金属热处理工艺复习内容
1 热处理的目的、分类、条件；
目的：(1)消除毛坯中的缺陷，改善加工性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备（2）提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料，延长零件的使用寿命。
分类：（1）普通热处理，包括退火、正火、淬火、回火（2）表面热处理，包括表面淬火、表面化学热处理。
条件：（1）有固态相变发生的金属或合金（2）金属加热时溶解度有显著变化的合金
2 什么是铁素体、奥氏体、渗碳体？其结构与性能； Ac1、Ar1、Ac3、
Ar3、Accm、Arcm临界温度的意义；奥氏体的形成条件；奥氏体界面形核的原因/条件；以共析钢为例，详细分析奥氏体的形成机理；影响奥氏体转变速度的因素；影响奥氏体晶粒长大的因素；
1、铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体；体心立方体结构；塑性、韧性很好，但强度、硬
度较低。奥氏体：碳溶于? -Fe中的间隙固溶体；面心立方晶格；强度和硬度不高，但塑性和韧性很好。渗碳体：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，高温下可分解；硬度很高、塑性和韧度极低，脆性大。
2、Ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1:冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3：加热时先共析铁素体全部转变成奥氏体的终了温度；Ar3：冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Accm加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；Arcm：冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度
3、奥氏体的形成条件：过热，即T>A1。
4、奥氏体界面形核的原因(条件)：a.易获得形成A所需浓度起伏、结构起伏和能量起伏b.在相界面形核使界面能和应变能的增加减少
5、奥氏体形成机理a.奥氏体的形核：球状珠光体中优先在F/Fe3C界面形核，片状珠光体中优先
在珠光体团的界面形核，也在F/Fe3C片层界面形核。b.奥氏体的长大：片状珠光体中奥氏体向垂直于片层和平行于片层方向长大；球状珠光体中奥氏体的长大首先包围渗碳体,把渗碳体和铁素体隔开,然后通过A/F界面向铁素体一侧推移, A / Fe3C界面向Fe3C一侧推移,使F和Fe3C逐渐消失来实现长大的。c.残余碳化物的溶解：由Fe3C中的C原子向A中扩散和铁原子向贫碳Fe3C扩散, Fe3C向A晶体点阵改组实现的。d.奥氏体的均匀化：随着继续加热或继续保温，以便于碳原子不断扩散，最终使奥氏体中碳浓度均匀一致。
6、影响A转变速度因素：1、温度越高，转变速度越快2、原始组织：片状P转变速度大于球状P的转变速度3、碳含量：碳含量越高，A形成速度越快4、合金元素的影响：强碳化物形成元素Cr、Mo、W等降低C在A中的扩散系数，减慢A形成速度；非碳化物形成元素Co和Ni等可增大C在A中的扩散系数，加速A形成；Si和Al对C在A中的扩散影响不大，因此对A形成速度无显著影响。
7、影响A晶粒长大因素：（1）加热温度和保温时间：加热温度越高，保温时间越长，A晶粒就越粗大 (2)加热速度：加热速度快，奥氏体实际形成温度高，形核率增高。加热速度越快，A起始晶粒度越细小（3）碳含量的影响：钢中碳含量增加时，碳原子在奥氏体中的扩散系数及铁的自扩散系数均增大，故奥氏体晶粒长大倾向增大。（过共析钢）(4)合金元素的影响：Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta等阻止奥氏体晶粒长大，使奥氏体粗化显著提高；Mn、P、C、O在一定限度下可增加奥氏体晶粒长大倾向。
3 何谓过冷奥氏体，过冷奥氏体等温转变曲线，转变产物；珠光体的组织形态和性能；珠光体的转变机理与影响因素；
1、 过冷奥氏体是指处于临界温度下暂时存在的奥氏体。A1~550℃范围内转变生成珠光体，属于
高温扩散型转变，550~230℃范围内转变生成贝氏体，属于中温半扩散型转变。
2、 珠光体按渗碳体的形态分为片状珠光体和粒状珠光体。片状珠光体的力学性能与片间距有关，
片间距越小，强度和硬度增大，塑性和韧性有所改善。粒状珠光体的性能取决于铁素体晶粒
大小和Fe3C大小、数量和分布，Fe3C细小，分布均匀，则强度、硬度较高，韧性也提高，与同成分片状珠光体相比，粒状珠光体硬度稍低，塑性和韧性较高。 3、
4 马氏体的定义；晶体结构、组织形态、性能；马氏体具有高硬度、高强度的本质；Ms、Mf点；影响Ms点的主要因素；马氏体的形成条件与转变特点；
1、 马氏体定义：M是C在α-Fe中的过饱和固溶体。
2、 晶体结构、组织形态、性能：Wc<0.2%时体心立方晶格，Wc>0.2%时体心正方结构；组织形
态：低碳钢、马氏体时效钢、不锈钢中存在板条马氏体，也称位错马氏体，淬火高、中碳钢、及Fe-Ni-C钢中存在片状马氏体，在试样磨面相截在显微镜下呈针状，又称针状马氏体，亚结构为孪晶，也称孪晶马氏体；性能特点：马氏体的硬度和强度主要取决于马氏体内碳的质量分数。马氏体的硬度和强度随着马氏体的碳的质量分数的增加而升高，当马氏体的碳质量分数大于0.6%后，硬度和强度提高得并不明显。马氏体的塑性和韧性也与其碳的质量分数有关，片状高碳马氏体的塑性和韧性差，板条状低碳马氏体的塑性和韧性较好。
3、 马氏体的高强度和硬度是由过饱和碳引起的固溶强化、相变强化、马氏体的时效强化等因素
引起的。
4、 Ms点：马氏体转变开始的温度，称为上马氏体点；Mf点：马氏体转变终了温度，称为下马
氏体点。
5、 影响Ms点的主要因素：①母相的化学成分 母相的化学成分是影响Ms点最主要的因素。②
母相的晶粒大小和强度 加热温度越高，奥氏体晶粒越粗大，奥氏体的屈服强度越低，导致Ms
点越高。③冷却速度④应力和塑性形变
6、 马氏体形成条件：快冷，避免A转变成P或B；深冷T 转变特点：①共格切变和表面浮凸效应②无扩散相变③马氏体转变有一定的位向关系和惯习面④马氏体转变不完全⑤马氏体转变可逆 5 典型贝氏体的形成温度、组织形态和机械性能；贝氏体相变的基本特征； 1、 贝氏体分为（1）上贝氏体 对于中、高碳钢，在550~350℃之间形成，由成束的、大致平行的 铁素体板条加碳化物组成非片层状组织（2）下贝氏体 在350℃以下形成，碳含量低时形成温度可能略高于350℃，由铁素体和碳化物组成的两相混合组织，碳含量低时成板条状，碳含量高时呈透镜片状（3）无碳贝氏体 在贝氏体转变的最高温度范围内形成，主要由大致平行的铁素体板条组成（4）粒状贝氏体 一般在低碳或中碳合金钢中以一定的速度连续冷却时获得，形成温度稍高于上贝氏体的形成温度，由块状铁素体与富碳奥氏体组成，其形态为铁素体基体上分布着小岛状的奥氏体。 力学性能特点：取决于贝氏体的形态、尺寸大小和分布，以及贝氏体与其他组织的相对量等。 由于铁素体和渗碳体是贝氏体中最主要的组成相，且铁素体又是基本相，因此铁素体的强度是贝氏体强度的基础。（关于力学性能，这里只是概述，具体的贝氏体的强度、硬度、韧性看书上。） 贝氏体相变基本特征：①贝氏体转变有上、下限温度，奥氏体必须过冷到Bs以下才能 发生贝氏体转变；②转变产物为非层片状:贝氏体是有α相与碳化物组成的两相机械混 合物；③贝氏体转变通过形核和长大方式进行，贝氏体转变可以等温形成，也可连续冷 却形成。贝氏体等温转变需要孕育期；④转变的不完全性，即奥氏体不能全部转变成贝 氏体。随着温度的升高，贝氏体转变的不完全程度增大。未转变的A，随后等温，可能 发生P转变，称为“二次珠光体转变”；⑤转变的扩散性：贝氏体的转变在中温区，铁及合金 元素的原子不发生扩散，而碳原子可以在奥氏体和铁素体中扩散，因此，贝氏体转变的扩散性是指碳原子的扩散；⑥贝氏体转变的晶体学：在贝氏体转变中，当铁素体形成时，在抛光的试样表面上产生表面浮凸，贝氏体中的铁素体和母相奥氏体之间存在一定位向关系和惯习面；⑦贝氏体铁素体（BF）为碳过饱和固溶体：贝氏体中铁素体的碳含量一般均为过饱和，且过饱和程度随贝氏体形成温度降低而增加，但低于马氏体的过饱和程度。 6 退火、正火的定义、目的和分类；常用退火工艺方法；退火、正火后钢的组织和性能； 1、 退火定义：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢 冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。 目的：钢的退火多数为预备热处理，通过退火可以消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化；消除铸、锻件中的魏氏组织或带状组织，细化晶粒，均匀组织；降低硬度，改善组织，以便于切削加工；改善高碳钢中的碳化物的形态和分布，为淬火做好组织上的准备。 分类：按加热温度的不同，退火可分为临界温度以上或以下的退火。前者是将工件加热至相变温度以上，使其发生结构、组织变化，从而改变性能的一种热处理工艺，包括完全退火、不完全退火、球化退火、扩散退火（也称均匀化退火）；后者是将工件加热到相变温度以下，以消除内应力、防止变形、降低硬度、恢复塑性和消除加工硬化，改善切削和冲压加工性能的热出路工艺，包括去应力退火、再结晶退火等等。 2、 正火定义：将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃并保温一段时间，然后出炉空冷的热处理 技术。 目的：对于大型铸件、锻件和钢材，正火可以细化晶粒、消除魏氏组织或带状组织，为下一步热处理做好组织准备；减少低碳钢退火后钢中先共析铁素体，获得细片状珠光体，使硬度提高到140~190HBW，改善钢的切削加工性能；对于过共析钢，正火可以消除网状碳化物，便于球化退火；可以作为某些中碳钢或中碳合金结构钢工件的最终热处理，代替调质处理，