下列哪个钢号是本质细晶粒钢？加热温度是否合适？【16Mn热轧（再结晶温度）：930℃；16MnTi热轧（再结晶温度）：960℃】

(1)、奥氏体晶粒可以用下列三种晶粒度概念表示：

①起始晶粒度：指珠光体刚刚全部变成奥氏体时的奥氏体晶粒度。

②实际晶粒度：指某一具体加热或热加工条件下所得到的奥氏体晶粒度。

③本质晶粒度：指在临界温度以上加热过程中，奥氏体的晶粒长大倾向的强弱。

(2)、因为Mn可以促进奥氏体晶粒的长大，而Ti为强碳化物形成元素，可以与C形成颗粒细小、弥散分布的碳化物，沿晶界析出，阻碍晶界迁移，从而抑制奥氏体晶粒的长大。所以16MnTi应为本质细晶粒钢。

(3)、

4.什么是过冷奥氏体？在钢中加入合金元素Cr，稳定性怎样变化？在C曲线上是如何表现的？

(1)、奥氏体冷至临界温度以下，处于热力学不稳定状态，称为“过冷奥氏体”。

(2)、向钢中加入Cr，会使过冷奥氏体的稳定性增加，使C曲线右移。

5.什么是TTT曲线？如何测定一种成分钢的TTT曲线？影响因素有哪些？

(1)、定义：

TTT曲线即“过冷奥氏体等温转变曲线”，又称“C曲线”，过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变开始和结束时间，因此常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。(2)、测定：

可采用金相法测定，即制备多组圆片状试样，加热使其奥氏体化后迅速转入A1以下某一温度的盐浴中等温，停留不同时间后取出分别在盐水中淬火以获得马氏体，用金相显微组织观察，结合硬度确定已转变的奥氏体数量，以得到奥氏体等温转变动力学曲线，再用同样的方法获得不同温度等温时的奥氏体转变动力学曲线，将不它们的转变开始点和转变终了点分别绘在以温度为纵坐标、时间对数为横坐标的图上，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连接成曲线，即得到过冷奥氏体等温转变曲线，即C曲线。

(3)、影响因素：

①、含碳量的影响：随含碳量的增加，亚共析钢的C曲线右移，过共析钢的C曲线左移，故共析钢的过冷奥氏体最稳定。

②、合金元素的影响：除Co以外，其他的合金元素只要溶入到奥氏体中，就可以使C曲线右移。非碳化物形成元素Si、Ni、Cu或弱碳化物形成元素Mn，不改变C曲线的形状，只改变其位置。

强以及中强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V和Ti等溶入到奥氏体中，不仅使C曲线右移，还改变C曲线的形状，使珠光体转变和贝氏体转变区域分开，形成双C曲线。

③、奥氏体化温度和保温时间的影响：奥氏体化温度越高、保温时间越长。碳化物溶解越完全，奥氏体成分越均匀，晶粒越粗大，这些均将降低过冷奥氏体分解的形核率，延长转变的孕育期，从而使C曲线右移。

④、奥氏体塑性变形的影响：变形可以细化晶粒或使亚结构增加，从而增加奥氏体形核率，使C曲线左移。

6.什么是CCT曲线？有怎样的应用？

(1)、定义：把测得的不同冷速下的起始点和终了点标在温度-时间坐标系中，连接各性质相同的点。获得过冷奥氏体连续冷却转变图。

(2)、CCT曲线位于C曲线的右下方，表明连续冷却时过冷奥氏体转变的过冷度更大，孕育区更长，而在实际生产中所进行的热处理工艺，大都采取连续冷却方式，所以如果利用等温转变图（C曲线）来分析连续冷却时过冷奥氏体的转变过程，是十分粗略的，甚至是错误的，因此应该用CCT曲线来进行分析。

7.过冷奥氏体在不同条件下有哪几种产物？

过冷奥氏体在不同温度下进行等温转变，有珠光体、贝氏体、马氏体三终产物。以共析钢为例：

①在A1—Bs（550℃）温度等温，会形成珠光体，即片层状铁素体和渗碳体的机械混合物。

②在Bs—Ms温度范围内等温，会形成贝氏体。即过饱和碳的铁素体和碳化物的机械混合物。它又可以细分为在Bs—350℃范围内等温转变为呈羽毛状的上贝氏体，在350℃—Ms范围内等温转变为呈黑色针状的下贝氏体。

③在Ms点以下等温转变会形成马氏体，即过饱和的α固溶体。

8.比较珠光体、贝氏体和马氏体转变的异同点？

⑴、珠光体转变：

①珠光体转变在A1—Bs（550℃）温度范围内进行，属于高温转变。

②珠光体转变是依靠碳原子、铁原子以及合金元素的扩散，来完成反应中碳的重新分布和铁的点阵重构，是一种扩散性转变。

③它在转变过程中，对于亚共析钢以铁素体为领先相，对于共析钢和过共析钢，以渗碳体为领先相，新相和母相没有共格关系。

④珠光体转变的组织为两相组织，即α铁素体和渗碳体。

⑵、马氏体转变：

①它在Ms—Mf温度范围内进行，属于低温转变。

②马氏体转变过程中，铁原子、碳原子以及合金元素原子都不扩散，而是依靠切变方式进行非扩散性转变。

③马氏体转变过程中会产生表面浮凸现象，表明马氏体转变是以切变方式进行的，且马氏体和奥氏体界面上原子为两相所共有，即新相和母相保持着共格关系。

④马氏体转变的组织为单相组织，即碳在α—Fe中的过饱和固溶体。

⑶、贝氏体转变：

①它在Bs—Ms温度范围内进行，属于中温转变。

②贝氏体转变过程中，铁原子和合金元素原子都不扩散，只有碳原子可以扩散，它是一种介于扩散性珠光体转变和非扩散性马氏体转变的中间转变。它只依靠切变方式进行奥氏体向铁素体的点阵重构，并通过碳原子的扩散进行碳化物的沉淀析出，所以它的长大速度受到碳原子扩散或碳化物沉淀所控制，导致它的长大速度远小于马氏体。

③贝氏体转变过程中也会产生表面浮凸现象，并且新相和母相保持着共格关系，一般以铁素体为领先相。

④贝氏体转变的组织为两相组织，可分为三类，一类是上贝氏体（Bs—350℃范围转变），组织为贝氏铁素体和渗碳体；另一类是下贝氏体（350℃—Ms范围转变），组织为过饱和铁素体和ε碳化物；第三类是粒状贝氏体（接近Bs温度转变），组织为块状铁素体和岛状的富碳奥氏体。

（4）、以上三种转变方式都有一个共同点，就是都要经过形核和长大过程，且均有不稳定的过冷奥氏体转变而来。

9.简述淬火钢在回火过程中的组织转变？

钢淬火后的室温组织为马氏体和残余奥氏体，都是亚稳相，一旦进行加热，原子扩散能力增强，会自发的向稳定相铁素体和渗碳体转变。随回火温度的升高，可将其复杂的转变分为以下五个阶段：