第一章固态相变原理一．基本概念相变：物质从一种相转变为另一种相的过程固态相变：固态金属在一定压力温度下，内部组织结构发生改变的现象一级相变：在发生相变时，有体积的变化同时有热量的吸收或释放的相变二级相变：在发生相变时，体积不变化的情况下，也不伴随热量的吸收和释放，只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化的相变共析相变：由一个固相分解为两个固相的转变沉淀析出：在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和(或)由之脱溶出微粒的过程调幅分解：过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程扩散型相变：温度足够高、原子活动能力足够强、时间足够长情况下发生的相变非扩散型相变：相变过程中原子不发生扩散，参与转变的所有原子运动是协调一致的过程。
相变驱动力：指母相在一定条件下通过相变转变为新相时的自由能降低量ΔG相变势垒：相变时改组晶格所必须克服的原子间引力而产生的附加能量ΔG二．基本原理1.材料的强化手段1.固溶强化2.细晶强化3.位错强化4.第二相强化5.位错强化6.弥散强化2.固态相变的过程1.固态相变的形核2.固态相变时晶核的长大3.固态相变时所受的相变动力学3.固态相变的热力学1.在固态相变过程中，无论形核与否，相变需要驱动力，同时又遇到阻力。
2.相变驱动力是使系统自由能下降的因素，相变阻力是相变导致系统自由能升高的因素4.固态相变的动力学具体描述相变微观机制、转变途径、转变速率以及一些物理学参量对相变的影响，从而得到相变与时间的关系三．考试题型一级相变：凡新旧两相化学位相等，化学位的一次偏导不相等的相变二级相变：凡新旧两相化学位相等，化学位的一次偏导也相等，但化学位的二次偏导不相等的相变四．简答1.简述固态相变的特点：1.相变阻力大2.新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系3.惯习现象4.母相晶体缺陷促进相变5.易出现过渡相2.金属固态相变中的形核特征：1.均匀形核2.不均匀形核3.晶界形核4.位错形核5.空位及空位集团第二章热处理基础一基本概念热处理：是将材料通过特定的加热和冷却方法获得所需的组织和性能的工艺过程奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（Fe+Fe3C 含碳0.77%）。
马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体贝氏体：铁素体、碳化物组成的复相组织晶粒度：用来表示奥氏体的晶粒大小奥氏体化：在临界点以上加热，以获得均匀的奥氏体组织均匀形核：在均匀母相中由晶胚发展为新相晶核的过程非均匀形核：若新相优先在母相中的不均匀结构处形核的过程能量起伏：指体系中每个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象结构起伏：液态金属从宏观上看是原子作无规则排列的非晶体，但其中包含着许多类似晶体结构的、时大时小、时长时消的原子有序集团，这种现象称为“结构起伏”。
成分起伏：在熔融状态的合金中,在某一微区某一瞬时内浓度呈现不同于平均浓度的周期性变化的现象组织遗传：在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象二基本原理1.适合热处理强化的材料要求：固相转变、第二相强化（只有固态相变的合金才能进行热处理）2.奥氏体化的原理：奥氏体化可通过扩散和非扩散两种方式。
高速加热时奥氏体化是通过非扩散方式形成的，在较低速加热时是通过扩散方式形成的，其还受到碳原子的扩散控制，因为铁原子自扩散影响很小3.奥氏体化的晶粒控制：1.两相区或临界区加热2.“零”保温3.快速加热4.细化原始组织5.循环加热6.形变热处理4.奥氏体化的影响因素：1.加热温度2.加热速度3.保温时间4．合金元素5.原始组织5.亚共析、共析、过共析钢奥氏体化的差异三考试题型1.奥氏体晶核是在缺陷（位置）通过扩散机制（原理）形成。
2.奥氏体晶粒的长大是通过互相吞并、晶界推移、扩散来进行的。
3.共析钢等温转变动力学图的特点包括：（1）有孕育期（2）随温度升高，孕育期缩短，速度加快4.细小的奥氏体晶粒能使奥氏体等温转变图右移，降低了钢的临界冷却速度，所以细晶粒的钢具有较高的淬透性。
（对）四名称解释1.奥氏体：碳溶于γ-Fe所形成的固溶体，存在于共析温度以上，最大碳含量为2.11%，面心立方结构，具有良好的塑性2.晶粒度：表示晶粒大小的尺度叫晶粒度，可用晶粒的平均面积或平均直径表示，又分成起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度三种3.组织遗传：合金钢构件在热处理时，常出现由于锻压、轧制、铸造、焊接等工艺而形成的原始有序粗晶组织。
这些非平衡的粗晶有序组织（马氏体、贝氏体、魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的现象五简答题1.奥氏体化对钢热处理的意义是什么？奥氏体的晶粒大小对热处理后的组织和性能有何影响？意义：加热温度高于相变温度，钢在加热和保温阶段（保温的目的是使钢件里外加热到同一温度），将发生室温组织向均匀的奥氏体组织的转变，称奥氏体化，奥氏体化过程也是形核与长大过程，是依靠铁原子和碳原子的扩散来实现的，属于扩散型相变影响：奥氏体晶粒大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响，奥氏体的晶粒细小，则冷却后转变产物的晶粒也细小，其强度，塑性，韧性较好。
反之，晶粒粗大，转变后产物晶粒粗大，强度，塑性较差，特别是冲击韧性显著降低。
2.试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。
过程：1.奥氏体晶核的形成2.奥氏体晶核长大3.残留渗碳体的溶解4.奥氏体成分均匀化方法：1.两相区或临界区加热2.“零”保温3.快速加热4.细化原始组织5.循环加热6.形变热处理3.画出共析钢的“Ｃ”线，并标明淬火临界冷却速度第三章冷却转变一．基本概念过冷奥氏体：在共析温度以下存在的奥氏体。
即冷至临界点以下的不稳定组织C曲线：过冷奥氏体等温转变动力学曲线（表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线）CCT曲线：过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）珠光体转变：钢中过冷奥氏体在接近平衡态，即过冷度不大的条件下发生的共析转变贝氏体转变：钢中奥氏体分解反应时所确认的不同于珠光体转变的一种相变马氏体转变：非平衡条件下，金属和合金中发生的非扩散的晶型转变板条马氏体：含碳量低的奥氏体形成的马氏体针状马氏体：常见于高，中碳钢，每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状临界冷却速度：Rc合金冷却凝固过程中发生非晶转变所要求的最小冷速二．基本原理1.C曲线、CCT曲线的建立过程2.C曲线、CCT曲线的具体含义及应用含义：C曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线、CCT 曲线表示过冷奥氏体连续冷却转变曲线应用：C曲线通常应用于了解某时刻过冷奥氏体转变量的多少，注重转变的开始和结束时间，常常用于绘制成温度—时间曲线，也可用于表示过冷奥氏体等温转变的规律；CCT曲线用于表示连续冷却转变的规律，反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律，是分析转变产物组织与性能的依据3.根据C曲线、CCT曲线判断生成物4.珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变的转变特征主要异同点相变类型珠光体转变贝氏体转变马氏体转变转变温度范围高温转变（A r1～500℃）中温转变（500℃～M s）低温转变（M s以下）扩散性具有碳原子和铁原子的扩散碳原子扩散，而铁原子不扩散无扩散生核、长大与领先相生核、长大，一般以渗碳体为领先相生核、长大，一般以铁素体为领先相生核、长大共格性无共格性具有共格性，产生表面浮凸现象具有共格性，产生表面浮凸现象组成相两相组织γ-Fe(C)→α-Fe(C)＋Fe3C两相组织γ-Fe(C)→α-Fe (C)＋Fe3C（约350℃以上）γ-Fe(C)→α-Fe(C)＋Fe x C（约350℃以下）单相组织γ-Fe(C)→α-Fe(C)合金元素的分布合金元素扩散重新分布合金元素不扩散合金元素不扩散5.共析、亚共析、过共析钢C曲线的特征及其转变特点亚共析钢先共析铁素体的析出，过共析钢先共析渗碳体的形成由图可见，它们都具有过冷奥氏体转变开始线与转变终了线，但在亚共析碳钢的C曲线上，多出一条先析铁素体析出线；在过共析碳钢C曲线上，多出一条先析渗碳体（二次渗碳体）析出线。
在正常的热处理加热条件下，亚共析碳钢的C曲线随着含碳量的增加向右移，过共析碳钢的C曲线随着含碳量的增加向左移。
故在碳钢中，以共析碳钢C曲线的鼻尖离纵坐标最远，其过冷奥氏体也最稳定。
三、例题1.分析以下几种说法是否正确：(1)马氏体硬而脆。
（错）(2)过冷奥氏体的冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高。
（对）(3)钢中合金元素的含量越高，淬火后的硬度也越高。
（错）(4) 同一钢材在相同加热条件下，总是水淬比油淬的淬透性好；小件比大件淬透性好（错）2.珠光体、索氏体、托氏体组织有什么区别?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。
3.影响奥氏体晶粒大小的因素有哪些?1.加热温度和保温时间2. 加热速度3. 钢的化学成分4. 钢的原始组织4.共析钢的等温转变曲线与连续转变曲线有什么差别?5.为什么合金钢的淬透性比碳素钢高?合金元素使钢的c曲线右移，也就是降低了钢的临界冷却速度，这样，在相同的冷却速度下，合金钢具有更高的相对转变驱动力，（墒、焓）从而使合金钢的具有更高的淬透性6.金属结晶时冷却速度越大，结晶晶粒越细。
（错）7.珠光体是奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
（错）第4、5、6章珠光体、贝氏体、马氏体转变一、基本概念共析相变：由一个固相分解为两个固相的转变片状珠光体：形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物粒状珠光体：由铁素体和粒状碳化物组成.它由过共析钢经球化退火或马氏体在650℃~A1温度范围内回火形成魏氏组织：焊接热影响区中的过热区，由于奥氏体晶粒长得非常粗大，这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过组织，其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片，在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体，这种过热组织称为铁素体(渗碳体)魏氏组织伪共析转变：共析钢或过共析钢从奥氏体状态快速冷却到Ar1温度以下，先共析相来不及析出，奥氏体直接转变伪铁素体和渗碳体板条马氏体：含碳量低的奥氏体形成的马氏体针状马氏体：常见于高，中碳钢，每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状上贝氏体：550～350℃范围内形成的贝氏体下贝氏体：过冷奥氏体的温度下降到350至230℃范围时，所形成的产物浮凸效应：表面浮凸是奥氏体向珠光体转变时比容增加，体积膨胀的结果．二、基本原理1.珠光体的形成机制：1.自由能降低2.缺陷位置开始形核3.形核长大4.共析成分的奥氏体碳的扩散过程5. 铁原子的自扩散2.影响珠光体转变的主要因素：1.合金元素2.加热温度，保温时间3.原始组织4.应力5.塑性变形3.珠光体转变的三个产物：共析产物按分散度之大小又分为三种：珠光体、索氏体和屈氏体。