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金属热处理原理及工艺习题参考答案一
《金属热处理原理及工艺》习题一（参考答案）1.金属固态相变有哪些主要特征？
哪些因素构成了相变阻力？
主要特征：①界面能－惯习面②界面能－位向关系③弹性应变能④缺陷的影响⑤原子迁移率低⑥有亚稳过渡相形成相变阻力：界面能＋弹性应变能。
2.固态相变的形核位置有哪些？为什么非均匀形核成为固态相变的主要形核方式？均匀形核、晶界形核（界面、界棱、界隅）、位错、空位等。原因：1)固态下原子激活能大，均匀形核率低；2)非均匀形核降低了临界形核功，提供补充能量。3.试计算奥氏体含2.11％的碳（wt％）时，平均几个γ－Fe晶胞才有一个碳原子？设n个晶胞有一个碳原子：100%2.11WcWFeWc100%2.111212n456n2.484.以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为什么在铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解？奥氏体形成驱动力：奥氏体与珠光体自由能差值，转变通过扩散进行，分以下4个阶段：1奥氏体核在铁素体和渗碳体交界处通过C原子扩散形成；2奥氏体核通过渗碳体溶解、C在奥氏体中扩散以及在奥氏体两侧边界向铁素体、渗碳体推移进行
第2页：参考答案（二）
参考答案（二）
- 快速加热时奥氏体的形成与恒温下的奥氏体形成对比，有哪些不同？为什么？
- 快速加热A形成是在一定温度范围内形成。
- 加热速度越快，A晶粒越细小，但易长大。
- 随加热速度加快，A成分不均匀性增大。
- 什么叫组织遗传？如果淬火过热，应如何返修？组织遗传：相变后，新相仍保持旧相晶粒的大小和形状。返修
- 中速加热；2采用快速或慢速加热到高于临界点150~200℃，使粗晶粒通过再结晶细化；3先进行一次退火以获得平衡组织，然后再进行加热。
- 试计算奥氏体八面体间隙大小。a/22a
- 146aa 2a2 24
- 试讨论Fe-Fe3C状态图所给出临界点与实际加热冷却时临界点的关系。在平衡点有ΔGv＝0，实际加热过程中过冷（热）度提供了相变的驱动力。且随着加热温度或加热速度的提高，相变临界点升高；随冷却温度或冷却速度的降低，临界点降低。有AC1>A1>Ar
- AC3>A3>Ar
- ACcm>Acm>Arcm。
第3页：参考答案（三）
参考答案（三）
- 以低温球化为例（低于AC1加热），试说明粒状珠光体的形成机制。原始组织为片状珠光体，加热时自发发生破裂、球化。1胶态平衡理论；2晶体缺陷的影响。
- 亚共析钢中α先共析和过共析钢中Fe3C先共析有哪几种组织形态？它们形成条件如何？对性能有何影响？温度较高时通过扩散机制，长成网状、等轴状；温度较低时，通过半扩散机制长成片状（魏氏组织）；魏氏组织伴随粗晶粒，强度、塑性下降，冲击韧性大大下降；魏氏组织伴随细晶粒，性能有所上升。
- 试述减薄片状珠光体片间距的方法？珠光体的片间距对组织和机械性能有何影响？减薄片状珠光体片间距的方法：增加过冷度。片间距越小，强度、硬度、塑性上升，对冷脆转折温度影响为先降后升。
- 热轧空冷状态的20钢，再重新加热到略高于AC1的温度，然后炉冷，试问所得组织与重新加热前的组织有何不同？加热前：α先共析为片状，易形成魏氏组织铁素体，且冷速较大，所得P片间距细小。加热后：α先共析为快状（等轴状），且由于两相区加热，A成分不均匀，易形成粒状P。
- 说明下列临界点意义：Ms、Mf、Md、As、Af、T
- AdMs：马氏体转变起始温度；Mf：马氏体转变终了温度；Md：形变诱发马氏体逆转变下限温度；As：马氏体逆转变起始温度；Af：马氏体逆转变终了温度；T0：马氏体与奥氏体自由能相等时所对应温度；Ad：形变诱发马氏体转变上限温度。
- 影响Ms点的因素有哪些？Ms点的重要性如何？影响因素有
- 化学成分
- 加热规程
- 冷却速度
- 弹性应力等。重要性：决定马氏体转变温度范围及所得组织及含量。
- 影响马氏体形态和亚结构的因素有哪些？1化学成分：随含碳量增加，马氏体形态由板条状向透镜片状及薄板状转化
第4页：参考答案（四）
参考答案（四）
- 已知马氏体的碳含量高于
- 5％对力学性能有弊无利，为何碳含量高于
- 5％的高碳钢在生产中仍得到应用？为提高高碳钢强韧性，在热处理时应注意什么问题？
- 钢中的碳含量并不等同于马氏体中的碳含量。提高钢中的碳含量的目的是为了增加碳化物的数量，提高耐磨性以及抑制A的长大。
- 在热处理时，对于高碳钢应采用两相区加热，确保溶入A中的C%不要过多。
- 影响贝氏体强韧性因素有哪些？上贝氏体和下贝氏体强韧性有什么区别？影响B机械性能的因素：1α相：晶粒大小d、C%、位错密度ρ；2碳化物：数量、形态、分布。B下：强度高、韧性好；B上：强度低、韧性差
- 等温转变和连续冷却转变开始相变的条件是什么？若加热到奥氏体状态的工件先慢冷到A1温度，再以临界淬火速度淬火能否淬透？若先慢冷到略低于A1温度，再以上述临界淬火速度淬火能否淬透？试用图示加以说明。等温转变相变条件：孕育期消耗In=1；连续转变相变条件：孕育期消耗I=1。前者能淬透，后者无法淬透。
- 回火转变时随温度升高可分为几个阶段？每一阶段马氏体基体和析出相（碳化物）各发生什么变化？回火阶段
- 马氏体中C的偏聚；（无变化）
- 马氏体的分解；（α相过饱和程度减小、形成亚稳态碳化物）
- AR的转变
- 碳化物类型的转变；（亚稳态碳化物向稳态碳化物转变）
- α相回复与再结晶，以及碳化物聚集长大。（α相缺陷密度减小、由板条、片状向细粒状、粗粒状转变；碳化物颗粒聚集长大）
- 试比较AR和A’的异同，并讨论AR回火时转变特点。
第5页：参考答案（五）
参考答案（五）
- 已发生的转变可能给尚未发生转变的残余奥氏体带来化学成分、物理形态上变化。
- 回火过程中，M变化将影响残余奥氏体变化。
- 名词解释：回火脆性二次硬化二次淬火回火脆性：在回火过程中，随着回火温度的上升，冲击韧性显著下降，脆性增加的现象。二次硬化：含强碳化物形成元素的合金钢在500～600℃回火时，将有特殊碳化物形成，它们弥散细小，使钢的硬度、强度显著提高的现象二次淬火：淬火钢加热到某一温度回火，回火过程中AR未分解，在随后的冷却过程中转变为马氏体。
- 高速钢刀具如淬火后只经300℃回火就交付使用将会出现什么问题？1高速钢中多含W、Mo、Cr、V等，将促进第一类回火脆性（200~350℃），在该温度下回火会发生脆断现象；2高速钢淬火后残余奥氏体较多（30%左右），300℃回火后硬度不足。正确的工艺为：560℃×1h×3次回火
