1、金屬學(xué)與熱處理總結(jié)一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)重點內(nèi)容： 面心立方、 體心立方金屬晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)、 致密度、 原子半徑， 八面體、 四面體間隙個數(shù)；晶向指數(shù)、晶面指數(shù)的標(biāo)定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。基本內(nèi)容：密排六方金屬晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)、致密度、原子半徑，密排面上原子的堆垛 順序、晶胞、晶格、金屬鍵的概念。晶體的特征、晶體中的空間點陣。晶格類型晶胞中的原子數(shù)原子半徑配位數(shù)致密度體心立方2868%面心立方41274%密排六方61274%晶格類型fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3)間隙類型正四面體正八面體四面體扁八面體四面體正八面 體間隙個數(shù)84126126原子半徑 rA間隙半徑 rB晶胞：

2、在晶格中選取一個能夠完全反映晶格特征的最小的幾何單元，用來分析原子排列的規(guī)律性，這個最小的幾何單元稱為晶胞。 金屬鍵：失去外層價電子的正離子與彌漫其間的自由電子的靜電作用而結(jié)合起來，這種 結(jié)合方式稱為金屬鍵。位錯：晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯動的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。 位錯的柏氏矢量具有的一些特性： 用位錯的柏氏矢量可以判斷位錯的類型；柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量與回路起 點及回路途徑無關(guān)；位錯的柏氏矢量個部分均相同。刃型位錯的柏氏矢量與位錯線垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。晶界具有的一些特性： 晶界的能量較高，具有自發(fā)長大和使界面平直化，以減少晶界總面積的趨勢；原子 在晶界上的擴(kuò)散

3、速度高于晶內(nèi)， 熔點較低； 相變時新相優(yōu)先在晶界出形核； 晶界處易于 發(fā)生雜質(zhì)或溶質(zhì)原子的富集或偏聚； 晶界易于腐蝕和氧化； 常溫下晶界可以阻止位錯的 運動，提高材料的強(qiáng)度。二、純金屬的結(jié)晶 重點內(nèi)容：均勻形核時過冷度與臨界晶核半徑、臨界形核功之間的關(guān)系；細(xì)化晶粒的方 法，鑄錠三晶區(qū)的形成機(jī)制。基本內(nèi)容：結(jié)晶過程、阻力、動力，過冷度、變質(zhì)處理的概念。鑄錠的缺陷；結(jié)晶的熱 力學(xué)條件和結(jié)構(gòu)條件，非均勻形核的臨界晶核半徑、臨界形核功。相起伏：液態(tài)金屬中，時聚時散，起伏不定，不斷變化著的近程規(guī)則排列的原子集團(tuán)。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差稱為過冷度。變質(zhì)處理：在澆鑄前往液態(tài)金屬中加入形核劑，

4、促使形成大量的非均勻晶核，以細(xì)化晶 粒的方法。過冷度與液態(tài)金屬結(jié)晶的關(guān)系：液態(tài)金屬結(jié)晶的過程是形核與晶核的長大過程。從熱力 學(xué)的角度上看， 沒有過冷度結(jié)晶就沒有趨動力。 根據(jù) 可知當(dāng)過冷度 為零時 臨界晶核半徑 Rk為無窮大，臨界形核功（）也為無窮大。臨界晶核半徑 Rk 與臨界形核功為無窮大時， 無法形核， 所以液態(tài)金屬不能結(jié)晶。 晶體的長大也需要過冷度，所 以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過冷度。細(xì)化晶粒的方法：增加過冷度、變質(zhì)處理、振動與攪拌。 鑄錠三個晶區(qū)的形成機(jī)理：表面細(xì)晶區(qū)：當(dāng)高溫液體倒入鑄模后，結(jié)晶先從模壁開始， 靠近模壁一層的液體產(chǎn)生極大的過冷， 加上模壁可以作為非均質(zhì)形核的基底， 因此在此薄

5、層 中立即形成大量的晶核， 并同時向各個方向生長， 形成表面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：在表面細(xì)晶 區(qū)形成的同時， 鑄模溫度迅速升高， 液態(tài)金屬冷卻速度減慢， 結(jié)晶前沿過冷都很小，不能生 成新的晶核。垂直模壁方向散熱最快，因而晶體沿相反方向生長成柱狀晶。中心等軸晶區(qū)： 隨著柱狀晶的生長， 中心部位的液體實際溫度分布區(qū)域平緩， 由于溶質(zhì)原子的重新分配， 在 固液界面前沿出現(xiàn)成分過冷， 成分過冷區(qū)的擴(kuò)大， 促使新的晶核形成長大形成等軸晶。 由于 液體的流動使表面層細(xì)晶一部分卷入液體之中或柱狀晶的枝晶被沖刷脫落而進(jìn)入前沿的液 體中作為非自發(fā)生核的籽晶。三、二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶重點內(nèi)容：杠桿定律、相律及應(yīng)用。

6、基本內(nèi)容： 相、勻晶、共晶、包晶相圖的結(jié)晶過程及不同成分合金在室溫下的顯微組織。 合金、成分過冷；非平衡結(jié)晶及枝晶偏析的基本概念。相律： f = c p + 1其中， f 為 自由度數(shù)， c為 組元數(shù)， p 為 相數(shù)。偽共晶 ：在不平衡結(jié)晶條件下，成分在共晶點附近的亞共晶或過共晶合金也可能得到全 部共晶組織，這種共晶組織稱為偽共晶。合金：兩種或兩種以上的金屬，或金屬與非金屬，經(jīng)熔煉或燒結(jié)、或用其它方法組合而 成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金相：在合金中，通過組成元素（組元）原子間的相互作用，形成具有相同晶體結(jié)構(gòu) 與性質(zhì)，并以明確界面分開的成分均一組成部分稱為合金相。四、鐵碳合金 重點內(nèi)容：鐵碳合金

7、的結(jié)晶過程及室溫下的平衡組織，組織組成物及相組成物的計算。 基本內(nèi)容：鐵素體與奧氏體、二次滲碳體與共析滲碳體的異同點、三個恒溫轉(zhuǎn)變。 鋼的含碳量對平衡組織及性能的影響；二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體相對量的 計算；五種滲碳體的來源及形態(tài)。奧氏體與鐵素體的異同點： 相同點：都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強(qiáng)度硬度低，塑性韌性高。不同點： 鐵素體為體心結(jié)構(gòu)， 奧氏體面心結(jié)構(gòu)； 鐵素體最高含碳量為 0.0218% ， 奧氏體 最高含碳量為 2.11% ，鐵素體是由奧氏體直接轉(zhuǎn)變或由奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到， 奧氏體是 由包晶或由液相直接析出的；存在的溫度區(qū)間不同。二次滲碳體與共析滲碳體的異同點。 相同

8、點：都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點：來源不同，二次滲碳體由奧氏體中析出，共析滲碳體是共析轉(zhuǎn)變得到的；形態(tài) 不同二次滲碳體成網(wǎng)狀， 共析滲碳體成片狀； 對性能的影響不同， 片狀的強(qiáng)化基體，提高強(qiáng) 度，網(wǎng)狀降低強(qiáng)度。成分、組織與機(jī)械性能之間的關(guān)系： 如亞共析鋼。 亞共析鋼室溫下的平衡組織為 F P， F 的強(qiáng)度低，塑性、韌性好，與 F 相比 P 強(qiáng)度硬度高，而塑性、韌性差。隨含碳量的增加， F 量減少， P 量增加（組織組成物的相對量可用杠桿定律計算）。所以對于亞共析鋼，隨含 碳量的增加，強(qiáng)度硬度升高，而塑性、韌性下降五、三元合金相圖 重點內(nèi)容：固態(tài)下無溶解度三元共晶相圖投影圖中不同區(qū)

9、、線的結(jié)晶過程、室溫組織。 基本內(nèi)容：固態(tài)下無溶解度三元共晶相圖投影圖中任意點的組織并計算其相對量。 三元合金相圖的成分表示法；直線法則、杠桿定律、重心法則。六、金屬及合金的塑性變形與斷裂 重點內(nèi)容：體心與面心結(jié)構(gòu)的滑移系；金屬塑性變形后的組織與性能。基本內(nèi)容：固溶體強(qiáng)化機(jī)理與強(qiáng)化規(guī)律、第二相的強(qiáng)化機(jī)理。霍爾配奇關(guān)系式；單 晶體塑性變形的方式、滑移的本質(zhì)。塑性變形的方式：以滑移和孿晶為主。 滑移：晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對另一部分作相對的滑動。滑移的本質(zhì)是位錯的移動。體心結(jié)構(gòu)的滑移系個數(shù)為 12，滑移面： 110 ，方向 <111>。面心結(jié)構(gòu)的滑移系個數(shù)為 12，滑移面：

10、 111 ，方向 <110>。金屬塑性變形后的組織與性能 ：顯微組織出現(xiàn)纖維組織，雜質(zhì)沿變形方向拉長為細(xì)帶 狀或粉碎成鏈狀，光學(xué)顯微鏡分辨不清晶粒和雜質(zhì)。亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，出現(xiàn)形變織構(gòu)。性能：材 料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降；比電阻增加，導(dǎo)電系數(shù)和電阻溫度系數(shù)下降，抗腐 蝕能力降低等。七、金屬及合金的回復(fù)與再結(jié)晶 重點內(nèi)容：金屬的熱加工的作用；變形金屬加熱時顯微組織的變化、性能的變化，儲存 能的變化。基本內(nèi)容：回復(fù)、再結(jié)的概念、變形金屬加熱時儲存能的變化。再結(jié)晶后的晶粒尺寸； 影響再結(jié)晶的主要因素性能的變化規(guī)律。變形金屬加熱時顯微組織的變化、 性能的變化： 隨溫度的升高， 金屬的硬

11、度和強(qiáng)度下降， 塑性和韌性提高。電阻率不斷下降，密度升高。金屬的抗腐蝕能力提高，內(nèi)應(yīng)力下降。再結(jié)晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原來的變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變 的新晶粒，而性能也發(fā)生了明顯的變化，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)，這個過程稱之為再結(jié)晶。熱加工的主要作用（或目的）是：把鋼材加工成所需要的各種形狀，如棒材、板材、 線材等；能明顯的改善鑄錠中的組織缺陷， 如氣泡焊合，縮松壓實， 使金屬材料的致密度 增加； 使粗大的柱狀晶變細(xì)， 合金鋼中大塊狀碳化物初晶打碎并使其均勻分布； 減輕或 消除成分偏析，均勻化學(xué)成分等。使材料的性能得到明顯的改善。影響再結(jié)晶的主要因素：再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越

12、高（保溫時間一定時），再結(jié) 晶后的晶粒越粗大； 冷變形量：一般冷變形量越大，完成再結(jié)晶的溫度越低，變形量達(dá)到 一定程度后，完成再結(jié)晶的溫度趨于恒定；原始晶粒尺寸： 原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒也 越細(xì)； 微量溶質(zhì)與雜質(zhì)原子， 一般均起細(xì)化晶粒的作用；第二相粒子， 粗大的第二相粒 子有利于再結(jié)晶， 彌散分布的細(xì)小的第二相粒子不利于再結(jié)晶； 形變溫度， 形變溫度越高， 再結(jié)晶溫度越高， 晶粒粗化； 加熱速度， 加熱速度過快或過慢， 都可能使再結(jié)晶溫度升高。塑性變形后的金屬隨加熱溫度的升高會發(fā)生的一些變化： 顯微組織經(jīng)過回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大三個階段由破碎的或纖維組織轉(zhuǎn)變成等軸晶粒， 亞晶尺寸增大；儲存

13、能降低，內(nèi)應(yīng)力松弛或被消除；各種結(jié)構(gòu)缺陷減少；強(qiáng)度、硬度降低， 塑性、韌度提高；電阻下降，應(yīng)力腐蝕傾向顯著減小。八、擴(kuò)散重點內(nèi)容：影響擴(kuò)散的因素；擴(kuò)散第一定律表達(dá)式。 基本內(nèi)容：擴(kuò)散激活能、擴(kuò)散的驅(qū)動力。柯肯達(dá)爾效應(yīng)，擴(kuò)散第二定律表達(dá)式。柯肯達(dá)爾效應(yīng)： 由置換互溶原子因相對擴(kuò)散速度不同而引起標(biāo)記移動的不均衡擴(kuò)散現(xiàn)象稱為 柯肯達(dá)爾效應(yīng)。影響擴(kuò)散的因素： 溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大； 晶體結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)； 固溶體類型：間隙原子的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速度； 晶體缺陷：晶體缺陷越多，原子的擴(kuò)散速度越快； 化學(xué)成分：有些元素可以加快原子的擴(kuò)散速度，有些可以減慢擴(kuò)散

14、速度。擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：其中， J 為擴(kuò)散流量； D 為擴(kuò)散系數(shù)；為濃度梯度。擴(kuò)散的驅(qū)動力為化學(xué)位梯度，阻力為擴(kuò)散激活能九、鋼的熱處理原理重點內(nèi)容：冷卻時轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（ P、B、M ）的特征、性能特點、熱處理的概念。 基本內(nèi)容：等溫、連續(xù) C-曲線。奧氏體化的四個過程；碳鋼回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能特點。 熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保持一段時間，然后以一定的 速度冷卻下來，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的一種熱加工工藝。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（P、B、M）的特征、性能特點： 片狀 P體，片層間距越小， 強(qiáng)度越高， 塑性、 韌性也越好；粒狀 P 體， Fe3C 顆粒越細(xì)小，分

15、布越均勻，合金的強(qiáng)度越高。第二相的數(shù)量 越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛 狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，位錯密度高于上 貝氏體，綜合機(jī)械性能好； 低碳馬氏體為板條狀， 亞結(jié)構(gòu)為位錯， 具有良好的綜合機(jī)械性能； 高碳馬氏體為片狀，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差。等溫、連續(xù) C- 曲線。十、鋼的熱處理工藝重點內(nèi)容：退火、正火的目的和工藝方法； 淬火和回火的目的和工藝方法。 基本內(nèi)容：淬透性、淬硬性、熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、回火脆性、回火穩(wěn)定性、過冷奧氏體 的概念。淬火加熱缺陷及其防止措施。熱應(yīng)力： 工件在加熱 （

16、或冷卻 ）時，由于不同部位的溫度差異， 導(dǎo)致熱脹 （或冷縮 ） 的不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。組織應(yīng)力：由于工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同時性而引起的內(nèi)應(yīng)力。淬透性：是表征鋼材淬火時獲得馬氏體的能力的特性。可硬性：指淬成馬氏體可能得到的硬度。回火穩(wěn)定性：淬火鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力。回火脆性：鋼在一定的溫度范圍內(nèi)回火時，其沖擊韌性顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性。過冷奧氏體：在臨界溫度以下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為過冷奧氏體。 退火的目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織；細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善鋼的成形及切削加 工性能；消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化；為淬火做好組織準(zhǔn)備。正火的目的：改善鋼的切削加工性

17、能；細(xì)化晶粒，消除熱加工缺陷；消除過共析鋼的網(wǎng) 狀碳化物，便于球化退火；提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。十一、工業(yè)用鋼重點內(nèi)容：材料強(qiáng)化方法；鋼的分類和編號。基本內(nèi)容：常用合金元素在鋼中的主要作用。材料韌化的方法、鋼的化學(xué)成分、金相組 織熱處理工藝和機(jī)械性能之間的關(guān)系。合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上有意地加入一種或幾種合金元素，使其使用性能和工藝性能得 以提高的以鐵為基的合金即為合金鋼。金屬學(xué)與熱處理習(xí)題及參考解一、論述四種強(qiáng)化的強(qiáng)化機(jī)理、強(qiáng)化規(guī)律及強(qiáng)化方法。1、形變強(qiáng)化 形變強(qiáng)化：隨變形程度的增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象叫形變 強(qiáng)化或加工硬化。機(jī)理：隨塑性變形的進(jìn)行，位錯密度不斷增加

18、，因此位錯在運動時的相互交割加劇，結(jié) 果即產(chǎn)生固定的割階、位錯纏結(jié)等障礙， 使位錯運動的阻力增大， 引起變形抗力增加， 給繼 續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。規(guī)律：變形程度增加，材料的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，位錯密度不斷增加， 根據(jù)公式 =bG 1/2 ，可知強(qiáng)度與位錯密度（）的二分之一次方成正比，位錯的柏氏 矢量（ b）越大強(qiáng)化效果越顯著。方法：冷變形（擠壓、滾壓、噴丸等）。 形變強(qiáng)化的實際意義（利與弊）：形變強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬的有效方法，對一些不能用熱處 理強(qiáng)化的材料可以用形變強(qiáng)化的方法提高材料的強(qiáng)度， 可使強(qiáng)度成倍的增加； 是某些工件或 半成品加工成形的重要因素， 使金屬均勻

19、變形， 使工件或半成品的成形成為可能， 如冷拔鋼 絲、零件的沖壓成形等； 形變強(qiáng)化還可提高零件或構(gòu)件在使用過程中的安全性， 零件的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中或過載現(xiàn)象時， 使該處產(chǎn)生塑性變形， 因加工硬化使過載部位的變形停止 從而提高了安全性。 另一方面形變強(qiáng)化也給材料生產(chǎn)和使用帶來麻煩， 變形使強(qiáng)度升高、 塑 性降低，給繼續(xù)變形帶來困難，中間需要進(jìn)行再結(jié)晶退火，增加生產(chǎn)成本。2、固溶強(qiáng)化 隨溶質(zhì)原子含量的增加，固溶體的強(qiáng)度硬度升高，塑性韌性下降的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。 強(qiáng)化機(jī)理： 一是溶質(zhì)原子的溶入， 使固溶體的晶格發(fā)生畸變， 對滑移面上運動的位錯有阻礙 作用；二是位錯線上偏聚的溶質(zhì)原子形成的柯氏氣團(tuán)

20、對位錯起釘扎作用， 增加了位錯運動的 阻力； 三是溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的偏聚阻礙擴(kuò)展位錯的運動。 所有阻止位錯運動， 增加位錯移 動阻力的因素都可使強(qiáng)度提高。固溶強(qiáng)化規(guī)律： 在固溶體溶解度范圍內(nèi)， 合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大， 則強(qiáng)化作用越大； 溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸差越大， 強(qiáng)化效果越顯著； 形成間隙固溶體的溶質(zhì)元素的強(qiáng) 化作用大于形成置換固溶體的元素； 溶質(zhì)原子與溶劑原子的價電子數(shù)差越大， 則強(qiáng)化作用 越大。方法：合金化，即加入合金元素。3、第二相強(qiáng)化鋼中第二相的形態(tài)主要有三種，即網(wǎng)狀、片狀和粒狀。網(wǎng)狀特別是沿晶界析出的連續(xù)網(wǎng)狀Fe3C，降低的鋼機(jī)械性能，塑性、韌性急劇下降，強(qiáng)度也隨之下降；s

21、= 0 第二相為片狀分布時，片層間距越小，強(qiáng)度越高，塑性、韌性也越好。符合-1/2KS 0-1/2 的規(guī)律， S0 片層間距。 第二相為粒狀分布時，顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高，符合 的 規(guī)律，粒子之間的平均距離。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大； 片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差； 沿晶界析出時，不論什么形態(tài)都降低晶界強(qiáng)度，使鋼的機(jī)械性能下降。 第二相無論是片狀還是粒狀都阻止位錯的移動。方法：合金化，即加入合金元素，通過熱處理或變形改變第二相的形態(tài)及分布。4、細(xì)晶強(qiáng)化 細(xì)晶強(qiáng)化：隨晶粒尺寸的減小，材料的強(qiáng)度硬度升高，塑性、韌性也得到改善的現(xiàn)象稱為 細(xì)晶強(qiáng)化。細(xì)化晶粒不但可

22、以提高強(qiáng)度又可改善鋼的塑性和韌性，是一種較好的強(qiáng)化材料的方法。機(jī)理：晶粒越細(xì)小，位錯塞集群中位錯個數(shù)（n）越小，根據(jù)，應(yīng)力集中越小，所以材料的強(qiáng)度越高。細(xì)晶強(qiáng)化的強(qiáng)化規(guī)律：晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾-配奇關(guān)系式 s=0Kd -1/2 晶粒的平均直（ d）越小，材料的屈服強(qiáng)度（ s）越高。細(xì)化晶粒的方法：結(jié)晶過程中可以通過增加過冷度，變質(zhì)處理，振動及攪拌的方法增加 形核率細(xì)化晶粒。 對于冷變形的金屬可以通過控制變形度、 退火溫度來細(xì)化晶粒。 可以通過 正火、退火的熱處理方法細(xì)化晶粒；在鋼中加入強(qiáng)碳化物物形成元素。二、改善塑性和韌性的機(jī)理晶粒越細(xì)小，晶粒內(nèi)部和晶界附近的應(yīng)變度差越小，變形越均勻，

23、因應(yīng)力集中引起的開裂的機(jī)會也越小。晶粒越細(xì)小，應(yīng)力集中越小，不易產(chǎn)生裂紋；晶界越多，易使裂紋擴(kuò)展方 向發(fā)生變化，裂紋不易傳播，所以韌性就好。提高或改善金屬材料韌性的途徑： 盡量減少鋼中第二相的數(shù)量； 提高基體組織的 塑性； 提高組織的均勻性； 加入 Ni 及細(xì)化晶粒的元素； 防止雜質(zhì)在晶界偏聚及第 二相沿晶界析出。三、FeFe3C相圖，結(jié)晶過程分析及計算1. 分析含碳 0.53 0.77的鐵碳合金的結(jié)晶過程， 并畫出結(jié)晶示意圖。點之上為液相 L； 點開始 L； 點結(jié)晶完畢；點之間為單相；點開始 轉(zhuǎn)變； 點開始 P 共析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為 + P。結(jié)晶示意圖：2. 計算室溫下亞共析鋼（含碳量

24、為）的組織組成物的相對量。組織組成物為 、 P，相對量為：3. 分析含碳 0.77 2.11的鐵碳合金的結(jié)晶過程。點之上為液相 L；點開始 L； 之間為 L+； 點結(jié)晶完畢；點之間為 單相；點開始 Fe3C轉(zhuǎn)變；點開始 P 共析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為 P + Fe3C。結(jié)晶過程示意圖。4. 計算室溫下過共析鋼（含碳量為）的組織組成物的相對量。組織組成物為 P、Fe 3C，相對量為：5. 分析共析鋼的結(jié)晶過程，并畫出結(jié)晶示意圖。點之上為液相 L；點開始 L；點結(jié)晶完畢；點之間為單相；點P共析轉(zhuǎn)變；室溫下顯微組織為P。結(jié)晶示意圖：6.計算含碳 3.0%鐵碳合金室溫下組織組成物及相組成物的相對量。F

25、e3C ， 相 對 量 為 ：含 碳 3.0% 的 亞 共 晶 白 口 鐵 室 溫 下 組 織 組 成 物 為 P 、相組成物為 F 、 Fe3C，相對量為：7. 相圖中共有幾種滲碳體？說出各自的來源及形態(tài)。Fe3C ：由液相析出， 形態(tài)連續(xù)分布 （基體） ； Fe 3C：由奧氏體中析出， 形態(tài)網(wǎng)狀分布； Fe3C ：由鐵素體中析出，形態(tài)網(wǎng)狀、短棒狀、粒狀分布在鐵素體的晶界上；Fe3C 共析：奧氏體共析轉(zhuǎn)變得到，片狀； Fe3C 共晶：液相共晶轉(zhuǎn)變得到，粗大的條狀。8. 計算室溫下含碳量為 合金相組成物的相對量。相組成物為 、Fe3C，相對量為：9. Fe 3C?的相對量：當(dāng) x=6.69 時

26、 Fe3C? 含量最高，最高百分量為：10. 過共析鋼中 Fe3C 的相對量：當(dāng) x=2.11 時 Fe3C 含量最高，最高百分量為：11. Fe 3C 的相對量計算：當(dāng) x=0.0218 時 Fe3C含量最高，最高百分量為：12. 共析滲碳體的相對百分量為：13. 共晶滲碳體的相對百分量為：14. 說出奧氏體與鐵素體的異同點。相同點：都是鐵與碳形成的間隙固溶體；強(qiáng)度硬度低，塑性韌性高。不同點： 鐵素體為體心結(jié)構(gòu)， 奧氏體面心結(jié)構(gòu)； 鐵素體最高含碳量為 0.0218% ， 奧氏體 最高含碳量為 2.11% ，鐵素體是由奧氏體直接轉(zhuǎn)變或由奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變得到， 奧氏體是 由包晶或由液相直接析出

27、的；存在的溫度區(qū)間不同。15. 說出二次滲碳體與共析滲碳體的異同點。相同點：都是滲碳體，成份、結(jié)構(gòu)、性能都相同。不同點：來源不同，二次滲碳體由奧氏體中析出，共析滲碳體是共析轉(zhuǎn)變得到的；形態(tài) 不同二次滲碳體成網(wǎng)狀， 共析滲碳體成片狀； 對性能的影響不同， 片狀的強(qiáng)化基體，提高強(qiáng) 度，網(wǎng)狀降低強(qiáng)度。16. 舉例說明成分、組織與機(jī)械性能之間的關(guān)系如亞共析鋼。亞共析鋼室溫下的平衡組織為F P ，F(xiàn) 的強(qiáng)度低，塑性、韌性好，與 F 相比 P 強(qiáng)度硬度高，而塑性、韌性差。隨含碳量的增加，F(xiàn) 量減少， P 量增加(組織組成物的相對量可用杠桿定律計算) 。所以對于亞共析鋼， 隨含碳量的增加， 強(qiáng)度硬度升高，

28、而塑性、 韌性下降。17. 說明三個恒溫轉(zhuǎn)變，畫出轉(zhuǎn)變特征圖包晶轉(zhuǎn)變 (LB H J)含碳量 0.09 0.53范圍的鐵碳合金， 于 HJB 水平 線(1495)均將通過包晶轉(zhuǎn)變，形成單相奧氏體。共晶轉(zhuǎn)變 (LC EFe3C)含碳放 2.11一 6.69范圍的鐵碳合金， 于 ECF 平 線上(1148)均將通過共晶轉(zhuǎn)變， 形成奧氏體和滲碳體兩相混合的共晶體， 稱為菜氏體 (Ld) 。共析轉(zhuǎn)變 (SPFe3C)；含碳雖超過 002的鐵碳合金， 于 PSK 水平線上 (727)均將通過共析轉(zhuǎn)變， 形成鐵素體和滲碳體兩相混合的共析體， 稱為珠光體 (P)。轉(zhuǎn)變特征圖包晶轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：各點成分為 (

29、C%)：B：0.53 ；H：0.09；J：0.17；C：4.3；E：2.11 S：0.77；P：0.0218。18. 說出 Fe -Fe 3C 相圖中室溫下的顯微組織工業(yè)純鐵 (<0.0218 C)室溫組織： 亞共析鋼( 0.0218 0.77 C)室溫組織： P ；共析鋼： 0.77 C；室溫組織： P過共析鋼：0.77 2.11 C 室溫組織： P Fe3C亞共晶白口鐵： 2.11 4.30 C；室溫組織：共晶白口鐵： 4.30C；室溫組織： 過共晶白口鐵： 4.30 6.69 C。室溫組織：四、晶面指數(shù)與晶向指數(shù)（AB ，OC）的晶向指數(shù)。ZZ1）、標(biāo)出圖 、 圖中晶面的晶面指數(shù)及

30、圖中所示晶向YYA OB YXXX：（ 012 ）AB ：OC：1012）、標(biāo)出圖 、圖中晶面的晶面指數(shù)及圖中所示晶向（AC ，OB ）的晶向指數(shù)。OYXXX：AC：OB112)：1203）、畫出下列指數(shù)的晶向或晶面111)Z0 21 )1 1 0X110（ 111）（ 110） XX001五、固態(tài)下互不溶解的三元共晶相圖的投影圖如圖所示。1. 說出圖中各點（ M、N、P、 E）室溫下的顯微組織。M：B（BC）（ ABC）； N：（AB） （ABC）； P：C（ABC）； E：（ A B C）。2. 求出 E 點合金室溫下組織組成物的相對量和相組成物的相對量。E 點合金室溫下組織組成物的相對量

31、（ AB C）為 100% 相組成物的相對量為：WA=Ea/Aa × 100%WB=Eb/Bb × 100%WC=Ec/Cc × 100%NKPa3A% E3. 分析 M 點合金的結(jié)晶過程。先從液相中結(jié)晶出 B 組元，當(dāng)液相成分為K 時，發(fā)生二元共晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為（ BC），當(dāng)液相成分為 E 時，發(fā)生三元共晶轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為（A B C ）。室溫下的顯微組織為： B（BC）（ ABC）。六、固態(tài)下互不溶解的三元共晶相圖的投影圖如圖所示。1 B% BEee32C23cFHee2C13 aA b D e1 B% BC%4. E 點合金的化學(xué)成分與相組成物相對量之間有

32、什么關(guān)系？為什么？1. 確定出E 點合金A、B、C 三個組元的化學(xué)成分。計算 E 點合金組織組成物的相對量計算 E 點合金相組成物的相對量C%4、 E 點合金的化學(xué)成分與相組成物相對量是相等的，即：Ca=EH/AH ，Ab=EF/BF ，A%A=Ca% ， B=Ab% ， C=Bc%A% EA 、 B、C 三個組元的化學(xué)成分為：2、 E 點合金組織組成物的相對量為：W（A B C）=100%3、E 點合金相組成物的相對量為：Bc=ED/CD。因為三個組元在固態(tài)下互不溶解， 都已純金屬的形成存在， 所以三個相 ( A 、B、C)的相對量就應(yīng)該等于其各自的化學(xué)成分。七、鍛造或軋制的作用是什么？為什

33、么鍛造或軋制的溫度選擇在高溫的奧氏體區(qū)？鍛造或軋制的作用是：把材料加工成形，通過鍛造或軋制使鑄錠中的組織缺陷得到明顯 的改善，如氣泡焊合，縮松壓實，使金屬材料的致密度增加；粗大的柱狀晶變細(xì)；合金鋼中 大塊狀碳化物初晶打碎并較均勻分布；使成分均勻，使材料的性能得到明顯的改善。奧氏體穩(wěn)定存在是在高溫區(qū)，溫度升高材料的強(qiáng)度、硬度下降，塑性韌性升高，有利于 變形；奧氏體為面心結(jié)構(gòu)，塑性比其它結(jié)構(gòu)好，塑性好，有利于變形；奧氏體為單相組織， 單相組織的強(qiáng)度低， 塑性韌性好，有利于變形；變形為材料的硬化過程，變形金屬高溫下發(fā) 生回復(fù)與再結(jié)晶，消除加工硬化，即為動態(tài)回復(fù)再結(jié)晶，適合大變形量的變形。八、什么是柯

34、肯達(dá)爾效應(yīng)？如何解釋柯肯達(dá)爾效應(yīng)？由置換互溶原子因相對擴(kuò)散速度不同而引起標(biāo)記移動的不均衡擴(kuò)散現(xiàn)象稱為柯肯達(dá)爾效應(yīng)。Cu Ni分析表明 Ni 向左側(cè)擴(kuò)散過來的原子數(shù)目大于 Cu向右側(cè)擴(kuò)散過來 的原子數(shù)目，且 Ni 的原子半徑大于 Cu 的原子半徑。過剩的 Ni 的原子使左側(cè)的點陣膨脹， 而右邊原子減少的地方將發(fā)生點陣收縮，其結(jié)果必然導(dǎo)致界面向右側(cè)漂移。九、影響擴(kuò)散的因素有哪些？ 溫度：溫度越高，擴(kuò)散速度越大； 晶體結(jié)構(gòu)：體心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)大于面心結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)； 固溶體類型：間隙原子的擴(kuò)散速度大于置換原子的擴(kuò)散速度； 晶體缺陷：晶體缺陷越多，原子的擴(kuò)散速度越快； 化學(xué)成分：有些元素可以加快原子的

35、擴(kuò)散速度，有些可以減慢擴(kuò)散速度。十、寫出擴(kuò)散第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說出各符號的意義。擴(kuò)散第一定律表達(dá)式：其中， J 為擴(kuò)散流量； D 為擴(kuò)散系數(shù)； 為濃度梯度。擴(kuò)散的驅(qū)動力為化學(xué)位梯度，阻力為擴(kuò)散激活能十一、寫出擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說出各符號的意義及影響因素。擴(kuò)散系數(shù) D 可用下式表示：式中， D0為擴(kuò)散常數(shù)， Q為擴(kuò)散激活能， R為氣體常數(shù)， T 為熱力學(xué)溫度。由式上式可以看 出，擴(kuò)散系數(shù) D 與溫度呈指數(shù)關(guān)系，溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)急劇增大。十二、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件是什么？溫度要足夠高， 溫度越高原子熱振動越激烈原子被激活而進(jìn)行遷移的幾率越大； 時間要 足夠長， 只有經(jīng)過相當(dāng)長的時間才能造成

36、物質(zhì)的宏觀遷移； 擴(kuò)散原子要固溶， 擴(kuò)散原子能 夠溶入基體晶格形成固溶體才能進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散； 擴(kuò)散要有驅(qū)動力， 沒有動力擴(kuò)散無法進(jìn)行， 擴(kuò)散的驅(qū)動力為化學(xué)位梯度。十三、為什么晶體的滑移通常在密排晶面并沿密排晶向進(jìn)行？晶體滑移的實質(zhì)是位錯在滑移面上運動的結(jié)果，位錯運動的點陣阻力為：，位錯運動的點陣阻力越小，位錯運動越容易，從公式中可以看出，值越大、值越小，位錯運動的點陣阻力越小。為晶面間距，密排面的晶面間 距最大；為柏氏矢量， 密排方向的柏氏矢量最小。所以，晶體的滑移通常在密排晶面并沿 密排晶向進(jìn)行。十四、晶界具有哪些特性？晶界的能量較高，具有自發(fā)長大和使界面平直化，以減少晶界總面積的趨勢；原子

37、在晶界上的擴(kuò)散速度高于晶內(nèi)， 熔點較低； 相變時新相優(yōu)先在晶界出形核； 晶界處易于 發(fā)生雜質(zhì)或溶質(zhì)原子的富集或偏聚； 晶界易于腐蝕和氧化； 常溫下晶界可以阻止位錯的 運動，提高材料的強(qiáng)度。十五、簡述位錯與塑性、強(qiáng)度之間的關(guān)系。位錯：晶體中原子的排列在一定范圍內(nèi)發(fā)生有規(guī)律錯動的一種特殊結(jié)構(gòu)組態(tài)。晶體塑性變形的方式有滑移和孿晶，多數(shù)都以滑移方式進(jìn)行。滑移的本質(zhì)就是位錯在滑 移面上的運動，大量位錯滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變形。 位錯滑移的結(jié)果造成了晶體的宏觀塑性變形， 使材料發(fā)生屈服， 位錯越容易滑移， 強(qiáng)度越低， 因此增加位錯移動的阻力， 可以提高材料的強(qiáng)度。 溶質(zhì)原子造成晶格畸變還可以與位

38、錯相互 作用形成柯氏氣團(tuán)， 都增加位錯移動的摩擦阻力， 使強(qiáng)度提高。晶界、 相界可以阻止位錯的 滑移，提高材料的強(qiáng)度。所以細(xì)化晶粒、第二相彌散分布可以提高強(qiáng)度。十六、論述鋼的滲碳通常在奧氏體區(qū)（ 930 950）進(jìn)行，而且時間較長的原因。雖然碳原子在 -Fe 比 -Fe 中擴(kuò)散系數(shù)大（分），但鋼的滲碳通常在奧氏體區(qū)進(jìn)行， 因為可以獲得較大的滲層深度。因為：根據(jù)，溫度（ T）越高，擴(kuò)散系數(shù)（ D）越大，擴(kuò)散速度越快，溫度越高原子熱振動越激烈，原子被激活而進(jìn)行遷移的 幾率越大，擴(kuò)散速度越快；溫度高，奧氏體的溶碳能力大， 1148時最大值可達(dá) 2.11%， 遠(yuǎn)比鐵素體 （727， 0.0218%）大

39、，鋼表面碳濃度高，濃度梯度大，擴(kuò)散速度越快；時間 要足夠長，只有經(jīng)過相當(dāng)長的時間才能造成碳原子的宏觀遷移；十七、與滑移相比孿晶有什么特點？ 孿晶是一部分晶體沿孿晶面對另一部分晶體做切變，切變時原子移動的距離不是孿晶 方向原子間距的整數(shù)倍； 孿晶面兩邊晶體的位相不同， 成鏡面對稱； 由于孿晶改變了晶 體的取向，因此孿經(jīng)晶拋光后仍能重現(xiàn)；孿晶是一種均勻的切變。十八、影響再結(jié)晶的主要因素有哪些？再結(jié)晶退火溫度：退火溫度越高（保溫時間一定時），再結(jié)晶后的晶粒越粗大；冷 變形量：一般冷變形量越大，完成再結(jié)晶的溫度越低，變形量達(dá)到一定程度后，完成再結(jié)晶 的溫度趨于恒定；原始晶粒尺寸： 原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶

40、晶粒也越細(xì)；微量溶質(zhì)與雜質(zhì) 原子， 一般均起細(xì)化晶粒的作用；第二相粒子， 粗大的第二相粒子有利于再結(jié)晶，彌散分 布的細(xì)小的第二相粒子不利于再結(jié)晶；形變溫度，形變溫度越高，再結(jié)晶溫度越高， 晶粒 粗化；加熱速度，加熱速度過快或過慢，都可能使再結(jié)晶溫度升高。十九、論述間隙原子、置換原子、位錯、晶界對材料力學(xué)性能的影響。間隙原子、 置換原子與位錯相互作用形成柯氏氣團(tuán)， 柯氏氣團(tuán)增加位錯移動的阻力； 溶 質(zhì)原子造成晶格畸變，增加位錯移動的摩擦阻力，使強(qiáng)度提高，這就是固溶強(qiáng)化的機(jī)理。 晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)霍爾配奇關(guān)系式s=0 Kd 晶粒的平均直徑 d 越小，材料的屈服強(qiáng)度 s 越高。晶粒越細(xì)小，晶粒

41、內(nèi)部和晶界附近的應(yīng)變度差越小變形越均勻， 因應(yīng)力集中引起的開裂的機(jī)會也越小，塑性越好。 晶粒越細(xì)小，應(yīng)力集中越小，不易產(chǎn)生 裂紋，晶界越多，易使裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生變化，裂紋不易傳播，所以韌性就好。位錯密度越高， 則位錯運動時越易發(fā)生相互交割， 形成割階， 造成位錯纏結(jié)等位錯運動的障 礙，給繼續(xù)塑性變形造成困難，從而提高金屬的強(qiáng)度。根據(jù)公式? =abG 1/2 ，位錯密度（）越大，強(qiáng)化效果越顯著。二十、什么是再結(jié)晶溫度？影響再結(jié)晶溫度的因素有哪些？再結(jié)晶溫度： 經(jīng)過嚴(yán)重冷變形 （變形度在 70以上 ）的金屬，在約 1 小時的保溫時間內(nèi)能 夠完成再結(jié)晶 （95 轉(zhuǎn)變量 ）的溫度。再結(jié)晶溫度并不是一個

42、物理常數(shù)，這是因為再結(jié)晶 前后的晶格類型不變，化學(xué)成分不變，所以再結(jié)晶不是相變。影響再結(jié)晶溫度的因素：純度越高 T 再越低；變形度越大 T 再越低；加熱速度越小 T 再 越高。二十一、塑性變形后的金屬隨加熱溫度的升高會發(fā)生的一些變化：顯微組織經(jīng)過回復(fù)、 再結(jié)晶、 晶粒長大三個階段由破碎的或纖維組織轉(zhuǎn)變成等軸晶粒， 亞晶 尺寸增大； 儲存能降低， 內(nèi)應(yīng)力松弛或被消除； 各種結(jié)構(gòu)缺陷減少； 強(qiáng)度、硬度降低， 塑性、 韌度提高；電阻下降，應(yīng)力腐蝕傾向顯著減小。二十二、什么是晶面間距？計算低指數(shù)晶面的晶面間距。晶面間距（ d）：兩個平行晶面之間的垂直距離。通常，低指數(shù)的晶面間距較大，而高指數(shù)晶面間距較

43、小。晶面間距越大，則該晶面上原子排列越密集。對于簡單立方點陣dhkl=a·（h2 k2 l2） 1/2fcc :二十三、什么是過冷度？為什么金屬結(jié)晶一定要有過冷度？ 過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差稱為過冷度。液態(tài)金屬結(jié)晶的過程是形核與晶核的長大過程。從熱力學(xué)的角度上看，沒有過冷度結(jié)晶 就沒有趨動力。根據(jù) 可知當(dāng)過冷度 為零時臨界晶核半徑 Rk 為無窮大，臨 界形核功（ ）也為無窮大。臨界晶核半徑Rk 與臨界形核功為無窮大時，無法形核，所以液態(tài)金屬不能結(jié)晶。晶體的長大也需要過冷度，所以液態(tài)金屬結(jié)晶需要過冷度。 二十四、簡述鑄錠三個晶區(qū)的形成機(jī)理。表面細(xì)晶區(qū)：當(dāng)高溫液體倒入鑄模后

44、，結(jié)晶先從模壁開始，靠近模壁一層的液體產(chǎn)生極 大的過冷， 加上模壁可以作為非均質(zhì)形核的基底， 因此在此薄層中立即形成大量的晶核， 并 同時向各個方向生長，形成表面細(xì)晶區(qū)。 柱狀晶區(qū)：在表面細(xì)晶區(qū)形成的同時，鑄模溫度迅 速升高，液態(tài)金屬冷卻速度減慢，結(jié)晶前沿過冷都很小， 不能生成新的晶核。垂直模壁方向 散熱最快， 因而晶體沿相反方向生長成柱狀晶。中心等軸晶區(qū)：隨著柱狀晶的生長，中心部 位的液體實際溫度分布區(qū)域平緩， 由于溶質(zhì)原子的重新分配， 在固液界面前沿出現(xiàn)成分過冷， 成分過冷區(qū)的擴(kuò)大， 促使新的晶核形成長大形成等軸晶。 由于液體的流動使表面層細(xì)晶一部 分卷入液體之中或柱狀晶的枝晶被沖刷脫落而

45、進(jìn)入前沿的液體中作為非自發(fā)生核的籽晶。 二十五、影響置換固溶體溶解度的因素有哪些？1、原子尺寸因素：尺寸差越小溶解度越大。2、負(fù)電性因素：在形成固溶體的情況下，溶解度隨負(fù)電性差的減小而增大。3、電子濃度因素：電子濃度越小，越易形成無限固溶體。4、晶體結(jié)構(gòu)因素：晶格類型相同溶解度較大。 二十六、退火與正火的目的是什么？退火的目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織；細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善鋼的成形及切削加 工性能；消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化；為淬火做好組織準(zhǔn)備。正火的目的：改善鋼的切削加工性能；細(xì)化晶粒， 消除熱加工缺陷；消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳 化物，便于球化退火；提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。二十七、固溶體與金屬化

46、合物有何異同點？相同點：都具有金屬的特性；不同點：結(jié)構(gòu)不同， 固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑的相同， 金屬化合物的結(jié)構(gòu)不同于任一組元； 鍵合 方式不同，固溶體為金屬鍵，金屬化合物為金屬鍵、共價鍵、離子鍵混合鍵；性能不同，固 溶體的塑性好、強(qiáng)度、硬度低，金屬化合物，硬度高、熔點高、脆性大；在材料中的作用不 同固溶體多為材料的基體，金屬化合物為強(qiáng)化相。二十八、合金元素 Cr、Mn 、 Ni 、強(qiáng)碳化物形成元素在鋼中的主要作用是什么？Cr 在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；形成第二相提高強(qiáng)度、硬 度；含量超過 13%時提高耐腐蝕性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。 Cr 促進(jìn)第二類回火

47、脆性的發(fā)生。Mn在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；形成第二相提高強(qiáng)度、硬 度；含量超過 13%時形成奧氏體鋼，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促進(jìn)第二類回火脆性的發(fā)生，促進(jìn)奧氏體晶粒的長大。Ni 在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強(qiáng)化；擴(kuò)大奧氏體區(qū)，提高鋼的 韌性，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。強(qiáng)碳化物形成元素 （Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有： 形成碳化物提高硬度、 強(qiáng)度、 耐磨性， 提高回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，防止晶間腐蝕。二十九、論述鋼材在熱處理過程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因及解決方法。 答：過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時， 使鋼的脆性增加， 脆性

48、的 網(wǎng)狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開， 使其變形能力無從發(fā)揮。 解決方法， 重新加熱正 火，增加冷卻速度， 抑制脆性相的析出。 淬火馬氏體在低溫回火時會出現(xiàn)第一類回火脆性， 高溫回火時有第二類回火脆性， 第一類回火脆性不可避免， 第二類回火脆性， 可重新加熱到 原來的回火溫度， 然后快冷恢復(fù)韌性。 工件等溫淬火時出現(xiàn)上貝氏體時韌性降低， 重新奧 氏體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。奧氏體化溫度過高，晶粒粗大韌性降低。 如：過共析鋼淬火溫度偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體時，韌性降低；奧氏體晶粒 粗大，出現(xiàn)魏氏組織時脆性增加。通過細(xì)化晶粒可以解決。三十、 20CrMnTi 、40C

49、rNiMo 、60Si2Mn 、T12 屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素 的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織 是什么？性能如何？20CrMnTi 為滲碳鋼，含碳量為 0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬 氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透） 強(qiáng)韌性好。 Mn 與 Cr 提高淬透性，強(qiáng)化基體， Ti 阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化晶粒。40CrNiMo 為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為 0.4%，最終熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索 氏體，具有良好的綜合機(jī)械性能， Cr、 Ni 提高淬透性，強(qiáng)化基體，

50、 Ni 提高鋼的韌性， Mo 細(xì)化晶粒，抑制第二類回火脆性。60Si2Mn 為彈簧鋼，含碳量為 0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏 體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn 提高淬透性，強(qiáng)化基體， Si 提高回火穩(wěn)定性。T12 鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為 1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火 馬氏體粒狀 Fe3C殘余奧氏體（ ）'，強(qiáng)度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。 三十一、計算體心立與面心立方方結(jié)構(gòu)滑移面的原子密度及滑移方向上的線密度。體心立方結(jié)構(gòu)的滑移面為110 ，面密度滑移方向為 111，線密度面心立方結(jié)構(gòu)的滑移面為 111 ，面密度

51、滑移方向為 110，線密度三十二、比較下貝氏體與高碳馬氏體的主要不同點顯微組織特征不同， 下貝氏體為黑針狀或竹葉狀， 高碳馬氏體為片狀； 亞結(jié)構(gòu)不同， 下貝氏體亞結(jié)構(gòu)為位錯， 高碳馬氏體的亞結(jié)構(gòu)為孿晶； 性能特點不同， 下貝氏體具有良好 的綜合機(jī)械性能，高碳馬氏體強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差；相變特點不同，下貝氏體為半 擴(kuò)散型相變，高碳馬氏體非擴(kuò)散型相變。下貝氏體為復(fù)相組織，高碳馬氏體為單相組織。 三十三、過共析鋼淬火加熱溫度為什么不超過Accm？過共析鋼淬火加熱溫度為 AC1 3050。加熱溫度超過 Accm時，溫度高，容易發(fā)生氧化、 脫碳；奧氏體晶粒容易粗大，淬火后馬氏體粗大，產(chǎn)生顯微裂紋，強(qiáng)

52、度下降；滲碳體全部溶 解，失去耐磨相，奧氏體中的含碳量高，淬火后殘余奧氏體量多，硬度降低、強(qiáng)度降低。 三十四、亞共析鋼正火與退火相比哪個硬度高? 為什么 ?正火后硬度高。正火與退火相比，正火的珠光體是在較大的過冷度下得到的，因而對亞 共析鋼來說，析出的先共析鐵素體較少，珠光體數(shù)量較多（偽共析 ），珠光體片間距較小。此外由于轉(zhuǎn)變溫度較低，珠光體成核率較大，因而珠光體團(tuán)的尺寸較小。三十五、用 T12 鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為：正火球化退火機(jī)加工成形 淬火低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么？得到什么組織？各種組織具有什么性能。 正火： 消除網(wǎng)狀的二次滲碳體， 同時改善鍛造組織、 消除鍛

53、造應(yīng)力， 得到片狀的珠光體， 片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。 球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光體，降低硬度，便于機(jī)械加工；組織為粒狀珠 光體，這種組織塑性韌性較好，強(qiáng)度硬度較低。 淬火：提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；組織為馬氏體粒狀碳化物殘余奧氏體；這種組織 具有高強(qiáng)度高硬度，塑性韌性差。 低溫回火：減少或消除淬火應(yīng)力，提高塑形和韌性；組織為回火馬氏體粒狀碳化物 殘余奧氏體。回火組織有一定的塑性韌性，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性高。三十六、什么是淬火？目的是什么？具體工藝有哪些？簡述淬火加熱溫度的確定原則。把鋼加熱到臨界點（ Ac1或 Ac3）以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度（V c）冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強(qiáng)度耐磨機(jī)器零件等的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過淬火和回火之后獲得良好的綜合機(jī)械性能；此外， 還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼的物理和化學(xué)性能。 如提高磁鋼的磁性， 不銹鋼淬火以消除第二相， 從而改善其耐 蝕性等。具體工藝有： 單液淬火法； 中斷淬火法 （雙淬火介質(zhì)淬火法 ）；噴射淬火法； 分級淬火法； 等溫淬火法。淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為 Ac3（30 50），過共析鋼則為 Ac1（30 50） ，合金鋼一般比碳