金属学热处理.doc

1. 退火:形变金属的组织和性能在加热时逐渐发生变化,向稳定态转变,这个过程称为退火。分为回复&再结晶&晶粒长大.2. 回复:冷塑性变形的金属在加热时,在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程.3. 回复机制:1低温回复(空位的运动)2中温(位错的运动)3高温(位错攀移与多边化)4. 再结晶:冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时间后,在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒,错位密度显著降低,性能也发生显著变化(硬度和强度均下降,塑性大大提高),并恢复到冷变形前得水平.5. 再结晶温度:经过严重冷变形(变形度在70%以上)的金属,在约1h的保温时间内能够完成再结晶的(95%转变)温度.为了消除冷加工金属的加工硬化现象,再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100200度.6. 影响再结晶的因素:1退火温度2变形量3原始晶粒尺寸4微量溶质元素5第二分散相7. 影响再结晶温度的因素:1变形度驱动力再结晶温度2纯度再结晶温度3晶粒越细小再结晶温度4加热速度太低或太高，再结晶温度提高.8. 再结晶晶粒大小的控制:1变形度2再结晶退火温度3原始晶粒尺寸4合金元素及杂质.9. 扩散柯肯达尔效应,本质是原子无序跃进的统计结果(不定原子的的定向移动).10. 扩散机制分空位&间隙扩散机制.11. 固态金属扩散的条件:1要有驱动力2原子要固溶3温度要足够高4时间要足够长.12. 固态扩散分类:1按是否发生浓度变化分为自&互扩散2按是否与浓度梯度方向相同分为上坡&下坡扩散3按是否出现新相分为原子&反应扩散.13. 菲克第一定律:在扩散过程中,在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩撒通量J与浓度梯度dD/dx成正比J= D dD/dx. 适用于稳定态扩散,浓度梯度不随时间改变.14. 影响扩散的因素:1温度2键能和晶体结构3固溶体类型4晶体缺陷5化学成分.15. 热处理:将钢在固态下加热到预定的温度,并在该温度下保持一段时间,然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺. 其目的:改善钢的内部组织结构,以改善其性能.16. 固态相变的类型:1扩散型2非扩散型3介于上述两类转变之间的一种过渡型相变.17. 共析钢奥氏体的形成过程:1奥氏体的形核2奥氏体的长大3剩余渗碳体的溶解4奥氏体成分均匀化.18. 奥氏体晶粒度得分类:1本质晶粒度(根据标准实验条件,在930度10度,保温足够时间,38h后,测定的钢中奥氏体晶粒的大小)2起始晶粒度(临界温度以上,奥氏体形成刚刚完成,其晶粒边界刚刚互相接触时的晶粒大小)3实际晶粒度(在某一热处理加热条件下所得的晶粒尺寸)19. 钢在奥氏体化后通常有两种冷却方式:等温&连续冷却.20. 过冷奥氏体等温冷却转变产物:1高温(珠光体分类,扩散型转变)2中温(贝氏体分类,半扩散型转变)3低温(马氏体分类,非扩散型转变)21. TTT图:过冷奥氏体等温转变图,反映了转变的温度时间,转变开始线,转变终了线,产物的关系(马珠贝三转变都有)CCT图: 过冷奥氏体连续冷却转变图,位于C曲线的右下方,转变均匀,没有贝氏体转变区.22. 亚、过共析钢相比曲线,产物的不同:1亚(先共析铁素体析出区域和贝氏体转变区域,MS线右端下降) 过(无贝氏体转变区域，出现了先共析渗碳体的析出区,MS线右端升高)23. 淬火钢的回火转变及其组织:1马氏体中碳的偏聚2马氏体分解3残余奥氏体的转变4碳化物的转变5渗碳体的聚集长大6 a相回复、再结晶.24. 钢的热处理工艺分:普通热处理(退火&正火&淬火&回火) 表面热处理(表面热处理&化学热处理).25. 退火的定义: 将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却，以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。主要目的:均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,调整硬度,消除内应力,和加工硬化, 改善钢的成形及切削加工性能,并为淬火作好组织准备.26. 退火的分类:1完全退火(,温度Ac3以上2030度,主要用于亚共析钢,其目的是得到完全奥氏体化,细化晶粒,均匀组织,消除内应力,降低硬度和改善钢的切削加工性能);2不完全退火(温度Ac1Ac3亚共析钢或Ac1Accm过共析钢之间,用于过共析钢,主要为了获得球状珠光体组织,以消除内应力,降低硬度,改善切削加工性能,故又称球化退火,球化退火是不完全退火的一种);3球化退火(用于共析钢、过共析钢、合金工具钢);4均匀化退火(又称扩散退火,是将钢锭、铸件锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温);5去应力退火(是为了消除铸件、锻件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力,以提高尺寸稳定性,防止工件变形和开裂,在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1一下某一温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺);6再结晶退火(是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,同时消除加工硬化和残留内应力的热处理工艺).27. 正火定义: 将钢加热到Ac3（或Accm）以上30-50，保温一段时间后，在空气（或在强制流动的空气）中冷却得到室温的热处理工艺。（得到珠光体类的组织）。实质是完全奥氏体化+伪共析转变,温度在Ac3或Accm以上3050度.目的:可以作为预备热处理，为机械加工提供适宜的温度，又能细化晶粒，消除应力，消除魏氏组织和带状组织，为最终热处理提供合适的组织状态。28. 正火工艺应用:1改善低碳钢的切削加工性能2消除中碳钢的热加工缺陷3消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火,获得伪共析组织4提高普通构件的力学性能.29. 淬火的定义:将钢加热至临界点Ac3或Ac1以上30-50，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺.目的是使奥氏体化后的工件尽量多的获得马氏体,然后配以不同温度回火获得各种需要的性能.30. 淬火内应力主要有:1热应力(工件加热或冷却时由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力) 2组织应力(工件在冷却过程中,由于内外温差造成组织转变不同时,引起内外比体积的不同变化而产生的内应力).31. 淬透性: 表示钢淬火时获得马氏体的能力（决定因素钢的临界冷却速度），32. 淬硬性: 表示钢淬火时的硬化能力（主要取决于马氏体中的含碳量）33. 淬火温度（主要根据钢的临界点确定，亚共析钢的淬火温度通常为Ac3+30-50，共析钢和过共析钢的淬火温度通常为Ac1+30-50）34. 回火：将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。目的：减少或消除淬火应力，提高塑性、韧性、降低脆性，稳定组织，以获得工件的性能要求。35. 回火的分类:低温回火（回火组合主要为回火马氏体）中温回火（回火托氏体）高温回火（回火索氏体）36. 合金元素在钢中的存在形式：形成固溶体、形成强化相、形成非金属夹杂物和游离态37. 钢的分类：（一）按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢；（二）按化学成分分：碳素钢、合金钢；碳素钢可分为：a、低碳钢，Wc0.6%。合金钢可分为：a、低合金钢，合金元素总含量W10%。二次淬火：残留奥氏体在回火加热过程中析出细小弥散的碳化物，导致残留奥氏体中的碳及合金元素贫化，使Ms点高于室温，因而在冷却过程中转变为马氏体，这种现象称为二次淬火。二次硬化：通过这种回火之后，淬火钢的硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次硬化。38. 特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢、超高强度钢、耐磨钢、磁钢等。39. 金属的腐蚀形式有两种：化学腐蚀、电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质（非电解质）发生纯化学作用。电化学腐蚀是金属在酸、碱、盐等电解质溶液中由于原电池的作用而引起的腐蚀。40. 不锈钢包括：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢41. 铸铁的化学成分： Wc2.11%的铁碳合金。除碳以外，铸铁还有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。铸铁组织：基体组织+（游离态）石墨42. 按碳的存在方式铸铁可分为：（1）白口铸铁：碳以渗碳体形式存在；（2）灰铸铁：碳以游离的石墨形式存在；（3）麻口铸铁：碳以渗碳体、游离态石墨形式存在。43. 铸铁与钢具有相同的基体组织，主要有铁素体、珠光体及铁素体加珠光体三类；由于基体组织不同，灰铸铁可分为铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁及铁素体加珠光体灰铸铁。44. 铸铁的石墨化过程：渗碳体是亚稳定相，而石墨是稳定相；热力学条件：有利于石墨化的过程；动力学条件：主要有成分起伏、结构起伏和原子扩散，有利于渗碳体的形成。影响石墨化的因素：a化学成分：C、Si促进石墨化；b、冷却速度：冷速慢有利于碳原子的充分扩散，易于石墨化。45. 石墨形态对铸铁性能的影响：1铸铁具有良好的切削加工性，尤其是灰铸铁切削加工性最好。2铸铁的铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀，减少铸件体积的收缩。3石墨本身具有良好的润滑作用和减摩作用。4石墨在铸铁中具有良好的吸振作用。46. 特殊性能铸铁：耐磨性铸铁（减摩铸铁、抗磨铸铁）、耐热性铸铁或耐蚀性铸铁等47. 铝合金可分为：变形铝合金和锻造铝合金。48. 变形铝合金按照性能特点和用途分为：防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。防锈铝属于不可热处理强化铝合金，硬铝、超硬铝、锻铝属于可热处理强化合金。49. 铝合金的强化方式：a、固溶强化：合金元素固溶，弹性应变场阻碍位错运动；b、形变强化：形变增加位错运动；c、沉淀强化：析出与母相共格第二相，产生大畸变，阻碍位错运动；d、过剩相强化：超过固溶度无法溶解的强化相质点；e、细晶强化：加入微量合金元素形成难熔化合物，促进非均匀形核。50. 淬火后为什么要回火？淬火钢的组织主要是马氏体或马氏体加残留奥氏体，并且钢中内应力很大。马氏体和残留奥氏体在室温下都处于亚稳定状态，马氏体处于含碳过饱和状态，残留奥氏体处于过冷状态，它们都趋于向铁素体加渗碳体（碳化物）的稳定状态转化。但在室温下，原子扩散能力很低，这种转化很困难，回火则促进组织转化，因此淬火钢件必须立即回火，以消除或减少内应力，防止变形或开裂，并获得稳定的组织和所需的性能。51. T8钢在用如图所示的方法冷却后的转变组织为何? 下最终获得的组织为P；下最终获得的组织为M+Ar；下最终获得的组织为B下+M+Ar52. 用15钢制作要求耐磨的小轴(直径20mm)，其工艺路线为：下料一锻造一正火一机加工一渗碳一淬火+低温回火一磨加工。说明其中热处理工序的目的及使用状态下的组织？答：正火的目的是细化组织，提高硬度，便于切 削加工；渗碳的目的是使工件表面获得高碳成分；淬火+低温回火的目的是使表面获得高硬度高耐磨性，充分发挥表面高碳的潜力。使用态组织情况如下：表层：M回+粒状Fe3C+Ar； 心部：a+M回或a+P型。53. 有一种由20钢制的工件，经渗碳热处理后缓冷，随后进行正常的淬火、回火处理，试分析工件在渗碳缓冷后及淬火、回火后，由表面到心部的组织？答：渗碳后空冷缓冷组织：从表到里P+FeC、P、P+F淬火、回火处理组织：从表到里M回+Fe3C、M回、M回+F 54. 用45钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造-正火-粗加工-调质-精加工-高频感应加热表面淬火-低温回火-磨加工。请