热处理原理与工艺习题及答案

1试对珠光体片层间距随温度的降低而减小作出定性的解释。

答：S与ΔT成反比，且，这一关系可定性解释如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，σS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系，但S与原奥氏体晶粒尺寸无关。

分析珠光体相变的领先相及珠光体的形成机理。

答：从热力学上讲，在奥氏体中优先形成α相或Fe3C相都是可能的，所以分析谁是领先相，必须从相变对成分、结构的要求着手，从成分上讲，由于钢的含碳量较低，产生低碳区更为有利，即有利于铁素体为领先相；但从结构上讲，在较高温度，特别在高碳钢中，往往出现先共析Fe3C相，或存在未溶Fe3C微粒，故一般认为过共析钢的领先相为Fe3C，而共析钢的领先相并不排除铁素体的可能性。

珠光体形成时，在奥氏体中的形核，符合一般的相变规律。即母相奥氏体成分均匀时，往往优先在原奥氏体相界面上形核，而当母相成分不均匀时，则可能在晶粒内的亚晶界或缺陷处形核。

珠光体依靠碳原子的扩散，满足相变对成分的要求，而铁原子的自扩散，则完成点阵的改组。而其生长的过程则是一个“互相促发，依次形核，逐渐伸展”的过程，若在奥氏体晶界上形成了一片渗碳体（领先相为片状，主要是由于片状的应变能较低，片状在形核过程中的相变阻力小），然后同时向纵横方向生长，由于横向生长，使周围碳原子在向渗碳体聚集的同时，产生贫碳区，当其C%下降到该温度下xα/k浓度时，铁素体即在Fe3C—γ相界面上形核并长成片状；随着F的横向生长，又促使渗碳体片的形核并生长；如此不断形核生长，从而形成铁素体、渗碳体相相同的片层。形成片状的原因，一般以为：片状可以大

面积获得碳原子，同时片状扩散距离短，有利于扩散。

当形成γ—α，γ—cem相界面以后，在γ的相界面上产生浓度差xγ/α>xγ/k从而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿扩散，扩散的结果破坏了相界面γ，C浓度的平衡（在γ—α相界面上，浓度低于平衡浓度xγ/α而γ—Fe3C相界面上，浓度则高于xγ/k，为了恢复碳浓度的平衡，在γ—α相界面上形成α，γ—cem相界面上形成Fe3C，从而P实现纵向生长。

铁素体的横向生长，由于其两例渗碳体片的形成而终止，渗碳体的横向生长亦然，故P片的横向生长很快停止，而纵向生长继续，直到与另一方向长来的P相遇为止。这就形成了层片状的珠咣体。随着温度的降低，碳原子的扩散能力下降，从而形成的铁素体、渗碳体片逐渐变薄缩短，片层间距缩短。由片状P→S→F。

4．分析珠光体相变的影响因素

复习思考题三马氏体相变

1．试述马氏体相变的主要特征，并作简要的分析说明。

2．分析马氏体的性能及其与马氏体结构的关系。

3．假设马氏体相变时原子半径不变，试计算45钢中发生马氏体相变时的体积变化。

4．试分析影响M S点的主要因素。

5．按形成方式分类，马氏体相变有哪几种类型，各有何特点？6．何为奥氏体稳定化现象？热稳定化和力学稳定化受哪些因素的影响？在生产上，如何利用奥氏体稳定化规律改善产品的性能。

试根据变形时的临界分切应力，分析位错型马氏体和孪晶型马

氏体的成因及其惯习面的变化规律。

7．试计算45（含0.45%C）钢淬火时由组织转变引起的体积相对膨胀量。（已知铁和碳的原子半径分别为1.25和0.77 ；铁和碳的原子量分别为55.847和12.011）

复习思考题四

1．试述贝氏体的形貌特征及其形成的条件。

2．试比较贝氏体、珠光体和马氏体相变的异同。

3．简述几种主要贝氏体的转变机理。

4．试分析影响贝氏体性能的因素

复习思考题五

1．试设计一种应用金相法测定某种钢的TTT曲线的试验。

2．大型钢件淬火时，为何会出现逆硬化现象？

3．如何应用TTT图估计钢的临界淬火速度？

复习思考题六

1．简述回火第一阶段发生的组织转变，电阻率在此阶段有何变化？

2．简述第三阶段所发生的组织转变，为什么淬回火马氏体的板条形态可以保持到较高温度？

3．简述合金元素对提高钢的回火抗力的作用。

4．综述钢的两次回火脆性对性能的影响，产生的机理，及其预防的措施。

复习思考题七

1．碳和合金元素对珠光体相变有何影响，如何影响？

2．综述先共析相的不同形态及其形成条件。

3．综述退火的目的及其种类。

4．说明球化退火的目的和用途，提出三种常用的球化退火工艺并解释之。

5．说明正火的目的及其应用范围。

6．已知某铸钢中的Mn发生偏析，要求经热处理后，Mn的偏析幅度降低到原来的1/3，请制定其扩散退火工艺。（Mn在900℃和1100℃的扩散系数分别为cm/s和cm/s，枝晶距离=0.01cm，且

复习思考题八

1．试比较各种淬火方法的优劣。

2．根据钢种的成分如何选择钢的淬火温度和淬火介质？

3．试说明钢件淬火冷却过程中热应力和组织应力的变化规律及其沿工件截面上的分布特征。

4．减少淬火变形和防止开裂可采取哪些措施？

5．简述低温回火、中温回火、高温回火在生产上的应用。

1．某厂拟用T10钢（含1.0%C，Ac1=730，Acm=800）制造形状简单的刀具，工艺路线为：锻造—热处理Ⅰ—机加工—热处理Ⅱ—磨加工

1）说明热处理工序Ⅰ和Ⅱ的名称及其作用；

2）制定各道热处理工艺规范；

6．说明该刀具使用状态的组织名称及其性能。

复习思考题九

1．高频感应加热时钢的相变有何特征？

2．为何钢经高频表面淬火后，其表面硬度一般要比普通淬火的高？

3．表面淬火用钢的成分有何特点？

复习思考题十

2．简述钢的气体渗碳原理。