第10章 热处理工艺

第九章钢的热处理原理第十章钢的热处理工艺1,.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？答：金属固态相变主要特点：1、不同类型相界面，具有不同界面能和应变能2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面 3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、母相晶体缺陷对相变起促进作用6、原子的扩散速度对固态相变起有显著影响…..阻力：界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。

答：奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。

金属的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多（则晶粒缺陷越多，一般位错运动到晶界处即停），在金属塑变时对位错运动的阻力越大，金属发生塑变的抗力越大，金属的强度和硬度也就越高。

晶粒越细，同一体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行，变形也会均匀些，虽然多晶体变形具有不均匀性，晶体不同地方的变形程度不同，位错塞积程度不同，位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金属的变形更均匀，在材料破坏前可以进行更多的塑性变形，断裂前可以承受较大的变形，塑性韧性也越好。

所以细晶粒金属不仅强度高，硬度高，而且在塑性变形过程中塑性也较好。

3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程?4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。

答：从以下几个方面论述：形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。

试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。

对比项目珠光体贝氏体形成温度高温区（A1以下）中温区（Bs以下）转变过程形核长大形核长大领先相渗碳体铁素体转变共格性、浮凸效应无有共格、表面浮凸转变点阵切变无有转变时扩散Fe、C均扩散Fe不扩散、C均扩散转变合金分布通过扩散重新分布不扩散等温转变完全性可以不一定转变组织α+Fe3C α+Fe3C （上贝氏体）α+ε—Fe3C（下贝氏体）转变产物硬度低中5..珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。

第9章热处理原理(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。

第一章 复习题晶向指数相同，符号相反的为同一条直线原子排列相同但空间位向不同的所有晶向晶面指数的数字和顺序相同，符号相反则两平面互相平行晶面的空间位向不同但原子排列相同的所有晶面当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）平行时hu+kv+lw=0当一个晶向[uvw]与一个晶面（hkl ）垂直时h=u ，K=v ，l=w晶体的各向异性原因: 在不同晶面上的原子紧密程度不同纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。

面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向刃型位错的四个特征（作业）螺型位错的四个特征（作业）面心立方（FCC ） 体心立方（BCC ） 密排六方（HCP ）晶胞原子数原子半径配位数致密度同素异构转变定义--18页晶体缺陷的分类：常见的点缺陷：常见的面缺陷：第二章 复习题一、填空1、金属结晶两个密切联系的基本过程是 和2 、金属结晶的动力学条件为3 、金属结晶的结构条件为4 、铸锭的宏观组织包括5、如果其他条件相同，则金属模浇注的铸件晶粒比砂模浇注的晶粒更细 ，高温浇注的铸件晶粒比低温浇注的晶粒 粗大 ，采用振动浇注的铸件晶粒比不采用振动的晶粒更细，薄铸件的晶粒比厚铸件晶粒更细 。

二、问答1、金属的结晶形核45页2、金属的长大的要点52页2、铸锭三晶区名称及形成过程（柱状晶为重点）3、影响柱状晶生长的因素56-57页三、名词解释：1、细晶强化2、变质处理3、铸造织构第三章二元合金的相结构与结晶作业题（复习题）1、概念合金、相、固溶体、固溶强化、、离异共晶、伪共晶2、填空1）固溶体按照溶质原子在晶格中所占位置分为和。

2）固溶体按照固溶度不同分为和。

3）置换固溶体溶解度的影响因素有、、、、和温度。

4）置换固溶体中原子半径相对差别Δr 8%且两者的晶体结构相同时才有可能形成无限固溶体。

5）间隙固溶体形成无限固溶体（填“有可能”“不可能”）6）正温度梯度下：随成分过冷程度增大分别形成、和。

第二章纯金属的结晶2-3 为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：（1）因为金属结晶时存在过冷现象，是为了满足结晶的热力学条件，过冷度越大，固、液两项的自由能差越大，相变驱动力越大。

（2）过冷度随金属的纯度不同和本性不同，以及冷却速度的差异可以再很大范围内变化。

金属不同，过冷度也不同；金属的纯度越高，则过冷度越大；冷却速度越大，过冷度越大，反之，越小。

（3）会，当液态金属的自由能低于固态时，这时实际结晶温度高于理论结晶温度T m，此时，固态金属才能自发的转变为液态金属，称为过热。

2-4试比较均匀形核与非均匀形核的异同点。

答;均匀形核是指：若液相中各区域出现新相晶核的几率是相同的；非均匀形核：液态金属中存在微小的固相杂质质点，液态金属与型壁相接触，晶核可以优先依附现成的固体表面形核。

在实际的中，非均匀形核比均匀形核要容易发生。

二者形核皆需要结构起伏，能量起伏，过冷度必须大于临界过冷度，晶胚的尺寸必须大于临界晶核半径。

2-5说明晶体成长形状与温度梯度的关系？答;正温度梯度下以平面状态的长大形态，服温度梯度下以树枝状长大。

2-6简述铸锭三晶区形成的原因及每个晶区的性能特点？（1）表层细晶区形成原因：①型壁临近的金属液体产生极大过冷度满足形核的热力学条件；②型壁可以作为非均匀形核的基地。

该晶区特点：组织细密，力学性能较好，但该晶区较薄，一般没有多大的实际意义。

（2）柱状晶区的形成原因：①液态金属结晶前沿有适当的过冷度，满足形核要求；②垂直于型壁方向散热最快，晶体向相反的方向生长；③外因是散热的方向性；④内因是晶体晶体生长的各向异性。

该晶区的特点：相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶区的交界面较为脆弱，并常聚集着易熔杂质和非金属夹杂物，使铸锭在热压力加工时，容易沿着这些脆弱面开裂，组织比较致密。

（3）中心等轴晶区形成特定：①中心液体达到过冷，加上杂质元素的作用，满足形核的要求；②散热失去方向性，晶核自由生长，长大速度差不多，长成等轴区。

第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间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。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间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。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是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。

球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

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、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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。

再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

金属学与热处理课后习题答案 (崔忠圻版 )第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点 AC1 以上或以下温度，保温一定时间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。

退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度 AC1 以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。

退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3 以上 20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。

其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。

2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至 AC1- AC3（亚共析钢）或 AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间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。

对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。

对于过共析钢，不完全退火主要是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：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。

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、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。

4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。

其目的是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，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。

金属学与热处理课程代码：1013003总学时：96先修课程：普通化学、材料力学、物理化学、机械制造基础开课对象：金属材料工程专业一、课程的性质、目的与任务：1、性质：金属学与热处理是金属材料工程专业的一门主要技术基础课程，是该专业学生学习和研究工程材料及其工程技术的重要理论基础课程，其为进行进一步的专业课程学习打下理论和实验基础。

2、目的与任务：使学生掌握研究材料微观的方法，建立微观组织与宏观特性和性能间的联系与对应关系并通过实验掌握基本的金相实验方法。

二、教学基本内容与基本要求：3^基本内容(1)金属的晶体结构。

(2)纯金属结晶。

(3)二元合金的相结构与结晶。

(4)铁碳合金。

(5)三元合金相图。

(6)金属及合金的塑性变形与断裂。

(7)金属及合金的回复与再结晶。

(8)扩散。

(9)钢的热处理原理。

(10)钢的热处理工艺。

(11)工业用钢。

(12) 铸铁。

(13)有色金属及合金。

4、基本要求(1)掌握材料的基本结构、组织及与性能的联系。

(2)掌握材料的结晶过程及结晶过程组织变化的分析。

(3)利用相图分析材料的组织及组织转变。

(4)掌握金属的塑性变形过程及机理。

(5) 了解材料的强化途径及强化理论。

(教学要求：A -熟练掌握；B -掌握；C - 了解)本课程实验安排项目：16学时五、教学方法与教学手段1、教学方法采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以扩大学生的知识面为原则，增加课堂讨论内容，调动学生学习的主动性与积极性。

2、教学手段采用黑板教学、幻灯教学、挂图讲解等教学方法相结合，并开展电子教案、CAI课件的研制、引进和应用、研制多媒体教学系统。

六、建议教材与参考书目1、金属学与热处理，崔忠圻，机械工业出版社，2000.2、金属学原理，侯增寿，上海科学技术出版社，1990。

3、金属学与热处理，丁建生，机械工业出版社，20044、金属材料与热处理原理，赵忠，丁仁亮，周而康，哈尔滨工业大学出版社，2000o 七、大纲编写的依据与说明本课程教学大纲，是根据金属材料工程专业本科生培养目标与教学计划要求，结合本课程的性质、教学的基本任务和基本要求编写的。

热处理工艺流程
《热处理工艺流程》
热处理工艺是一种通过加热和冷却金属材料来改变其结构和性能的方法。

这种工艺通常用于提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和强度，以及改善其加工性能和机械性能。

热处理工艺流程通常包括加热、保温和冷却三个基本步骤，具体流程取决于材料的类型、形状和要求的性能。

首先是加热步骤。

材料通常在固态或液态介质中进行加热，以使其达到所需的温度。

加热过程的目的是改变材料的结构，并且可以在固态、液态或气态条件下进行。

接下来是保温步骤。

此步骤是将材料保持在所需的温度下足够长的时间，以确保其结构达到理想状态。

最后是冷却步骤。

在完成热处理后，材料需要进行适当的冷却以达到所需的性能。

在热处理工艺中，还有一些特殊的工艺流程，如淬火、回火、正火、退火等。

这些不同的工艺流程可以通过控制材料的加热温度、保温时间和冷却速度，来实现不同的材料性能改善。

总的来说，热处理工艺是一种重要的金属加工方法，可以显著改善材料的性能，提高其在工程领域的应用价值。

通过理解和掌握热处理工艺流程，可以更好地实现材料的性能优化和改进。