《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第四章.docx

第四章 钢的热处理
复习思考题
1．一批由直径为5 mm的共析钢制成的销子，采用什么热处理方法可以得到下列组织：
（1）珠光体； （2）托氏体+索氏体； （3）下贝氏体；
（4）回火索氏体； （5）马氏体残余奥氏体
答：（1）共析钢退火获得珠光体；（2）共析钢正火处理获得托氏体＋索氏体；（3）等温淬火获得下贝氏体；（4）调质处理获得回火索氏体；（5）淬火处理获得马氏体＋残余奥氏体
2．试述共析钢奥氏体形成的几个阶段，并分析亚共析钢奥氏体和过共析钢奥氏体形成的主要特点。
答：共析钢加热形成奥氏体可分为四个阶段：（1）奥氏体晶核的形成，这个过程称为奥氏体形核；（2）奥氏体晶核的长大；（3）残余渗碳体的溶解，当铁素体全部转变为奥氏体后，还会有部分渗碳体没有溶解，这部分渗碳体称为残余渗碳体。随着时间的延长，残余渗碳体会不断溶解，直至全部消失。（4）奥氏体成分的均匀化延长保温时间，通过碳原子的扩散，可使奥氏体的含碳量趋于均匀一致。
亚共析钢加热到Ac1温度时，珠光体转变成奥氏体，但铁素体不会全部转变成奥氏体，只有加热到Ac3温度时，才能形成单一奥氏体。同样的道理，对过共析钢需要加热到Accm线以上，才能形成单一的奥氏体。
3．说明共析钢C曲线各个区、各条线的物理意义，在曲线上标注出各类转变产物的组织名称及其符号和性能，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。
答：共析钢C曲线，过冷奥氏体的等温转变，按得到的产物组织的不同，可分为三种类型：珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。过冷奥氏体在A1以下至550℃温度范围内的某一温度保温，发生等温转变，其产物称为珠光体型组织；贝氏体转变是过冷奥氏体在“鼻子”温度至Ms点(550～230℃)范围内进行的转变；奥氏体以极大的冷却速度过冷到Ms点以下发生的转变称为马氏体型转变。
若以等温转变温度为纵坐标，转变时间为横坐标，将所有的转变开始点连接成一条曲线称为等温转变开始线；同样，将所有的转变终了点也连成一条曲线称为等温转变终了线。
影响过冷奥氏体等温转变的因素是奥氏体成分和合金元素。
4．试述马氏体转变的特点。定性说明两种主要类型马氏体的组织形态和性能差异。
答：马氏体转变的主要特点首先是无扩散性。马氏体转变是非扩散性转变，这是由于相变是在相当低的温度下进行，并且转变速度极快，在这样的条件下，铁原子和碳原子的扩散都不能进行。因而转变过程中没有成分变化，马氏体含碳量和原来的奥氏体的相同。其次，马氏体转变是在Ms～Mf的温度范围内进行的，其转变量随温度的下降而增加，一旦温度停止下降，转变立即中止。
5．正火和退火的主要区别是什么？
答：正火的冷却速度比退火快，获得的组织和性能也不一样。
6．甲、乙两厂同时生产一种45钢零件，硬度要求为220HBS～250HBS。甲厂采用正火处理，乙厂采用调质处理，都达到硬度要求。试分析甲、乙两厂产品组织和性能的差异？试分析采用哪种处理工艺更合理?
答：甲厂采用正火处理，得到的是铁素体+索氏体组织，硬度较高但塑性和冲击韧性一般。
乙厂采用调质处理，得到的是回火索氏体组织，硬度较高，并且塑性和冲击韧性也较高。
采用调质处理工艺更合理。