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《钢的热处理》习题与思考题参考答案（一）填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。
2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。
3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。
4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。
5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。
6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。
7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。
8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。
（二）判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。
（×）2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。
当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。
（×）3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。
（×）4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。
（√）5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。
（×）6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。
（√）（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。
A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。
A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。
热处理原理与工艺课后答案1. 热处理的原理是通过对金属材料进行加热和冷却来改变其微观结构和性能的一种工艺。
热处理可以使金属材料达到期望的力学性能，提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性能。
2. 热处理的工艺包括加热、保温和冷却三个步骤。
加热过程中，金属材料被加热到高温，使其达到晶体内部的活动化能，使原子间的结构发生改变。
保温是维持金属材料在一定温度下的时间，以使金属内部的结构达到均匀和稳定。
冷却过程中，金属材料被迅速冷却，使其内部结构固定，从而实现所需的性能改变。
3. 热处理的主要目的包括回火、退火、淬火、时效等。
回火是为了去除淬火产生的应力并增加材料的韧性。
退火是为了通过加热和缓慢冷却来改善材料的塑性和延展性。
淬火是通过迅速冷却使材料产生高硬度和高强度。
时效是通过特定的温度和时间来调控金属材料的组织和性能。
4. 不同的金属材料和应用要求需要采用不同的热处理工艺。
例如，碳钢通过回火可以提高韧性，淬火可以提高硬度和强度。
铝合金可以通过时效使其硬度和强度提高。
还有一些特殊的热处理工艺，如表面处理和脱氢处理，可以改善金属材料的表面性能和纯净度。
5. 热处理过程中需要控制温度、时间和冷却速度等参数，以确保得到理想的组织和性能。
温度控制可以使用炉温计或红外测温仪来实现。
时间控制可以通过保温时间和加热速率来控制。
冷却过程中可以采用不同的冷却介质和速率来调控材料的性能。
6. 在热处理过程中，还需要注意材料的选择和预处理。
材料的选择应考虑其化学成分、热处理敏感性和应用要求。
预处理可以包括去除表面污染物、退火去应力、调平等工艺，以减少热处理过程中的变形和应力。
7. 热处理的质量控制可以通过金相显微镜、拉伸试验机、硬度计等测试仪器来进行。
通过观察组织结构、测量机械性能和硬度值，可以评估热处理效果和判断材料的性能是否符合要求。
8. 当进行热处理时，还需要注意安全和环保。
热处理过程中会产生高温和有害气体，需要采取相应的防护和排放措施。
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。
第九章热处理工艺(一)填空题1. 淬火钢低温回火后的组织主要是回火马氏体；中温回火后的组织是回火托氏体；高温回火后的组织是回火索氏体，用于要求足够高的强度及高的承受冲击和交变负荷的零件。
5.淬火钢低温回火后的组织是M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是T，一般用于高σe 的结构件；高温回回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。
火后的组织是S回5 根据铁碳相图，碳钢进行完全退火的正常加热温度范围是Ac3+（30~50℃）它仅用于亚共析钢。
6 钢球化退火的主要目的是使热轧、锻造空冷后组织中的网状二次渗碳体和珠光体中片层状的渗碳体球化，降低硬度，改善切削性能，并为后续的淬火做好组织准备。
，它主要适于过共析钢钢。
7 钢的正常淬火加热温度范围，对亚共析钢为AC3 +30~50℃；对共析和过共析钢则为AC1 +30~50℃。
8 把两个45钢的退火态小试样分别加热到Acl～Ac3之间和Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为F+M；后者为M。
9 把加热到Accm以上温度后缓冷下来的T10钢小试样重新加热到Acl以下温度，然后快速水冷，所得到的组织为M加残余奥氏体。
(P266,过共析钢淬火温度超过Accm,碳化物将全部溶入奥氏体中，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性)10 淬火钢进行回火的目的是；回火温度越高，钢的强度与硬度越低。
●减少或消除内应力，放止变形和开裂；●获得稳定组织；●提高塑性、韧性，获得硬度、强度、塑性与韧性的适当配合。
12．碳钢高温回火的温度一般为500-650℃，回火组织为回火托氏体，高温回火主要适于各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。
类零件。
13．淬火钢在(250～400)℃回火后产生的脆性通常称为低温回火脆性或第一类回火脆性或不可逆回火脆性。
14 作为淬火介质，食盐水溶液（NaCl）浓度为10%15．淬火内应力主要包括热应力和组织应力两种。
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。
《钢的热处理》习题与思考题参考答案（一）填空题1．板条状马氏体具有高的强度、硬度及一定的塑性与韧性。
2．淬火钢低温回火后的组织是 M回（+碳化物+Ar），其目的是使钢具有高的强度和硬度；中温回火后的组织是 T回，一般用于高σe 的结构件；高温回火后的组织是S回，用于要求足够高的强度、硬度及高的塑性、韧性的零件。
3．马氏体按其组织形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体两种。
4．珠光体按层片间距的大小又可分为珠光体、索氏体和托氏体。
5．钢的淬透性越高，则临界冷却却速度越低；其C曲线的位置越右移。
6．钢球化退火的主要目的是降低硬度，改善切削性能和为淬火做组织准备；它主要适用于过共析（高碳钢）钢。
7．淬火钢进行回火的目的是消除内应力，稳定尺寸；改善塑性与韧性；使强度、硬度与塑性和韧性合理配合。
8．T8钢低温回火温度一般不超过 250℃，回火组织为 M回+碳化物+Ar ，其硬度大致不低于 58HRC 。
（二）判断题1．随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减小，板条状马氏增多。
（×）2．马氏体是碳在a-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体。
当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。
（×）3．高合金钢既具有良好的淬透性，又具有良好的淬硬性。
（×）4．低碳钢为了改善切削加工性，常用正火代替退火工艺。
（√）5．淬火、低温回火后能保证钢件有高的弹性极限和屈服强度、并有很好韧性，它常应用于处理各类弹簧。
（×）6．经加工硬化了的金属材料，为了基本恢复材料的原有性能，常进行再结晶退火处理。
（√）（三）选择题1．钢经调质处理后所获得的组织的是 B 。
A．淬火马氏体 B．回火索氏体 C．回火屈氏体 D．索氏体2．若钢中加入合金元素能使C曲线右移，则将使淬透性 A 。
A．提高 B．降低 C．不改变 D．对小试样提高，对大试样则降代3．为消除碳素工具钢中的网状渗碳体而进行正火，其加热温度是 A 。
钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题一、复习重点1.什么是加工硬化？加工硬化的根本原因是什么？2、什么是再结晶？再结晶的实际应用是什么？金属再结晶是通过什么方式发生的？再结晶退火的主要作用是什么？3、冷加工和热加工的区别是什么？4.热处理的定义和三种基本工艺。
为什么钢可以热处理？奥氏体化的目的是什么？5、珠光体、贝氏体、马氏体分别都有哪几种组织形态？每种组织力学性能如何？6.退火、正火、淬火和回火的定义是什么？7.什么是钢的淬透性？2、课后复习问题并填空1、加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降的现象。
加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错密度提高，变形抗力增大。
消除加工硬化的方法是再结晶退火。
2.再结晶是指冷变形金属加热到一定温度后，在原始变形组织中再生出无变形的新等轴晶，其性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的状态的过程。
3、在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。
在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。
4.金属在塑性变形过程中消耗的大部分机械能（90%）转化为热量并消散。
然而，由于不均匀变形（残余应力），一小部分能量（约10%）以金属晶体缺陷（空位和位错）和弹性应变增加的形式存储。
这种能量被称为变形储能。
5、马氏体是碳在α-fe中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。
贝氏体是渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。
根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。
用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。
相比较而言，上贝氏体的机械性能比下贝氏体要差。
6.在过冷奥氏体的等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相似之处是渗碳体的机械混合，不同之处是层间距不同，珠光体较厚，屈氏体较细。
7、马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状马氏体两种。
其中板条状马氏体的韧性较好。
钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于奥氏体的实际晶粒度。
第一章金属的晶体结构马氏体沉淀硬化不锈钢,它是美国ARMCO 钢公司在1949年发表的,其特点是强度高,耐蚀性好,易焊接,热处理工艺简单,缺点是延韧性和切削性能差,这种马氏体不锈钢与靠间隙元素碳强化的马氏体钢不同,它除靠马氏体相变外并在它的基体上通过时效处理析出金属间化合物来强化。
正因为如此而获得了强度高的优点,但延韧性却差。
1、试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、正的电阻温度系数、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.答：(1)导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。
(2)正的电阻温度系数：随着温度升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，即金属的电阻是随温度的升高而增加的。
(3)导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。
(4) 延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。
(5)金属光泽：自由电子易吸收可见光能量，被激发到较高能量级，当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属不透明具有金属光泽。
2、填空：1)金属常见的晶格类型是面心立方、体心立方、密排六方。
2)金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有金属键的结合方式。
3)物质的原子间结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。
4)大部分陶瓷材料的结合键为共价键。
5)高分子材料的结合键是范德瓦尔键。
6)在立方晶系中，某晶面在x轴上的截距为2，在y轴上的截距为1/2；与z轴平行，则该晶面指数为（（ 140 ）） .7)在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为（-110），OC晶向指数为（221），OD晶向指数为（121）。
8)铜是（面心）结构的金属，它的最密排面是（111 ）。
9) α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有（α-Fe 、 Cr、V ），属于面心立方晶格的有（γ-Fe、Al、Cu、Ni ），属于密排六方晶格的有（ Mg、Zn ）。
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。
钢的热处理习题答案钢的热处理习题答案钢的热处理是钢材加工的重要环节，通过控制钢材的加热和冷却过程，可以改善钢材的力学性能和组织结构，从而满足不同应用领域的需求。
在学习钢的热处理过程中，习题是检验理解和应用知识的重要方式。
下面将为大家提供一些钢的热处理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
题目一：如何对低碳钢进行退火处理？答案：低碳钢的退火处理是通过加热和冷却过程改变钢材的组织结构，从而提高其韧性和可加工性。
具体步骤如下：1. 预热：将低碳钢材放入加热炉中，加热至800-900摄氏度，保持一段时间，使钢材均匀加热。
2. 保温：将加热后的钢材放入保温炉中，保持一定时间，使钢材内部的晶粒长大。
3. 冷却：将保温后的钢材从炉中取出，放置在自然环境中冷却。
冷却速度较慢，使钢材的晶粒细小，提高韧性。
题目二：如何对高碳钢进行淬火处理？答案：高碳钢的淬火处理是通过快速冷却过程使钢材的组织结构发生变化，从而提高其硬度和耐磨性。
具体步骤如下：1. 预热：将高碳钢材放入加热炉中，加热至800-900摄氏度，保持一段时间，使钢材均匀加热。
2. 淬火：将加热后的钢材迅速放入冷却介质中，如水或油中，使钢材迅速冷却。
冷却速度较快，使钢材的组织结构变为马氏体，提高硬度。
3. 回火：将淬火后的钢材加热至适当的温度，保持一段时间，使钢材的组织结构发生变化，减轻淬火带来的脆性。
题目三：如何对不锈钢进行固溶处理？答案：不锈钢的固溶处理是通过加热和冷却过程改变钢材的组织结构，从而提高其耐腐蚀性能。
具体步骤如下：1. 加热：将不锈钢材放入加热炉中，加热至固溶温度，保持一段时间，使钢材中的合金元素溶解在基体中。
2. 冷却：将加热后的钢材迅速放入冷却介质中，如水或油中，使钢材迅速冷却。
冷却速度较快，使钢材中的合金元素保持在固溶状态。
3. 回火：将冷却后的钢材加热至适当的温度，保持一段时间，使钢材的组织结构发生变化，提高耐腐蚀性能。
题目四：如何对工具钢进行热处理？答案：工具钢的热处理是通过控制加热和冷却过程，使钢材具有较高的硬度和耐磨性。
第六章1.试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？2.答：由Hall-Petch 公式可知，屈服强度σs 与晶粒直径平方根的倒数 d v2呈线性关系。
在多晶体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。
由τ=nτ0知，塞积位错数目n越大，应力集中τ越大。
位错数目n与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。
晶粒越大，应力集中越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。
在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在更多晶粒内进行，晶粒内部和晶界附近应变度相差较小，引起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大变形量，故具有较大的延伸率和断面收缩率。
另外，晶粒细小，晶界就曲折，不利于裂纹传播，在断裂过程中可吸收更多能量，表现出较高的韧性。
2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？答：残余内应力存在的原因1）塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀，导致宏观变形不均匀；2）塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀，导致微观内应力；3）塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，导致点阵畸变内应力。
实际意义：可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀；可以利用残留应力提高工件的使用寿命。
3.何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的影响。
答：塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。
在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式发生塑性断裂，在断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹，如缩颈。
1.何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。
答：（1）为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。
（2）热处理包括普通热处理和表面热处理；普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
（3）热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。
一个毛坯件经过预备热处理，然后进行切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最后装配成为零件。
热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶十几个。
此外，通过热处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
2.解释下列名词：1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；答：（1）起始晶粒度：是指在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。
（2）实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。
（3）本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10℃保温足够时间（3-8小时）后测定的钢中晶粒的大小。
2）珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；答：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）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；答：奥氏体: 碳在中形成的间隙固溶体.过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
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。
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。
钢的热处理一、选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。
A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。
A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。
A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却D．在水中冷却4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却C．在空气中冷却 D．在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。
A．P B．S C．B D．M7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。
√2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。
×3. 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。
×4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。
×三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（奥氏体晶核形成），（奥氏体晶核长大），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。
2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解），（工件表面的吸收），活性原子继续向工件内部扩散。
3. 马氏体是碳在（α-Fe）中的（过饱和溶液）组织。
4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（加热）和（保温）两个基本过程来完成的。
5. 钢的中温回火的温度范围在（350～500 ℃），回火后的组织为（回火托氏体）。
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。
第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。
5、简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构板条马氏体和的形貌特征和亚结构并说明它们在性能上的差异。
1、简述钢中板条马氏体片状马氏体的形貌特征和亚结构并说明它们在性能上的差异。
(10 分) 一般认为板条马氏体为位错马氏体马氏体内部有很多位错。
片状马氏体为挛晶马氏体马氏体内部亚结构为挛晶。
板条马氏体的组织特征每个单元呈窄而细长的板条板条体自奥氏体晶界向晶内相互平行排列成群其中的板条束为惯习面相同的平行板条组成。
板条宽度0.10.2 微米长度小于10 微米板条间有一层奥氏体膜一个奥氏体晶粒内包含几个板条群。
一个奥氏体晶粒有几个束一个束内存在位向差时也会形成几个块。
板条群之间为大角度晶界板条之间为小角度晶界。
板条的立体形态可以是扁条状。
片状马氏体的特征马氏体片互不平行而是呈一定的夹角排列在显微镜下观察时呈针状或竹叶状。
初生者较厚较长横贯整个奥氏体晶粒第一片分割奥氏体晶粒以后的马氏体片愈来愈小。
但一般不穿透晶界次生者尺寸较小。
初生片与奥氏体晶界之间、片与片之间互相撞击形成显微裂纹。
当WC≈1.4 2.0%时除具有上述特征外片的中央有中脊在两个初生片之间常见到呈“Z”字形分布的细薄片。
立体形态为双凸透镜状断面为针状或竹叶状。
故又称针状马氏体6试述钢中上贝氏体和下贝氏体的形貌特征和亚结构并说明它们的性能差异。
答：形貌特征：上贝氏体：在光学显微镜下观察时呈羽毛状，在扫描电镜观察为一群由奥氏体晶界内平行长大的板条状或针状铁素体，在相邻铁素体条（针）之间夹杂着断续的短杆状碳化物。
下贝氏体：在光学显微镜下观察时呈竹叶状，铁素体呈片状，片与片之间以一定角度相交。
（大部分呈60度和120度），在铁素体片内部分布碳化物。
碳化物排列大部分与铁素体片的长轴约成60度角。
亚结构：上：位错缠结。
下：缠结位错。
性能差异：下贝氏体具有高的强度和韧性，高的耐磨性，冲击韧性比上贝氏体好的多。
7.什么是魏氏组织？简述魏氏组织的形成条件，对钢性能的影响及消除方法。
答：魏氏组织：工业上将具有针（片）状铁素体或渗碳体加珠光体的组织称作魏氏组织，是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速较快的条件下，先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
魏氏组织可通过细化晶粒、退火或锻造并适当控制冷却速度等方法消除。
8..、简述碳钢在回火转变和回火组织。
答：碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。
由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。
通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。
第一类回火转变：M分解为回火M，80~250℃；低碳马氏体发生碳原子向位错附近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含量降低；高碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以ε碳化物形式析出，使马氏体碳含量降低。
产物：回火马氏体。
第二类回火转变：残余A分解为回火M或下B，200~300℃；淬火后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和ε碳化物组织为回火马氏体。
第三类回火转变：碳化物析出与转变，250~400℃，回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物）；250~400℃时，碳素钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FeXC 更稳定的碳化物。
在回火过程中除ε-FeXC外，常见的还有两种：一种其组成与Mn5C2相近，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称θ碳化物，用θ-Fe3C表示。
这两种碳化物的稳定性均高于ε-FeXC；通常在MS以下回火残余A转变为M，然后分解为回火M，而在B转变区回火，残余A转变为下B。
第四类回火转变：回火T转变为回火S（碳化物聚集长大，α再结晶），400~700 ℃。
铁素体发生回复和再结晶为等轴状、碳化物球化粗大——回火索氏体。
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的共析体。
得名自其珍珠般（pearl-like）的光泽。
其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。
用符号P表示，含碳量为ωc＝0.77％。
在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳休也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。
2.奥氏体是碳溶解在γ铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。
奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。
有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。
在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。
例如，加入锰和镍能将奥氏体临界转变温度降至室温以下，使钢在室温下保持奥氏体组织，即所谓奥氏体钢。
3.托氏体是马氏体在回火时形成的，实际上是铁素体基体内分布着极其细小的碳化物(或渗碳体)球状颗粒，在光学显微镜下高倍放大也分辨不出其内部构造，只看到其总体是一片黑的复相组织。
11.何为第一类回火脆性和第二类回火脆性?如何消除？答：回火脆性：在某些温度区间回火时随回火温度的升高，钢的韧性反而下降的现象，称为回火脆性第一类（低温）回火脆性:是指淬火钢在250-350℃回火时出现的脆性。
这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。
没有一个有效的热处理方法能消除钢中这种回火脆性，除非不在这个温度范围内回火，也没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素。
但可以采取以下措施减轻第一类回火脆性。
（1）降低钢中杂质元素的含量；（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；（3）加入Mo、W等可以减轻；（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
第二类（高温）回火脆性：是指淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。
是一种可逆性的回火脆性。
防止方法（1）提高钢材的纯度，尽量减少杂质；（2）加入适量的Mo、W等有益的合金元素；（3）对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法12.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
TTT与CCT答：首先连续冷却转变曲线与等温转变曲线临界冷却速度不同。
其次连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧，且没有C曲线的下部分，即共析钢在连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。
这是因为共析钢贝氏体转变的孕育期很长，当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到Ms点而发生马氏体转变，所以不出现贝氏体转变。
13、怎样获得粒状珠光体？答：1）片状珠光体低温退火；2）在奥氏体+渗碳体两相区加热，或加热转变不充分，将这样的过冷奥氏体缓冷而得到粒状珠光体；3）马氏体或贝氏体组织的高温回火。
15、有一共析钢试样，其显微组织为粒状珠光体。
同通过何种热处理工序可分别得到细片状珠光体、粗片状珠光体和比原始组织明显细小的粒状珠光体？通过球化退火可以得到粒状珠光体，至于其他的珠光体可以通过等温处理来得到，而其片层间距可以通过控制等温温度来得到，比如细片状珠光体等温温度可以控制在600度粗片状的可以控制在650-700.16、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达到上述目的？过共析钢是不可能得到板条马氏体的，智能得到针状或隐晶马氏体，为了控制其强韧性必须得到隐晶马氏体，不能出现大量针状马氏体。
17、如何把含碳0.8%的碳钢的球化组织转变为1细片状珠光体2粗片状珠光体3比原来组织更细的球化组织1.等温退火温度较高2.等温退火温度较低3.球化退火18.如何将Wc=0.4%的退火碳钢处理成1在大块游离铁素体和铁素体基体上分布着细球状碳化物2铁素体基体上均匀分布着细球状碳化物。
1.球化退火2.调质球化。
19、如果在800℃下按照一般的奥氏体化的时间加热，那么就会造成奥氏体晶粒粗大，再次淬火的时候，会因为奥氏体晶粒粗大，内应力过大，造成工件的开裂。
