XXXX材料工程基础复习题

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资源描述

11、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、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晶粒大小。3、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。4、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。5、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。6、奥氏体:C在γ-Fe中的固溶体奥实体化:在A1以上的加热,目的是为了获得均匀的奥氏体组织,这一过程称为奥实体化。合金钢中的奥氏体:碳和合金元素溶于γ-Fe中的固溶体。(合金元素如Mn、Si、Cr、Ni、Co等在γ-Fe中取代Fe院子的位置形成置换固溶体)7、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8、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。9、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。10、回火马氏体:100~350℃回火所得,是极细的ε-碳化物和低过饱和度的α固溶体组成。具有高硬度和高耐磨性。11、回火屈氏体:300~500℃回火所得,铁素体基体与大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合组织。具有高的屈服强度和弹性极限,同时也具有一定韧性。12、回火索氏体:500~650℃回火所得,粗粒状渗碳体和再结晶多边形铁素体的混合组织。强度、塑性和韧性都比较好。13、热处理的三大要素:加热、保温、冷却常规热处理:退火、正火、淬火及回火15、退火:是将钢加热到低于或高于Ac1点以上温度,保持一定时间后缓慢地炉冷或控制冷却速度,以获得平衡态组织的热处理工艺。16、正火:将钢材加热到Ac3或Acm以上适当的温度,保持适当时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。17、淬火:将钢加热至Ac1或Ac3以上某一温度,保温以后以大于临界冷却速度冷却,得到介稳定态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。18、回火:将淬火的合金过饱和固溶体加热到低于相变临界点(A1)温度,保温一段时间后再冷却到室温的热处理工艺方法。19、扩散退火:将金属铸锭、铸件或钢坯在略低于固相线的温度下长期加热,消除或减少化学成分偏析以及显微组织的不均匀性,以达到均匀化目的的热处理工艺。20、完全退火:将钢件加热到Ac3以上20~30℃,使之完全奥氏体化,然后缓慢冷却,获得接近于平衡组织的热处理工艺。21、不完全退火:将钢件加热至Ac1和Ac3(或Accm)之间,经过保温并缓慢冷却,以获得接近平衡组织的工艺。(也称软化退火)22、球化退火:将钢件加热至Ac1和Ac1以上10~30℃之间再冷却,使钢中的碳化物球状化,或获得“球状珠光体”的退火工艺。可分为一次球化退火和周期球化退火。23、再结晶退火:经冷变形后的金属加热到再结晶温度以上,保持适当时间,使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒,以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。24、去应力退火:去除由于形变加工、锻造、焊接所引起的及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。25、去氢退火:将钢加热到Ac3以上,然后迅速冷却到C曲线“鼻尖”稍下一点温度等温并保持较长时间,使氢原子从钢内逸出的热处理工艺。226、等温退火:将钢件加热到高于Ac3(或Ac1)的温度,保温适当时间后,较快地冷却到珠光体区的某一温度,并等温保持,使奥氏体等温转变,然后缓慢冷却的热处理工艺。27、二次硬化:钢中加入Mo、W、V、Ti、Nb、Co等元素时,经淬火并在500~600℃区间回火时,不仅硬度不降低,相反可升高到接近淬火钢的硬度值,这种强化效应,称为合金钢二次硬化。28、过热:淬火加热温度过高,或在相当高的温度下停留时间过长,使A晶粒粗大,淬火后得到粗针状M的现象29、过烧:淬火温度太高,致使A晶界产生熔化现象,晶界有氧化物网络,使得无法补救,工件报废后重熔的现象。30、淬火的分类(1)按冷却方式的分类:单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火(2)按加热温度的分类:完全淬火:加热温度高于Ac3,全部A化后冷却,适用于亚共析钢和共析钢;不完全淬火:加热温度高于Ac1,适用于过共析钢。31、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32、珠光体长大的方式:前向(纵向)长大;侧向(横行)长大:协作长大、分枝长大33、常用的淬火介质:水、盐碱溶液、油、有机物水溶液及乳化液34、原位析出(会考):X-碳化物不是由ε-碳化物直接转变来的,是通过ε-碳化物溶解,并在其他地方重新形核、长大的方式形成的。35、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36、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奥氏体的形成过程就是铁晶格的改组和Fe、C原子的扩散过程。常将这一过程和奥氏体冷却过程的转变称为“相变重结晶”37、奥氏体的形成过程:(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38、回火转变的过程(必考)(1)M中C的偏聚与群集化;(2)M的分解;(3)残余A的转变;(4)碳化物的析出和变化;(5)α相的回复、再结晶。39、奥氏体向珠光体转变过程中的形核位置珠光体经常哪里?为什么?(1)在γ晶界(两个或三个γ晶粒交界处)或者在相界面上形核。(2)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。转变温度越高,奥氏体完成转变的时间越短?温度越高,A与P之间的自由能差越大,也就是相变驱动力越大;温度越高,过热度越大,灵界晶核的尺寸就越小,形成A晶核所需的浓度起伏越低;温度越高,Fe和C原子的扩散速度越快,同时A内的浓度梯度越大,A相界面上的C浓度差越大。以上因素促进A的形核与张大,A的形成加速40、为什么40CrNiMo比45钢的淬透性好?40CrNiMo当中具有很多合金元素,溶于奥氏体后,降低了临界冷却速度,使C曲线右移,提高了钢的淬透性。41、调制处理:淬火后高温回火,以获得回火索氏体组织的热处理工艺说明:亚共析钢、共析钢以及过共析钢的的TTT曲线和CCT曲线的异同比较所占篇幅比较多,在这不再赘述,大家把这部分的课件仔细看一遍到时候用自己理解的话叙述就行.342、常用的淬火方法题目类型:给出钢号,画出冷却曲线,回答该曲线所属于热处理方式、获得组织是什么。淬火方法的分类:单介质淬火A→M;双介质淬火A→M;分级淬火A→M,略高于Ms点保温;等温淬火(或称贝氏体淬火)A→B下,稍高于Ms冷却并保温;预冷淬火(或称冷待淬火)A→M。(1)单介质淬火:将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。(2)双介质淬火:先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时,再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却,直至完成马氏体转变。(3)分级淬火:将奥氏体状态的工件首先淬入略高于钢的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。(4)等温淬火:将奥氏体化后的工件在稍高于Ms温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间,从而获得下贝氏体组织的淬火方法。(5)预冷淬火:将奥氏体化后的工件先在空气或热水中经过一段时间的预冷,待工件温度降至临界点稍上一点温度后再淬入冷却介质中的淬火方法。43、淬透性、淬透层深度和淬硬性的区别。淬透性:是钢在淬火时形成马氏体的能力,是钢在规定条件下的一种工艺性能。淬透层深度:是指实际工件在具体条件下淬火得到表面马氏体到半马氏体处的距离,它与钢的淬透性、工件的截面尺寸和淬火介质的冷却能力有关。淬透性好,工件截面尺寸小,淬火介质的冷却能力强,则淬透层深度越大。淬硬性:指钢淬火后能达到的最高硬度,主要取决于马氏体的含碳量。44、45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45、预备热处理和最终热处理的概念。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。46、为何A晶核优先在F与Fe3C相界产生?(1)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;(2)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。(3)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。447、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珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程一样,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。48、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%左右时转变速度最大?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。49、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50、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。(1)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。(2)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。51、板条马氏体与片状马氏体(1)板条马氏体:低碳钢、中碳钢形成,显微组织由许多成群的板条组成,亚结构主要为位错,也称位错马氏体。(2)片状马氏体:纤维组织为针状或竹叶状,存在孪晶,也称孪晶马氏体。(3)碳含量在0.6%以下时基本上为板条马氏体;大于1.0%大多是针状马氏体,在0.6~1.0之间为板条和针状马氏体的混合组织。(4)性能:板条马氏体强度高、塑性韧性较好;针状马氏体存在过饱和度大、内应力高、存在孪晶结构,硬而脆,塑性、韧性极差,但晶粒细化得到的隐晶马氏体却有一定的韧性。52、马氏体转变的特征:(1)非扩散型转变;(2)形成速度很快;(3)转变不彻底,总留有残余奥氏体;(4)体积膨胀;(5)化学成分不变;(6)切切变共格性;(7)新旧相之间具有一定的位相关系;(8)需要很大的过冷度(几百℃);(9)马氏体转变在一个温度范围内进行;(10)应力对马氏体转变有很大影响。53、有一批45钢普通车床传动齿轮,其工艺路线为锻造-热处理-机械加工-高频淬火-回火。试问锻后应进行何种热处理?采用正火或退火

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