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金属热处理原理与工艺复习提纲

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、名词解释 1. 正火：把零件加热到临界温度以上 30-50 C,保温一段时间，然后 在空气中冷却的热处理工艺。 2. 退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的 热处理工艺。 3. 回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后 再冷却到室温的热处理工艺。 4. 淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大 于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理 工艺。 5. 淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6. 淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7. 贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8. 马氏体：C原子溶入:-Fe形成的饱和间隙固溶体。 9. 贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10. 马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过 程。 11. 脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）、形成溶质原子聚 集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12. 固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间， 获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13. 固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、 硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14. 渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。 15. 渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16. 化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表 层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17. 表面淬火：在不改变钢的化学成分及心部组织情况下， 利用快速加 热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1. 材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2. 相变应力/组织应力是什么？对组织性能有什么影响？ 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由 于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相 变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结 构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却 速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内 应力。 3. 奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含 的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于Y- Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体 形成过程： 形核：通常在铁素体与渗碳体的两相界面处或珠光体团 的边界处； 长大：奥氏体长大是通过铁素体与奥氏体的点阵重构， 渗碳体的溶解和碳在奥氏体中的扩散进行，即奥氏体逐渐吞噬其两边 的铁素体和渗碳体而长大； 残余渗碳体分解：剩余在奥氏体中的渗碳体通过碳原子 扩散，不断溶于奥氏体中； 共析钢：P- A

P— A 亚共析钢：＜ F— A

影响奥氏体等温形成因素： 加热温度：加热温度T升高，过热 度厶T增大，相变驱动力△G增大，原子扩散速度增加，形核率I和 长大速度G均增加； 原始组织：原始组织越细，碳化物越分散，珠光体的层片间距 SO 越小，相界面越多，形核率I越大，同时碳的浓度梯度dc/dx增加， 长大速度G均增加； 合金元素： 影响奥氏体长大因素：加热温度和保温时间； 加热速度：加热速度快，时间短可以细化晶粒； 含碳量的影响； ④合金元素的影响：形成难溶碳化物阻碍原子扩散，阻止长大； 减小奥氏体晶粒尺寸措施： 两相区和临界区加热； 零保温； 快速加热；④细化原始晶粒；⑤循环加热；⑥形变热处 理。 4. 片状珠光体与粒状珠光体的形成条件？ 答：珠光体转变驱动力：新旧两相自由能差 y f a + F巧 C 碳含量： ().77% (L02% 6.67%

空间点阵’面心立方 体心立方 复杂斜方

可见珠光体形咸有两个过程学 成分改变：碳原子扩散 点阵改组1铁原子自扩敵 扩散型转変 °

片M珠光体的形成过程 综上，片状P团的形成是F巧C和F横向沿A晶或 沿已形成的P的团界交警形祓和纵向长大结果。

粒状珠光体形成机制： 特定条件下过冷奥氏体分解; 片状珠光体低温退火；

高温回火； ④形变球化。 5. 表面淬火（感应淬火）与化学热处理（渗氮、渗碳为主）定义、目 的及使用范围和优缺点 答： 化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其 表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 优点：能有效改善钢表面的成分、组织和性能；不受工件形状限制； 很多化学热处理的零件具有变形小，精度高，尺寸稳定性好的特点； 经济效果好；有较好的工艺性。 过程：分解、吸收、扩散 渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。渗碳后进行：淬火 +低温回火 淬火后组织：表面：高碳马氏体+FaC+Ar心部：低碳马氏体+少量F 缓冷后组织：P+Fe3Q P P+F F+P（ 少量） 渗层厚度：0.8-2mm 渗氮：将N渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性和疲劳强度的一种 化学热处理方法。

优点：高硬度，耐磨性；高红硬性；高抗咬和性；高疲劳强度；高抗 蚀性；工件变形小 缺点：生产周期长；成本高；渗层薄；不能承受高的接触应力；和冲 击载荷 表面淬火：在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加 热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。

目的：使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限 ；心部在保持一定的 强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。 表面淬火+低温回火后的组织：表层组织为M回；心部组织为S回（调 质）或F+S（正火）。 与化学热处理区别： 不改变零件表面的化学成分； 使零件表面迅速加热到临界点以上（心部温度仍处于临界点以下）， 然后快速冷却淬火，获得马氏体组织达到强化表面的目的。 适用材料：中、高碳钢，普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸 铁。 预处理：调质、正火或球化退火。后处理：低温回火 应用：适用于重型载重汽车上的重要零件如万向节、十字轴、曲轴、 齿轮等。 6. 加热和冷却过程中裂纹的成因及控制 答：淬火应力是指在淬火过程中，由于工件不同部位的温度差异及组 织转变的不同时所引起的内应力。当淬火应力超过材料的断裂强度极 限时，将在工件上出现淬火裂纹。 控制裂纹措施：①提高材料的冶金质量，减少夹杂、偏析、折叠等缺 陷及其他组织不均匀性； ② 淬火时防止过热； ③ 对形状复杂的制品适当降低冷却速度，若为钢件应 在Ms点附近温度就开始较慢冷却，以减小组织应力，为此可采取合 适的淬火方式，或选用适宜的冷却介质;

④ 注意制品浸入冷却介质的方式，避免制品局部应力 过大； ⑤改变制品的形状结构，尽可能使制品形状具有对称 性，避免尺寸突变、凹槽和尖角，提高制品表面光洁度等，以防止局 部应力集中效应。

7.马氏体与贝氏体动力学与热力学因素 答：马氏体转变特点： 非恒温性； 具有切变共格和表面浮凸现象;

马氏体转变的无扩散性；④马氏体转变的位向关系和惯习面；⑤马 氏体转变的可逆性。 马氏体转变热力学条件：

马氏体的形成条件： （1） 快冷 V > Vk 避免A向P、B转变 （2） 深冷T < MS 提供足够的驱动力 马氏体转变动力学： 变温转变：变温瞬时形核，快速长大； 等温转变：有孕育期，但等温转变不完全；

爆发式马氏体转变； ④表面马氏体转变。 上述三种转变的差别是：形核方式及形核率不同。 相同点：长大速度都极快 贝氏体转变动力学： 上贝氏体的形成：碳在铁素体中的扩散速度大于在奥氏体中的扩散 速度，因而在温度较低的情况下，碳在奥氏体的晶界处就发生富集， 当碳浓度富集到一定程度时，便在铁素体条间沉淀析出渗碳体， 从而 得到典型的上贝氏体组织； 下贝氏体的形成：在下贝体形成温度范围内，由于转变温度低，首 先在奥氏体晶界或晶内的某些贫碳区， 形成铁素体晶核，并按切变共 格方式长大，成片状或透镜状。由于转变温度低，碳原子在奥氏体中 的扩散很困难，很难迁移至晶界。而碳在铁素体中的扩散仍可进行。 因此在铁素体共格长大的同时，碳原子只能在铁素体的某些亚晶界或 晶面上聚集；进而沉淀析出细片状的碳化物。 在一片铁素体长大的同 时，其它方向上铁素体也会形成。从而得到典型的下贝氏体组织。 影响贝氏体转变动力学的因素： 碳含量的影响：随奥氏体中碳含量的增加，贝氏体转变速度下降。 这是因为碳含量高，形成贝氏体时需要扩散的碳原子量增加； 合金元素的影响：除Al与Co外，其他合金元素都或多或少地降低 贝氏体转变速度，同时也使贝氏体转变的温度范围下降， 从而使珠光 体与贝氏体转变的C曲线分开； 奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响：一般来说，随奥氏体晶粒 增大，贝氏体转变孕育期增长，转变速度减慢。随奥氏体化温度升高, 贝氏体转变速度先降后增。奥氏体化时间对贝氏体转变速度也有类似 的影响 二、论述题 1. C曲线转变工艺及条件 答：影响过冷奥氏体等温转变动力学曲线因素： 合金元素：除Co和Al以外的合金元素均使C曲线右移，即增 加过冷奥氏体的稳定性，从而提高钢的淬透性， C对Ms和Mf点的影 响最大，随含碳量增加，使 Ms和Mf点降低； 加热温度和保温时间； 晶粒大小：细小的奥氏体晶粒其总晶界面积相对来说比较多， 这有利于珠光体的形核，从而促进珠光体转变，珠光体转变线左移

2. 淬火与回火工艺问题 答：淬火：将钢加热到AC1或AC3温度以上，保温一段时间，然后以 大于临界冷速进行快速冷却，得到马氏体或下贝氏体的热处理过程。 对淬火介质要求：淬火介质首先要有足够的淬火能力或冷却能力，淬 火介质的冷却能力必须保证工件以大于临界淬火冷速冷却，工件尺寸 一定时冷速越快越有可能获得较大的淬硬深度。 但过高的冷速又将增 加工件截面温差使热应力与组织应力增大， 容易引起变形开裂。因此 冷却能力又不宜过于剧烈。

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(完整版)金属热处理知识点概括

(完整版)金属热处理知识点概括

(一)淬火--将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一段时间，使之奥氏体化后，以大于临界冷速的速度冷却的一种热处理工艺。

淬火目的：提高强度、硬度和耐磨性。

结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑韧性的配合；弹簧钢通过淬火和中温回火后，可以获得很高的弹性极限；工具钢、轴承钢通过淬火和低温回火后，可以获得高硬度和高耐磨性；对某些特殊合金淬火还会显著提高某些物理性能(如高的铁磁性、热弹性即形状记忆特性等)。

表面淬火--表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。

分类——感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火、离子束加热表面淬火、盐浴加热表面淬火、红外线聚焦加热表面淬火、高频脉冲电流感应加热表面淬火和太阳能加热表面淬火。

单液淬火——将奥氏体化后的钢件投入一种淬火介质中，使之连续冷却至室温(图9-1a线)。

淬火介质可以是水、油、空气(静止空气或风)或喷雾等。

双液淬火——双液淬火方法是将奥氏体化后的钢件先投人水中快冷至接近MS点，然后立即转移至油中较慢冷却(图9-1b线)。

分级淬火——将奥氏体化后的钢件先投入温度约为MS点的熔盐或熔碱中等温保持一定时间，待钢件内外温度一致后再移置于空气或油中冷却，这就是分级淬火等温淬火--奥氏体化后淬入温度稍高于Ms点的冷却介质中等温保持使钢发生下贝氏体相变的淬火硬化热处理工艺。

等温淬火与分级淬火的区别是：分级淬火的最后组织中没有贝氏体而等温淬火组织中有贝氏体。

根据等温温度不同，等温淬火得到的组织是下贝氏体、下贝氏体+马氏体以及残余奥氏体等混合组织。

(二)回火--将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理工艺。

回火的目的：为了稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。

金属材料复习提纲

金属材料复习提纲

《金属材料与热处理》复习提纲一、钢铁的概念及其分类钢铁材料是钢和铸铁的统称。

钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2.11%以下，并含有其他元素的材料。

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。

含碳量2.11%通常是钢和铁的分界点。

根据化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。

二、钢的力学性能及其指标1、强度强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。

常用的强度判据是屈服点和抗拉强度。

测定强度判据的方法是拉伸试验2、塑性指断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。

塑性判据是断后伸长率和断面收缩率。

3、硬度硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力它衡量材料软硬的判据。

目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。

4.韧性韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。

韧性的判据通过冲击试验来测定。

5.疲劳强度零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σb，甚至小于σS强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳，金属疲劳的判据是疲劳强度。

三、普通热处理的类型及概念普通热处理有“四火”，退火与正火淬火回火退火：将金属加热到一定温度，保持足够时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

以消内部应力。

正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。

回火：将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却的工艺。

四、钢铁牌号的标识表示方法及其含义1、碳素结构钢牌号表示方法：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分顺序组成。

质量等级有：A、B、C、D脱氧方法有：F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）。

通常Z 和TZ可省略。

例如：Q235－AF2.优质碳素结构钢牌号表示法：用两位数字表示钢平均含碳量的万分数，如40钢。

金属热处理原理与工艺总结 整理版

金属热处理原理与工艺总结 整理版

金属热处理原理与工艺一、热处理的概念热处理指的是将金属材料加热至一定温度，然后进行冷却或其他处理方法，以改变其组织结构、物理性能和化学性能的过程。

二、热处理的分类根据热处理的方式，可以将其分为以下几类：•退火（Annealing）：在800-900℃的温度下，将金属材料慢慢地冷却，使其组织结构变得均匀，降低硬度，提高延展性和韧性。

•正火（Normalizing）：在金属材料的贝氏体区域进行冷却，提高硬度和强度，但是会降低韧性。

•淬火（Quenching）：将金属材料加热到临界温度（不同的金属有不同的临界温度），然后进行强制冷却，使其产生马氏体，提高硬度和强度。

•回火（Tempering）：在淬火后，将金属材料加热到低于淬火温度的温度，然后进行冷却，使其产生新的组织结构，提高韧性和强度。

三、热处理中的关键因素1. 温度热处理中的温度是非常重要的因素。

不同的金属材料需要在不同的温度下进行热处理。

温度的高低会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能产生直接影响。

2. 时间热处理中的时间也是非常重要的因素。

不同的金属材料需要在不同的时间内进行热处理。

时间的长短会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能产生直接影响。

3. 冷却速率热处理中的冷却速率也是非常重要的因素。

冷却速度过快或过慢都会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能造成影响。

不同的金属材料需要在不同的冷却速率下进行热处理。

四、热处理的流程热处理的流程可以分为以下三个步骤：1. 加热将金属材料加热到一定的温度，使其达到预期的组织结构、物理性能和化学性能。

2. 保温在金属材料达到预期的温度后，需要将其保持一段时间，以便其达到平衡态。

3. 冷却冷却是热处理过程中非常重要的一步，冷却速率直接影响到金属材料的组织结构、物理性能和化学性能。

五、热处理的应用热处理被广泛应用于金属材料的加工和制造过程中。

例如，汽车制造、机械制造、航空航天、电子等行业都需要进行热处理。

金属学与热处理复习题带答案

金属学与热处理复习题带答案

一、名词解释（每小题2分，共14分）1. 结构起伏：短程有序的原子集团就是这样处于瞬间出现，瞬间消失，此起彼伏，变化不定的状态之中仿佛在液态金属中不断涌现出一些极微小的固态结构一样，这种不断变化着的短程有序的原子集团称为结构起伏。

2. 非自发形核：在液态金属中总是存在一些微小的固相杂质质点，并且液态金属在凝固时还要和型壁相接触，于是晶核就可以优先依附于这些现成的固体表面上形成，这种形核方式就是非自发形核。

3. 相：相是指合金中结构相同、成份和性能均一并以界面相互分开的组成部分。

4. 柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近偏聚的溶质原子好像形成一个溶质原子“气团”，成为“柯氏气团”5. 选择结晶：固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相的化学成分不同的结晶称为选择结晶。

6. 形变强化：在塑形变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，随着变形过程的增加，金属的强度、硬度增加，而塑形、韧性下降，这一现象称为形变强化。

7. 晶胞：晶格中能够完全反应晶格特征的最小几何单元。

二、选择题1.下列元素中能够扩大奥氏体相区的是（ d ）。

A WB MoC CrD Ni2.属于强碳化物形成元素的是（ c ）。

A W，Mo, CrB Mn, Fe, NiC Zr, Ti, NbD Si, Be, Co3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（ a ）。

A CoB CrC MoD Mn4.调质钢中通常加入（ c ）元素来抑制第二类回火脆性。

A CrB NiC MoD V5. 下列钢种属于高合金钢的是（ d ）A 40CrB 20CrMnTiC GCr15D W18Cr4V6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（ b ）A V、Cr、SB Al、Ni、SiC W、Mn、PD Mg、B、Cu7. 选出适合制作热作模具的材质（ d ）A 20CrMnTiB Cr12C 2Cr13D 5CrNiMo三、填空1. 铸锭组织的三个典型区域是（表层细晶粒区）、（内部柱状晶区）和（中心等轴晶区）。