第一章奥氏体
1.简述奥氏体的形成机理？详述奥氏体化过程的几个阶段？
机理：晶格改组和碳原子的重新分布，是通过原子扩散来实现的。阶段： ①A的形核②A的长大③A中残余碳化物的溶解④A的均匀化 2.为什么亚共析钢在加热过程中也会有残余碳化物的形成？ 随着温度的升高，长大速度比n>7.5时，就会有残余碳化物产生
3详述影响奥氏体形成动力学的因素？（形成动力学即指形成速度）
1.加热温度T越高A形成速度越快2.钢的原始含碳量C%越高A形成速度越快3.原始组织越细A形成速度越快4.加热速度越快A形成速度越快5.合金元素存在即减弱A形成速度。（①影响临界点:降低临界点的加速，提高的减速②影响C元素的扩散，阻止C扩散的减速，加速碳扩散的加速③自身扩散不易，使A形成速度降低）
4.什么是起始晶粒度，实际晶粒度，本质晶粒度和他们的决定因素？
起始晶粒度：指P刚刚转变为A时，A的晶粒大小。影响因素：形核率和长大速度之比，n∝于N/V，N↑或V↓，起始晶粒↓。
实际晶粒度：实际生产或实验条件下得到A晶粒的大小。影响因素：加热和保温条件；钢的质量。
本质晶粒度：表示在一定条件下某种钢中奥氏体晶粒长大的倾向。规定：将钢加热到930℃±10℃保温3-8小时后测得的A晶粒的大小。决定因素：炼钢工艺 5.详述影响奥氏体晶粒长大的因素？
答：1.加热温度和保温时间：温度越高长大越容易，时间越长长大越充分。温度主要影响。 2.加热速度：加热速度越高A转变温度越高。形核率和长大速度越高，晶粒越细小
3.含碳量：一定温度下C%越高越容易长大，超过一定C%晶粒会越细小。4.合金元素：于C形成强或中碳化物的元素抑制长大，P,O,Mn等促进，Ni,Si无影响。5.原始组织：原始组织越细A晶粒越细，不利于长大。
6 40钢和40Cr钢相比，哪个钢需要更长的奥氏体化时间？
40Cr钢需要更长的奥氏体化时间。原因:Cr可以提高临界点，使A形成速度下降。Cr有很强的金属性，组织C的扩散，使A形成速度下降。合金元素本身扩散不易，导致A形成速度下降，则奥氏体化时间变长。中碳化物，阻止A晶粒长大倾向中等 7什么是奥氏体的稳定化现象？说明其产生的原因？
A的内部结构在外界条件的影响下发生的某种转变而使A向M转变迟缓的现象。 A稳定化的机理：热稳定化和机械稳定化
原因：①热稳定化：由于淬火冷却缓慢或冷却过程中停留导致A稳定化。②机械稳定化：由于M的产生，造成未转变的A的稳定化
第二章珠光体
1什么是珠光体片层间距？
一片铁素体F和一片渗碳体的厚度之和，用S0表示，表征着P的弥散度，S0决定P的性能。 影响因素：①过冷度△T（最直接）S0∝1/△T；②Me影响临界点，使临界点Ar1↓者使S0↑；③A晶粒度，影响P晶粒大小。
2珠光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哪些不同？
根据片层间距S0的不同可分为珠光体、索氏体、屈氏体；按Fe3C的形状分为片状P和粒状P两种。
①片状P渗碳体呈片状，是由A以接近平衡的缓慢冷却条件下形成的渗碳体和F组成的片层相间的机械混合物，还可以细分为珠光体P，索氏体S和屈氏体T。性能主要取决于层片间距S0，强度和硬度随S0减小而增加，S0越小则强度、硬度升高，塑性先好后差。②粒状P是渗碳体呈粒状分布在连续的F基体上，可由过冷A直接分解而成，也可由片状P球化而成。还可由淬火组织回火而成，于片状P相比，硬度强度较低但塑性和韧性较好。 3片状和粒状P的转变机理？
片状是形核长大的过程，有先共析相，（亚共析钢为F，过为Fe3C），在A晶界和相界处形核，交替长大。粒状是由片状P球化退火产生。
4说明亚共析钢和过共析钢的珠光体转变产物的先共析相的形态及其性能特点？
网状组织：沿A晶界呈网状分布。网状Fe3C使强度下降，脆性上升，加工性能下降 块状组织（亚共析钢）：等轴块状。随铁素体增多强度硬度下降，塑性升高。 晶内片状组织（魏氏组织）：针片状由晶界向晶内分布。使韧性降低。 5影响P转变动力学的因素？
①C%对于亚共析钢随C%升高C曲线右移，对过共析钢C曲线左移，共析钢的C曲线最右；②奥氏体状态：A晶粒越大P转变速度越慢；A均匀度越均匀P转变速度越慢；③A化温度和时间：T越高时间越长P转变速度越慢；④单向拉应力有利于A转化成P，多向压应力不利于A转化；A状态下塑性变形有利于A转化；⑤合金元素的影响。 6合金元素对P转变影响规律？
1.大多数合金元素都降低形核率和转变速度。2.①凡是使A1↑的都会促进P转变，反之则阻碍；②C化物形成元素会延缓P转变使C曲线右移；③合金元素扩散系数小本身扩散困难，延缓P转变；④强碳化物形成元素如果加热时能融入A中，则增大过冷A的稳定性，延缓P转变；如果高温不溶解，冷却过程中A转化为P时碳化物成为P形成的非自发核心，促进P转变；⑤使c在奥氏体中扩散速度上升的元素，加速P转变，C曲线左移；⑥微量的B会强烈推迟先共析F析出，随着B含量上升作用消失。
第三章马氏体
1什么是马氏体相变，说明其转变特点？
凡相变的基本特征属于切变共格型的非扩散型相变都称为马氏体相变。
切变共格型相变：在相变过程中，晶体点阵的重组是通过切变即基体原子集体有规律的近程迁移所完成，并且新相与母相保持共格关系的转变。
特点：无扩散性，切变性，浮凸现象，共格性，严格的晶体学位向关系，惯习面，变温性，转变不完全性，M相变的高速性，可逆性 2 Ms点和Md点的物理意义？
Ms:A,M两相自由能差达到相变所需要的最小驱动力时的温度。 Md：可获得形变M的最高温度。
3说明（板条和片状）马氏体的组织形态特点？
答：板条马氏体立体形态为扁状或扁长条状，金相形态为相互平行的条状，由若干条组成一束，又由若干束组成梱，金相显微镜下只可见束、梱，条间是小角度晶界，束间是大角度晶界。
片状马氏体立体形态为双凸透镜装，金相形态为针状或竹叶状，且片与片之间互成一定角度。
4说明（板条和片状）马氏体的机械性能和产生这些性能的原因？ 一律都是高强度高硬度，板条马氏体塑性好，片状脆性大塑性差。
板条M韧性高塑性好是由于板条M的亚结构为高密度位错，位错可运动则塑性好。片状M韧性差塑性差是由于亚结构是孪晶阻碍位错的滑移，淬火时内应力较大内部有微裂纹导致韧性差。高强度高硬度是由于相变强化、固溶强化、时效强化、M中孪晶对M强化有一定的贡献，阻止位错滑移、原A晶粒小使M强度升高。
相变强化：M相变的切变特性造成M内大量缺陷，使M强化。 固溶强化：碳过饱和于α-Fe中，产生严格的晶格畸变，使M强化。 时效强化：含碳量较高的钢（＞0.4％），若Ms＞20℃，冷至室温过程中，C、N原子偏聚于位错附近形成柯氏气团，钉扎维错，使M强化。 5什么是相变塑性？其产生的原因？
金属及合金在相变过程中塑性增加，往往在低于母相屈服时即可发生塑性变形的现象 原因：①塑变→局部应力集中→诱发M→使应力松弛→延缓微裂纹形成→延伸率δ↑ ②微裂纹产生→尖端应力集中→尖端诱发出M→使应力松弛→阻止微裂纹扩展→延伸率δ↑
③塑变区→诱发形变M→使塑变区发生强化→抑制缩颈产生→延伸率δ↑ 6什么是奥氏体的稳定化现象？说明其产生的原因？
A的内部结构在外界条件的影响下发生的某种转变而使A向M转变迟缓的现象。 A稳定化的机理：热稳定化和机械稳定化
原因：①热稳定化：由于淬火冷却缓慢或冷却过程中停留导致A稳定化。②机械稳定化：由于M的产生，造成未转变的A的稳定化 7形状记忆效应？
是指一定形状的合金在某种条件下经任意塑性变形，然后加热至该种材料固有的某一临界点以上时，又完全恢复其原来形状的现象。从表面看，好像这种材料能够记忆着过去的形状，因此成为“形状记忆效应”。
实质：将完全或部分M相变的式样加热到Af点以上时，则其回复到原来母相形态下的所给予的形状。 8相变冷作硬化？
马氏体相变的体积变化引起了周围A的塑性变形，同时M相变的切变特性使晶体内产生大量晶体缺陷，如位错、孪晶、层错等，这些缺陷在马氏体相变或逆转变时会遗传下来。因此，对于非热弹性M的可逆转变过程，当经过一正一反相变后，由M逆转变来的A与原来的A相比，已有很大变化。其中微观缺陷密度大大升高，并产生了内应力及发生了晶粒细化等。与原始状态的A相比，逆转变A的强度明显升高，而塑性和韧性下降，这种现象被称为相变冷作硬化。
第四章贝氏体
贝氏体相变：A过冷到介于P转变和M转变温度区间时所发生的转变，亦称为中温转变。 贝氏体相变兼有切变共格型相变和扩散型相变的特征。
1根据贝氏体中铁素体和碳化物的形态与分布特点不同，贝氏体可以分为哪几类？具体说明上贝氏体和下贝氏体的组织形态特征及其力学性能特点？
上贝氏体：平行条状的B-ɑ和夹杂于条间的碳化物的混合物（或称羽毛状B）强度低塑性韧性差，具有弓向性，分布不均匀
下贝氏体：片状的B-ɑ和片内与常州组成55-60度角的平行断续碳化物，强度硬度高塑性韧性好，无显微裂纹，无回火脆性，内应力小。 粒状贝氏体：等轴（块状）B-ɑ和岛状物
无碳化物贝氏体：平行条状的B-ɑ和条间残余A 2说明上下贝氏体的形成机理？
上：在奥氏体的贫碳区切变形成B-F，C从B-F中向外扩散，在B-F周围形成富碳区，在B-F界面析出Fe3C，Fe3C长大使两侧C%下降，B-ɑ易形成。
下：在奥氏体的贫碳区切变形成B-ɑ，由于温度低导致C的扩散不易，C原子在B-ɑ内沉淀形成ε-C化物。
3影响贝氏体转变动力学的因素？
①含碳量：C%上升B形成速度降低②合金元素：除Co，Al其余合金元素均使B转变速度下降③奥氏体化温度和时间：温度升高时间延长，B转变速度降低，C曲线右移④应力和塑变：拉应力促进转变，高温时塑变阻止B转变，中温促进转变⑤A化后冷却过程中发生相变或在不同温度下停留，对B转变的影响。
4为了在钢中获得贝氏体组织，通常采取的措施是什么？为什么？
用等温淬火，是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260～400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺
第五章
4 CCT图与TTT图的关系？
①在连续冷却条件下，过冷A是在一定温度范围内发生转变的→得到复合组织。 ②CCT图在TTT图的右下方。连续冷却转变时，转变温度较低，孕育期较长。
5 什么是钢的上临界冷却速度和下临界冷却速度？其中那个是钢的临界淬火速度？
答：Vk为过冷A全部转变成（M+A’）的最小冷却速度——上临界冷速——临界淬火速度Vc
Vk’为过冷A全部转变成P的最大冷却速度——下临界冷速
第六章回火
1回火过程中（随着温度升高）淬火钢的组织变化？
准备阶段：M中过饱和碳的偏聚和聚集（20-80℃）第一阶段：M分解（80-250℃）第二阶段：残余A的转变（200-300℃）第三阶段：碳化物类型的转变（250-400℃）第四阶段：ɑ相状态变化及碳化物聚集、长大和球化（400-A1℃） 2什么是二次淬火？其产生原因如何？
在回火冷却过程中发生的残余A向M的转变
原因：回火过程中可能从残余A中析出碳化物使残余A中的含碳量降低使Ms点上升，使M的转变容易；回火过程中出现了反稳定化，使残余A回复了重新向M转变的能力。 3按照回火温度和组织分，回火可以分为哪几类？说明他们的回火温度，所得组织为何？ 低温回火（150~250℃）回火马氏体组织，M分解的产物
中温回火（350~500℃）回火屈氏体组织，碳化物析出与转变的产物 高温回火（500~650℃）回火索氏体组织，α相变化及碳化物聚集长大的产物 4什么是回火稳定性？
Me阻碍M分解以及碳化物析出、长大，使钢保持高硬度、高强度的性质。 5什么是二次硬化？说明其产生原因？
高合金钢淬火后在一定温度下回火时，硬度反而升高的现象。原因：①析出特殊碳化物，产生弥散强化效应。②回火冷却过程中残余A变成M，硬度上升。 6 说明淬火钢回火时（随温度升高）机械性能的变化？ 随回火温度的剩，硬度和强度降低，塑性升高。
7 什么是回火脆性？分为哪几类？它们的特点和产生原因？如何预防？ 淬火钢在一定温度下回火时，韧性降低的现象。
分类：第一类回火脆性（低温回火脆性、不可逆回火脆性）：250度-400度，第二类回火脆性（高温回火脆性、可逆回火脆性）：450-650度 特点：第一类，①与回火后的冷却速度无关；②不可逆；③断口呈晶间断口，可有少量穿
晶断口；④含碳量越高脆化程度越小。第二类，①可逆性；②脆性断口为晶间断口；③在脆性温度区间回火短时间保温快冷不脆，慢冷脆；④长时间保温，脆。
原因：第一类，①沿着板条M的条间、片状M的边界或孪晶面析出片状渗碳体，使钢变脆；②残余A转变成B、P、M，也可能析出渗碳体；③钢中的杂质元素沿原来A晶界偏聚。第二类，①回火冷却过程中，从ɑ相中析出脆性渗碳体；②杂质元素沿原A晶界偏聚。 预防方法：第一类，避开脆性温度区回火；降低钢中杂质含量，减少A偏聚；细化晶粒；加入少量Al、V元素；采用等温淬火的办法，获得B下；。第二类，回火后快冷；降低钢中杂质含量，减少偏聚倾向；细化晶粒，降低单位晶界面积上杂质的偏聚量；加入W,Mo元素，使P在α中的溶解度升高，使偏聚减少；避开脆性温度区回火。
第七章脱溶
脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相或形成溶质原子聚集区以及亚稳过渡相的过程。
固溶处理：将双相组织加热到固溶线以上，保温足够的时间后快冷，得到单一的过饱和固溶体的处理。 时效：（一定温度下）过饱和固溶体在脱溶过程中，组织、性能发生变化的现象。 自然时效：室温条件下的时效： 人工时效：人工加热条件下的时效。
时效强化：过饱和固溶体在一定温度和时间时效时，使材料的强度和硬度提高的现象。
第八章金属的加热
1金属加热方式有哪几种？他们的加热速度相比如何？
随炉加热，预热加热，到温入炉加热和高温入炉加热。加热速度第一种最慢，逐渐递增，高温入炉加热最快。
2什么是钢加热时的氧化、脱碳？过热和过烧？
氧化：工件在热处理加热时，材料中的金属元素和氧化气氛反应，生成金属氧化物。
脱碳：钢铁材料加热中表层碳和脱碳性气氛反应而被烧毁的现象（使表面失去一部分碳，含碳量降低的现象）。
过热：是指热处理时由于加热温度过高和保温时间过长，使奥氏体晶粒粗大而引起的力学性能恶化现象,常用正火工艺弥补；
过烧：由于加热温度过高，出现A晶界氧化，甚至晶界局部融化，造成工件报废。 欠热：加热不足。
第九章退火正火
1什么是完全退火？不完全退火？等温退火？球化退火？去应力退火？扩散退火？它们分别适用于哪些钢种？他们的加热温度为多少？冷却方式如何？
退火：将钢加热到临界点以上一定温度，保温一定时间后，缓慢冷却，得到近平衡态组织的工艺。
完全退火：将钢件加热到临界点（Ac3）以上一定温度，保温一定时间后，使之完全奥氏体化再缓慢冷却，以获得近平衡组织的热处理工艺称为完全退火。应用于含碳0.3%-0.6%的亚共析钢（中碳钢），加热温度： Ac3±（30-50）℃。随炉冷却到500℃后空冷。
不完全退火：将钢加热到Ac1与Ac3或Ac1与Accm之间某一温度，保温后缓慢冷却下来，以获得接近平衡的组织。应用范围：在亚共析钢中，只有在退火前的组织状态已基本上达到要求，但由于珠光体的片间距较小、硬度偏高、内应力较大，并希望对此能有所改善时才进行不完全退火。（特点是退火后珠光体的渗碳体成球状，这种不完退火又称为球化退火。随炉冷却）这种退火实际上时使珠光体部分再进行一次重结晶，基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布。
等温退火：将钢加热到临界点（Ac3）以上一定温度，保温一定时间后，以较快速度冷至P转变温度区，等温一定时间，使奥氏体转变未珠光体组织，然后空冷的工艺。应用于0.3-0.6％C的亚共析钢和08-1.2％C的过共析钢。加热温度：碳钢Ac3+（30-50），合金钢Ac3+（50-70）。采用空冷。
球化退火：将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ar1
相变原理作业和答案
