江大组织控制原理复习资料

一、符号名称及意义As：马氏体逆转变开始温度，意义为加热时的马氏体转变开始温度。Bs；贝氏体转变的上限温度，意义为奥氏体必须过冷到此温度点以下才能发生贝氏体转变。Mf：马氏体转变终了点，意义为当温度降到此温度以下时，虽然马氏体转变未达到100%，但转变已不能进行。Mb；爆发式马氏体转变时的温度，意义为马氏体转变可在此温度Mb(Mb≤MS)突然发生，具有爆发性，一次爆发中形成一定数量的马氏体。Md：形变马氏体点，意义为可以获得形变马氏体的最高温度。MS：马氏体点，即马氏体转变的开始温度，意义为母相与马氏体两相之间的体积自由能之差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。S0：珠光体的片间距离，意义为一片铁素体和一片渗碳体的总厚度或相邻两片渗碳体或铁素体中心之间的距离，S0与珠光体的形成温度有关。SV：显微裂纹敏感度，指单位体积马氏体内出现的显微裂纹的面积，意义为表征马氏体形成显微裂纹的敏感程度。θ：马氏体转变滞后温度，即滞后温度间隔度，意义为：由于C、N原子钉扎位错，而要求提供附加的化学驱动力以克服C、N原子的钉扎力，为获得这个附加的化学驱动力所需的过冷度即为θ值。二、名词解释惯习面：在金属固态相变时，与新相主轴或主平面平行的旧相晶面。奥氏体本质晶粒度：根据标准实验条件，在930±10℃，保温足够时间（3~8小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。奥氏体实际晶粒度：在某一加热条件下奥氏体化结束时的奥氏体晶粒，即冷却开始时的奥氏体晶粒，称为实际晶粒，其大小称为实际晶粒度。相变驱动力：新相与母相的化学自由能差ΔG。形变马氏体：因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体，常称为形变马氏体粒状贝氏体：在低碳和中碳合金钢中以一定的速度连续冷却后获得的贝氏体，粒状贝氏体是由块状铁素体基体和富碳奥氏体区所组成，其中的富碳奥氏体区一般呈颗粒状。下贝氏体：在贝氏体转变区域的低温范围内形成的贝氏体称为下贝氏体。下贝氏体大约在350℃以下形成。回火抗力：合金元素阻碍α相中碳含量的降低和碳化物颗粒长大，而使淬火钢在回火时保持高强度、高硬度的性质。位向关系：新相、旧相某些低指数晶面、晶向的对应平行关系。马氏体的降温形成：马氏体转变必须在连续不断的降温过程中才能进行，瞬时形核，瞬时长大，形核后以极大的速度长大到极限尺寸，相变时马氏体量的增加是由于降温过程中新的马氏体的形成，而不是已有马氏体的长大，等温停留转变立即停止。机械稳定化：在Md以上的温度下，对奥氏体进行塑性变形，当变形量足够大时，可以使随后的马氏体转变困难，MS点降低，残余奥氏体量增多。这种现象称为机械稳定化。热稳定化：淬火冷却时，因缓慢冷却或在冷却过程中于某一温度等温停留，引起的奥氏体稳定性提高，而使马氏体转变迟滞的现象，称为奥氏体的热稳定化。临界淬火速度：使过冷奥氏体在冷却过程中不发生其它相变，完全转变为马氏体组织（包括残留奥氏体）的最低冷却速率称为临界淬火速率。控制轧制：通过热轧条件（加热温度、各轧制道次的轧制温度、压下量）的优化，使奥氏体状态有利于相变成为细晶的技术。派登处理（铅浴处理）：将高碳钢丝经铅浴等温处理后得到片间距极小的索氏体组织，然后利用薄渗碳体可以弯曲和产生塑性变形的特性进行深度冷拔，以增加铁素体片内的位错密度，形成了由许多位错网络组成的位错胞，细化了亚结构，从而使强度显著提高。形状记忆效应：某些金属材料进行变形后加热至某一特定温度以上时，能自动恢复原来形状的一种效应。相间析出：含有强碳化物形成元素的低碳合金钢在发生γ→α转变过程中，在γ/α界面上同期地析出呈点列状排布的极细碳氮化合物的过程。魏氏组织：亚共析钢或过共析钢高温转变时先析出的F或Fe3C由晶界形核向晶内长大，呈片状，往往力学性能低。二次硬化：当M含有足够碳化物形成元素，500℃以上回火将析出细小弥散M2C、MC型碳化物，使由于回火温度升高，θ碳化物粗化而下降的硬度重新升高的现象。金属热处理:金属材料通过加热、保温和冷却获得不同组织，具有满足不同工程要求的性能的加工工艺过程。钢的临界冷却速率：过冷奥氏体在冷却过程中不发生其它相变，完全转变为马氏体组织（包括残留奥氏体）的最低冷却速率。控轧空冷：对微合金化钢在加热到奥氏体及随后的冷却过程中控制钢的轧制变形和冷却速率，达到细化晶粒和第二相弥散析出的目的。三、填空题1.相界面有三类（共格界面、半共格界面、非共格界面）。2．固态相变的驱动力为（两相自由焓差），阻力为（界面能、弹性应变能）。3．奥氏体的形成过程为（奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解、奥氏体均匀化）。4．粒状珠光体的组织形态为（粒状渗碳体分布在α基体上）；获得有三种方法，分别为(片状碳化物的粒化、渗碳体领先形核、调质处理)。5.Al-4%Cu合金的时效过程为（G、P、B→相(G、P、Ⅱ区)→相→Q相(CuAl2)）。6.除两个元素（Co,Al）外，其余大多数合金元素均降低MS点；合金元素(Mo,W)可有效抑制回火脆性。7．含碳量为0.15%的马氏体为（板条马氏体），其亚结构为（位错）。含碳量为1%的马氏体为（透镜片状马氏体），其亚结构为（孪晶+位错）。8．淬火钢回火的目的是（提高塑性、韧性，降低脆性，消除内应力）。9．一般情况下，淬火回火工艺为：高碳钢（不完全淬火-低温回火）、中碳钢（完全淬火-中温回火）、低碳钢（完全淬火-低温回火）。10．均匀化处理的目的（高温下通过原子扩散消除或减小铸件成分不均和偏离平衡态的组织，改善工艺、使用性能。）。11.脱溶沉淀的析出方式（连续沉淀析出、非连续沉淀析出、局部脱溶析出）。12．固态相变的驱动力为（两相自由焓差），阻力为（界面能、弹性应变能）。13．奥氏体的形成过程为（奥氏体形核、奥氏体长大、渗碳体溶解、奥氏体均匀化）。14.典型的控制轧制主要分哪三个不同轧制阶段(奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制(950℃-Ar3)、奥氏体和铁素体两相区轧制)。15．淬火钢回火脆性有两类（低温回火脆性200~350℃）及产生的温度范围分别为（高温回火脆性450~650℃）。16．先共析F和Fe3C的形态分别为(先析出F(片状、块状、网状)；先析出Fe3C(片状、网状))。四、现象分析题1．一个大型、形状复杂的合金钢构件经油淬火后冷至室温，等第二天做进一步处理，会出现什么情况？应如何处置？答：会出现内应力导致的开裂和变形，应及时回火，消除内应力。2．把一个直径为100mm的40Cr钢放入850°C炉内2min后立即淬入水中，情况如何？答：等温时间过短，未奥氏体化，未发生马氏体转变。3．一种金属淬火后，测的硬度低于室温放置一段时间后测的硬度，为什么？答：时效硬化。淬火后为不稳定的过饱和状态，室温放置一段时间后出现时效现象，产生不平衡脱溶，使硬度提高。4．为什么W18Cr4V1280°C淬火，23%Ar，需要560°C3-4次回火？答：回火时的催化，使奥氏体全部变成马氏体。5．为什么高碳钢制成的精密轴承、块规等在淬火及低温回火状态下使用时仍可能发生尺寸变化？答：高碳钢完全淬火低温回火残余大量奥氏体，使用中由于奥氏体不稳定转变为马氏体，出现体积膨胀，尺寸变化。6．分析附图不同淬火工艺下钢的最大硬度与碳含量的关系（1—高于Ac3淬火，2—高于Ac1淬火，3—马氏体硬度）。答：（1）完全淬火+深冷处理，得到马氏体与含碳量的关系，随碳增加硬度增加；（2）不完全淬火得到马氏体+碳化物；（3）完全淬火得到马氏体+奥氏体，随碳量增加，硬度降低。五、简述题1.简述珠光体的形貌特征，片间离不同的珠光体在光学显微镜和电子显微镜下的形态特征。珠光体是过冷奥氏体在A1以下的共析转变产物，是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。根据渗碳体的形态不同，把珠光体分为片状珠光体、粒状（球状）珠光体。片状珠光体中渗碳体呈片状，是由一层铁素体和一层渗碳体层层紧密堆叠而成；粒状珠光体中渗碳体呈颗粒状，均匀地分布在铁素体基体上的组织，同样是铁素体与渗碳体的机械混合物，铁素体呈连续分布。普通珠光体P：S0=1500~4500Å，光学显微镜下能清晰分辨出片层结构；索氏体S：S0=800~1500Å，光学显微镜下很难分辨出片层结构；屈氏体T：S0=300~800Å，光学显微镜下无法分辨片层结构。但是在电子显微镜下观察各类片状珠光体是没有区别的，只是片间距离不同而已。2.根据图1解释共析钢过冷奥氏体转变为珠光体的形核率（N）和长大速度（G）具有极大值的特征。过冷奥氏体转变为珠光体的动力学参数N和G与转变温度之间都具有极大值的特征。在其它条件相同的情况下，随着过冷度增大（转变温度降低），奥氏体与珠光体的自由能差增大。但随着过冷度的增大，原子活动能力减小，因而，又有使成核率减小的倾向。N与转变温度的关系曲线具有极大值的变化趋向就是这种综合作用的结果。由于珠光体转变是典型的扩散性相变，所以珠光体的形成过程与原子的扩散过程密切相关。当转变温度降低时，由于原子扩散速度减慢，因而有使晶体长大速度减慢的倾向，但是，转变温度的降低，将使靠近珠光体的奥氏体中的C浓度差增大，亦即Cr-cem与Cr-a差值增大，这就增大了C的扩散速度，而有促进晶体长大速度的作用。从热力学条件来分析，由于能量的原因，随着转变温度降低，有利于形成薄片状珠光体组织。当浓度差相同时，层间距离越小，C原子运动距离越短，因而有增大珠光体长大速度的作用。综合上述因素的影响，长大速度与转变温度的关系曲线也具有极大值的特征。3.简述钢中板条状马氏体和片状马氏体的形态特征。板条马氏体：马氏体呈板条状，一束束排列在原奥氏体晶粒内，板条常自奥氏体晶界向晶内平行排列成群，板条宽度多为0.1~0.2μ，长度小于10μ，一个奥氏体晶粒内包含几个板条群，同位向束内板条体之间为小角晶界，板条群之间为大角晶界。片状马氏体：空间形态呈凸透镜片状（或针状、竹叶状），中间稍厚。初生者较厚较长，横贯奥氏体晶粒，次生者尺寸较小。在初生片与奥氏体晶界之间，片间交角较大，互相撞击，形成显微裂纹。形成温度较低时，马氏体片的中央有中脊。在两个初生片之间常见到“Z”字形分布的细薄片。4.简述钢中弥散析出的第二相对奥氏体晶粒的长大有何影响。钢中弥散析出的第二相颗粒，它们将阻碍晶界移动，起着钉扎晶界的作用，从而能阻止奥氏体晶粒长大。第二相微粒所占体积分数愈大，半径愈小，阻止奥氏体晶粒长大效果愈佳。5.何为临界冷却速度？影响临界冷却速度的因素有那些？连续冷却时，在某几个特定的冷却速度下，所得到的组织将发生突变，这些冷却速度称为临界冷却速度（VC）。凡影响A稳定性、影响CCT曲线形状的因素均影响VC，使曲线右移的均降低VC，左移的均使VC提高。影响因素有1、碳含量；2、合金元素；3、A晶粒度；4、A化温度；5、A中非金属夹杂物和稳定碳化物。6.奥氏体在什么条件下可以转变为片状珠光体，在什么条件下转变为球状珠光体?在一般情况下奥氏体向珠光体转变总是形成片状，但是在特定的奥氏体化和冷却条件下，也有可能形成粒状珠光体。所谓特定条件是：奥氏体化温度低，保温时间较短，即加热转变未充分进行，此时奥氏体中有许多未溶解的残留碳化物或许多微小的高浓度C的富集区，其次是转变为珠光体的等温温度要高，等温时间要足够长，或冷却速度极慢，这样可能使渗碳体成为颗粒（球）状，即获得粒状珠光体。即钢经球化退火后可得到粒状珠光体组织；另外，粒状渗碳体也可以通过淬火加高温回火工艺获得。7.何谓形变诱发马氏体转变？并说明Md的物理意义如果在MS点以上对奥氏体进行塑性变形，会诱发马氏体转变而引起MS点升高到Md，Md称为形变马氏体点。因形变诱发马氏体转变而产生的马氏体，常称为形变马氏体。Md的物理意义：可以获得形变马氏体的最高温度。若在高于Md点的温度对奥氏体进行塑性变形，就会失去诱发马氏体转变的作用。8.典型的控制轧制主要分哪三个不同轧制阶段?每个阶段有什么特点?奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制、奥氏体和铁素体两相区轧制。特点：奥氏体再结晶区轧制的温度在再结晶终止温度（TR）以上（约大于950℃）。在奥氏体再结晶区轧制时，发生动态回复再结晶和不完全再结晶。在两道次之间