第一篇：金屬材料熱處理的重要知識點

一:珠光體類型組織有哪幾種？他們形成條件、組織形態和性能方面有何不同？

答：珠光體分為片狀主珠光體和粒狀珠光體兩種組織形態，前者滲碳體呈片狀，后者呈粒狀。它們的形成條件，組織和性能不同。

1、片狀珠光體的形成，同其他相變一樣，也是通過形核好和長大兩個基本過程進行的。由Fe-Fe3C相圖可知，Wc=0.77%的奧氏體在近于平衡的緩慢冷卻條件下形成的珠光體是由滲碳體和鐵素體組成的片層相間的組織。在較高奧氏體化溫度下形成的均勻奧氏體于A1-500℃之間溫度等溫時也能形成片狀珠光體。

根據片間距的大小，可將珠光體分為三類。在A1-650℃較高溫度范圍內形成的珠光體比較粗，在片間距為0.6-1.0um，稱為珠光體，通常在光學顯微鏡下極易分辨出鐵素體和滲碳體層片狀組織形態。在650-600℃溫度范圍內形成的珠光體，其片間距較細，約為0.25-0.3um，只有在高倍光學顯微鏡下才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態，這種細片狀珠光體有稱作索氏體。在600-550℃更低溫度下形成的珠光體，其片間距極細，只有0.1-0.15um。在光學顯微鏡下無法分辨其層片特征而呈黑色，只有在電子顯微鏡下才能區分出來。這種極細的珠光體又稱為托氏體。

片狀珠光體的力學性能主要取決于珠光體的片間距。共析鋼珠光體的硬度和斷裂強度均隨片間距的縮小而增大。片狀珠光體的塑性也隨片間距的減小而增大。

2、粒狀珠光體組織是滲碳體呈顆粒狀分布在連續的鐵素體基體中。粒狀珠光體組織即可以有過冷奧氏體直接分解而成，也可由片狀珠光體球化而成，還可以由淬火組織回火形成。與片狀珠光體相比，粒狀珠光體的硬度和強度較低，塑性和韌性較好。

二:貝氏體類型組織有哪幾種？它們在形成條件、組織形態和性能方面有何不同？

答：在貝氏體區較高溫度范圍內（600-350℃）形成的貝氏體叫上貝氏體，在較低溫度范圍內（350℃-Ma）形成的貝氏體叫下貝氏體。上貝氏體形成溫度較高，鐵素體晶粒和碳化物顆粒較粗大，碳化物呈短桿狀平行分布在鐵素體板條之間，鐵素體和碳化物分布有明顯的方向性。這種組織狀態使鐵素體條間易產生脆裂，鐵素體條本身也可能成為裂紋擴展的路徑。

下貝氏體中鐵素體針細小而均勻分布，位錯密度很高，在鐵素體內部又沉淀析出細小、多量而彌散的ε-碳化物。因此下貝氏體不但強度高，而且韌性也很好，即具有良好的綜合力學性能。

三:馬氏體形態有哪幾種基本類型？它們在形成條件、晶體結構、組織形態、性能方面有何不同？

答：鋼中的馬氏體有兩種基本形態：一種是板條馬氏體；另一種是片狀馬氏體。

板條馬氏體是在低碳鋼、中碳鋼、馬氏體時效鋼、不銹鋼等鐵基合金中形成的一種典型的馬氏體組織。高碳鋼（Wc>0.6%）、Wni=30%的不銹鋼及一些有色金屬的合金，淬火時形成片狀馬氏體組織

馬氏體的力學性能的顯著特點是具有高硬度和高強度。

四:比較珠光體、索氏體、托氏體和回火珠光體、回火索氏體、回火托氏體的組織和性能

答：在A1-650℃較高溫度范圍內形成的珠光體比較粗，在片間距為0.6-1.0um，稱為珠光體，通常在光學顯微鏡下極易分辨出鐵素體和滲碳體層片狀組織形態。在650-600℃溫度范圍內形成的珠光體，其片間距較細，約為0.25-0.3um，只有在高倍光學顯微鏡下才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態，這種細片狀珠光體有稱作索氏體。在600-550℃更低溫度下形成的珠光體，其片間距極細，只有0.1-0.15um。在光學顯微鏡下無法分辨其層片特征而呈黑色，只有在電子顯微鏡下才能區分出來。這種極細的珠光體又稱為托氏體。回火溫度升高到400℃以后，由針狀α相無共格聯系的細粒狀滲碳體組成的機械混合物叫回火托氏體

淬火剛在500-650℃回火得到了回復或再結晶了的鐵素狀和顆粒狀Fe3c的機械混合物叫回火索氏體

五:比較過共析鋼的TTT曲線和CCT曲線的異同點。為什么在連續冷卻過程中得不到貝氏體組織？與亞共析鋼CCT曲線中Ms線相比較，過共析鋼的Ms線有何不同點，為什么？ 答：CCT曲線與TTT曲線的比較

相同點：CCT曲線與TTT曲線都沒有貝氏體轉變區，且CCT曲線可看成無數個溫差很小的等溫轉變過程

不同點：

1、CCT曲線中珠光體開始轉變線和珠光體轉變終了線均在TTT曲線的右下方。這說明與等溫轉變相比，連續冷卻轉變的轉變溫度較低，孕育區較長。

2、TTT曲線珠光體開始轉變線相切的冷卻速度Vc“>CCT曲線中的Vc，Vc”大致為Vc的1.5倍

無貝氏體的原因：由于共析鋼含碳量高，使貝氏體的孕育期延長，連續冷卻時貝氏體轉變來不及進行便冷卻至低溫

亞共析鋼CCT曲線出現了先共析鐵素體析出區域和貝氏體轉變區域，此外Ms線右端下降，這是由于先共析鐵素體的析出和貝氏體的轉變使周圍奧氏體富碳所致。過共析鋼CCT曲線與共析鋼較為相似，在連續冷卻過程中也無貝氏體區。所不同的是有先共析滲碳體析出區域，此外Ms線右端升高，這是由于先共析滲碳體的析出使周圍奧氏體貧碳造成的。

六:為了提高過共析鋼的強韌性，希望淬火時控制馬氏體使其具有較低的含碳量，并希望有部分板條馬氏體。試問如何進行熱處理才能大道上述目的？

答：可以用較低溫度快速、短時間加熱搓火方法，保留較多的未溶碳化物，降低奧氏體中的含碳量來阻止高碳的形成 七:何為鋼的退火？退火種類及用途如何？

答： 退火：將鋼加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態組織的熱處理工藝

1、完全退火：將鋼材加熱至Ac3以上20-30℃，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。（主要用于呀共析鋼Wc=0.3%-0.6%，目的是均勻組織，細化晶粒，消除內應力，降低硬度和改善鋼的切削加工）

2、不完全退火：將鋼加熱至Ac1-Ac3或Ac1-Accm之間，經保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝（對于呀共析鋼來說，為了增大片間距，降低硬度，消除內應力。對于過共析鋼主要為了獲得球狀珠光體組織以消除內應力，降低硬度，改善切削加工性能）

3、球化退火：是使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝（主要用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。其目的是降低硬度，均勻組織，改善切削加工性，并為淬火作組織準備）

4、均勻化退火：它是講鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度下時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現象的熱處理工藝。（用于消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產生的枝晶偏析及區域偏析，使成分和組織均勻化）

5、去應力退火和再結晶退火：①去應力退火：在精加工或淬火之前將工件加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝（用于消除鑄件、鍛件、焊接件及機械加工件中的殘留內應力，以提高尺寸穩定性，防止工作變形和開裂）②再結晶退火：把冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上保持適當的時間，使變形晶粒重新轉變為均勻等軸晶粒。（用于消除、加工硬化和殘留內應力）

八:何為鋼的正火？目的如何？有何應用？

答：正火：是將鋼加熱到Ac3或Accm以上適當溫度（30-50℃），保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝

目的：①可作為預備熱處理，為機械加工提供適宜的硬度，又能細化晶粒，消除應力，消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理提供合適的組織狀態②可作為最終熱處理，為某些受力小，性能要求不高的碳素鋼結構工件提供合適力學性能③消除過共析鋼網狀碳化物，為球化退火做好組織準備

應用：①改善低碳鋼的切削加工性能②消除中碳鋼的熱加工缺陷③消除過共析鋼的網狀碳化物，便于球化退火④提高普通結構件的力學性能

九:淬火的目的是什么？淬火的方法有幾種？比較淬火的方法的優缺點。

答：主要目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配上以不同溫度回火獲得各種需要的性能。

1、單液淬火法：將加熱至奧氏體狀態的工件放入某種淬火介質中，連續冷卻至介質溫度的淬火方法。優點是操作簡便。但只適合用于較小尺寸且形狀簡單的工件，對尺寸較大的工件實行單液淬火容易產生較大的變形或開裂

2、雙液淬火法：將加熱至奧氏體狀態的工件先在冷卻能力較強的淬火介質中冷卻至接近Ms點溫度時，再立即轉入冷卻能力較弱的淬火介質中冷卻，直至馬氏體的轉變。

3、分級淬火法：將奧氏體狀態的工件首先淬入溫度略高于鋼的Ms點的鹽浴或浴爐中保溫，當工件內外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體的轉變

4、等溫淬火：將奧氏體化后的工件淬入Ms點以上某溫度鹽浴中，等溫保持足夠長時間，使之轉變為下貝氏體組織，然后取出在空氣中冷卻的淬火方法

十:試訴亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什么過共析鋼淬火加熱溫度不能超過ACcm線？

答：亞共析鋼通常加熱至AC3以上30-50℃，過共析鋼加熱至AC1以上30-50℃

如果超過Acm，碳化物將全部溶入奧氏體中，使奧氏體中含碳量增加，降低鋼的Ms和Mf點，淬火后殘留奧氏體量增多，會降低鋼的硬度和耐磨性；淬火溫度過高，奧氏體晶粒粗化，含碳量又高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增大；此外高溫加熱，淬火應力大，氧脫碳嚴重，也增大鋼件的變形和開裂傾向

十一:何謂鋼的淬透性、淬硬性？影響鋼的淬透性、淬硬性及淬透層深度的因素是什么？

答：淬透性的概念：鋼的淬透性是指奧氏體化的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層的深度和硬度分布表示。

淬透層：鋼是馬氏體的那一部分為淬透層

淬透層深度：從淬火工件表面至半驅體驅距離作為淬透層深度 淬硬性：表示鋼淬火時的硬化能力，用淬成馬氏體可得到的最高硬度表示，它主要取決于M中含碳量，M中含碳量越高，鋼的淬硬性越高 淬透性是鋼的一種屬性，相同奧氏體化溫度同一鋼，其淬透性不變，它不隨工件形狀尺寸，和介質冷卻能力而變化 淬透層深度與鋼的淬透性、工件尺寸，淬火介質有關

十二:何謂調質處理？回火索氏體比正火索氏體的力學性能為何較優越？

答：習慣上將淬火和隨后的高溫回火相結合的熱處理工藝稱為調質處理

回火索氏體一般為球狀和粒狀碳化物，其硬度較好，塑性好，有利于車加工等，綜合機械性能較好。而正火索氏體對碳化物量細片狀，硬度較高。抗彎曲的機械性能較好，不利于機械加工，應該是各有其用，取其所長

第二篇：金屬熱處理名詞概念

第一章

【比容差應變能】由于新相和母相的比容往往不同，故新相形成時的體積變化將受到周圍母相的約束而產生彈性應變能，稱為比容差應變能Es。

【偽共析】從這一轉變過程和轉變產物的組成相來看，與鋼中共析轉變(即珠光體轉變)相同，但其組成相的相對量(或轉變產物的平均成分)卻并非定值，而是依奧氏體的碳含量而變，故稱為偽共析轉變。

【慣習面】在許多固態相變中，新相與母相間往往存在一定的取向關系，而且新相往往又是在母相一定的晶面族上形成，這種晶面稱為慣習面。

【共格界面】當界面上的原子所占位置恰好是兩相點陣的共有位置時，兩相在界面上的原子可以一對一地相互匹配。

【半共格界面】當錯配度增大到一定程度時，便難以繼續維持完全共格，這樣就會在界面上產生一些刃型位錯，形成界面上兩相原子部分地保持匹配的半(或部分)共格界面，以補償原子間距差別過大的影響，使彈性應變能降低。

【非共格界面】當兩相界面處的原子排列差異很大，即錯配度很大時，其原子間的匹配關系便不再維持。這種界面稱為非共格界面。

【等溫轉變（IT）曲線】在實際工作中，人們通常采用一些物理方法測出在不同溫度下從轉變開始到轉變不同量，以至轉變終了時所需的時間，做出“溫度—時間—轉變量”曲線，通稱為等溫轉變曲線，縮寫為TTT(Temperature-Time-Transformation)或IT（Isothermal Transformation)曲線。

【CT曲線】如果轉變在連續冷卻過程中進行，則有過冷奧氏體連續冷卻轉變圖，又稱CT或CCT(Continuous Cooling Transformation)圖。

【韌脆轉變溫度】(簡稱：NDT)主要針對鋼鐵隨著溫度的變化其內部晶體結構發生改變，從而鋼鐵的韌性和脆性發生相應的變化。

第二章 奧氏體

【奧氏體】奧氏體是碳在?-Fe中的間隙固溶體

【組織遺傳】在生產中有時能遇到這樣的情況，即過熱后的鋼(過熱是指加熱溫度超過臨界點太多，引起奧氏體晶粒長大，結果在冷卻后得到的組織，如馬氏體或貝氏體，也十分粗大)再次正常加熱后，奧氏體仍保留原來的粗大晶粒，甚至原來的取向和晶界。這種現象稱為組織遺傳。

第三章 珠光體

【屈氏體】其形態為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復相物，根據片層間距分為屈氏體和索氏體。

在光學顯微鏡下可以分辨的（片層間距為0.25~1.9μm），稱為珠光體。

無法分辨（片層間距為30~80nm）的稱為屈氏體（托氏體也譯做屈氏體）。介于兩者之間的稱為索氏體。

【索氏體】

【上臨界冷卻速度】Vc稱為淬火臨界冷速, 又稱為上臨界冷速。

【下臨界冷卻速度】

【完全退火】一般是指加熱使鋼完全得到奧氏體后慢冷的工藝。

【擴散退火（均勻化退火）】擴散退火的目的是消除鋼錠或大型鋼鑄件中不可避免的成分偏析，尤其是在高合金鋼中，應用更為普遍。

【球化退火】球化退火的目的是得到球化滲碳體組織，這是任何一種鋼具有最佳塑性和最低硬度的一種組織，良好的塑性是由于有一個連續的、塑性好的鐵素體基體。

【低溫退火】低溫退火的目的是消除因冷加工或切削加工以及熱加工后快冷而引起的殘余應力，以避免可能產生的變形、開裂或隨后處理的困難。

【再結晶退火】這種退火的目的是為了使冷變形鋼通過再結晶而恢復塑性，降低硬度，以利于隨后的再變形或獲得穩定的組織。

【周期球化退火】加熱到Ac1以上20℃左右，然后在略低于A1的溫度等溫，又稱等溫球化退火。

【等溫球化退火】在A1上、下20℃左右交替保溫，又稱周期球化退火。

第四章 馬氏體

【馬氏體】馬氏體是碳在?-Fe中的過飽和固溶體，通常以符號??，或M來表示，【KS關系】Kurdjumov和Sachs采用X-射線極圖法測出碳鋼(1.4C)中馬氏體(??)和奧氏體(?)之間存在著下列取向關系：{011}??//{111}?，<111>??//<011>?

【宏觀慣習面】實際上“宏觀慣習面”是兩相的界面，“微觀慣習面”才是真正的慣習面．

【微觀慣習面】

【位錯馬氏體】低碳的位錯型馬氏體就具有較高的塑性和韌性，只是馬氏體的塑性和韌性隨碳含量增高而急劇降低罷了

【孿晶馬氏體】片狀馬氏體是在中、高碳(合金)鋼及Fe-Ni(大于29％)合金中形成的一種典型的馬氏體組織。其特征是相鄰的馬氏體片一般互不平行，而是呈一定的交角排列。它的空間形態呈雙凸透鏡片狀，故簡稱為片狀馬氏體。由于它與試樣磨面相截而往往呈現為針狀或竹葉狀，故也稱為針狀或竹葉狀馬氏體。又由于這種馬氏體的亞結構主要為孿晶，故還有孿晶馬氏體之稱。

【板條馬氏體】板條狀馬氏體是在低、中碳鋼及馬氏體時效鋼、不銹鋼，Fe-Ni合金中形成的一種典型的馬氏體組織，其特征是每個單元的形狀呈窄而細長的板條，并且許多板條總是成群地、相互平行地連在一起，故稱為板條狀馬氏體，也有群集狀馬氏體之稱。

【熱彈性馬氏體】馬氏體片可隨溫度降低而長大，隨溫度升高而縮小，亦即溫度的升降可引起馬氏體片的消長。具有這種特性的馬氏體稱為熱彈性馬氏體。

【變溫馬氏體】

【等溫馬氏體】

【隱晶馬氏體】片狀馬氏體的最大尺寸取決于原始奧氏體晶粒大小，奧氏體晶粒越大，則馬氏體片越大，當最大尺寸的馬氏體片小到光學顯微鏡無法分辨時，便稱為隱晶馬氏體。

【奧氏體穩定化】以上這些由于外界條件的變化而引起奧氏體向馬氏體轉變呈現遲滯的現象稱為奧氏體穩定化。

【奧氏體熱穩定化】所謂奧氏體的熱穩定化是指鋼在淬火冷卻過程中由于冷卻緩慢或中途停留而引起奧氏體向馬氏體轉變呈現遲滯的現象。

【奧氏體機械穩定化】在Md(形變誘發馬氏體轉變溫度)點以上的溫度對奧氏體進行大量塑性形變，將會抑制在隨后冷卻時的馬氏體轉變，使Ms點降低，即引起奧氏體穩定化，稱為奧氏體的機械穩定化。

第五章 貝氏體

【上貝氏體（羽毛狀貝氏體）】它是由成束的、大體上平行的板條狀鐵素體和條間呈粒狀或條狀的滲碳體(有時還有殘余奧氏體)所組成的非片層狀組織。

【下貝氏體】

【粒狀貝氏體】粒狀貝氏體一般是在低、中碳合金鋼中存在，它是在稍高于其典型上貝氏體形成溫度下形成的。是由條狀亞單元組成的板條狀鐵素體和在其中呈一定方向分布的富碳奧氏體島(有時還有少量碳化物)所構成的復相組織。

【魏氏體】

【魏氏鐵素體】亞共析鋼來說，是指從晶界向晶內生長形成的一系列具有一定取向的片(或針)狀鐵素體，通稱為魏氏鐵素體，【魏氏滲碳體】過共析鋼來說，是指類似形態的滲碳體，通稱為魏氏滲碳體。

第七章淬火

【不完全淬火】

【完全淬火】由于Ac3 + 30~50℃這一淬火加熱溫度處于完全奧氏體的相區，故又稱作完全淬火。

【等溫淬火】有兩種等溫淬火法，即貝氏體等溫淬火法與馬氏體等溫淬火法。

貝氏體等溫淬火法是將加熱好的工件置于溫度高于Ms點的淬火介質中，保持一定時間，使其轉變成下貝氏體，然后取出空冷。

馬氏體等溫淬火法是將加熱好的工件置于溫度稍低于Ms點的淬火介質中保持一定時間，使鋼發生部分馬氏體轉變，然后取出空冷。

【分級淬火】分級淬火法是將加熱好的工件置于溫度稍高于Ms點的熱態淬火介質中(如融熔硝鹽、熔堿或熱油)，保持一定時間，待工件各部分的溫度基本一致時，取出空冷(或油冷)。

【亞溫淬火】所謂亞溫淬火即亞共析鋼的不完全淬火，或稱臨界區淬火、兩相區加熱淬火，是指將具有平衡態或非平衡態原始組織的亞共析鋼，加熱至鐵素體+奧氏體雙相區的一定溫度區間（Ac1-Ac3），保溫一定時間后進行淬火的熱處理工藝。

【淬透性】所謂鋼的“淬透性”，是指鋼在淬火時能夠獲得馬氏體組織的傾向(即鋼被淬透的能力), 它是鋼材固有的一種屬性。

【淬硬性】淬硬性也叫可硬性，它是指鋼的正常淬火條件下，所能夠達到的最高硬度。

【組織應力】由于工件的表層和心部發生馬氏體轉變的不同時性而造成的內應力稱為組織應力。

第八章 回火

【回火】將淬火后的鋼在Ac1以下的溫度加熱、保溫，并以適當速度冷卻的工藝過程稱為回火。

【二次硬化】二某些淬火合金鋼在500～650℃回火后硬度增高，在硬度-次硬化：是指回火溫度曲線上出現峰值的現象。

【回火脆性（回火脆化）】與強度和塑性的變化都不同，隨著回火溫度的提高，沖擊韌性不是單調地降低或升高，而是可能出現兩個馬鞍形，回火時這種韌性下降的現象，通稱為回火脆性或回火脆化。

一定成分的淬火鋼在350~550℃回火較長時間或回火后慢冷通過這個溫度區間時會變脆,這種現象稱為回火脆性，簡稱TE。

【回火屈氏體】碳鋼中溫回火后的組織中，滲碳體顆粒開始發生粗化和球化，但其尺寸仍很小，無法在光學顯微鏡下分辨，這種組織又稱回火屈氏體。

【回火索氏體】鋼經高溫回火后，得到由鐵素體和彌散分布于其中的細粒狀滲碳體組成的回火索氏體組織。

【調質處理】調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理，其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。即淬火+高溫回火=調質處理。

第九章 鋼表面處理

【高溫碳氮共滲】高溫碳氮共滲主要是滲碳，但氮的滲入使碳濃度很快提高，從而使共滲溫度降低和時間縮短。碳氮共滲溫度為830～850℃，保溫1～2小時后，共滲層可達0.2～0.5mm。

【低溫碳氮共滲】以滲氮為主，也稱軟氮化，是較新的化學熱處理工藝。常用的共滲介質是尿素。處理溫度一般不超過570℃，處理時間很短，僅１~3小時，軟氮化表層硬而具有一定韌性，不易發生剝落現象。

【正火】將鋼件加熱到上臨界點(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的溫度，保溫達到完全奧氏體化后，在空氣中冷卻的簡便、經濟的熱處理工藝。

【碳勢】表征含碳氣氛在一定溫度下改變鋼件表面含碳量的能力的參數。通常可用低碳鋼箔在含碳氣氛中的平衡含碳量來表示。

【合金滲碳體】

【晶界強化】向鋼中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，產生內吸附現象濃集于晶界，從而使鋼的蠕變極限和持久強度顯著提高的方法。

【固溶強化】通過融入某種溶質元素來形成固溶體而使金屬強化的現象稱為固溶強化。

【固溶處理】指將合金加熱到高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

【彌散強化】彌散強化指一種通過在均勻材料中加入硬質顆粒的一種材料的強化手段。

【帶狀組織】金屬材料內與熱形變加工方向大致平行的諸條帶所組成的偏析組織

【機械驅動力】

參考資料

鋼的熱處理（原理和工藝）（第三版）胡光立等

第三篇：(金屬學與熱處理)工程材料學總結

《工程材料學》總結

第一部分：晶體結構與塑性變形 一、三種典型的金屬晶體結構

1．bcc、fcc、hcp的晶胞結構、內含原子數，致密度、配位數。Bcc：體心立方，內包含2個原子，致密度為0.68，配位數為8 Fcc：面心立方，4個原子，致密度0.74，配位數12 Hcp：密排六方，6個原子，致密度0.74，配位數12 2．立方晶系的晶向指數[uvw]、晶面指數(hkl)的求法和畫法。

3．晶向族〈?〉/晶面族{?}的意義（原子排列規律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數的數字相同而符號、順序不同），會寫出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶體的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶體缺陷

1．點缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。

點缺陷：特征“三個方向尺寸都很小”空位，間隙原子，置換原子 線缺陷：特征“兩個方向上的尺寸很小”位錯：刃型位錯，螺型位錯

面缺陷：特征“在一個方向上尺寸很小”外表面，內界面：晶界，亞晶界，孿晶界，堆垛層錯和相界 2．刃型位錯的晶體模型。

三、塑性變形與再結晶

1．滑移的本質：滑移是通過位錯運動進行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一個滑移方向。滑移面與滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。

3．強化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯運動，使滑移進行困難，提高了金屬強度。

主要途徑是細晶強化（晶界阻礙）、固溶強化（溶質原子阻礙）、彌散強化（析出相質點阻礙）、加工硬化（因塑變位錯密度增加產生阻礙）等。

4．冷塑性變形后金屬加熱時組織性能的變化過程：回復→再結晶→晶粒長大。5．冷、熱加工的概念

冷加工：在再結晶溫度以下進行的加工變形，產生纖維組織和加工硬化、內應力。

熱加工：在再結晶溫度以上進行的加工變形，同時進行再結晶，產生等軸晶粒，加工硬化、內應力全消失。6．熱加工應使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結晶與相圖

一、純金屬的結晶

1．為什么結晶必須要過冷度？

由熱力學可知，在某種條件下，結晶能否發生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有當溫度低于理論結晶溫度 Tm 時，固態金屬的自由能才低于液態金屬的自由能，液態 金屬才能自發地轉變為固態金屬，因此金屬結晶時一定要有過冷度。

2．結晶是晶核形成和晶核長大的過程。

3．細化鑄態金屬的晶粒有哪些主要方法？（三種方法）控制過冷度，變質處理，振動攪動 二、二元合金的相結構與相圖

1．固溶體和金屬化合物的區別。（以下哪一些是固溶體，哪一些是金屬化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M條？）

’2．勻晶相圖

①在兩相區內結晶時兩相的成分、相對量怎樣變化？ ②熟練掌握用杠桿定律計算的步驟：

⑴將所求材料一分為二，⑵注意杠桿的位置和長度，⑶正確列出關系式。3．共晶（析）相圖

①熟悉共晶（析）相圖的基本形式（水平線、一變二）。②會區分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③會在相圖中填寫組織組成物（或相組成物），掌握不同合金在室溫時的平衡組織, 會熟練應用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。

三、Fe-Fe3C 相圖（重點）

1.默繪相圖并牢記共晶轉變和共析轉變的溫度與各相成分。包晶轉變：1495攝氏度 共晶轉變：溫度1148攝氏度 共析轉變：727攝氏度

2.掌握各類合金平衡結晶過程與室溫時的平衡組織，會畫符合要求的平衡組織示意圖： ①各組織組成物的形態，②在相圖上標注各組織組成物。3.會用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點）

一、各類材料的牌號、熱處理和用途

1． 會根據牌號確定鋼的化學成分（碳及合金元素的含量范圍）。①結構鋼鋼號特征： 前二位數字(萬分比)普通碳素結構鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如Q295等）包括：⑴工程構件用鋼： 含碳量小于0.20%。

熱處理：熱軋空冷后(相當于正火)直接使用 ⑵機器零件用鋼： 按含碳量區分，由低到高是 滲碳鋼(0.100.50%)(碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、熱處理：調質處理，即淬火＋高溫回火 用途：軸，彈簧鋼(0.500.60%的工具鋼, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 熱處理：淬火＋高溫回火

⑶量具用鋼：C:0.9-1.5%, 碳素工具鋼:T10A, T12A 熱處理：水（油淬）＋低溫回火 低合金工具鋼：9SiCr, GCr15, 熱處理：淬火（油）＋冷處理＋低溫回火

③不銹鋼鋼： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．鋼的熱處理工序及應用

①預先熱處理： 完全退火（用于亞共析鋼，用于組織均勻化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析鋼、過共析鋼, Ac1+30 C）

正火（過共析鋼中消除網狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火但強度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最終熱處理

⑴一般： 低溫回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中溫回火（用于彈簧等）

高溫回火（即調質，用于軸類等）

⑵特殊： 構件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態使用；

滲碳鋼：先滲碳，再淬火 + 低溫回火。

3． 鑄鐵、有色金屬材料的分類

①要求掌握鑄鐵的分類并認識牌號（HT、QT、KT等）。②了解鑄鐵中石墨形態（幾種形態？）對鑄鐵性能的影響。③ 要求認識鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和強化途徑。4.材料力學性能各指標的符號、名稱。

二、熱處理原理 1． 2． 3． 4． 鋼加熱到臨界點（AC1/AC3/ACm）以上形成奧氏體，應控制加熱溫度和保溫時間以避免晶粒長大。共析鋼的TTT曲線示意圖。

P、S、T、B上、B下、M片、M條的形態。

M的性能：硬度決定于馬氏體內含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細及形態。

5．TTT曲線的應用： 冷卻方式 畫冷卻曲線 所得組織 6．回火形成粒狀組織M回、T回、S回（T回、S回與片狀組織T、S無關）。

三、熱處理工藝 1.會確定加熱溫度 ①退火、正火、淬火：

碳鋼：臨界點（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金鋼原則相同，但溫度較高。②回火： 低溫回火，中溫回火，高溫回火（用于淬火后的熱處理）2.冷卻方式與目的

① 退火—爐冷；②正火—空冷；③淬火—單液淬火，水淬油冷，分級淬火（減小內應力），等溫淬火（獲得B下）3．淬透性與淬硬性的區別

淬透性：鋼淬火獲得M多少的能力，決定于C曲線左右的位置。

淬硬性：鋼淬火獲得M的硬度高低，決定于M內的含碳量。故高碳鋼的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金鋼的淬透性好而淬硬性不夠（如20CrMnTi）。

四、要求會定性分析合金元素在鋼中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶強化，③彌散強化，④細化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火穩定性。

五、高速鋼

1．萊氏體鋼的鍛造： 萊氏體鋼內存在不均勻分布的粗大共晶碳化物，嚴重降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進行反復多向的鍛造擊碎之，使之分布均勻，改善組織性能。高速鋼及Cr12型鋼都是萊氏體鋼。2．為獲得高速鋼的紅硬性，其熱處理工藝應當： ① 高溫淬火形成高碳高合金度的馬氏體

高溫加熱（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奧氏體，形成高碳高合金度的奧氏體，經淬火形成高碳高合金度的馬氏體 + 大量殘余奧氏體 + 未溶碳化物，為二次硬化作準備。② 560℃多次回火時發生二次硬化，原因是：

⑴彌散強化，回火溫度達500℃以上時，從馬氏體內析出大量穩定的特殊合金碳化物，彌散分布，使硬度上升, 至560℃硬度達到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷卻時發生A向 M回 轉變，也使硬度上升。多次回火可繼續降低殘余奧氏體量，進一步提高硬度。最終組織：回火馬氏體 + 少量殘余奧氏體 + 碳化物

，六、典型零件的選材、熱處理及工藝路線（綜合應用）

1、選材原則：力學性能；工藝性能；經濟性；（輕型、高壽命）2． 軸類零件: 調質鋼，如：40，40Cr等

熱處理：調質（即淬火 + 高溫回火）。（S回）

彈簧零件：彈簧鋼。如：60Si2Mn 熱處理：淬火 + 中溫回火。(T回)機床齒輪：調質鋼，如： 40，40Cr 熱處理：調質?表面淬火（高頻）+ 低溫回火。

汽車、拖拉機變速箱齒輪：滲碳鋼，如：20Cr或20CrMnTi

熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火。

2．一般工藝路線： 鍛（鑄）造成形 → 預先（備）熱處理 → 粗加工 → 最終熱處理 → 精加工

第四篇：金屬學與熱處理課程教學大綱

機械設計制造及其自動化專業

參考教材

1.機械制圖，參考書：胡建生.機械制圖.北京：機械工業出版社 2.機械設計，參考書：陳良玉.機械設計基礎.沈陽：東北大學出版社 3.機械制造基礎，參考書：熊良山.機械制造技術基礎.武漢：華中科技大學

第一部分 專業綜合課考試大綱理論考試部分（200分）

《機械制圖》（60分）

一、課程性質和任務

本課程是研究用正投影法繪制工程圖樣和解決空間幾何問題的理論和方法的一門學科，培養學生具有初步繪制、閱讀機械工程圖樣的能力和空間想像力，同時又為學生學習后續課程和完成課程設計和畢業設計打下不可缺少的基礎。

二、課程的基本要求

1．掌握機械制圖的基本原理和方法。2．培養學生閱讀、繪制工程圖樣的能力。

三、教學內容

緒論：了解本課程的性質任務和學習方法

1、正投影法基礎

了解投影法的基本概念、正投影的基本特性；熟練掌握點的投影、點的相對位置和重影點、直線的投影、直線上的點、兩直線的相對位置、平面的投影。

2、立體的投影

掌握平面立體、曲面立體的投影圖。

3、立體表面交線

掌握平面立體的截交線、曲面立體的截交線、兩曲面立體相貫線的畫法。

4、制圖基本知識

了解工程制圖的基本知識。

5、組合體的視圖

熟練掌握組合體的形體分析、畫組合體視圖、讀組合體視圖、組合體的尺寸標注。

6、機件常用的表達方法

熟練掌握視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖、簡化畫法、規定畫法。

7、標準件和常用件

掌握螺紋和螺紋緊固件、齒輪的畫法；了解鍵聯接、銷聯接、滾動軸承及彈簧的基本知識和畫法。

8、零件圖

了解零件圖的內容；掌握零件圖技術要求的標注方法（表面粗糙度、公差與配合的標注）。

9、裝配圖

了解裝配圖的作用和內容；了解裝配圖的表達方法及尺寸標注；了解裝配圖中的零、部件序號和明細欄的標注；了解看裝配圖的方法。

《機械設計》（70分）

一、課程的性質、目的與任務

機械設計基礎是一門培養學生具有一定機械設計能力的技術基礎課。在教學上應著重基本知識、基本理論和基本設計方法等內容。培養學生綜合運用本課程的知識來解決具體工程技術問題的能力。

二、課程基本要求

1．掌握機械中常用機構的結構原理、運動特性及有關機構動力學的基本知識，初步具有分析和設計基本機構的能力，并對機械運動方案的確定有所了解。

2．掌握通用機械零件的工作原理、特點、選用和設計計算的基本知識，并初步具有設計簡單的機械及普通機械傳動裝置的能力。

3．具有運用標準、規范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。

三、教學考試內容與要求 1．機械設計概述

了解機械的組成及課程的研究內容、性質和任務。2．平面機構運動簡圖和自由度

了解運動副和運動簡圖的概念。掌握一般機構簡圖及其測繪方法；機構具有確定運動的條件。熟練掌握平面機構自由度數的計算（能識別和正確處理機構中含有的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束）。

3．平面連桿機構

了解連桿機構的概念和特點。掌握四桿機構的基本知識。熟練掌握判斷機構中存在兩個周轉副的條件，并能確定取不同構件為機架時該機構的類型。了解四桿機構的演化。掌握曲柄滑塊機構的特性。掌握用圖解法設計四桿機構的方法（包括按給定連桿的預定的位置，按給定行程速比系數Ｋ設計）。

4．凸輪機構和間歇運動機構

了解凸輪機構的特點、常用類型及應用。掌握從動件常用運動規律。掌握滾子對心和偏心直動從動件盤形凸輪輪廓線的圖解法設計。掌握壓力角、基圓半徑的概念。一般了解棘輪機構、槽輪機構的工作原理、特點和應用。

5．聯接

了解聯接的分類；鍵和花鍵聯接的類型、特點和應用。掌握平鍵聯接的失效形式和設計計算。了解螺紋的形成、螺紋的參數及螺紋的類型、特點和應用。了解螺旋副的受力分析、效率和自鎖。掌握螺紋聯接的四種基本類型及應用場合；螺栓聯接的強度計算；受橫向外載荷、軸向外載荷的螺栓組聯接進行受力分析和強度計算；螺紋聯接的預緊和防松。

6．帶傳動

了解帶傳動的工作原理、特點、類型和應用。掌握有關尺寸參數；掌握彈性滑動、打滑的概念。熟練掌握帶傳動受力分析和帶的應力分析；V帶傳動的失效形式和設計計算。一般了解齒形帶傳動的特點和應用。

7．鏈傳動

了解鏈傳動的特點和應用；滾子鏈與鏈輪的結構。掌握鏈傳動的運動特性和減輕運動不均勻性的措施；鏈傳動的失效形式和設計計算。

8．齒輪傳動

掌握齒輪傳動的特點；漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合的基本知識。熟練掌握其尺寸參數的含義及其計算。了解齒輪加工方法及標準齒輪不發生根切的最少齒數。一般了解變位齒輪傳動。了解斜齒輪傳動的特點，掌握其尺寸參數計算和斜齒輪的當量齒輪的概念。了解圓錐齒輪傳動的特點及其有關參數。掌握直齒圓錐齒輪的主要幾何尺寸計算。

了解齒輪的失效形式和設計準則；齒輪常用材料及熱處理方法。掌握三種齒輪（直齒、斜齒、錐齒）的受力分析并掌握設計計算。

9．蝸桿傳動

掌握蝸桿傳動的工作原理和特點；主要參數和幾何尺寸計算。掌握其受力分析。了解蝸桿傳動的失效形式、設計準則、常用材料及熱平衡的概念。其它知識一般了解。

10．輪系

了解輪系的類型和功用。掌握輪系的傳動比計算（包括大小和方向）。11．軸

了解軸的分類、特點。掌握軸的結構設計及兩種強度計算方法。12．滾動軸承

掌握滾動軸承的主要類型、特點、代號及選用。熟練掌握滾動軸承的壽命計算。掌握滾動軸承的組合設計。了解滾動軸承靜強度計算。

《機械制造基礎》（70分）

一、金屬切削基本知識

1.掌握切削運動、切削形式和刀具材料；

2.掌握切削用量三要素、切削層參數、進給運動對刀具工作角度的影響； 3.掌握刀具標注角度。

二、金屬切削過程及其控制

1.了解刀具磨損的形態和磨損過程； 2.能夠合理選擇刀具的幾何參數；

3.掌握切削過程中產生的物理現象：切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損等及其內在聯系。4.掌握：切削變形、切削力、切削溫度、刀具壽命的影響因素和影響規律；磨鈍標準和刀具壽命的概念；合理選擇切削用量的原則和方法。

三、金屬切削機床

1.了解金屬切削機床的分類與型號編制方法、機床運動與傳動原理； 2.掌握工件表面形狀與成形方法；

3.根據零件加工表面的形狀和技術要求，確定其加工方法，合理選擇機床。

四、金屬切削刀具

1.了解刀具的作用、分類及正確使用；理解各類刀具的工藝范圍、加工精度、結構及參數、應用特點等。

2.根據零件加工表面的形狀和技術要求，確定其加工方法，合理選擇切削刀具。

五、機械加工工藝規程設計

1.了解工藝規程設計的指導思想和設計原則，設計工藝規程必需的原始資料；了解制訂機械加工工藝規程的內容和步驟。

2.理解劃分加工階段的目的意義；按工序集中原則和工序分散原則組織工藝過程的工藝特點及其應用范圍；安排工序順序的一般原則；機床設備和工藝裝備選擇的一般原則。

3.掌握選擇粗、精基準的基本原則；用極值法和統計法解算尺寸鏈的計算公式；工序尺寸公差的計算方法；時間定額的組成和提高生產率的工藝途徑；機械產品設計工藝性評價。

六、機床夾具設計

1.了解機床夾具的作用、分類及其組成；常見夾緊裝置；鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具的結構特點。2.掌握六點定位原理、夾具的常用定位方式和常用定位元件； 3．掌握常見定位方式的定位誤差分析計算方法。

七、機械加工質量

1.了解機械加工精度、機械加工表面質量的基本概念；

2.理解影響機械加工精度的因素、影響機械加工表面質量的因素； 3.掌握提高機械加工精度的工藝方法、控制表面加工質量的工藝途徑。4.根據機械加工精度理論，能夠對各種加工誤差進行分析和計算。

八、機器裝配工藝基礎

1．了解裝配的基本內容；理解裝配精度與裝配尺寸鏈、裝配工藝規程的制訂； 2.掌握保證裝配精度的方法； 3.機器裝配工藝規程設計。

參考教材

《機械制造技術基礎》，于駿一主編，機械工業出版社

《機械制造技術基礎》，熊良山主編，華中科技大學出版社

第二部分 專業技能測試（100分）

基本技能考核內容：根據所提供的零件、測繪工具及相關資料，完成零件測繪，用計算機繪圖軟件完成零件圖，根據繪制的零件圖擬定機械加工工藝路線。最后提交：1）徒手繪制的零件草圖A3圖紙一張2）計算機繪圖的圖形文件（文件名：考號姓名，例如：01張曉明）3）你定的工藝路線文件一份。考試時間為 100 分鐘。考試要求

測繪零件類型范圍：齒輪、齒輪軸、傳動軸等軸類、輪盤蓋類、叉架類零件一個。具體要求：

（一）測繪及徒手繪圖部分：50分

1．給定零件名稱、材料，分析零件的結構形狀和零件的制造方法；

2．正確使用測量工具測繪零件，并能對標準結構（如標準齒輪的輪齒、鍵槽、退刀槽、中心孔、螺紋等）進行測量，并查表確定尺寸。

3．能夠合理選擇零件的表達方案，包括選擇主視圖、其它視圖的數量和其它表達方法，掌握標準結構的規定表示法。

4．能夠合理給出表面粗糙度、極限尺寸、形位公差等技術要求。5．具備徒手繪制零件草圖的能力，將測繪結果通過零件草圖記錄下來。

（二）計算機繪圖部分：30分

1．具有計算機繪圖能力，掌握繪圖軟件的文件管理操作；掌握圖層及對象特性工具的控制和使用；掌握定點、定向輔助工具的控制和使用；掌握一般繪圖和編輯命令；掌握圖庫、塊功能；能夠控制文本和尺寸風格。

2．選擇 AutoCAD2006（或CAXA2006）及以上版本的繪圖軟件，整理測繪得到的零件草圖，用計算機繪圖完成零件圖。繪制的零件圖應做到：表達方案合理、圖形正確完整、線型規范清晰；尺寸標注正

確、完整、清晰，表面粗糙度、尺寸公差、形位公差及技術要求等標注齊備；圖面布局合理，圖紙幅面、比例選擇恰當，圖幅格式（A3橫放或豎放、左邊裝訂、制圖作業可以采用的簡化標題欄）正確。

（三）工藝路線擬定部分：20分 １．基準選擇正確； ２．加工方法選擇可行；

３．加工順序安排符合原則； ４．加工階段劃分合理。

（二）參考書目

1．《現代工程圖學》，楊裕根主編，北京郵電大學出版社

2．《AutoCAD 機械制圖實用教程》，李銀玉等主編，人民郵電出版社 3．《機械制造技術基礎》，于駿一主編，機械工業出版社

（或）《機械制造技術基礎》，熊良山主編，華中科技大學出版社

第五篇：金屬學與熱處理總結

名詞解釋：

退火：將鋼加熱到臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐冷卻以獲得近于平衡狀態組織的熱處理工藝。

正火：將鋼加熱到Ac3（或Acm）以上適當溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。

淬火：將鋼加熱到臨界點Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。

回火：將淬火鋼在A1以下溫度加熱，使其轉變為穩定的回火組織，并以適當方式冷卻到室溫的工藝過程。表面淬火：將工件快速加熱到淬火溫度，然后快速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。

滲碳：將低碳鋼件放入滲碳介質中，在900-950加熱保溫，使活性原子滲入鋼件表面并獲得高滲碳體的工藝方法。

滲氮：向鋼件表面滲入氮元素，形成富氮硬化層的化學熱處理。

淬透性：鋼材淬火時獲得馬氏體能力的特征。

淬硬性：鋼材淬火時淬成馬氏體可能得到的最高硬度。

回火穩定性：淬火鋼對回火時發生軟化過程的抵抗能力。

回火脆性：鋼在一定溫度范圍內回火時，其沖擊韌度顯著下降，這種脆化現象叫做鋼的回火脆性熱應力：工件在加熱（或冷卻）時，由于不同部位的溫度差異，導致熱脹（或冷縮）的不一致所引起的應力稱為熱應力。

組織應力：由于工件不同部位組織轉變不同時性而引起的內應力。

過冷奧氏體：在臨界溫度以下處于不穩定狀態的奧氏體稱為過冷奧氏體。

退火的目的：均勻鋼的化學成分及組織；細化晶粒；調整硬度，消除內應力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，為淬火做好組織準備。

正火的目的：改善鋼的切削加工性能；消除熱加工缺陷；消除過共析鋼的網狀碳化物，便于球化退火；提高普通結構零件的力學性能。

淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強度耐磨機器零件等的硬度、強度和耐磨性； 回火目的：減少或消除淬火應力，保持相變的組織轉變，提高鋼的塑形和韌性，獲得硬度強度塑形和韌性的適當結合1.試述奧氏體鋼的形成過程及控制奧氏體晶粒的方法

制定合適的加熱規范，包括控制加熱溫度和保溫時間；碳含量控制在一定范圍內，并在鋼中加入一定阻礙奧氏體晶粒長大的合金元素；考慮原始組織的影響

2.珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點是什么？

珠光體：片狀珠光體，片間距越小，強度越高，塑性、韌性也越好；粒狀珠光體，Fe3C顆粒

越細小，分布越均勻，合金的強度越高。第二相的數量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性差；貝氏體：上貝氏體為羽毛狀，亞結構為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結構為位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機械性能好；馬氏體：低碳馬氏體為板條狀，亞結構為位錯，具有良好的綜合機械性能；高碳馬氏體為片狀，亞結構為孿晶，強度硬度高，塑性和韌性差。

3.何謂回火脆性，說明回火脆性的類型、特點及其抑制辦法

有些鋼在一定的溫度范圍內回火時，其沖擊韌性顯著下降，這種脆化現象叫做鋼的回火脆性.回火脆性類型分為兩種，即第一回火脆性和第二回火脆性。第一回火脆性又稱低溫回火脆性，幾乎在所有的工業用鋼中都會出現，它與回火后的冷卻速度無關。高溫回火脆性亦稱第二回火脆性，主要在合金結構鋼中出現，碳鋼一般不會出現這種特性，通常在回火保溫后緩冷的情況下出現，若快速冷卻，脆化現象將消失或受到抑制。

方法：對于第一類回火特性，由于其不可逆性，只能避免在淬火溫度內回火，如果必須在該溫度回火，可采用等溫淬火，加Si使低溫回火脆性溫度移向高溫。抑制高溫脆性的方法;1回火后快速冷卻2.降低鋼中雜質元素的含量3.加入適量的Mo、W

4.比較回火索氏體與索氏體的主要異同點。

相同點：都是鐵素體與滲碳體的機械的機械混合物。

不同點：①滲碳體的形態不同，回火索氏體的滲碳體的形態為顆粒狀，索氏體的滲碳體的形態為片狀；②來源不同，回火索氏體是淬火馬氏體分解的到的，索氏體是奧氏體直接分解得到的；③性能特點不同，回火索氏體具有良好的綜合機械性能，索氏體的抗拉強度高；韌性比回火索氏體低。

5.正火、退火工藝選用的原則是什么？

含0．25％C以下的鋼，用正火可以提高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；在沒有 其它熱處理工序時，用正火可以細化晶粒，提高低碳鋼強度。

對含碳0．25～0．50％的鋼，一般采用正火。

對含碳0．50～0．75％的鋼，一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。含碳0．75%以上的高碳鋼，或工具鋼一般均采用球化退火作預備熱處理。

6.分析碳和合金元素在高速鋼中的作用及高速鋼熱處理工藝的特點

化學成分：高碳的目的是為了和合金元素Cr、W、Mo、V等形成碳化物，并保證得到強硬的馬氏體基體以提高鋼的硬度和耐磨性。W、Mo、V主要是提高鋼的紅硬性、硬度和耐磨性，因為這些元素形成的碳化物硬度高，產生二次硬化效應；Cr主要提高鋼的淬透性。

工藝特點：淬火加熱溫度非常高，回火溫度高，次數多，淬火加熱時采用預熱。

7.用9SiCr剛制成圓板牙，其工藝路線為：鍛造 球化退火、機械加工、淬火、低溫回火、磨平面、開鑿開口。試分析：1球化退火、淬火及回火的目的2大致工藝

球化退火是為了消除鍛造能力、獲得球狀珠光體和碳化物，降低硬度以利于切削加工，并為淬火做好組織準備，減少淬火時的變形和開裂；淬火及回火是為了獲得回火馬氏體，保證熱處理后具有高硬度，高耐磨性。

球化退火工藝：加熱溫度790-810，等溫溫度700-720

淬火工藝：加熱溫度850-870（油淬）

回火工藝：160-180

8.下料→鍛造→正火→機械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→人工時效→精磨。正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、低溫回火的目的是什么？表面和心部的組織是什么？

正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應力。淬火是為了得到高強度的馬氏體組織，高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調質，目的是為使主軸得到良好的綜合力學性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產生的殘余應力。花鍵部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體，增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。

9.20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強韌性好。Mn與Cr 提高淬透性，強化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒。

40CrNiMo為調質鋼，含碳量為0.4%，最終熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索氏體，具有良好的綜合機械性能，Cr、Ni提高淬透性，強化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細化晶粒，抑制第二類回火脆性。

60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強化基體，Si提高回火穩定性。T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋殘余奧氏體（γ'），強度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差

10.合金元素Cr、Mn、Ni、強碳化物形成元素在鋼中的主要作用是什么？

Cr在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過13%時提高耐腐蝕性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促進第二類回火脆性的發生。

Mn在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過13%時形成奧氏體鋼，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促進第二類回火脆性的發生，促進奧氏體晶粒的長大。

Ni在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；擴大奧氏體區，提高鋼的韌性，降低冷脆轉變溫度。

強碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、強度、耐磨性，提高回火穩定性，細化晶粒，防止晶間腐蝕。

11.石墨化的兩個階段

在p’s’k’線以上發生的石墨化稱為第一階段石墨化，包括結晶時共晶石墨、一次石墨、二次石墨的析出和加熱時共晶滲碳體、一次滲碳體、及二次滲碳體的分解；在p’s’k’線以下發生的石墨化稱為第二階段石墨化，包括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析滲碳體的分解。