固溶强化:固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象弥散强化:倘若脆性第二相颗粒呈弥散状均匀分布在基体相上,由于第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错运动从而提高了合金塑性变形抗力,则可显著提高合金的强度的现象细晶强化:通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬塑性和韧性的方法热加工:凡是在材料再结晶温度以上所进行的塑性变形加工叫做热加工冷加工:凡是在再结晶温度以下所进行的塑性变形加工叫做冷加工称过冷度。
过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度的差T0-Tn=T枝晶偏析:由于固溶体结晶一般按树枝状长大,使这种晶内偏析也呈树枝状分布。
本质晶粒度:表示在一定加热条件下,奥氏体晶粒长大倾向性的高低。
加工硬化:随着变形量增大,由于晶粒破碎和位错密度增加,晶体塑性变形能力迅速增大,强度硬度明显升高,塑形和韧性下降。
回复:冷塑性变形的金属材料在加热温度较低时,其光学显微组织发生改变前晶体内部所产生的某些变化。
再结晶:这一过程也是一个形核和核长大的过程,因其新旧晶粒的晶格类型完全相同,只是晶粒形态发生了变化,所以称之为再结晶。
二次硬化:某些铁碳合金(如高速钢)须经许多次回火后,才进一步提高其硬度。
这种硬化现象为二次硬化。
回火稳定性:淬火钢在回火时,抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。
退火:将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺。
正火:亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃,共析钢加热到Ac1+30~50℃,过共析钢加热到Accm+30~ 50℃,保温后空冷的工艺。
淬火:淬火是将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上,保温后以大于临界冷却速度Vk冷却,使奥氏体转变为M或B下的热处理工艺。
回火:回火是指将淬火钢加热到Ac1以下的某温度保温后冷却的工艺。
冷处理:将淬火钢继续冷却到-70~-80℃(或更低温度),并保持一段时间,使残余奥氏体在继续冷却中转变为马氏体。
调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。
淬透性:淬透性指钢在淬火时获得M的能力,其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬性:表示钢淬火时的硬化能力,用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。
回火脆性:在某些温度范围内回火时,淬火钢会出现冲击韧度显著下降的现象。
第一类回火脆性:低温回火脆,火钢在250-350℃回火时出现的脆性。
第二类回火脆性:高温回火脆,淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。
不锈钢晶间腐蚀:晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象。
它是不锈钢某一温度下加热或冷却,Cr23C6析出于晶界,使晶界附近Cr含量降低,在介质作用下发生强烈腐蚀。
共晶反应:恒温下,某一成分液相同时结晶出两个成分不同的固相的反应。
共析反应:一定成分的固相,某一恒温下同时分解成两个成分与结构均不相同的固相反应。
临界淬火冷却速度:获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
1、答:体心立方晶格(BCC )中,晶面{110}和晶向<111>原子密度最大,面心立方晶格(FCC )中晶面{111}和晶向<110>原子密度最大。
(2)P59,Fe -α属于体心立法晶格,Cu 属于面心立方晶格,虽然它们滑移系数目相同,但体心立方晶格Fe -α滑移方向数目小于面心立方晶格Cu ,故Cu 的塑性比Fe-α的好。
4、答:点缺陷:空位、间隙原子、置换原子;线缺陷:位错;面缺陷:晶界、亚晶界、相界5、答:金属型浇注小于砂型浇注,浇注温度高大于浇注温度高低,铸成薄壁小于铸成厚壁,厚大铸件表面小于中心部分,采用振动小于不采用振动。
10、答:多晶体晶粒越细,晶体单位体积中的晶界越多,且不同位向的晶粒页越多,塑性变形的抗力也越大,强度便越高。
多晶体晶粒越细,晶体单位体积中的晶粒数越多,同样的变形量便可分散在多个晶粒中发生,产生均匀变形,不致造成局部应力集中,具有较高的抵抗冲击载荷能力。
11、答:热变形时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消,因而热变形不会带来加工硬化效果。
12、答:(1)固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高的现象;(2)弥散强化:倘若脆性第二相颗粒呈弥散状均匀分布在基体相上,由于第二相粒子与位错的交互作用阻碍了位错运动从而提高了合金塑性变形抗力,则可显著提高合金的强度的现象;(3)细晶强化:通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬塑性和韧性的方法。
13、答:(1)对于共晶系来说,共晶成分合金的熔点低且凝固在恒温下进行,故流动性很好,分散缩孔小,热裂倾向小;(2)因为单相固溶体塑性好,变形均匀。
14、答:Fe -α:体心立方晶格;Fe -γ:面心立方晶格;C Fe 3:渗碳体,Fe 与C 形成的金属化合物,含碳量为6.69%,有固定的化学成分,渗碳体具有硬度和耐磨性,塑性很差,延伸率为零,熔点1227摄氏度;P :珠光体,由铁素体和渗碳体组成的片层机械混合物,珠光体综合力学性能好;Ld :莱氏体,由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
由珠光体和渗碳体组成机械混合物称为变态莱氏体,或低温莱氏体Ld ’,莱氏体的性能与渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。
15、答:图形见P39:点: A 、G ; E 、P ;C 、S ;线:ACD 、AECF ;ECF 、PSK ;ES ;PQ ; GS ;区: 单相区,两相区,三相区。
1、主要特性点C — 共晶点,1148℃, wC=4.3% ,Lc → A+ Fe3C (Ld)S — 共析点,727℃, wC=0.77% ,As → F+ Fe3C (P)E — 1148℃,C 在Fe -γ中最大溶C 量, wC=2.11%, 也是钢、铁的分界点P — 727℃,C 在Fe -α中最大溶C 量, wC=0.0218%,a-F e ←→γ-Fe2、主要反应线ECF —共晶线,1148℃,67.6311.211483.4C Fe A L C o +−−→← -----→莱氏体, Ld PSK —共析线,727℃,67.630218.072777.0C Fe F A C o +−−→← -----→珠光体, P3、主要特性线GS :冷却时,由奥氏体析出铁素体的开始线;加热时,铁素体溶入奥氏体的终止线;ES :碳在γ-Fe 中的溶解度曲线;PQ :碳在Fe -α中的溶解度曲线;4、相区⑴ 四个单相区:L 、γ、α、Fe3C⑵ 五个两相区: L+γ ,L+Fe3C ,γ+Fe3C ,γ+α,α+Fe3C⑶ 三个三相区:ECF (L+γ+ Fe3C),PSK (γ+α+ Fe3C)16、答:室温下为二相组成物,热轧和锻造时塑韧性不好,容易开裂;在加热到1000~1250摄氏度时为单相固溶体,塑韧性好。
17、答:碳素工具钢的硬度随着含碳量的升高而增大,但强度降低,T10的含碳量为1%小于T12的含碳量1.2%,所以T10比T12的强度高,硬度低。
20、答:书P47图。
22、答:(1)珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。
(2)马氏体具有体心正方晶格。
(马氏体的形态分板条和片状两类。
其形态主要取决于其含碳量。
C%小于0.3%时,组织几乎全部是板条马氏体。
C%大于1.0%C 时几乎全部是片状马氏体。
C%在0.3~1.0%之间为板条与片状的混合组织。
)23、答:P70,(1)奥氏体晶核的形成(2)奥氏体晶核的长大(3)残余渗碳体的溶解(4)奥氏体均匀化。
24、答:实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象:所以它们表示临界温度:平衡时:A1 、A3、 Acm ;加热时:Ac1、Ac3、Accm ;冷却时:Ar1、 Ar3、 Arcm加热(冷却)时铁碳相图上各临界点的位置见P70。
30、答:珠光体类型组织:珠光体(P )、索氏体(S )、托式体(T ),珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别,只是形态上的粗细之分,因此其界限也是相对的;贝氏体类型组织:上贝氏体(上B )、下贝氏体(下B ), 上贝氏体强度与塑性都较低,无实用价值,下贝氏体除了强度、硬度较高外,塑性、韧性也较好,即具有良好的综合力学性能,是生产上常用的强化组织之一。
31、答:(1)随着马氏体含碳量的增高,其硬度也随之增高,尤其在含碳量较低的情况下,硬度增高比较明显,但当含碳量超过0.6%以后硬度增加趋于平缓;(2)C%小于0.3%时,组织几乎全部是板条马氏体。
C%大于1.0%C 时几乎全部是片状马氏体。
C%在0.3~1.0%之间为板条与片状的混合组织。
32、答:⑴无扩散性,⑵切变共格性,⑶降温形成,⑷高速长大,⑸ 转变不完全性。
33、答:(1)①调整硬度便于切削加工。
②消除内应力,防止加工中变形、开裂。
③细化晶粒,改善力学性能。
④为最终热处理作组织准备。
(2)1、均匀化退火(扩散退火),目的:消除偏析,使成分、组织均匀化,适于钢种:合金钢铸件、焊接件及锻坯。
2、完全退火(重结晶退火),目的:细化晶粒;消除内应力和组织缺陷;或者可作为最终热处理,适于钢种:亚共析碳钢、合金钢的铸锻件及热轧型材,有时也用于焊接结构。
3、 等温退火,目的:同完全退火,适于钢种:亚共析钢;4、球化退火,目的: 使Fe3C 球化→ 硬度↓ →切削性↑均匀组织、为淬火作组织准备,适于钢种: 共析钢和共析钢、合金工具钢。
5、去应力退火,目的:消除冷加工后的内应力,以稳定尺寸,减少变形。
应用钢种:低碳钢500℃;中碳钢500~650℃;切削量大、形状复杂的刀具模具等,淬火前600~700℃;冷卷弹簧,250~350 ℃。
(3)1、从切削加工性上考虑(最佳切削硬度170~220HBS):低、中碳钢→正火,中高碳钢、合金工具钢(0.5~0.75%C)→完全退火,高碳钢(>0.75%C)→球化退火。
2、从使用性能上考虑:①对性能要求不太高的零件,选用正火作为最终热处理。
②作为预备热处理:工具钢→正火+球化退火;结构钢→正火;返修件、尺寸较大及形状复杂零件→退火34、答:退火、正火、淬火、回火。
37、答:(1)1、单介质淬火法,2、双介质淬火法,3、分级淬火法,4、等温淬火法(2)了解他们的主要操作方法:P93。
38、答:(1)对于合金钢,因为大多数元素合金阻碍奥氏体晶粒的长大。
(2)由于合金元素能使铁碳原子扩散速度减慢,使淬火钢回火加热时马氏体不易分解,析出的碳化物也不易聚集长大,保持一种较细小,分散的组织形态,从而使钢的硬度随回火温度的升高而下降。
(3)合金元素镉的加入可以使E、S点左移。
39:答:(1)渗碳目的:提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,同时保持心部良好的韧性。
(2)因为含碳量高则心部韧性降低。
(3)含碳量过低,则表面硬度、耐磨性下降;含碳量过高,心部韧性下降。
40、答:(1)索氏体和回火索氏体都是珠光体类的组织,索氏体是层片状的细珠光体,回火索氏体是颗粒状的细珠光体;(2)屈氏体和回火屈氏体都是珠光体类的组织,但是后者的碳化物趋向球化、铁素体趋向多边形,转变的应力得到松弛,珠光体之间的间距更小,因此组织较前者更细;(3)马氏体中的碳以 碳化物的形式析出,使马氏体的过饱和度降低,析出的碳化物以极小片状分布在马氏体基体上,形成回火马氏体。