1.简述奥氏体的形成过程？指出奥氏体转变属于哪种类型的相变？
(1)、奥氏体的形成即奥氏体化过程，从铁碳相图可知，任何成分碳钢加热到Ac1以上，珠光体就向奥氏体转变，加热到Ac3或Accm以上，将全部变为奥氏体。这种加热转变共分以下四个阶段：①形核：由于铁素体和渗碳体的相界面上具备形核所需的结构起伏、能量起伏和浓度起伏，所以奥氏体晶核优先在相界面上形成。
②长大：形核后建立起了界面浓度平衡，为了维持这种平衡，需要不断的进行碳原子扩散、渗碳体溶解以及α→γ点阵重构的反复，即奥氏体逐渐长大。
③残余渗碳体的溶解：铁素体消失后，随保温时间延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶于奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分。
④奥氏体的均匀化：残余渗碳体完全溶解后，奥氏体中碳浓度仍是不均匀的，为此必须继续保温，通过碳原子扩散，获得均匀化奥氏体。(2)、奥氏体转变属于扩散性相变。
2.为何研究奥氏体的晶粒度？如何控制晶粒的大小？
(1)、奥氏体晶粒的大小显著的影响冷却转变产物的组织和性能，如轴承钢在淬火加热时获得细小的奥氏体晶粒，那么快冷之后将获得隐晶马氏体和细小均匀地颗粒碳化物，从而具有高强度、高硬度和适当的韧性。因此，需要了解奥氏体晶粒的长大规律，以便在生产实践中控制奥氏体晶粒大小，以获得所希望的性能。
(2)、采用下列手段可以控制晶粒大小，获得细小的晶粒：①利用Al脱氧，形成AlN质点，细化晶粒。
②加入强的碳氮化物形成元素（AI、Ti等），形成难溶的碳氮化物，阻碍奥氏体晶粒长大。③采用快速加热、短时保温的办法，获得细小的晶粒。④控制钢的热加工工艺和采用预备热处理工艺。
3.有哪三种奥氏体晶粒的概念？下列哪个钢号是本质细晶粒钢？加热温度是否合适？【16Mn热轧（再结晶温度）：930℃；16MnTi热轧（再结晶温度）：960℃】(1)、奥氏体晶粒可以用下列三种晶粒度概念表示：
①起始晶粒度：指珠光体刚刚全部变成奥氏体时的奥氏体晶粒度。②实际晶粒度：指某一具体加热或热加工条件下所得到的奥氏体晶粒度。③本质晶粒度：指在临界温度以上加热过程中，奥氏体的晶粒长大倾向的强弱。
(2)、因为Mn可以促进奥氏体晶粒的长大，而Ti为强碳化物形成元素，可以与C形成颗粒细小、弥散分布的碳化物，沿晶界析出，阻碍晶界迁移，从而抑制奥氏体晶粒的长大。所以16MnTi应为本质细晶粒钢。(3)、
只出精品宁缺毋滥！——北科gerforcan14.什么是过冷奥氏体？在钢中加入合金元素Cr，稳定性怎样变化？在C曲线上是如何表现的？(1)、奥氏体冷至临界温度以下，处于热力学不稳定状态，称为“过冷奥氏体”。(2)、向钢中加入Cr，会使过冷奥氏体的稳定性增加，使C曲线右移。5.什么是TTT曲线？如何测定一种成分钢的TTT曲线？影响因素有哪些？(1)、定义：TTT曲线即“过冷奥氏体等温转变曲线”，又称“C曲线”，过冷奥氏体等温转变动力学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。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变开始和结束时间，因此常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。(2)、测定：可采用金相法测定，即制备多组圆片状试样，加热使其奥氏体化后迅速转入A1以下某一温度的盐浴中等温，停留不同时间后取出分别在盐水中淬火以获得马氏体，用金相显微组织观察，结合硬度确定已转变的奥氏体数量，以得到奥氏体等温转变动力学曲线，再用同样的方法获得不同温度等温时的奥氏体转变动力学曲线，将不它们的转变开始点和转变终了点分别绘在以温度为纵坐标、时间对数为横坐标的图上，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连接成曲线，即得到过冷奥氏体等温转变曲线，即C曲线。(3)、影响因素：①、含碳量的影响：随含碳量的增加，亚共析钢的C曲线右移，过共析钢的C曲线左移，故共析钢的过冷奥氏体最稳定。
②、合金元素的影响：除Co以外，其他的合金元素只要溶入到奥氏体中，就可以使C曲线右移。非碳化物形成元素Si、Ni、Cu或弱碳化物形成元素Mn，不改变C曲线的形状，只改变其位置。强以及中强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V和Ti等溶入到奥氏体中，不仅使C曲线右移，还改变C曲线的形状，使珠光体转变和贝氏体转变区域分开，形成双C曲线。
③、奥氏体化温度和保温时间的影响：奥氏体化温度越高、保温时间越长。碳化物溶解越完全，奥氏体成分越均匀，晶粒越粗大，这些均将降低过冷奥氏体分解的形核率，延长转变的孕育期，从而使C曲线右移。
④、奥氏体塑性变形的影响：变形可以细化晶粒或使亚结构增加，从而增加奥氏体形核率，使C曲线左移。
6.什么是CCT曲线？有怎样的应用？
(1)、定义：把测得的不同冷速下的起始点和终了点标在温度-时间坐标系中，连接各性质相同的点。获得过冷奥氏体连续冷却转变图。
(2)、CCT曲线位于C曲线的右下方，表明连续冷却时过冷奥氏体转变的过冷度更大，孕育区更长，而在实际生产中所进行的热处理工艺，大都采取连续冷却方式，所以如果利用等温转变图（C曲线）来分析连续冷却时过冷奥氏体的转变过程，是十分粗略的，甚至是错误的，因此应该用CCT曲线来进行分析。
只出精品宁缺毋滥！——北科gerforcan27.过冷奥氏体在不同条件下有哪几种产物？
过冷奥氏体在不同温度下进行等温转变，有珠光体、贝氏体、马氏体三终产物。以共析钢为例：①在A1—Bs（550℃）温度等温，会形成珠光体，即片层状铁素体和渗碳体的机械混合物。②在Bs—Ms温度范围内等温，会形成贝氏体。即过饱和碳的铁素体和碳化物的机械混合物。它又可以细分为在Bs—350℃范围内等温转变为呈羽毛状的上贝氏体，在350℃—Ms范围内等温转变为呈黑色针状的下贝氏体。
③在Ms点以下等温转变会形成马氏体，即过饱和的α固溶体。8.比较珠光体、贝氏体和马氏体转变的异同点？
⑴、珠光体转变：①珠光体转变在A1—Bs（550℃）温度范围内进行，属于高温转变。
②珠光体转变是依靠碳原子、铁原子以及合金元素的扩散，来完成反应中碳的重新分布和铁的点阵重构，是一种扩散性转变。
③它在转变过程中，对于亚共析钢以铁素体为领先相，对于共析钢和过共析钢，以渗碳体为领先相，新相和母相没有共格关系。
④珠光体转变的组织为两相组织，即α铁素体和渗碳体。
⑵、马氏体转变：①它在Ms—Mf温度范围内进行，属于低温转变。
②马氏体转变过程中，铁原子、碳原子以及合金元素原子都不扩散，而是依靠切变方式进行非扩散性转变。
③马氏体转变过程中会产生表面浮凸现象，表明马氏体转变是以切变方式进行的，且马氏体和奥氏体界面上原子为两相所共有，即新相和母相保持着共格关系。④马氏体转变的组织为单相组织，即碳在α—Fe中的过饱和固溶体。
⑶、贝氏体转变：①它在Bs—Ms温度范围内进行，属于中温转变。
②贝氏体转变过程中，铁原子和合金元素原子都不扩散，只有碳原子可以扩散，它是一种介于扩散性珠光体转变和非扩散性马氏体转变的中间转变。它只依靠切变方式进行奥氏体向铁素体的点阵重构，并通过碳原子的扩散进行碳化物的沉淀析出，所以它的长大速度受到碳原子扩散或碳化物沉淀所控制，导致它的长大速度远小于马氏体。
③贝氏体转变过程中也会产生表面浮凸现象，并且新相和母相保持着共格关系，一般以铁素体为领先相。
④贝氏体转变的组织为两相组织，可分为三类，一类是上贝氏体（Bs—350℃范围转变），组织为贝氏铁素体和渗碳体；另一类是下贝氏体（350℃—Ms范围转变），组织为过饱和铁素体和ε碳化物；第三类是粒状贝氏体（接近Bs温度转变），组织为块状铁素体和岛状的富碳奥氏体。
（4）、以上三种转变方式都有一个共同点，就是都要经过形核和长大过程，且均有不稳定的过冷奥氏体转变而来。
9.简述淬火钢在回火过程中的组织转变？
钢淬火后的室温组织为马氏体和残余奥氏体，都是亚稳相，一旦进行加热，原子扩散能力增强，会自发的向稳定相铁素体和渗碳体转变。随回火温度的升高，可将其复杂的转变分为以下五个阶段：
只出精品宁缺毋滥！——北科gerforcan3①马氏体中碳原子的偏聚（100℃以下）：100℃以下回火，碳原子虽难以进行长距离扩散而析出碳化物，但尚能作短距离迁移，在微观缺陷处偏聚。由于含碳量不同，马氏体中可能出现两种不同的偏聚过程：
a.含碳量小于0.2%的马氏体中，间隙碳原子全部偏聚到高密度的位错线上，形成柯氏气团，称为弹性偏聚。此时，马氏体为体心立方点阵，不出现正方度。
b.含碳量大于0.2%的马氏体中，多余的碳原子不再偏聚到位错线附近，而是在垂直c轴的(001)M面上偏聚，伴随有化学自由能降低，正方度c/a增大，强度、硬度提高，称为化学偏聚。
②马氏体的分解（100—350℃）：在100℃以上回火时，马氏体将发生较为明显的分解，使其碳浓度降低，正方度c/a减小，并析出ε碳化物。
对于高碳（片状）马氏体的分解分为两个阶段：第一阶段是在100~150℃之间回火，碳原子只作短距离迁移，析出ε碳化物，称为二相式分解；第二阶段是在150℃以上回火，碳原子可做较长距离迁移，析出ε碳化物，称为连续式分解。
对于含碳量小于0.2%的板条马氏体，碳原子只在位错附近偏聚，不析出ε碳化物。
③残余奥氏体的转变（200—300℃）：在200~300℃温度区间回火时，残余奥氏体将分解为过饱和α固溶体和薄片状ε碳化物的两相组织，一般认为是回火马氏体或下贝氏体。
④碳化物的转变（250—400℃）：在250~400℃之间回火时，碳钢马氏体中过饱和的碳原子几乎全部析出，形成比ε碳化物更加稳定的χ碳化物和θ碳化物（渗碳体）。
碳化物转变也是通过形核与长大方式进行的。对于高碳钢，依据原有碳化物和新形成碳化物与母相的惯习面和位向关系的异同，可以分为“原位”转变和“独立”形核长大转变两类。对于低碳板条马氏体，碳原子偏聚在位错线附近，较为稳定，在此温度回火不先析出ε碳化物，直接析出渗碳体。
⑤碳化物的聚集长大与α相的回复、再结晶（400℃以上）：回火温度高于400℃后，渗碳体明显聚集长大并球化，按小颗粒溶解，大颗粒长大的机理进行。回火温度超过400℃后，α相将发生回复。在回复过程中，α相中的位错密度逐渐降低，剩下的位错重新排列成二维位错网络，并将α相分割成许多亚晶粒。
回火温度高于600℃后，α相将发生再结晶。在再结晶过程中，等轴状铁素体逐步取代了板条状或针状的α相。
10.回火脆性的分类、产生和消除办法？
⑴、低温回火脆性：①温度范围：250—400℃范围内回火。
②产生原因：由于ε碳化物转变成χ碳化物，以及θ碳化物沿马氏体板条或片的界面呈薄膜状析出，从而引起韧性明显降低。另外，具有韧性的残余奥氏体分解成回火马氏体或下贝氏体也促进此类脆性。③预防方法：不在250—400℃范围内回火。④消除方法：在更高温度进行回火。
⑤低温回火脆性是不可逆回火脆性，即脆性一旦消除，再次在此范围内回火脆性不再出现。
只出精品宁缺毋滥！——北科gerforcan4⑵、高温回火脆性：①温度范围：450—650℃范围内回火。
②产生原因：由于磷、砷、锑、锡等微量杂质元素在原奥氏体晶界偏聚所引起。另外，对于合金钢，其中的铬、锰、镍等元素，不但促进上述微量元素的偏聚，本身也产生晶界偏聚，增加脆性。③预防方法：对大工件，可在钢中加入0.5%钼或1%的钨；对中小工件，可采用高温回火后快冷。④消除方法：重新加热到600℃以上保温，然后快冷，可消除。
⑤高温回火脆性是可逆回火脆性，即脆性消除后，再次在此温度加热慢冷，脆性又将出现。11.何为钢的淬透性？主要的影响因素？与淬硬性有何区别？
⑴、淬透性是指奥氏体化后钢接受淬火的能力。其大小用一定条件下淬火时钢的淬透层深度来表示。在实际应用中，常采用由表面至半马氏体区的距离作为淬透层的深度。⑵、影响因素：
①奥氏体化学成分：除Co以外的合金元素，当其溶入奥氏体后，都会使C曲线右移，降低临界冷却速度，提高钢的淬透性。
②奥氏体化条件：奥氏体化温度越高，保温时间越长，成分愈均匀，使过冷过冷奥氏体越稳定，C曲线越右移，钢的淬透性越好。
③此外，工件的截面尺寸以及淬火介质的冷却能力都会影响淬透性。
⑶、淬透性和淬硬性是两种不同的概念，淬透性反应的是钢接受淬火的能力，主要受合金元素含量影响。淬硬性反应的是钢淬火后能达到的最高硬度，它主要与钢的含碳量有关。如高碳工具钢，由于它的含碳量高，所以它有很高的淬硬性，但它的淬透性却很低。再如低碳合金结构钢的淬硬性较低，可它的淬透性却很高。
12.有哪三种回火工艺？一般如何选择？回火分为低温回火、中温回火、高温回火。
①低温回火：即在150—250℃之间进行回火，回火后的组织为回火马氏体，其目的是降低淬火内应力，使其具有一定韧性，并保持高的硬度，另外，细小的回火马氏体和均匀的细粒碳化物颗粒组织还具有很高的硬度和耐磨性，因此对于要求高硬度和高耐磨性工件，如刀具、量具、轴承、渗碳件和表面淬火工件等应选用低温回火。
②中温回火：即在350—500℃之间进行回火，回火后的组织为回火屈氏体，具有高的弹性极限，较高的强度和硬度，并有良好的塑性和韧性。所以对于需要高弹性的各种弹簧零件以及热锻模具等应选用中温回火。
③高温回火：即在500—650℃之间进行回火，回火后的组织为回火索氏体。常把这种淬火加高温回火的工艺称为调质处理。调质处理后的工件具有高的塑性和韧性，强度也较高，即具有高的综合力学性能。所以对于要求较高的强度并能承受冲击和交变负荷作用的重要工件，如曲轴、连杆、机床主轴等常采用高温回火。
只出精品宁缺毋滥！——北科gerforcan513.为何淬透层深度是表面至半马氏体而不是非马氏体？
因为在实际马氏体组织中混入5%—10%的非马氏体组织时，显微观察和硬度测量都不易分辨出来。之所以选择半马氏体，是因为半马氏体区硬度陡降，容易测定，且其显微组织也容易鉴别。14.选择淬火方法与介质的原则是什么？
对于淬火方法与淬火介质的选择，应尽量满足“理性淬火冷却曲线”，即在650℃以上缓慢冷却以减小热应力；在650—400℃之间应快冷，以避免过冷奥氏体的分解；在400℃以下应慢冷通过马氏体转变区，以降低马氏体转变时所产生的组织应力。15.简述退火、正火、淬火和回火的概念及其目的？
⑴、退火：①定义：是将钢加热到临界点Ac1以上或以下的一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得
接近平衡态的组织的热处理工艺。
②分类：软化退火、去氢退火、再结晶退火、等温退火、
完全退火、不完全退火、球化退火、扩散退火。
③目的：a.消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化；
b.消除铸锻件的魏氏组织和带状组织，细化晶粒、均匀组织；c.降低硬度，改善组织，以便于切削加工；
d.改善高碳钢中碳化物形态和分布，为淬火作好组织准备。
⑵、正火：①定义：是将刚加入到Ac3或Accm以上约30—50℃，或者更高温度，保温足够时间，然后在静止
空气中冷却的热处理工艺。
②目的：a.细化晶粒、均匀组织，为淬火作组织准备；
b.退火后硬度太低，改用正火可以提高硬度，改善切削加工性；c.用于过共析钢，可消除网状碳化物，便于球化退火。
⑶、淬火：①定义：是将刚加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温一定时间，然后在水或油等温冷却介
质中快速冷却的热处理工艺。
②分类：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。
③目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，以便在适当温度回火后，
获得所需的力学性能。
⑷、回火：①定义：是将淬火后的钢在A1温度以下加热，保温一定时间，然后冷却到室温，使之转变成稳定
的回火组织的热处理工艺。
②分类：低温回火、中温回火、高温回火。
③目的：消除钢件在淬火时所产生的应力，向铁素体和碳化物稳定状态转变，使强度和硬度得到良
好配合，以满足工件的力学性能。
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