固态相变复习答案

第一章

从铁碳合金相图中知道，碳素钢在加热和冷却过程中，经过PSK（A1）线，发生珠光体向奥氏体的相互转变，经过GS（A3）线，发生铁素体向奥氏体的相互转变，经过ES（Acm）线，发生渗碳体向奥氏体的转变。所以任一含碳量的碳素钢，其在缓慢加热和冷却过程中固态组织转变的临界点，就是依据A1、A3和Acm线确定。共析钢仅有一个临界点A1，亚共析钢有两个临界点A1和A3点，过共析钢也有两个临界点A1和Acm点。A1、A3和Acm均为平衡临界点，实际转变过程不可能在平衡临界点进行，为示区别，将加热转变点以C

表示，冷却转变点以r表示。% d% a% @, g. u2 i5 `, a' P; }

开始转变

AC1——加热时 P A 温度: {8 M p5 }8 y! C/ ~

开始转变

Ar1——冷却时 A P 温度8 a# Q- s\

) {2 N1 Y/ i/ f' Q9 j& g# S# U2 f

全部转变

AC3——加热时 F A 终了温度

开始析出

Ar3——冷却时 A F 温度& U% [* g3 b* J( U

' ?\ 全部溶入6 o* [% \\+ {' \\ Q( b# h# c ACcm——加热时Fe3CⅡ A 终了温度

开始析出

Arcm——冷却时 A Fe3CⅡ 温度

第二章奥氏体形成

一·奥氏体的形成可以分四个阶段;

1,奥氏体的形核

2,晶核向铁素体和渗碳体俩个方向长大 3,剩余碳化物溶解 4,奥氏体成分均匀化

二·影响奥氏体晶粒大小因素 答；（1） 加热温度的影响（3） 原始组织的影响 （2） 含碳量的影响 （4） 合金元素的影响

三·什么是奥氏体的起始晶粒度，本质晶粒度和实际晶粒度，各有何意义？

答；（1）起始晶粒度：奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时奥氏体晶粒的大小为起始晶粒度。 （2）本质晶粒度：一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向(规定条件下，Ａ晶粒的大小) 。 （3）实际晶粒度：在具体的热处理工艺下获得的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。 意义；

第三章珠光体转变

一·珠光体的形态有几种，片状珠光体分哪几种，性能各有何特点？

答；珠光体组织有片状、细片状、极细片状的；点状、粒状、球状的；以及碳化物形状不规则的类珠光体；相间沉淀组织也是珠光体的一种特殊的组织形态。 可以分成珠光体、索氏体、托氏体三种。 片状珠光体的力学性能主要取决于片间距。随片间距减小钢的强度越高，塑性韧性越好。

二·什么是TTT图，在TTT图上都存在什么类型的固态相变?TTT图为什么呈现出C形状？

? 答；1.如果将纵坐标换成转变温度，横坐标仍然为时间坐标，将各个温度下的转变

量，转变开始和转变终了的时间绘入图中，并且将各个温度下珠光体转变开始时间接成一条曲线，转变终了时间连接另一条曲线即可得到珠光体转变动力学图即TTT图 2。

? 3.过冷奥氏体的转变速度与形核率和生长速度有关，它们都取决于过冷度：这是两

个相互矛盾的因素，它使得动力学曲线呈现C形，也称为C-曲线。

；

三·什么是粒状珠光体，如何才能获得粒状珠光体？；粒状珠光体和片状珠光体性能有何不同？

答；1·当共析渗碳体以粒状存在于铁素体基体时称。

2·粒状珠光体可以通过特殊状态的奥氏体共析分解而获得。 通过细片状珠光体在A1以下长时间保温而球化获得；

通过马氏体、贝氏体等非平衡组织的高温长时间回火（或称低温退火）而获得。

3·片状与粒状珠光体性能的比较：在成分相同的情况下，与片状珠光体相比，粒状珠光体的强度、硬度稍低，而塑性较高。粒状珠光体的切削性好，对刀具的磨损小，冷挤压时的成形性也好。粒状珠光体的性能还取决于碳化物颗粒的形态、大小和分布。在相同抗拉强度下，粒状珠光体比片状马氏体的疲劳强度有所提高。 四·影响C曲线的因素是什么？ 答；（1）含碳量 （2）合金元素

（3）奥氏体状态的影响

五·什么是CCT图，有何应用？什么是上临界冷速，什么是下临界冷速？有何意义？

答；1·在实际生产中，大多数工艺是在连续冷却的情况下进行的。过冷奥氏体在连续冷却过程中发生各类相变。过冷奥氏体连续转变曲线 2·从CCT曲线上获得钢真实的临界淬火冷速Vc； 是制定钢正确的冷却规范的依据； 可以估算淬火以后钢的组织与性能。 3

第四章马氏体转变

一·什么是钢种的马氏体?马氏体的相变的特征有哪些？

答；马氏体：原子经无需扩散切变位移的不变平面应变的晶格改组过程得到的具有严格晶体学关系和惯习面的，形成相中伴生极高密度位错、或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。

1.1 马氏体相变的无扩散性 1.3 有一定位向关系和惯习面 1.2 切变共格性和表面浮凸现象 1.4 马氏体内的亚结构

1.5 马氏体转变是在一个温度范围内进行的1.6 马氏体转变的不完整性 1.7 奥氏体的稳定化1.8 马氏体转变的可逆性

二·掌握不同含碳量马氏体的形态特征，亚结构，贯习面和晶体结构。 晶体结构 惯习面 亚结构 钢种及成分（wt%）体心立方 ｛557｝γ 位错 低碳钢,<0.2%C 组织形态 板条状 ｛225｝γ 位错及孪晶 板条状及片状 中碳钢,0.2~0.6%C 体心正方 ｛557｝γ、位错及孪晶 板条状及片状 高碳钢,0.6~1.0%C 体心正方 ｛225｝γ 高碳钢,1.0~1.4%C 体心正方 ｛225｝γ、｛259｝γ 孪晶、位错 片状、凸透镜状 孪晶、位错 凸透镜状 超高碳钢,≥1.5%C 体心正方 ｛259｝γ ---- 18-8不锈钢 hcp(ε/) ｛111｝γ 层错 马氏体沉淀硬化不bcc(α/) ｛225｝γ 位错及孪晶 板条状及片状 锈钢 /hcp(ε) ｛111｝γ 层错 薄片状 高锰钢, Fe-Mn(13~25%Mn) 三·马氏体组织为什么硬而脆？如何才能使用 ？

四·根据CCT图会分析在不同的冷速下获得什么组织？

第五章贝氏体转变

一·什么是贝氏体？贝氏体转变有何特征？

钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温区过渡性转变的产物，它以贝氏体铁素体为基体，同时可能存在渗碳体或ε－碳化物、残留奥氏体等相，贝氏体铁素体的形貌多呈条片状，内部存在亚片条、亚单元、较高密度位错等精细亚结构。这种整合组织称为贝氏体。 二·掌握不同温度形成的贝氏体的形貌、亚结构及性能特点？

第六章马氏体的回火转变

一·马氏体为什么要回火？马氏体的回火都包括哪些内容？

1·通过回火：

①调整钢的力学性能，得到强、硬度，塑、韧性的合理配合。 ②消除了内应力。

③稳定组织、稳定尺寸。

2·淬火钢在回火过程中发生的转变主要是马氏体的分解，残留奥氏体的转变，此外还有碳化物的析出、转化、聚集长大，α相的回复、再结晶，内应力的消除等。

淬火钢组织中往往存在一些贝氏体组织，在连续冷却过程中贝氏体往往与马氏体共存，因此，回火时还有贝氏体的组织变化问题。如贝氏体中的碳化物、M/A岛、贝氏体铁素体的转变等。但贝氏体的回火转变尚需深入研究。

二·掌握不同含碳量的碳钢马氏体回火在不同温度下碳化物的析出贯序

? 小于0.2%C的Fe-C低碳马氏体，200℃以下回火时，只形成碳原子的位错气团，

高于200℃时，析出平衡相渗碳体。

? 中碳马氏体200℃以下回火时，形成碳原子的位错气团和弘津气团。100～300℃之

间形成η- Fe2C （或ε- FexC ）碳化物。温度升高时，转变为θ-Fe3C。

? 高碳马氏体转变过程较为复杂，随着回火温度的升高，析出贯序（温度贯序）为： Dc→ η- Fe2C（或ε）→χ-Fe5C2→θ-Fe3C。 η- Fe2C（或ε）和χ-Fe5C2是θ-Fe3C的过渡相。

? 过渡相的温度贯序明显，时间贯序不明显。

三·合金钢马氏体碳化物的析出贯序（以v/ w mo cr ）

四·回火过程中基体α相有何变化？

随着回火温度的提高和时间的延长，碳原子富集区中的碳原子将发生有序化，然后转变为碳化物。由于马氏体中碳化物的析出，马氏体中的含碳量则不断降低，使得马氏体的正方度不断下降，α相的物理状态不断发生变化。

五·什么是二次淬火，什么叫二次硬化？研究他们的意义？

? 淬火组织在回火时，往往不发生残留奥氏体的等温分解，而是在随后的回火冷却过

程中，转变为马氏体组织，称为二次淬火

? 二次硬化：淬火组织在回火时，回火硬度在500℃～600℃区间上升，并且出现硬度

峰值，它是由于简单碳化物MC，M2C的脱溶引起的。

六·掌握不同回火温度形成的回火组织，组成及性能特点。

（1）回火马氏体 回火马氏体是低温回火的转变产物，是由碳的过饱和α′基体与η-Fe2C（或ε－碳化物）或碳原子偏聚团组成的整合组织。 、性能特点：具有很高的强度、硬度和耐磨性以及具有一定的塑性和韧性，硬度在HRC60以上，可用作工具钢、量具钢和滚动轴承钢。

? （2）回火托氏体 回火托氏体是中温回火的转变产物，是由已发生回复的铁素体

基体与极为细小的θ－碳化物所构成整合组织。性能特点：具有较高的弹性极限、屈服强度和一定的韧性，可用来做弹簧。

? （3）回火索氏体 回火索氏体是高温回火的转变产物，是由铁素体基体上弥散均

匀地分布着较大颗粒状的θ-碳化物或特殊碳化物所构成。

? 性能特点：在相同的硬度下，比其它组织的屈服强度、塑性和韧性高，且具有良好

的强度和韧性塑性的配合，适合作为承受复杂受力环境下的材料，可用作发动机主轴、连杆、半轴和机床主轴及齿轮等。 ? ?

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