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材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院第9章复习提纲一、名词解释奥氏体:C溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。板条马氏体：含碳量低于0.2％，显微组织由成群的板条组成的马氏体。片状马氏体：含碳量高于1.0％，显微组织呈针状或竹叶状的马氏体。上贝氏体：在贝氏体区较高范围内（600-350℃）形成的贝氏体（羽毛状）。下贝氏体：在贝氏体区较低范围内（350℃-Ms）形成的贝氏体（黑色针状）。TTT曲线：等温条件下，转变开始和终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系曲线。CCT曲线：连续冷却过程中，由高温到低温整个温度区间内，不同的连续冷却速度和到达各个温度区间的时间及在各个温度区间停留的时间的关系。临界淬火冷却速度：过冷奥氏体不发生分解直接得到全部马氏体的最低冷却速度。魏氏体：从奥氏体晶界生长出来的近于平行的或其它规则排列的针状铁素体或渗碳体以及其间存在的珠光体组织。回火脆性：部分钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降的脆化现象。回火马氏体：高碳钢在350℃一下回火时，马氏体分解后形成的低碳α相和弥散ε碳化物组成的双相组织。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院屈氏体，粒状珠光体,粒状贝氏体材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院名词解释部分答案1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；答：（1）起始晶粒度：是指在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。（2）实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。（3）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）后测定的钢中晶粒的大小。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院2）珠光体、索氏体、托氏体、贝氏体、马氏体；答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。托氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院Fe3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；答：奥氏体:碳在中形成的间隙固溶体。过冷奥氏体:处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院二、试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。三、画出共析钢的TTT图。为获得下列组织应选用何种冷却方法？并在TTT曲线中画出冷却曲线①S+P;②全部B下；③M+AR；④T+M+AR；⑤T+B+M+AR；材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。答：加热时奥氏体形成的基本过程可分为：奥氏体晶共析钢加核形成、奥氏体晶核长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化。影响奥氏体晶粒度的因素有：1)加热温度和保温时间2)加热速度3)钢的含碳量、脱氧剂及合金元素的影响4)原始组织材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院画出共析钢的TTT图。为获得下列组织应选用何种冷却方法？并在TTT曲线中画出冷却曲线•S+P;•全部B下；•M+AR；•T+M+AR；•T+B+M+AR；答：共析钢的TTT图及各种冷却曲线如下图。采用的冷却方法为：•以较快的速度冷却，即空冷。•较快速度冷却至Ms以上保温停留较长时间再快速冷却，即等温淬火。•大于临界淬火冷却速度冷却下来，即普通淬火。•较快速度冷却至Ar1以下的珠光体转变区域下部保温停留一段时间后再以大于临界淬火速度冷却。•较快速度冷却至Ar1以下的珠光体转变区域下部保温停留一段时间后继续冷却至Ms以上的贝氏体转变区域等温停留一段时间再以大于临界淬火速度冷却。A1τ/℃Msτ/s（1）（2）（5）（4）（3）材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院四、简述马氏体相变的主要特征。1、马氏体转变的非恒温性；2、马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象；3、马氏体转变的无扩散性；4、马氏体转变的位向关系及惯习面；5、马氏体转变的可逆性；五、马氏体组织有哪几种类型？它们的形成条件、组织形态、晶体结构、力学性能有何特点。六、试述钢中典型上贝氏体、下贝氏体的组织形态，并比较它们的异同。七、试述淬火钢回火时的组织转变。1、碳的偏聚，马氏体、残余奥氏体的分解，碳化物的转变，渗碳体的聚集长大和α相的回复再结晶。八、何谓回火脆性？说明回火脆性的类型、目的、特点及用途。回火脆性：部分钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降的脆化现象。1、低温回火脆性，特点不可逆，用途是几乎所有的工业用钢，目的是继续提高回火温度使钢的韧性重新恢复和提高。2、高温回火脆性，特点可逆快冷可消除或抑制该脆性，用途是合金结构钢。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院简述回火的目的（1）降低零件脆性，消除或降低内应力；（2）获得所要求的力学性能；（3）稳定尺寸；（4）改善加工性。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院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特点？答：（1）两种。上贝氏体和下贝氏体。（2）上贝氏体的形成温度在600～350℃。在显微镜下呈羽毛状，它是由许多互相平行的过饱和铁素体片和分布在片间的断续细小的渗碳体组成的混合物。其硬度较高，可达HRC40～45，但由于其铁素体片较粗，因此塑性和韧性较差。下贝氏体的形成温度在350℃～Ms，下贝氏体在光学显微镜下呈黑色针叶状，在电镜下观察是由针叶状的铁素体和分布在其上的极为细小的渗碳体粒子组成的。下贝氏体具有高强度、高硬度、高塑性、高韧性，即具有良好的综合机械性能。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院马氏体组织有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？答：（1）两种，板条马氏体和片状马氏体。（2）奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于奥氏体中的含碳量，含碳量＜0.6%的为板条马氏体；含碳量在0.6—1.0%之间为板条和针状混合的马氏体；含碳量大于1.0%的为针状马氏体。低碳马氏体的晶体结构为体心立方。随含碳量增加，逐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体结构一般出现体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是因为低碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较小，晶格畸变也较小，故具有良好的综合机械性能。随含碳量增加，马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加，因而引起硬化和强化。当含碳量很高时，尽管马氏体的硬度和强度很高，但由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生许多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低。（3）随着含碳量的增加，钢的硬度增加。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院将ф5mm的T8钢加热至760℃并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，屈氏体，上贝氏体，下贝氏体，屈氏体+马氏体，马氏体+少量残余奥氏体。答：珠光体：冷却至线～550℃范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到珠光体组织。索氏体：冷却至650～600℃温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到索光体组织。屈氏体：冷却至600～550℃温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到屈氏体组织。上贝氏体：冷却至600～350℃温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到上贝氏体组织。下贝氏体：冷却至350℃～Ms温度范围内等温停留一段时间，再冷却下来得到下贝氏体组织。屈氏体+马氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度并小于获得珠光体组织的最大冷却速度连续冷却，获得屈氏体+马氏体。马氏体+少量残余奥氏体：以大于获得马氏体组织的最小冷却速度冷却获得马氏体+少量残余奥氏体。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院T8钢丝经由以下几步处理：（1）加热至870℃，保温1h；（2）淬火至550℃，保温1s；（3）淬火至275℃，保温1s；（4）淬火至20℃，并保温。指出每一步处理后的相和成分。答：①奥氏体，wc=0.77%。②B上[F(wc=0.0218%)+Fe3C(wc=6.69%)]。③？④？材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院一、名词解释1.（1）淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力。（2）淬硬性：淬火后马氏体所能达到的最大硬度值。2.（1）等温淬火：将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某温度盐浴，等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却的方法。（2）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，完成马氏体转变的方法。3.回火索氏体:回火温度升至400℃以后，淬火马氏体完全分解为针状的α相和无共格关系的粒状渗碳体组成的机械混合物。5.完全退火：将钢件或钢材加热至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，获得近于平衡组织的热处理工艺。球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。6.调质处理：淬火加高温回火处理。碳氮共渗：向钢件表层同时渗入碳和氮的过程。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院1）淬火临界冷却速度（Vk），淬透性,淬硬性；答：淬火临界冷却速度（Vk）：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院2）退火、正火、淬火、回火(特别是温度范围)答：退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。正火：将工件加热到Ac3或Accm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院3)等温淬火：它是将加热的工件放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温足够长的时间使其完成B转变。等温淬火后获得B下组织。下贝氏体与回火马氏体相比，在碳量相近，硬度相当的情况下，前者比后者具有较高的塑性与韧性，适用于尺寸较小，形状复杂，要求变形小，具有高硬度和强韧性的工具，模具等。分级淬火：它是将加热的工件先放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温2～5min，使零件内外的温度均匀后，立即取出在空气中冷却。这种方法可以减少工件内外的温差和减慢马氏体转变时的冷却速度，从而有效地减少内应力，防止产生变形和开裂。但由于硝盐浴或碱浴的冷却能力低，只能适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精度高的工件，如模具、刀具等。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院二、说出下列常用热处理符号的含义：Ac1，Ar1，Ac3，Ar3，Accm，Arcm，Mf，As三、已知某机床的主轴的材料为40Cr钢，其生产工艺路线为：下料→锻造→正火→粗车→调质→精车→锥部整体淬火→回火(43HRC)→粗磨→人工时效→精磨。试说明每道热处理工序的作用。材料科学基础A下复习课材料科学基础A江苏科技大学材料科学与工程学院Ac1:钢加热时开始形成奥氏体的温度。Ar1:钢由高温冷却时奥氏体开始分解为α+Fe3C的温度Ac3:亚共析钢加热时铁素体全部消失的最低温度。Ar