材料工程基础

1 1、热处理：、热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组 织，从而获得所需性能的工艺过程。 2 2、、4545钢经不同热处理后的性能及组织（可能出应用题）钢经不同热处理后的性能及组织（可能出应用题） 组织： 退火：P+F； 正火：S+F； 淬火+低回：M回； 淬火+高回：S回 性能总结 强度硬度：低温回火高温回火正火退火 韧性塑性：高温回火正火退火低温回火 抗冲击能力：高温回火正火退后低温回火 3 3、热处理的三大要素：、热处理的三大要素：加热、保温、冷却 4.常规热处理：退火、正火、淬火及回火 5.预备热处理和最终热处理 预备热处理：零件加工过程中的一道中间工序(也称为中间热处理)，其目的是改善锻、 铸毛 坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。 最终热处理： 零件加工的最终工序， 其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸后的零 件的性能达到所需要的使用性能。 6 6、奥氏体：、奥氏体：C在γ-Fe中的固溶体 7、奥氏体转变的阻力与驱动力：新相形成，会增加表面能和克服弹性能，需要由相变释放 的自由能和系统内能量起伏来补充——自由能差 8 8、奥氏体的形成机理、奥氏体的形成机理：扩散方式、非扩散方式基本过程都是形核与长大 9 9、奥氏体的形成过程：、奥氏体的形成过程：( (很重要）很重要） （1）、奥氏体晶核的形成（2）、奥氏体晶核的长大 （3）、剩余渗碳体的溶解（4）、奥氏体成分的均匀化 1010、为何、为何A A晶核优先在晶核优先在F F与与Fe3CFe3C相界产生？相界产生？ F和Fe3C界面两边的C浓度差最大，有利于为A晶核的形成创造浓度起伏条件； F和Fe3C界面上原子排列较不规则，有利于提供A形核所需的结构起伏和能量起伏条件。 F 和Fe3C 界面本来已经存在， 在此界面形核时只是将原有界面变为新界面， 总的界面能变 化较小。 1111、非工析钢与共析钢的相同点与不同点？、非工析钢与共析钢的相同点与不同点？ 亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程是一样的，即在Ac1 温度以上加热无论亚共析钢或是过共析钢中的P均要转变为A。不同的是还有亚共析钢的F的 转变与过共析钢的Fe3CⅡ的溶解。更重要的是F的完全转变要在Ac3以上， Fe3CⅡ的完全溶 解要在温度Accm以上。 即亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上， 对过共析钢要在Accm 以上。 1212、为什么在奥氏体转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转变达、为什么在奥氏体转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转变达50%50%左右时转变左右时转变 速度最大？速度最大？ 1 转变初期只有少量的A核心形成并长大，因而转变速度较小。以后随等温时间的延长，不断 有新的核心形成并长大，因而转变越来越快。当转变量超过50%以后，相当多的A 晶粒已 长大并互相接触而停止长大，这时尚未转变的F与Fe3C界面也愈来愈少，形核率相应减小， 因而转变速度又逐渐减小。 1313、影响奥氏体转变速度的因素、影响奥氏体转变速度的因素 （1）加热温度和保温时间，保温时间越长、加热温度越高、奥氏体化越快。 （2）加热速度，加热速度越大，则孕育期越短，奥氏体化开始和终了温度越高，所需时间 越短。 （3）原始组织，原始组织中 Fe3C为片状时，Fe3C片间距越小，相界面积越大， A形核速度 越大；此时，A中的C浓度梯度也越大，A长大越快。 （4）钢的碳含量: C↑→ F与Fe3C的相界面积↑ →原子扩散系数↑ →A形成速度↑ C↑→碳化物数量↑→剩余碳化物溶解时间↑→ A均匀化的时间↑ （5）合金元素:加快奥氏体化:钴、镍;减慢奥氏体化：铬、钼、钒 1414、三个晶粒度：、三个晶粒度： 起始晶粒度：起始晶粒度：钢在临界温度以上A形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小. 本质晶粒度：本质晶粒度：表征钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向。 本质粗晶粒钢：奥氏体晶粒随温度的升高而且迅速长大。 本质细晶粒钢：奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大。 实际晶粒度：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，它决定钢冷却后的组织 和性能。 1515、为何不同温度下过冷、为何不同温度下过冷A A稳定性不同？稳定性不同？ 过冷度较小时，由于过冷A和P之间的自由能差较小（相变驱动力较小），过冷A比较 稳定，故孕育期很长，转变所需总时间也很长; 温度下降，过冷度增大，新旧相之间的自由能差不断加大，过冷A 的稳定性最低，孕 育期最短，转变速度最快； 继续降低温度，新旧相的自由能差不再起主导作用，原子扩散能力起主导作用，温度降 低使扩散过程越来越困难，过冷A的孕育期和转变时间逐渐增长。 2 1616、、CCTCCT曲线与曲线与TTTTTT曲线之间有何差异？曲线之间有何差异？ 共析钢过冷A 连续冷却转变曲线中没有奥氏体转变为贝氏体的部分在连续冷却转变 时得不到贝氏体组织。 与共析钢的TTT曲线相比，共析钢的CCT曲线稍靠右靠下一点，表明连续冷却时，奥 氏体完成珠光体转变的温度较低，时间更长。 CCT曲线较难测定，一般用过冷A的TTT曲线来分析连续冷却转变的过程和产物，但 要注意二者之间的差异。 17、珠光体：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上 贝氏体：贝氏体：渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物 。 马氏体：马氏体：C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。 1717、贝氏体的分类性能、贝氏体的分类性能 按转变温度的高低分为上贝氏体和下贝氏体按转变温度的高低分为上贝氏体和下贝氏体 上贝氏体：上贝氏体：铁素体片较宽，塑性变形抗力较低； 同时渗碳体分布在铁素体片之间，容易引起 脆断，因此强度和韧性都较差。 下贝氏体：下贝氏体：铁素体针细小，无方向性，碳的过饱和度大，位错密度高，且碳化物分布均匀、 弥散度大，所以硬度高，韧性好，具有较好的综合机械性能。 1818、碳含量对、碳含量对C C曲线有何影响曲线有何影响 亚共析和过共析钢的C曲线中有先共析相析出线; 共析钢（C%=0.77%）的过冷A最稳定，C曲线最靠右； 亚共析钢的过冷A稳定性随含C量降低而降低，C曲线向左边移动； 过共析钢的过冷A稳定性随含C量增加而降低，C曲线向左边移动； A中的含C量越高，Ms点越低，RA越多。 原因：原因：在Ac1 以上温度时，随钢中碳含量增大，奥氏体碳含量不增高，而未溶渗碳体量增 多，因它们能作为结晶核心，促进奥氏体分解，所以C曲线左移。 1919、珠光体的形核：、珠光体的形核：α和渗碳体都可能成为形核的领先相。在共析与过共析钢中，通常以 Fe3C为领先相;在亚共析钢中，不排除以α为领先相的可能 2020、奥氏体向珠光体转变过程中的形核位置、奥氏体向珠光体转变过程中的形核位置 珠光体经常在γ晶界（两个或三个γ晶粒交界处）或者在相界面上形核。 原因：原因：γ晶界或相界上缺陷多，能量高，易于扩散，有利于产生成分、能量和结构起伏， 易于满足形核条件。 2121、珠光体长大的方式有哪些？、珠光体长大的方式有哪些？ 3 前向（纵向）长大；侧