热处理考试重点(陆兴版).doc

第一章 金属固态相变基础一、金属固态相变的主要类型1、按相变过程中原子的运动特点分类1）扩散型相变：相变依靠原子或离子的扩散来进行，如温度足够高，可以改变相的成分。如钢中的加热相变、珠光体相变等。2) 非扩散型相变：相变过程中原子或离子不发生扩散，低温下发生，原子或离子仅作有规则的迁移以使点阵发生改组，相对移动距离不超过原子间距。如马氏体相变2、按平衡状态分类1）平衡相变：在缓慢加热或冷却时所发生的能获得符合平衡相图的平衡组织的相变。2）非平衡相变：若加热或冷却速度很快，上述平衡相变将被抑制，固态材料可能发生某些平衡相图上不能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳态的组织。3、按热力学分类1）一级相变：相变时新旧两相的化学势相等，但化学势的一级偏微商不等的相变。2）二级相变：相变时新旧两相的化学势相等，且化学势的一级偏微商也相等，但化学势的二级偏微商不等的相变。二、金属固态相变的基本特征固态相变与固-液相变的异同点：（P4 P6）同：金属固态相变与液态金属结晶（液-固相变）一样，其相变驱动力也来自新相与母相的自由能差，也通过形核与长大两个过程完成。异：a、固态相变时，母相和新相均为固相，故其界面与固/液界面不同b、固态相变的阻力由界面能和弹性应变能构成，与液态金属的结晶相比，固态相变的阻力由于增加了弹性应变能这一项而变大。c、与液态金属不同，固态金属中存在各种晶体缺陷，如：位错、空位、晶界或亚晶界。界面和界面能界面能：是在恒温恒压条件下，增加单位界面体系内能的增量。（非共格晶面半共格晶面共格晶面）弹性应变能：非共格晶面半共格晶面共格晶面共格界面：是指界面两侧的两个相的原子能一一对应，相互保持匹配。半共格界面：指由于界面两侧的院子间距不同，故在界面上只有部分院子能够依靠弹性畸变保持匹配，在不能匹配的位置将形成刃型位错。非共格界面：指由于两相的原子间距差别太大，在界面上两侧原子不能保持匹配。三、固态相变中的形核绝大多数金属固态相变是通过形核和长大过程完成的核胚：行核过程中往往先在母相中某些微小区域内形成新相的结构和成份晶核：当核胚尺寸超过一定值时，并能稳定存在并自发长大，成为新相的晶核晶核的行核功：均匀行核自由能变化有极大值存在，此时的核胚半径成为临界晶核半径，对应的自由能称为晶核的行核功位错通过什么方式促进形核1） 微错周围的点阵畸变能可以降低核坯的总应变能而减小项，从而减小形核功G*。2） 溶质原子在位错线上的偏聚可以使成分接近于新相的成分，从而有利于形核；位错也提供了一个较低Gm的扩散通道，帮助大于临界尺寸的核坯生长。3） 在fcc晶体中，a/2全位错能够在（111）晶面上分解成由两个肖克莱不全位错相夹的堆垛层错。这个堆垛层错实际上是hcp晶体的四个密排面，所以他能作为一个hcp晶体析出物的潜在形核位置。如果将各种行核位置以释放自由能增加，即临界功减小的顺序排列 均匀行核位置空位位错堆垛层错晶界或相界 0.6%以后，淬火钢硬度下降的原因主要是由于残余奥氏体量的增加。1、 过饱和引起的固溶强化间隙式碳原子造成的点阵不对称畸变，产生一个强应力场，该应力场与位错产生强烈的交互作用。2、 相变（亚结构）强化 自回火，碳原子在马氏体晶体缺陷处（位错、孪晶界）的偏聚，以及碳化物的弥散析出。3、 马氏体的实效强化 亚结构强化，高密度位错以及微细孪 晶，阻碍位错运动。4、 细晶强化马氏体晶体（原奥氏体晶粒）尺寸越 细小，强度越高。课后题：2. 马氏体转变有哪些特点？（P6870）5. 简述钢中板条马氏体（P7576）和片状马氏体（P7677）的形貌特征、晶体学特点、亚结构及其力学性能的差异。（P85）9. 钢中马氏体具有高硬度的原因有哪些？（P85）第六章 贝氏体转变二、贝氏体的组织形态上贝氏体形成温度范围：对于中、高碳钢，上贝氏体大约在550350之间形成。因转变区在上部（高温区）形成，称为上贝氏体形貌特征：是一种由铁素体 渗碳体组成的两相机械混合物，在光学显微镜下观察呈羽毛 ，故又称羽毛状贝氏体。下贝氏体形成温度范围：在贝氏体转变区域的低温范围内形成，约在350以下形成。碳含量低时，形成温度可略高于350形貌特征：与上贝氏体相似，下贝氏体也是由铁素体和碳化物组成的两相混合组织。碳含量低时呈板条状，碳含量高时，呈透镜片状，碳含量中等时两种形态兼有。除了以上两种组织形态，还有无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、反常贝氏体、柱状贝氏体。五、贝氏体转变产物的力学性能上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原因：1） 上贝氏体由彼此平行的铁素体条构成，好似一个晶粒；而下贝氏体的铁素体片彼此位向差很大，即上贝氏体的有效晶粒直径远远大于下贝氏体。2） 上贝氏体碳化物分布在铁素体条间。课后习题：1.*简述贝氏体转变的主要特征。3. 简述贝氏体形成热力学（P101），并解释上贝氏体和下贝氏体的形貌特征。（P9497）6. 造成上贝氏体与下贝氏体韧性差别的主要因素是什么？（P110）*贝氏体铁素体、珠光体铁素体、马氏体铁素体三种组织有何差异。第六章 钢的过冷奥氏体转变图一、过冷奥氏体等温转变图的建立概念：将奥氏体迅速冷却到临界温度以下的某一温度，并在此温度下等温，在等温过程中所发生的相变为过冷奥氏体等温转变。看懂“C曲线”即TTT图（P114）奥氏体等温转变图的基本类型二、过冷奥氏体连续冷却转变图看懂奥氏体连续冷却转变图（P118）连续冷却转变图与等温转变图的比较与等温转变相比，过冷奥氏体连续冷却转变特点：1） 共析碳钢的CCT图只有高温的珠光体转变区和低温的马氏体转变区，而无中文的贝氏体转变区。2） 合金钢连续冷却转变时组织多变。3） 合金钢与碳钢的连续冷却转变曲线都处于等温转变曲线的右下方。钢的“逆硬化”（P125）现象：指钢件经淬火后表面硬度低于心部硬度的反常现象。解释：在锻件表面，由于在空气中预冷（从临界点A1到P点），空冷冷速（）低于淬火冷速（），当继续以淬火冷速（）冷却到 TR 温度时，孕育期消耗量已超过1，从而发生部分珠光体相变，使淬火后的表面硬度下降。而在锻件内部，从A1点到 TR 温度，一直以淬火冷速（）冷却，孕育期消耗量小于1，未发生珠光体相变，全部淬成马氏体组织，所以硬度反而比表面高。课后习题：2.*奥氏体等温转变图有哪些类型？受哪些因素影响？5.*何谓临界冷却速度？如何根据CCT图确定临界冷却速度？8. 试用连续冷却过程中的孕育期消耗理论来解释钢淬火时的“逆硬化”现象。（P125）* 贝氏体铁素体、珠光体铁素体、马氏体铁素体三种组织有何异同点？（手抄）