钢的奥氏体加热转变热处理过程PDF版

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钢的奥氏体加热转变热处理过程

钢的奥氏体加热转变热处理过程一般是由加热、保沮和冷却三个阶段组成的，其目的在于改变金属及合金的内部组织结构.使材料摘足服役条件提出的性能要求。

为了使俐件在经过热处理后能够得到符合要求的组织和性能，大多数热处理工艺(如淬火、正火和普通退火)都需要将钢件加热至临界点A.或戊以上，见图2一I，形成奥氏体组织，称为奥氏体化，然后再以一定的方式(或速度)冷却.因此，俐在加热时的转变是钢热处理的荃础，而且热处理钢件的组织和性能与其加热时形成的奥氏体相有很大关系。如果过热将引起奥氏体晶位长大，会导致钢件热处理后冲击韧性降低.表现出明显的脆化倾向。研究加热转变对改进钢的热处理工艺有取要愈义，掌握加热转变规律是学习各种冷却相变的理论基础。本章将着重讨论平衡加热时奥氏体的形成规律。

概述在实际热处理的加热过程中，发生的常常是非平衡相变，不能完全用Fe一Fe3C 相图来分析。因此，为了掌握奥氏体的形成规律.必须对奥氏体形成的热力学条件、形成机理、动力学及影晌因素进行研究。

奥氏体形成的热力学条件报据沮度,以下时，共析碳钢的平衡组织为珠光体，亚共析碳钢为珠光体加铁素体.过共析碳钢为珠光体加渗碳体。而珠光体组织是由铁素体与渗碳体构成的机械混合物，所以从相的组成来说，碳钢在A,沮度以下的平衡相为铁素体和渗碳体。当退度超过八:后.珠光体将转变为单相奥氏体。随着沮度继续升高.亚共析碳钢中的先共析铁素体将转变为奥氏体.过共析碳钢的先共析渗碳体溶人典氏体.使奥氏体鱿逐渐增多。奥氏体的化学成分分别沿A，和Acm线变化。当加热沮度超过GSE线以上时.平衡相均为单相奥氏体。

因为奥氏体在高退下形成.其相变的应变能较小，所以扣变的限力主要是界而能。

当沮度等于727℃时.珠光体与奥氏体自由能相等，相变尚不会发生。当滋度高于A.时，At;v为负值，即式(2一”右侧第一项为负值.这时才有可能发生相变。v·gv为奥氏体形成的骡动力.它随加热沮度升高而琳大。只有在A,点以F.，当珠光体向奥氏体转变的驭动力V·49，能够克服奥氏体形成所增加的界面能和应变能时，奥氏体才会自发地形成.即奥氏体形成必须要有一定的过热度(AT).

因此当加热和冷却时，相变并不按相图中所示的退度进行.通常是在一定的过热或过冷的情况下进行的。过热度或过冷度随加热速度或冷却速度升高而加大。这样.就使加热和冷却时的临界点不在同一沮度r..通常把加热时的临界点标以字毋c，如Ac,,Ac,,Accm等;而把冷却时的临界点标以字母:.如Ar-Ar2,Arcm等。图2一3示出r在加热速度和冷却速度均为0.1251/min时临界点的移动。

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第五章复习题

判断题 1、从C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A1~550℃的范围内发生珠光体转变。（） 2、过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。（） 3、正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺。（） 4、同种钢材在相同的加热条件下加热后保温、淬火，其中水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。（） 5、马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（） 6、调质处理后得到的回火索氏体组织具有良好的综合机械性能。（） 7、当共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。( ) 8、表面淬火不仅改变钢的表面组织还改变钢的表面成分。( ) 9、钢经加热奥氏体化后，在任何情况下，奥氏体中碳的含量均与钢中碳的含量相等。( ) 10、淬火钢的回火温度一般在A1线以下，所以回火后钢的组织和性能都不发生改变。（） 11、钢淬火后的硬度值主要决定于钢中碳的质量分数。（） 12、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来，因此，马氏体与转变前的奥氏体的含碳量相同。（） 13、钢中合金元素越多，则淬火后钢的硬度越高。（） 14、渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。( ) 15、除钴之外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。( ) 16、马氏体转变的Ms和Mf温度线，随奥氏体含碳量增加而上升。（） 17、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。（） 18、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。（） 19、上贝氏体的韧性比下贝氏体好。（） 20、对过共析钢工件进行完全退火可消除渗碳体网。（） 21、对低碳低合金钢进行正火处理可提高其硬度。（） 22、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于Vc。（） 23、氮化件的变形远比渗碳件的小。（） 24、所谓临界冷却速度就是指钢能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。（） 25、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织。（） 26、凡间隙固溶体必是有限固溶体。（） 27、珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差。（） 28、钢的临界冷却速度Vk越大，则其淬透性越好。（） 29、工件经渗碳处理后，随后应进行淬火及低温回火。（） 30、金属是多晶体，因而绝对不可以产生各向异性。（） 31、凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。（） 32、感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。（） 33、工件经氮化处理后不能再进行淬火。（） 34、过共析钢经正常淬火后，马氏体的含碳量小于钢的含碳量。（） 35、凡能使钢的临界冷却速度增大的合金元素均能减小钢的淬透性。（） 36、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。（） 37、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织。（） 38、马氏体是碳溶入γ-Fe中形成的过饱和固溶体。（） 39、钢经热处理后，其组织和性能必然会改变。（） 40、马氏体转变是通过切变完成的，而不是通过形核和长大来完成的。（） 41、采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。（）

第三章 奥氏体在冷却时的转变

第六节钢在冷却时的转变 一、共析钢的过冷奥氏体转变 由铁碳相图可知，共析钢从奥氏体状态冷却到临界点A1点以下时将要发生珠光体转变。实际上，迅速冷却到A1点以下温度时，转变并不是立即开始的，在A1点以下未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 1．过冷奥氏体转变曲线 (1)过冷奥氏体等温转变曲线图10—38是通过实验测定的共析钢过冷奥氏体等温转变 动力学曲线，又称过冷奥氏体等温转变 等温图(又称TTT图或C曲线)。图中 左边的曲线是转变开始线，右边的曲线 是转变完了线。它的上部向A1线无限 趋近，它的下部与Ms线相交。Ms点是 奥氏体开始向马氏体转变的温度。由图 可以看出，过冷奥氏体开始转变需要经 过一段孕育期，在550～500℃等温时孕 育期最短，转变最快，称为C曲线的 “鼻子”。在鼻温以上的高温阶段，随过冷 度的增加，转变的孕育期缩短，转变加 快；在鼻温以下的中温阶段，随过冷度的 增加，转变的孕育期变长，转变变慢。这 是因为共析转变是扩散型相变，转变速 率是由相变驱动力和扩散系数D两个 因素综合决定的(参看第三节)。 过冷奥氏体在不同的温度区间会发 生三种不同的转变。在A1～500~C区间 发生珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在11～40HRC之间；550~C～

Ms点区间发生贝氏体转变，产物是贝氏体(B)，硬度值较高在40～55HRC之间；在Ms点 以下将发生马氏体转变，得到马氏体(M)，马氏体的硬度很高，可达到60HRC以上。碳素 钢的贝氏体转变温度区间与珠光体、马氏体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。 一般认为过冷奥氏体有了1％的转变即为转变的开始，转变已完成99％即为转变完了。在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转变量为10％、50％、90％等等几条大体平行的曲线(图中以虚线表示)。转变开始线、终止线与A。线、Ms线之间将等温转变图划分成几个区域，各个区域表示组织状态及转变量与温度和时间之间的关系。从等温转变图右侧的纵坐标，还可以看出各温度下转变产物的硬度值。例如，过冷奥氏体在600~C进行等温转变，若等温时间只有1s，钢仍然处在过冷奥氏体状态；如果等温了3s，这时已有50％的奥氏体转变成珠光体，组织状态是奥氏体加珠光体各占50％；若在600~C等温7s以上，过冷奥氏体早已全部转变成珠光体，珠光体的硬度值是38HRC。如果在600~C等温3s后立即淬火，将得到50％马氏体加珠光体的组织。 (2)过冷奥氏体连续冷却转变曲线在绝大多数情况下奥氏体转变是在连续冷却的条件下进行的。如铸造、锻轧、焊接之后，一般都是采用在空气中冷却，或在坑中堆放冷却等连续冷却方式。从奥氏体状态经炉内冷却退火。或空气中冷却正火，或水中急冷淬火等热处理工艺也都是连续冷却过程。因此，研究过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)，有更大的实际意义。实验测定的不同冷却条件下共析碳钢的CCT图如图10—39所示。由图可以看出，不同冷却速度下，过冷奥氏体开始转变的时间和温度不同，冷却速度越快，开始转变所需的时间越短，转变温度越低。图中还划出该钢的c曲线。与c曲线相比较，CCT图中同样性质的曲线(转变开始线，转变终了线)均位于C曲线的下方。在连续冷却条件下，共析碳钢不发生贝氏体转变。若冷却速度小于33．4~C．s叫(图中的曲线3)时，奥氏体将全部转变成珠光 一、

第六章 钢的热处理参考答案

第六章钢的热处理 习题参考答案 一、解释下列名词 答： 1、奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。 过冷奥氏体：处于临界点A1以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。 2、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。 屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 3、临界冷却速度V K：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。 4、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。 正火：将工件加热到A c3或A ccm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。 回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。 冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。 时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110～150℃经过6～36小时的人工时效处理，以使组织稳定。 5、调质处理：淬火后再进行的高温回火或淬火加高温回火 6、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。 淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 7、回火马氏体：过饱和的α固溶体（铁素体）和与其晶格相联系的ε碳化物组成的混合物。 回火索氏体：在F基体上有粒状均匀分布的渗碳体。 回火屈氏体：F和细小的碳化物所组成的混合物。 8、第一类回火脆性：淬火钢在250℃～400℃间回火时出现的回火脆性。 第二类回火脆性：淬火钢在450℃～650℃间回火时出现的回火脆性。 10、表面淬火：采用快速加热的方法，将工件表层A化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。

第二章习题

2．下图示意地给出了35CrMo钢的CCT图，说明按（a）、（b）、（c）、（d）各冷却曲线冷却后可能获得的室温组织，并比较它们的硬度的相对大小 4. 某钢的等温转变曲线如图所示，试说明该钢在300℃经不同时间等温后，按（a）、(b)、(c)线冷却后得到的组织，并写出原因

3．钢在奥氏体化时，温度越高，保温时间越长，则（） A．过冷奥氏体越稳定，C曲线向左移 B．过冷奥氏体越不稳定，C曲线向右移 C．过冷奥氏体越稳定，C曲线向右移 D．不确定 5、钢的TTT曲线（等温转变曲线）是表明过冷奥氏体的转变的曲线，其形状和位置受C和合金元素的影响，下列各元素可使曲线右移，其中错误的是A．Cr B．Ni C．Co D．Mo 6. 能使碳钢C曲线（TTT）左移的合金元素是， A.Cr B.Mo C.Co D.Ni 7 亚共析钢中，随碳含量上升，C曲线___，过 共析钢中，随碳含量上升，C曲线__。 a.左移，右移 b.右移，左移 c.不变， 右移 d.右移，不变 8. 画出T8钢的过冷奥氏体等温转变曲线。为获得以下组织，应采用什么冷却方式：并在等温转变曲线上画出冷却曲线示意图。 （1）索氏体（2）屈氏体+马氏体+残余奥氏体 （3）全部下贝氏体（4）屈氏体+马氏体+下贝氏体+残余奥氏体 （5）马氏体+残余奥氏体 9. 例：有一根长2米直径20mm的实心T12钢圆棒，不均匀加热，加热后棒料温度如图所示，假设各段冷却介质如表所示，请在各段中填入相应的组织，并分析其力学性能。(T12钢Acm为820℃) A B C D 1000 ℃740 ℃700℃500℃10. 直径为10mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30℃，用图

机械工程材料课后习题答案

机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章

1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，

第6章 钢的过冷奥氏体转变图

第6章钢的过冷A转变图 ?6.1 IT图 ?6.2 CT图 ?6.3 IT图与CT图的比较和应用

第6章钢的过冷A转变图 ?过冷A的冷却方式 6等温冷却→“C”曲线或IT（I sothermal T ransformation)曲 线或TTT（T i me T emperature T ransformation)曲线 6连续冷却→CT曲线（C ontinuous T ransformation)或CCT （C ontinuous C ooling T ransformation)曲线

6.1 IT 图 一、IT或TTT图的建立 6金相法： h优点：能较准确地测出转变的开始点和终了点，并能直接观 察到转变产物的组织形态、分布状况及其数量 h缺点:所得结果是不连续的，并且需大量金相试片，费时且麻 烦 6膨胀法：采用热膨胀仪，利用钢在相变时发生的比容 变化来测定 h优点：测量时间短，需要试样少，易于确定在各转变量下所 需时间，能测出过共析钢的先共析产物的析出线 h缺点：当膨胀曲线变化较平缓时，转折点不易精确测出6磁性法：利用钢中A向其它组织转变的磁性变化来测量 h优点：试样少、测试时间短、易于确定各转变产物达到一定 百分数时所需的时间 h缺点：不能测出过共析钢的先共析产物的析出线和亚共析钢P 转变的开始线

6.1 IT 图 二、IT图的分析 ×左侧区域：A不稳定区，孕育期 ×右侧区域：转变产物区 ×中间所夹区域：转变过渡区 ×左侧线：转变开始线 ×右侧线：转变终了线 ×Ms线：低温转变开始温度，开 始生成马氏体 ×Mf线：低温转变终了线 Note:孕育期如何变化？

材料学习题第6章-钢的热处理

第四章钢的热处理 一、名词概念解释 1、再结晶、重结晶 2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度 3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体 4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体 5、临界冷却速度 6、退火、正火、淬火、回火 7、调质处理 8、淬透性、淬硬性 二、思考题 1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系? 2、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点? 3、奥氏体形成速度受哪些因素影响? 4、如何控制奥氏体晶粒大小? 5、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点? 6、何谓淬火临界冷却速度V K ? V K 的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系? 7、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。 8、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火? 9、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。 10、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。 11、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径? 12、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。 三、填空题 1、钢的热处理是通过钢在固态下＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的操作来改变其＿＿＿＿＿＿＿, 从而获得所需性能的一种工艺。 2、钢在加热时P A的转变过程伴随着铁原子的＿＿＿＿＿＿, 因而是属于＿＿＿＿＿型相变。 3、加热时, 奥氏体的形成速度主要受到＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的影响。

钢的热处理要点

１．３钢的热处理 钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。 热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。 钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下： 1.3.1 钢在加热时的组织转变 在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线（Ａ１）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线（Ａ３）和ＥＳ线（Ａｃｍ）以上才能全部转变为奥氏体。相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３、Ａｃｍ是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｃｍ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ， 任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。 １．奥氏体的形成 共析钢加热到Ａｃ１以上由珠光体全部转变为奥氏体 第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。 亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，不同处在于亚共析钢、过共析钢在Ａｃ１稍上温度时，还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。所以，它们的完全奥氏体化温度应分别为Ａｃ３、Ａｃｃｍ以上。 ２．奥氏体晶粒的长大及影响因素 钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织则粗大。钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。 （１）奥氏体晶粒度 晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。 （2）、影响奥氏体晶粒度的因素 1）加热温度和保温时间：

材料科学基础补充作业

一、45钢的过冷奥氏体连续转变曲线如图所示，请回答下列问题： 1. 说明图中A1线、Ms、1线、2线、3线表示的意义。 2. 过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变类型、组织形态和性能特点； 3. 在V1、V2、V3、V4 冷却速度下，各得到何种组织？ 4. 指出与V1、V2、V3、V4相对应的热处理工艺名称是什么？ 二、根据共析碳钢的过冷奥氏体转变C曲线(TTT曲线)(如图5-2所示)，请写出经过图中所示6种不同工艺处理后材料的组织名称以及硬度排列(从高到低)。 三、比较珠光体、索氏体、托氏体和回火马氏体、回火索氏体、回火托氏体的组织和性能。

答：1. A1线—共析线；Ms—马氏体转变开始线；1线—过冷奥氏体向铁素体转变开始线；2线—珠光体转变终了线；3线—贝氏体转变开始线。 2. 过冷奥氏体转变产物：珠光体，扩散型相变，片状组织，强度较高，塑性较好；铁素体，扩散型相变，块状组织，强度低，塑性好；马氏体，非扩散型相变，板条或片状，强度高，脆性大；贝氏体，兼有扩散与非扩散相变特点，上贝氏体，羽毛状，脆性大，下贝氏体，片状，强度高，韧性好。3．V1—铁素体、珠光体；V2—铁素体、珠光体；V3—铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体；V4—马氏体。4．V1、V2—退火，V3—正火，V4—淬火 2．(1) 马氏体+残留奥氏体，M+A'。(2) 马氏体+下贝氏体+残留奥氏体，M+B下+A'。 (3) 索氏体+马氏体+残留奥氏体，S+M+A'。(4) 索氏体或珠光体，S。(5) 下贝氏体，B 下。(6) 珠光体，P。硬度从高到低的排序为：(1)-(2)-(5)-(3)-(4)-(6)。 4．马氏体相变的基本特征表现为(主要为前两点)：(1) 无扩散性。马氏体相变时无需原子的扩散，没有原子的混合与再混合过程。新相M与母相A的化学成分完全相同。(2) 切变性。具体体现为：①相变的协调一致性：A→M(FCC→BCC)。通过原子的整体协调运动(切变)，晶体结构从FCC变成BCC。原子的移动距离小于原子间距。②表面浮凸效应。在经过抛光的表面，若发生马氏体转变，在切变时，将产生表面浮凸效应。这是由于点阵形变在转变区域中产生形状改变。③惯习面。M总是在母相的特定晶面上析出，伴随着M 相变的切变，一般与此晶面平行，此晶面为基体与M相所共有，称为惯习面。④新相与母相之间存在确定晶体学位向关系。两种著名的取向关系(钢的M转变)，即K-S关系和西山关系。实际材料的马氏体转变，一般与上述关系存在几度的偏差。(3) 马氏体相变时伴随有点阵畸变。(4) 马氏体转变存在开始温度Ms和终了温度Mf(或Mz)。 9、比较珠光体,索氏体,托氏体和回火珠光体,回火索氏体,回火托氏体组织性能 1.珠光体是奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体

工程材料及热处理 第5章作业题答案

1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接 影响冷却后钢的组织和性能？ 奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。（1）加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。（2）加热速度。加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。（3）钢的化学成分。 在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。（4）钢的原始组织。 钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。 传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。 所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。

2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。 3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？ 因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。

第九章 钢的热处理原理

第九章 钢的热处理原理 (一)填空题 1 起始晶粒度的大小决定于 及 。 2 在钢的各种组织中，马氏体的比容 ，而且随着w(C)的增加而 。 3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其 。 4．板条状马氏体具有高的 及一定的 与 。它的强度与奥氏体 有关， 越细则强度越高。 5. 淬火钢低温回火后的组织是 和 ；中温回火后的组织是 ，一般用于高 的结构件；高温回火后的组织是 ，用于要求足够高的 及高的 的零件。 6．钢在加热时，只有珠光体中出现了 和 时，才有了转变成奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。 7．马氏体的三个强化包括 强化、 强化、 强化。 8．第二类回火脆性主要产生于含 、 、 等合金元素的钢中，其产生的原因是钢中晶粒边界的 增加的结果，这种脆性可用 冷来防止，此外在钢中加入 和Mo及 热处理等方法也能防止回火脆性。 9．共析钢加热至稍高于727℃时将发生 的转变，其形成过程包括 、 、 等几个步骤。 10 根据共析钢转变产物的不同，可将C曲线分为 、 、 三个转变区。 11 根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属于 转变，贝氏体转变属于 转变，马氏体转变属于 转变。 12．马氏体按其组织形态主要分为 和 两种。 13．马氏体按其亚结构主要分为 和 两种。 14．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为 和 两种。

15．珠光体按其组织形态可分为 珠光体和 珠光体；按片间距的大小又可分为 体、 体和 体。 16 描述过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有 和 两种；对比这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后者 ，转变所需的时间前者比后者 ，临界冷却速度前者比后者 。 17 当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms点越 ，转变后的残余奥氏体量越 。 18 钢的淬透性越高，则临界冷却速度越 ；其C曲线的位置越 。 （二)判断题 1．相变时新相的晶核之所以易在母相的晶界上首先形成，是因为晶界处能量高。（ ） 2．随奥氏体中W (C)的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。（ ） 3．合金元素使钢的过冷奥氏体转变延慢的原因是合金元素在奥氏体中扩散很慢，另一原因是合金元素的存在使碳的扩散速度减慢。 （ ） 4．第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不可逆的。（ ） 5．马氏体降温形成时，马氏体量的不断增加不是依靠原有的马氏体长大，而是不断形成新的马氏体。（ ） 6．钢经加热奥氏体化后，奥氏体中碳与合金元素的含量与钢中碳及合金元素的含量是相等的。（ ） 7．所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。（ ） 8．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。 （ ） 9．马氏体是C在a-Fe中所形成的过饱和固溶体，当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。 （ ） 10 钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左。 ( ) (三)选择题 1 钢在淬火后所获得马氏体组织的粗细主要取决于 。

过冷奥氏体等温转变曲线参考模板

过冷奥氏体等温转变曲线 一、整体实验目的 1.熟悉用金相硬度法测定过冷奥氏体恒温分解动力学曲线的方法； 2.掌握过冷奥氏体在不同温度范围中恒温转变产物的特征，提高对组织的识别能力。 二、整体实验设备与材料 1.金相显微镜，热处理炉，洛氏硬度计，砂轮，抛光机 2.实验样品：T8钢 三、实验内容 1．硬度结果分析（上节课） 2．结合具体实验温度和保温时间,硬度和金相照片,叙述在本温度下随着保温时间延长奥氏体分解为珠光体的趋势和特点 （一）恒温时间为400摄氏度时，恒温组织转变为奥氏体转变为贝氏体。当恒温时间为1~10s时，常温下观察到的组织为马氏体，当恒温时间为10~100s，常温下观察到的组织为贝氏体。 如图为400℃恒温，恒温转变 原本保温时间为3s，然而根据 硬度，硬度为38.1，属于屈氏 体范围（一般的硬度为: HRC； 35-45左右，如淬火不足） 在此处的，原本应该转变为贝 氏体+马氏体（硬度值约为 62HRC左右）。然而可能因为在 保温过程当中，由于此时间过 短不易操作，所以导致回火。 所以硬度很小 图（1）实验 T8 金相组织图恒温400 恒温时间3s

图（2）百度钢T12 回火屈氏体组织图 500 X 图（3）实验 T8 金相组织图恒温400 恒温时间3s 手机拍摄 实验分析：正常情况下，随恒温时间增长，开始产生贝氏体。硬度会逐渐降低，但是尤其此样品硬度值为突降，故并不是贝氏体，且硬度值范围在屈氏体范围内。通过对比回火曲氏马氏体组织图，可以发现近乎相同。故，可以判断此样品在常温时转变成为了回火屈氏体。 （二）恒温时间为600摄氏度。当未发生转变时，组织全部为马氏体，硬度值很高而且平稳，变化不大。当等温转变有转变产物形成时，由于高温和中温转变组织（如珠光体及贝氏体等）的硬度都低于马氏体，因此硬度下降。 如图（4），此时为恒温温度 600摄氏度，恒温时间为60s 的金相组织。根据硬度，以 及硬度随保温时间变化的曲 线可以分析得到，在60s的 时候，几乎奥氏体都已经分 解，并且转换，由于保温时 间较长，此时均为索氏体。 （硬度为27HRC，属于索氏 体硬度范围即30HRC左右）

过冷奥氏体恒温转变综合动力学曲线测定

过冷奥氏体恒温转变综合动力学曲线测定

过冷奥氏体恒温转变综合动力学曲线测定 综合实验说明：本实验为综合设计分析实验，7学时，是《材料科学基础实验》（27学时）的一部分，为配合材料物理专业必修课《材料科学基础》而设定。课程负责人：龙毅，执笔：叶荣昌 本实验以T8钢为研究对象，通过将必须数量的、具有一定大小尺寸的薄试样加热到钢的临界点以上，经保温达到充分奥氏体化，然后，分别转入温度低于A1线的不同温度的等温炉内，进行不同时间的等温停留，使过冷奥氏体在不同温度下进行不同程度的分解。测定奥氏体的组织转变量，以确定奥氏体开始分解（约5%的转变量）、转变50%及转变终了（约有5%未转变）的时间，并由此获得一系列数据，描绘出钢的C曲线。 由于当试样开始转变或转变接近终了时，转变量很难确定，因此，配合采用硬度法，在试样上测量洛氏硬度。当未发生转变时，组织全部为马氏体，硬度值很高而且平稳，变化不大。当等温转变有转变产物形成时，由于高温和中温转变组织（如珠光体及贝氏体等）的硬度都低于马氏体，因此硬度下降。随着转变量增加，硬度值不断下降，直至转变完了，硬度值趋于平稳。 金相硬度法是测定过冷奥氏体等温转变曲线最准确的方法，而且可以直接观察到不同等温条件下转变产物的组织形态和数量，这是其它方法所不能代替的。但是，由于金相硬度法需用试样数量较多，实验工作量大，因此，本实验采取分工协作的方式，将全班同学交叉分成六个小组,每组的保温温度相同，保温时间不同。首先，每个同学观测不同等温温度、不同等温时间处理所得显微组织，描绘出所观察到的金相组织，注明组织特征和相对量，并给出各自试样的硬度值；接着，各小组将本组样品叠加后观察奥氏体转变量随保温时间的变化；然后，各小组综合数据，绘出各等温温度下的硬度与保温时间的关系曲线，并分析结果；最后，全班数据综合，将不同温度下奥氏体转变相同的点连接起来，建立C曲线，并分析结果。 本实验的顺利完成依赖于每一位同学的努力，个人实验结果的好坏对最终的综合数据具有直接影响，因此，通过这一实验不仅可以培养同学们动手实践能力与综合分析问题、解决问题的能力，而且，还可以培养同学们在一个课题研究中相互分工与团结协作的能力。 一、实验目的