金属材料热处理的重要知识

1、一: 珠光体类型组织有哪几种？他们形成条件、 组织形态和性能方面有 何不同？ 答：珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态，前者渗碳 体呈片状，后者呈粒状。它们的形成条件，组织和性能不同。1 、片状珠光体的形成，同其他相变一样，也是通过形核好和长大两 个基本过程进行的。由Fe-Fe3C相图可知，Wc=0.77%勺奥氏体在近于 平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层 相间的组织。在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500 C之间温度等温时也能形成片状珠光体。根据片间距的大小，可将珠光体分为三类。在A1-650C较高温度范围 内形成的珠光体比较粗，在片间距为 0

2、.6-1.0um ，称为珠光体，通常 在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在 650-600 C温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为 0.25-0.3um ，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的 片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在600-550 C更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有 0.1-0.15um 。在光学显微镜下 无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。 这种极细的珠光体又称为托氏体。片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。共析钢珠光体的 硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。片状珠光体的塑性也随片 间距的减

3、小而增大。2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。 粒 状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成，也可由片状珠光体 球化而成，还可以由淬火组织回火形成。与片状珠光体相比，粒状珠 光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。二: 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 有何不同？答：在贝氏体区较高温度范围内(600-350 C)形成的贝氏体叫上贝氏 体，在较低温度范围内(350C-Ma)形成的贝氏体叫下贝氏体。上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈 短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方 向性。这种组织状态使铁素体

4、条间易产生脆裂，铁素体条本身也可能 成为裂纹扩展的路径。下贝氏体中铁素体针细小而均匀分布，位错密度很高，在铁素体内部又沉淀析出细小、多量而弥散的£ -碳化物。因此下贝氏体不但强度高， 而且韧性也很好，即具有良好的综合力学性能。三: 马氏体形态有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织 形态、性能方面有何不同？ 答：钢中的马氏体有两种基本形态：一种是板条马氏体；另一种是片 状马氏体。板条马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金 中形成的一种典型的马氏体组织。高碳钢（Wc>0.6%、Wni=30%勺不锈钢及一些有色金属的合金， 淬火时 形成片状马氏体组织 马氏

5、体的力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。四: 比较珠光体、 索氏体、 托氏体和回火珠光体、 回火索氏体、 回火托 氏体的组织和性能答：在A1-650C较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um ，称为珠光体， 通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。在 650-600 C温度范围内形成的珠光体，其片 间距较细， 约为 0.25-0.3um ，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁 素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。在 600-550 C更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有 0.1-0.15um 。在光学显微镜下无法分辨其层片特征而

6、呈黑色，只有在 电子显微镜下才能区分出来。这种极细的珠光体又称为托氏体。回火温度升高到400C以后，由针状a相无共格联系的细粒状渗碳体 组成的机械混合物叫回火托氏体淬火刚在500-650 C回火得到了回复或再结晶了的铁素状和颗粒状Fe3c的机械混合物叫回火索氏体 五：比较过共析钢的TTT曲线和CCT曲线的异同点。为什么在连续冷却 过程中得不到贝氏体组织？与亚共析钢 CCT曲线中Ms线相比较，过共 析钢的Ms线有何不同点，为什么？ 答：CCT曲线与TTT曲线的比较相同点：CCT曲线与TTT曲线都没有贝氏体转变区，且 CCT曲线可看 成无数个温差很小的等温转变过程不同点：1、CCT曲线中珠光体开始

7、转变线和珠光体转变终了线均在 TTT 曲线的右下方。这说明与等温转变相比，连续冷却转变的转变温度较 低，孕育区较长。 2、 TTT 曲线珠光体开始转变线相切的冷却速度 Vc">CCT曲线中的Vc, Vc"大致为Vc的1.5倍 无贝氏体的原因：由于共析钢含碳量高，使贝氏体的孕育期延长，连 续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却至低温亚共析钢CCT曲线出现了先共析铁素体析出区域和贝氏体转变区域， 此外Ms线右端下降，这是由于先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使 周围奥氏体富碳所致。过共析钢 CCT曲线与共析钢较为相似，在连续 冷却过程中也无贝氏体区。所不同的是有先共析渗碳体析出

8、区域,此 外Ms线右端升高，这是由于先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳造 成的。六： 为了提高过共析钢的强韧性, 希望淬火时控制马氏体使其具有较低 的含碳量,并希望有部分板条马氏体。试问如何进行热处理才能大道上述目的？答：可以用较低温度快速、短时间加热搓火方法，保留较多的未溶碳 化物，降低奥氏体中的含碳量来阻止高碳的形成七 : 何为钢的退火？退火种类及用途如何？答： 退火：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1、完全退火：将钢材加热至 Ac3以上20-30 C,保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热

9、处理工艺。（主要用于呀共析钢 Wc=0.3%-0.6%目的是均匀组织，细化晶粒，消除内应力，降低硬度和改善钢的切削加工）2、不完全退火：将钢加热至 Ac1-Ac3或Ac1-Accm之间，经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺（对于呀共析钢来说，为了 增大片间距，降低硬度，消除内应力。对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）3、球化退火： 是使钢中碳化物球化， 获得粒状珠光体的一种热处理工 艺（主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度， 均匀组织，改善切削加工性，并为淬火作组织准备）4、均匀化退火： 它是讲钢锭、 铸件或锻坯加热至略

10、低于固相线的温度 下时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。（用于消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使 成分和组织均匀化）5、去应力退火和再结晶退火： 去应力退火： 在精加工或淬火之前将 工件加热到 Ac1 以下某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处 理工艺（用于消除铸件、 锻件、 焊接件及机械加工件中的残留内应力， 以提高尺寸稳定性，防止工作变形和开裂）再结晶退火：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。（用于消除、加工硬化和残留内应力）八: 何为钢的正火？目的如何？有何应用？答：正火：是将钢加热到A

11、c3或Accm以上适当温度（30-50 C）,保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺目的：可作为预备热处理，为机械加工提供适宜的硬度，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可作为最终热处理，为某些受力小，性能要求不高的碳 素钢结构工件提供合适力学性能消除过共析钢网状碳化物，为球化 退火做好组织准备应用：改善低碳钢的切削加工性能消除中碳钢的热加工缺陷消 除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火提高普通结构件的力学性 能九:淬火的目的是什么？淬火的方法有几种？比较淬火的方法的优缺 点。答：主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配上以不同温

12、度回火获得各种需要的性能 1、单液淬火法： 将加热至奥氏体状态的工件放入某种淬火介质中， 连 续冷却至介质温度的淬火方法。优点是操作简便。但只适合用于较小 尺寸且形状简单的工件，对尺寸较大的工件实行单液淬火容易产生较 大的变形或开裂2、双液淬火法： 将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较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，直至马氏体的转变。3、 分级淬火法：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，完成马氏体的转变4、等温淬火：将奥氏体化后的工件淬入 Ms点以上某温度盐浴中，等

13、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 却的淬火方法十: 试诉亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。 为什么过共析 钢淬火加热温度不能超过ACcn线？答：亚共析钢通常加热至 AC3以上30-50 C,过共析钢加热至 AC1以 上 30-50 °C如果超过Acm碳化物将全部溶入奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加， 降低钢的Ms和Mf点，淬火后残留奥氏体量增多，会降低钢的硬度和 耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化，含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大；此外高温加热， 淬火应力大，氧脱碳严重，也增大钢件的变形和开裂倾向十一:何谓钢的淬透性、 淬硬性？影响钢的淬透性、 淬硬性及淬透层深 度的因素是什么？ 答：淬透性的概念：钢的淬透性是指奥氏体化的钢在淬火时获得马氏 体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层的深度和硬度 分布表示。淬透层：钢是马氏体的那一部分为淬透层 淬透层深度：从淬火工件表面至半驱体驱距离作为淬透层深度 淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可得到的最高硬度 表示，它主要取决于 M中含碳量，M中含碳量越高，钢的淬硬性越高 淬透性是钢的一种属性，相同奥氏体化温度同一钢