北科考研复试热处理(包含简答题答案)

1、2013年金属材料热处理复试题目一、    名词解释（30分）蠕变极限 ；晶间腐蚀；二次淬火；红硬性；淬透性与淬硬性；过冷奥氏体二、简答（20分）（1）为什么4Cr13为过共析钢，Cr12MoV为莱氏体钢？答：从Fe-C相图来看，共析点（一般称为S点）C含量为0.77%，即含碳量大于0.77%才有可能是过共析钢；奥氏体中C含量最多为2.11%（相图上的该点称为E点），钢中C含量超过2.11%中才可能有莱氏体组织。但4Cr13钢和Cr12MoV钢中加入了合金元素，改变了相图，所以它们的微观组织与普通碳钢不同。元素Cr是使奥氏体区缩小的元素。4Cr13钢中含有Cr元素13%左右

2、。4Cr13虽然含碳量接近0.4%，但由于合金元素Cr使Fe-Fe3C相图的共析点S左移，详见下图，故4Cr13应为过共析钢。Cr12MoV钢中含有Cr元素12%左右，相图中E点左移，使得Cr12MoV成为莱氏体钢。（1.从牌号看元素含量；2.各元素对Fe-C相图的影响）（2）奥氏体不锈钢和高锰钢固溶处理后放在水中冷却的目的与一般钢的淬火的目的有何区别？作用是什么？答：奥氏体不锈钢中C元素与Cr元素会形成Cr-C化物，如Cr23C6，分布于晶界，造成晶界附近的贫Cr区，Cr元素是决定不锈钢耐蚀的重要元素，贫Cr区的出现使得奥氏体不休钢易发生晶界腐蚀。因此，对奥氏体不锈钢进行固溶处理，在1000

3、1100下保温，使得碳化物溶解，使各种合金元素均匀地溶解在奥氏体组织中，然后快速冷却（或水冷），避免冷却过程中碳化物析出，最后获得单一的奥氏体组织。固溶处理时一般将奥氏体不锈钢加热到9501150左右，保温一段时间，使碳化物和各种合金元素充分均匀地溶解于奥氏体中，然后快速淬水冷却，碳及其它合金元素来不及析出，获得纯奥氏体组织。奥氏体不锈钢有敏化温度：450850。在此温度区间很容易析出各种碳化物，所以要快速冷却，避开此区间。高锰钢是一类高锰奥氏体铸钢。铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和抗磨性。为此，必须经过热处理，将钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物充分溶入奥氏体，然后

4、水冷，获得单一的奥氏体组织。这种热处理称为水韧处理。钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。淬火水冷是为了得到较高的冷速。（我问过一个做奥氏体不锈钢课题的同学，奥氏体钢固溶处理后水冷是否会发生马氏体转变，他说在实际操作中并没有发生马氏体转变。分析了一下，可能是奥氏体不锈钢中的各种合金元素降低了MS点，所以冷速虽然快，但并没有降到MS点下，因而没发生马氏体转变）三、碳钢淬火后回火过程中的组织转变（20分）答：马氏体中碳原子的

5、偏聚含碳量小于0.2%的低碳马氏体中，绝大部分碳原子偏聚到高密度的位错线上，形成柯氏气团。含碳量大于0.2%的马氏体，碳原子在垂直c轴的（001）m面上偏聚，伴随有化学自由能降低，正方度c/a增加，硬度、强度有所提高，称为化学偏聚。这种偏聚也为析出亚稳定碳化物作准备。马氏体的分解马氏体的分解可分为两个阶段。高碳马氏体在100-150回火为马氏体分解的第一阶段。碳原子只做短距离迁移，析出的碳化物片从周围取得碳原子长大，从而形成贫碳区，远离相的地区仍是高碳区，故称为马氏体的二相式分解。150以上回火为马氏体分解的第二阶段，发生连续式分解、碳原子可以作较长距离的迁移，随碳化物的析出，相碳浓度均匀降低

6、，马氏体分解可延续到350，此时c/a趋近于1。残余奥氏体的转变在200-300范围内回火时，残余奥氏体分解为过饱和固溶体和薄片状碳化物的复相组织，二者保持共格，一般认为是回火马氏体或下贝氏体。碳化物的转变在250-400回火时，碳钢马氏体中过饱和碳原子几乎全部脱溶，析出比碳化物更稳定的碳化物。一种是碳化物，具有单斜晶系；另一种是碳化物，也就是渗碳体。碳化物的聚集长大和相回复、再结晶当回火温度高于400时，渗碳体明显聚集长大并球化。相中过饱和固溶碳原子全部脱溶，其本身正方度消失，逐渐回复与再结晶，组织中的碳化物也将聚集和球化。对于条状马氏体来说，回火温度超过400时，马氏体的位错密度逐渐降低，

7、剩下的位错又形成二维位错网络，排列成“墙”，构成相中的亚晶界，从而将其分割成许多亚晶粒。同时，相中的点阵畸变逐渐消失，称为相的回复阶段。但是仍保持条形形态。只有回火温度超过600时，相发生再结晶由位错密度降低的等轴晶粒代替回复时的条状组织，条状马氏体形态才消失。对于高碳钢中的片状马氏体来说，当回火温度超过250时，孪晶开始消失，出现位错胞和位错线，显微裂纹逐渐被填合。回火温度达400时，孪晶全部消失，相回复，逐渐形成多边化亚晶粒，仍保持片状特征。当温度高于600时，片状马氏体形态消失，等轴状相代替片状相。综上所述，淬火钢在回火过程中的组织变化为：在150250回火，片状马氏体分解为含碳过饱和的

8、固溶体和(或)碳化物的两相组织，即回火马氏体。在350500之间回火时，碳钢与低合金钢将得到板条状或片状铁素体与细颗粒渗碳体组成的混合物，称为回火屈氏体；在500A1点之间回火，碳钢与低合金钢将得到颗粒状渗碳体分布于等轴状铁素体基体上的组织，称为回火索氏体。（这道题就是教材金属材料学2.6.1的内容，好像我们期末考试时考过，当时我们只是把五个小标题和最后一段话写了一下）四、画Fe-C组织组成相图，计算Wc=0.5%的碳钢冷却到室温各组织组成物的相对量。讨论含C量从低到高的碳钢按用途分类及相应的典型产品型号。（20分）答：Wc=0.5%的碳钢冷却到Ar1线时的组织：含C0.0218%的铁素体和含

9、C0.77%的奥氏体；接着含C0.77%的奥氏体转变为珠光体；继续冷去到室温，从含C0.0218%的铁素体析出三次渗碳体（Fe3CIII），即含C0.0218%的铁素体分解为含C0.008%的铁素体和三次渗碳体（Fe3CIII）。所以组织为珠光体+含C0.008%的铁素体和三次渗碳体（Fe3CIII）。珠光体质量分数为：63.9%。含C0.008%的铁素体36%，三次渗碳体（Fe3CIII）0.1%。（珠光体也是由铁素体和渗碳体组成，这是忽略珠光体中的铁素体在从727往下降的时候没有发生变化的结果。如果把室温组织视为铁素体+渗碳体的话，则含C0.008%的铁素体92.6%，渗碳体7.4%，此时

10、的渗碳体由二次和三次渗碳体组成，二次7.17%，三次0.23%）碳钢主要指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC 0.25%）,中碳钢（WC0.25%0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；也可按共析点（C量0.77%）分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。结构钢：20钢（C量0.2%）与45钢（C量0.45%）碳素工具钢牌号：例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。特点：属共析钢和过共析钢，强度、硬度较高，耐磨性好适用于制造各种低速切削刀具。常用钢号及用途：T8钢、T10钢、T12钢等。五、用T12制作锉刀，HRC60以上，请设计预备热处理、最终热处理的工

11、艺方案，并说明原因。（20分）。答：预备热处理：球化退火。得到粒状珠光体的原始组织，以利于切削加工，并且淬火过热倾向小。球化退火一般采用等温退火工艺，由退火温度以3040冷却到700左右，等温4h，再炉冷到600出炉。最终热处理：淬火。通过淬火得到硬度较高的马氏体组织，以满足硬度要求。淬火温度为Ac1温度上3050。淬火介质可用油冷，以减小工件开裂与变形。然后在150250下进行低温回火，在保证高硬度的前提下降低钢的淬火内应力，减小脆性，使工件耐磨。六、第一类、第二类回火脆性的定义、原因、如何避免或减轻？（20分）答：在250400范围内回火时出现的脆性，称为低温回火脆性。又叫第一类回火脆性。

12、低温回火脆性产生的主要原因是碳化物转变成的及碳化物沿马氏体板条或片的界面呈薄膜状析出。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。如果将已产生这种脆性的工件，在更高温度回火，其脆性将消失；若再将这个工件在300左右回火，其脆性不再出现，故这类回火脆性又称为“不可逆回火脆性”。 消除或改善的方法：以极快的速度加热和冷却以及高温形变热处理。以非碳化合物形成元素（Si）来合金化，一起有效地推迟马氏体脱溶的作用，使低温回火脆性温度区上移，从而使钢获得高强韧性。在450650范围内回火时出现的脆性，称为高温回火脆性。高温回火脆性主要是由锑、磷、锡、砷等微量杂质元素在原奥氏体晶界偏聚所引起。

13、合金钢中铬、锰、镍等元素，不但促进上述微量杂质元素的偏聚，本身也产生晶界偏聚，故增加脆化倾向。如果将已产生这种脆性的工件，重新加热到650以上保温，然后快冷，其脆性可以消失；若再次将这个工件加热到650以上慢冷，其脆性又将出现，故这类回火脆性又称为“可逆回火脆性”。 为了防止高温回火脆性，可在钢中加入0.5%钼或1%钨，抑制杂质元素向晶界偏聚，这种方法适用于大工件。对于中小工件，可采用高温回火后快冷，抑制杂质元素偏聚。2012北科大考研复试 金属材料和热处理 现场记录版一 名词解释 1、Ac3 2、Ms 3、CCT 4、淬透性曲线 5、奥氏体 6、白口铸铁 7、实际晶粒度 8、热硬性 9、球化

14、退火 10、应力腐蚀 二 含碳量大于0.2%的淬火马氏体和先共析铁素体在成分与晶体结构上的区别。答：马氏体是C在-Fe（即铁素体）中的过饱和固溶体，C原子可能分布在-Fe体心立方单胞中的各棱边中央和面心位置，即体心立方单胞的八面体间隙处。先共析铁素体中碳原子存在于四面、八面体间隙。从成分上讲，铁素体中C含量最大为0.0218%，远低于题目中淬火马氏体的0.2%。上贝氏体和下贝氏体的金相组织形态及组成相之间的区别答：上贝氏体是一种两相组织，由铁素体和渗碳体组成。上贝氏体的典型组织呈羽毛状：成束的、大致平行的贝氏铁素体板条自奥氏体晶界一侧或两侧向奥氏体晶内长大，渗碳体（有时还有残留奥氏体）则断断续

15、续地分布在贝氏体铁素体板条之间，沿贝氏体铁素体板条的长轴方向排列成行。下贝氏体也是一种两相组织，由含碳量过饱和的铁素体和亚稳定的碳化物组成。下贝氏体在三维空间的立体形态为双凸透镜片状，在光学显微镜下呈针状或竹叶状，各片之间不相互平行，而是呈一定的角度。下贝氏体内的碳化物仅分布在铁素体针的内部，沿与铁素体针长轴方向成55°60°的方向排列成行。板条马氏体和片状马氏体亚结构不同及含碳量的关系答：对于碳钢，板条状马氏体通常在碳含量 0.2% 时单独存在，碳含量在0.2%1.0%之间时与片状马氏体共存。片状马氏体只在碳含量>1.0%时才单独存在，碳含量在0.21.0%之间时与

16、板条状马氏体共存。板条状马氏体的亚结构主要是高密度缠结的位错。针状马氏体亚结构为孪晶，也称孪晶马氏体，与母相有固定的位向关系。马氏体的组织形态主要决定于相变时的切边方式，而相变时是以滑移还是孪生的方式切变主要取决于Ms点。Ms点较高的钢，如C含量小于0.2%的低碳钢，引起滑移所需要的临界分切应力相对较低，故相变时以滑移方式切变，形成含有高密度缠结位错的板条状马氏体；Ms点较低的钢，如C含量大于1%的高碳钢，引起孪生所需要的临界分切应力相对较低，故以孪生方式进行切变，形成含有大量孪晶的片状马氏体。回火索氏体和索氏体金相组织形态及形成过程的区别。答：在500A1之间回火时，碳钢与低合金钢将得到颗粒

17、状渗碳体分布于等轴状铁素体基体上的组织，称为回火索氏体。索氏体：过冷奥氏体向珠光体转变时，在650600范围内形成，片层较细，平均片层间距为0.30.4m，在大于500倍的光学显微镜下可分辨出层片三 奥氏体化过程。答：奥氏体的形成过程：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。这种加热转变也称奥氏体化。形核：将珠光体加热到Ac1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核。这是因为相界面上原子排列不规则，处于能量较高状态，具备形核所需的结构起伏和能量起伏条件，同时相界面上处于碳浓度过渡，易出现浓度起伏，符合奥氏体所需的碳浓度，所以奥氏体

18、晶核优先在相界面上形成。长大：当奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核后，建立起界面浓度平衡，从而在奥氏体和铁素体内部出现浓度差，碳原子由高浓度向低浓度扩散，使奥氏体与渗碳体接触的地方C浓度降低，而奥氏体内与铁素体接触的地方C浓度升高，从而破坏浓度平衡。必须通过渗碳体逐渐溶解，同时产生铁素体向奥氏体的转变，维持界面浓度平衡。如此所进行的碳原子扩散，渗碳体溶解，铁素体向奥氏体的转变反复，奥氏体逐渐长大。残余渗碳体的溶解：奥氏体向铁素体方向推进的速度要大得多，铁素体总是比渗碳体消失得早。铁素体消失后，随着保温时间的延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体，使奥氏体逐步趋近共析成分。奥氏体的均匀化

19、：残余奥氏体完全溶解后，奥氏体中碳浓度仍是不均匀的，原先是渗碳体的位置碳浓度较高，原先是铁素体的位置碳浓度较低。为此必须继续保温，通过碳原子扩散，获得均匀化奥氏体。四 退火态45号钢如何获得马氏体 2）屈氏体+马氏体 3）马氏体和铁素体 4）回火马氏体在c曲线画出热处理工艺并分析。答：（红箭头指的是先共析铁素体线）（1）要获得马氏体，需要进行淬火处理。45钢为亚共析钢，淬火温度为Ac3以上3050。冷却方式用水冷以保证冷速。（C曲线上就在C曲线的左边画一条线，不与C曲线相交，然后滑到Ms下）（2）淬火+油冷。Ac3以上3050保温。冷却方式用油冷。这样冷速相对慢一些，会与C曲线上部相交，发生珠

20、光体转变，生产屈氏体。（C曲线上与上部相交，与下部不相交，然后滑到Ms下）（3）淬火+水冷。但淬火温度低，在Ac3和Ac1之间，即Fe-C相图的铁素体+奥氏体相区。（C曲线上应该从先共析铁素体线划过，然后避开C曲线，直下Ms下）（4）正常淬火（Ac3以上3050。冷却方式用水冷）+低温回火。（C曲线为过冷奥氏体转变曲线，低温回火部分应该不在C曲线上面画了）（表格实验报告里面的数据，热处理制度都是老师们给出的，是正确的，硬度为HRC，个别具体数值可能不准同学们在做实验时操作的不够好）45钢工艺1000 30min 水淬860 30min 水淬860 30min 油淬770 30min 水淬860

21、 30min 空冷组织晶粒粗大的马氏体晶粒细小的马氏体屈氏体网+马氏体铁素体+马氏体铁素体+珠光体硬度54.754.459.325.449.753.612.212.252.15659.426.75752.511.912.852.754.458.725.151.950.311.912.5硬度均值54.0559.1325.7352.512.2545钢工艺正常淬火 200 40min 空冷正常淬火 300 40min 空冷正常淬火 400 40min 空冷正常淬火 500 40min 空冷正常淬火 600 40min 空冷组织回火马氏体回火马氏体回火屈氏体回火屈氏体回火索氏体硬度52.352.246

22、.93739.722.456.351.947.139.231.123.350.652.145.939.829.224.4硬度均值52.5746.6338.6733.3323.37五 40cr经过三种热处理过程 问那一种的综合力学性能好，（淬火+高温回火）解释答：（13年7题，淬火+高温回火为调质处理）六 20号钢、t10、20crmnti 三种钢材中，制作削铅笔用的小刀，使用哪种？分析说明原因 答：选T10钢。20CrMnTi为合金钢，价格较普通碳钢高，做小刀没必要使用合金钢。使用碳钢即可。碳钢中含C量增加，硬度增大。T10钢为碳素工具钢，硬度高于20钢，可作为小刀。2011年复试题目一、名词

23、解释(每题三分，30分)1.马氏体2.莱氏体3.二次渗碳体4.腐蚀的基本类型5.TTT曲线6.淬透性7.调质处理8.二次硬化9.正火10.带状碳化物二、珠光体、贝氏体、马氏体形成条件、组成相、典型组织形态（20分）答：珠光体：共析钢加热到均匀奥氏体状态后缓慢冷却，在A1以下至550的温度区间，过冷奥氏体将分解为由铁素体和渗碳体机械混合而成的珠光体。根据在铁素体基体上分布的渗碳体的形状，珠光体可分为片状珠光体和粒状珠光体。粒状珠光体为在铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织。片状珠光体厚片状铁素体与薄片状渗碳体交替排列的片层状组织。根据片层间距的大小，可将片状珠光体细分为以下三类：(1) 珠光体：

24、在A1650范围内形成，片层较厚，平均片层间距大于0.5m；(2) 索氏体：在650600范围内形成，片层较细，平均片层间距为0.30.4m；(3) 屈氏体：在600550范围内形成，片层很细，平均片层间距小于0.1m。贝氏体：贝氏体转变是钢经奥氏体化后过冷到中温区域发生的一种转变。贝氏体一般是由铁素体和碳化物组成的非层片状结构。大致分为上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、无碳化物贝氏体、反常贝氏体和柱状贝氏体。上贝氏体呈羽毛状形貌。下贝氏体呈竹叶状或针状。马氏体：马氏体转变是在较低温度下发生的。加热充分奥氏体化的钢经水冷快速降温到Ms点下时发生马氏体转变。马氏体转变有表面浮凸现象和切变共格性，属

25、于无扩散型相变，新相和母相之间具有特定的晶体学取向关系，有惯习现象。马氏体为碳原子在-Fe中过饱和固溶体。马氏体有板条状马氏体与片状马氏体。板条状马氏体中有马氏体板条群。片状马氏体在三维空间呈双凸透镜片状，在光学显微镜下呈针状或竹叶状，片与片之间不互相平行而是呈一定的角度。在一个马氏体片中间常有一条明显的中脊。转变机理基体基体结构 相组成珠光体碳、铁原子扩散平衡含量，小于0.00218%体心立方铁素体+渗碳体贝氏体碳扩散，铁原子切变大于平衡含量体心立方铁素体+少量碳化物马氏体铁原子切变，无碳原子扩散过饱和碳量体心立方铁素体（+少量残余奥氏体）三、9Mn2V材料，要求硬度HRC5358，第一种工

26、艺：在790度，充分加热奥氏体化后，油淬，在180200度回火，发现材料经常脆断。后改变为第二种工艺：同样790度奥氏体化后，迅速放入260280度的槽中等温处理4h，空冷。之后测得硬度为HRC50，但寿命大大提高了，试分析原因。（20分）答：第一中工艺钢经过淬火后存在很大的脆性，经过回火脆性依然存在。第二种工艺为等温淬火：将奥氏体化后的工件快冷到贝氏体转变温度区间等温保持，使奥氏体转变为贝氏体。这种等温淬火方式虽然得不得高硬度的马氏体，但可以获得强韧性的下贝氏体。可使钢即具有较高的强度，又具有良好的塑形和韧性，因而是一种强韧化处理工艺。四、球化退火态T8钢，经何种热处理可得到以下组织：（1）

27、粗片状组织（2）细片状组织（3）球化组织 在C曲线上画出热处理工艺曲线。（20分）答：（T8钢为共析钢，组织为珠光体，所以题目中指的应该是粗片状珠光体、细片状珠光体与粒状珠光体。粗片状珠光体可视为粗大珠光体，细片状可视为屈氏体或索氏体）（1）Ac1以上30-50加热，充分奥氏体化，然后随炉冷却（C曲线表现为划过C的上部，斜率较缓慢）（2）Ac1以上30-50加热，充分奥氏体化，然后空冷（C曲线表现为划过C的上半部，但在（1）的曲线下面，斜率比（1）的大）（3）球化退火。加热温度范围一般取Ac1以上20-30，之后缓慢冷却。或者在650-A1之间回火时。得到粒状珠光体。（此题很奇怪，球化退火就是

28、一种将钢中片状碳化物变成粒状的热处理方法，它即已经是球化退火态，为什么还要粒状组织呢？）五、试写出45,40Cr，T8钢的典型热处理工艺，如淬火温度，淬火介质，回火温度等。（20分）答：45钢：调质钢。调质处理：淬火+高温回火。Ac3以上30-50，油淬，500-650回火，空冷。40Cr：调质钢。调质处理：淬火+高温回火。Ac3以上30-50，油淬，500-650回火，空冷。T8钢：T8钢为碳素工具钢，热处理制度为球化退火 + 淬火+低温回火。球化退火取Ac1以上20-30，之后缓慢冷却。淬火温度780800，水冷（实验中有提到）。低温回火：150200。六、退火态45钢在900、850、8

29、00、750、700、650、600、550、500等温足够时间后在水中快速冷却，画出：硬度（Y）-温度（X）曲线，并说明其组织形态和温度范围；同样对于T8钢在900、850、800、750、700、650、600、550、500等温足够时间后在水中快速冷却，画出：硬度（Y）-温度（X）曲线，并简要说明一下。（20分）答：45钢是亚共析钢，Ac1约724，Ac3约780。T8钢Ac1约730，Ac3约874。45钢：900、850、800都在Ac3以上，在此保温然后水冷，是淬火，虽然得到的马氏体大小不同，但硬度接近。750保温后水冷是先共析铁素体+马氏体，硬度比纯马氏体要低，比其他要高。700

30、500度保温+水冷依次生成粗大珠光体、索氏体、屈氏体。硬度逐渐升高。但最后肯定比组织里面有马氏体的情况低。T8钢：共析钢。900750在Ac1以上，保温后水冷属于淬火处理，虽然得到的马氏体大小不同，但硬度接近。之后的结果与45钢类似。七、画出按组织区分的Fe-Fe3C相图。计算出含碳量3.5%的铁碳合金冷却至室温时的各组织相对量。并讨论含碳量由低到高的铁碳合金用途分类情况，及相应的典型产品型号。（20分）答：计算略。碳钢主要指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC 0.25%）,中碳钢（WC0.25%0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；也可按共析点（C

31、量0.77%）分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。结构钢：20钢（C量0.2%）与45钢（C量0.45%），45钢属于调质钢，制造重要机械零件的非合金钢，一般都要经过热处理之后使用。碳素工具钢牌号：例如T12钢表示Wc=1.2%的碳素工具钢。特点：属共析钢和过共析钢，强度、硬度较高，耐磨性好适用于制造各种低速切削刀具。常用钢号及用途：T8钢、T10钢、T12钢等。2010年复试题目一、名词解释30分1，莱氏体和珠光体；2灰口铸铁；3腐蚀的类型；4沸腾钢和镇静钢；5TTT曲线；6淬透性和淬硬性。二，渗碳处理的目的，举个典型钢的相关例子；15分三，四把火的概念，目的和应用范围；20分答：四把火：正火、

32、退火、淬火、回火正火是将钢加热到Ac3或Acm以上约30-50,或者更高的温度，保温足够时间，然后在静止空气中冷却的热处理工艺，得到的显微组织为珠光体。正火的目的：对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织。如消除魏氏组织或带状组织，为下一步淬火处理做好组织准备，它相当于退火的效果。低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。可作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。用于过共析钢，可以消除网状碳化物，便于球化退火正火的用途：正火操作方便、成本较低、生产周期短、生产效率高，主要用于改善低

33、碳非合金钢(低碳钢)的切削加工性能，消除中碳非合金钢的热加工缺陷，消除过共析钢的网状碳化物，也可用于某些低温化学热处理件的预处理及某些结构钢的最终热处理。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，以获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为退火。退火的目的是：消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。消除铸、锻件存在的魏氏组织或带状组织，细化晶粒和均匀组织。降低硬度，提高塑性，改善组织，以便于切削加工和冷变形加工。改善高碳钢中碳化物形态和分布，为淬火做好准备消除组织遗传，淬火过热组织。消除零件的加工应力，稳定零件尺寸。脱除氢气，消除白点。 将钢加热到临界点Ac1或Ac3以

34、上的一定温度，保温一段时间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却，这种热处理工艺称为淬火。淬火的主要目的，是把奥氏体化工件淬成马氏体，以便在适当温度回火，获得所需要的力学性能。回火是将淬火后的钢在A1温度下加热，使之转变成稳定的回火组织的工艺过程。此过程不仅保证组织转变，而且要消除内应力，故应有足够的保温时间回火的目的就是消除应力、稳定组织、调整性能。四，W18Cr4V的元素含量及作用，制定热处理工艺；15分答：W18Cr4V为告诉工具钢，W含量18%，Cr含量4%，V含量不大于1%。C含量1%左右。C元素：高速钢的主要强化元素。随着含量的增加，淬火回火后硬度和热硬性都增高。缺点：碳化物总量增加，

35、其不均性加大；淬火后残余奥氏体增加，需多次回火；对系高速钢，使抗弯强度和韧性明显下降。W元素：是高速钢获得热硬性的主要元素，在钢中形成M6C，是共晶碳化物的主要组成，它还以二次碳化物由 奥氏体析出。锻轧材中M6C以颗粒状碳化物存在，淬火加热时未 溶的M6C阻碍奥氏体晶粒长大，改善韧性；溶于奥氏体 的约7%8%的W淬火后保留在马氏体中，提高马氏体 的抗回火稳定性。在560回火时析出W2C，产生弥散强化。V元素：V主要以VC存在，也溶于其他类型的碳化物中。提高热硬性。Cr元素：主要存在于M23C6 中，也溶于M6C和MC 中。淬火加热时几乎全部溶于奥氏体，主要起提高钢的淬透性的作用；增加耐蚀性和增

36、大抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃具切削性能。热处理：锻轧后（球化）退火 + 淬火+回火（球化）退火Ac1(820860)+3050 ,23h；淬火，W18Cr4V正常淬火温度1280时，油冷；高温回火：500650。五，画出铁碳相图，并说明45刚和T8的热处理工艺，并说明这样选的原因！20分 答：相图45钢：调质钢。调质处理：淬火+高温回火。45钢为亚共析钢，所以淬火温度为Ac3以上30-50，45钢淬透性较好，所以油冷；500-650回火，空冷。T8钢：T8钢为碳素工具钢，热处理制度为球化退火 + 淬火+低温回火。球化退火取Ac1以上20-30，之后缓慢冷却。T8钢为共析昂，淬火温度为Ac

37、1以上3050。淬火温度780800，水冷（实验中有提到）。低温回火：150200。低温回火在保证高硬度的前提下降低钢的淬火内应力，减小脆性，使工件耐磨。2009 年复试题目名词解释（每个5分，共30分）偏析网状碳化物CCT曲线淬透性晶间腐蚀变态莱氏体讨论淬火钢回火过程中的组织转变过程（20分）答：13年三题讨论40Cr、T8钢的热处理工艺，如淬火温度、淬火介质和回火温度等。（15分）答：11年五题讨论完全退火、不完全退火和球化退火的概念或划分依据，以及各自的目的。（15分）答：、完全退火：将亚共析钢加热至Ac3以上20-30，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而接近平衡的组织，这种热处

38、理工艺称为完全退火。完全退火的目的主要是细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，便于切削加工，并为加工后的零件的淬火做好组织准备。完全退火只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢。过共析钢若加热至Acm以上单相奥氏体区，缓冷后会析出网状二次渗碳体，使钢的强度、范性和韧性大大降低。不完全退火：亚共析钢在Ac1- Ac3之间或过共析钢在Ac1-Accm之间两相区加热，保温足够时间，进行缓慢冷却的热处理工艺，称为不完全退火。不完全退火，可以起到细化晶粒，改善组织，降低硬度和消除内应力的作用。典型例子就是球化退火。球化退火：球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺，主要用于过共析钢，如碳素

39、工具钢、低合金工具钢和滚珠轴承钢。球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性能，以及获得均匀的组织，并为最后的淬火处理做组织准备。其加热温度范围一般取Ac1以上20-30经球化退火后组织的优点：由片状变成粒状珠光体，降低硬度，改善切削加工性能。粒状珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形开裂倾向小，即淬火的工艺性能好。能获得最佳的淬火组织，即马氏体片细小，残余奥氏体量少，并保留一定量均匀分布的粒状碳化物。另外具有明显网状碳化物结构的钢材，必须先进行正火消除碳化物网，再进行球化退火。画出按组织组成分区的铁碳相图，写出三个三相反应，并写出含碳量3.5%的铁碳合金冷却到室温

40、时的组织组成，计算各组织的相对含量。（20分）答：略2008 年复试题目一 名词解释（每个5分，共30分）1. 区域偏析2. 魏氏组织3. 过冷奥氏体4. 热稳定化5. 应力腐蚀6. 二次淬火二 简述热变形钢的组织形式（20）答：（此题我实在不知道，金属材料学课上好像没学过“热变形钢”，答案是我复制粘贴过来的。我一直觉得热变形是热轧或热挤压一类的内容）纤维状组织钢凝固时所产生的枝晶偏析具有相对稳定性。由枝晶偏析显示的“初生晶粒”随钢坯外形改变而延伸。处于原枝晶间的范性夹杂物也一起形变。随着形变量的加大，“初生晶粒”从最初的柱状或等轴形逐渐变成条带状或者纺锤形。被延伸拉长的枝晶干和枝晶间就构成了

41、形变钢中的“纤维”。带状组织热变形钢试样磨片用含CuCl2的试剂浸蚀后放在显微镜下观察，发现原来在肉眼观察时所看到的那些纤维经过放大以后变成黑白交替的条带，称之为原始带状组织，它是由树枝状结晶（偏析）所引起的。其中黑色条带相当于原树枝状晶较纯的枝干，白色条带相当于原富含杂质的枝间区域。在热变形钢中还会出现另外一种形式的带状组织。这种带状组织使用普通硝酸酒精试剂侵蚀的情况下就能显露出来。这里所看到的交替相间的条带是由不同的组织构成，称为“显微组织带状”。这些不同的组织是固态相变的结果，所以也把这种带状组织称为二次带状组织。二次带状组织的形成意味着碳在固态相变中发生了不均匀的重新分布（二次碳偏析）

42、。只有在一次带状组织的基础上才会出现二次带状组织，二次带状组织有两种情况：在铁素体条带中含有硅酸盐，同时珠光体条带中含有硫化物。也就是说，铁素体出现在原枝晶干，珠光体出现在原枝晶间。这种二次带状的碳浓度分布与凝固时碳的枝晶偏析是一致的，称为“顺态”的二次碳偏析。在铁素体条带中含有硫化物，同时珠光体条带中含有硅酸盐。这种情况表明，在固态相变时发生了碳浓度分布的逆转，碳从枝间处扩散到了枝干。这种二次带状的碳浓度分布称为“逆态”的二次碳偏析。带状组织使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向范性和韧性降低。铁素体珠光体带状组织还使钢的切削加工性变坏。钢材若出现了带状组织，加工时其表面光洁度就差；渗碳时易引

43、起渗层不均匀，热处理时易产生变形且硬度不均匀等缺陷。魏氏组织凡新相从母相中脱溶析出，新旧相之间有一定的位向关系，同时新相的中心平面与母相的一定结晶学平面重合时，这样一种具有纹理特征的组织可统称为魏氏组织。在亚共析钢中，当从奥氏体相区缓慢冷却通过Ar3-Ar1温度范围时，铁素体沿奥氏体晶界析出，呈块状。如果冷却速度加快时，则铁素体不仅沿奥氏体晶界析出生长，而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部，铁素体片之间的奥氏体最后变为珠光体。这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状的先共析铁素体称为魏氏组织铁素体。如果奥氏体比较粗大，冷却速度又比较快时，一般来讲，容易产生魏氏组织铁素体。退火可消除魏氏组织。“反常

44、”组织在原奥氏体晶界分布着粗厚的网状渗碳体，在此粗厚渗碳体的两边有很宽的游离铁素体，这样的组织称为“反常”组织。研究指出，钢在奥氏体相区加热温度越低（特别是在Acm-A1温度区间加热时），奥氏体就越不均匀，其中含有大量未溶的碳化物或氮化物。越是在这种加热条件下，越容易形成“反常”组织。就冷却条件来说，冷却越缓慢，以致Ar1温度非常接近A1温度时，越容易产生“反常”组织。钢的含碳量与共析含碳量相距越远时，形成“反常”组织的倾向就越大。此外，“反常”组织的出现也与钢中的含氮量和加铝量有关。所有这些条件都是和离异共析体形成的基本原理相一致。网状碳化物过共析钢轧后在冷却过程中沿奥氏体晶界析出先共析渗碳

45、体。依钢的含碳量、形变终止温度和冷却速度的不同，先共析渗碳体呈半连续或连续网状。三 钢回火转变后的组织有哪些？（15）答：低温回火：150250，回火马氏体：中温回火：350500，回火屈氏体；高温回火：500650，回火索氏体或粒状珠光体。回火马氏体高碳钢在150-250低温回火，得到回火马氏体组织。回火马氏体光学显微镜下呈暗黑色片状组织，比淬火马氏体易受腐蚀。在电子显微镜下可以观察到片状相内分布着薄片状碳化物，两者保持共格关系。低碳板条状马氏体低温回火后，只是碳原子的偏聚，与淬火马氏体没有显着差别。回火屈氏体在350-500进行中温回火后，得到回火屈氏体组织。其组织特征是：相仍保持板条状或

46、者片状形态，其上分布着微细粒状渗碳体，在光学显微镜下难以分辨，在电子显微镜下才能辨清两相。回火索氏体在500650进行高温回火，得到回火索氏体组织。其组织是由细粒状渗碳体和等轴状铁素体所构成的复相组织。粒状珠光体共析钢或马氏体在650-A1之间回火时，粒状渗碳体明显粗化。此种粒状珠光体与球化退火所得到的组织相同。范性很好，强度较低。四合金元素对铁碳相图的影响（15）答：根据合金元素对铁碳相图中临界点的影响，可以把合金元素分为两大类：扩大奥氏体相区的元素和缩小奥氏体相区的元素。扩大奥氏体相区的元素：这类元素均使A4点升高，A3点和A1点降低。如Mn、Ni、Cu、N等。按照对奥氏体相区扩大的程度，

47、通常又可以把这类合金元素细分为两种：开启奥氏体相区的元素：在这类元素(M)与铁组成的二元相图中，奥氏体相区存在的温度范围变宽，相应地和相区缩小，并在一定温度范围内铁与该元素可以无限固溶。如 Mn、Co、Ni等。扩大奥氏体相区的元素：这类合金元素的作用与上面的合金元素相似，但它们不与铁无限固溶。如C、N、Cu等。缩小奥氏体相区的元素：这类元素均使A4点降低，A3点和A1点升高。如Si、Ti、Cr、Mo等。根据铁与合金元素组成的二元相图，通常也可以把缩小奥氏体相区的合金元素细分为两种：封闭奥氏体相区的元素：在这类元素与铁组成的二元相中，奥氏体相区被铁素体相区所封闭，形成奥氏体圈。如V、Cr、Ti、

48、W、Mo、Al、Si等。缩小奥氏体相区的元素：这类元素与封闭奥氏体相区的元素相似，但由于在一定浓度出现了金属化合物，破坏了奥氏体圈，使奥氏体相可以在相当大的浓度范围内与化合物共存。如 B、Nb、Zr等五列出结构钢、轴承钢、工具钢、耐蚀钢、耐热钢的具体热处理工艺（20）答：（这道题涉及太广，基本上是一半的学习内容啊，我很怀疑考生们做完这道题还有没有力气做下边的了。答案给出的热处理工艺太细了，我觉得不必记那么细）（一）、结构钢比如调质钢（淬火+高温回火。答案给出的热处理工艺太细了，我觉得调质钢记得淬火+高温回火。淬火Ac3以上3050。回火500600即。时间不必记得那么细，冷却方式记住是水冷、油

49、冷还是空冷就行了）1 淬火淬火温度，理论加热温度在Ac3以上3050，一般含钨、钒、铝的合金钢加热温度可取高些，含锰则低些。尺寸小、形状复杂的工件淬火加热温度取下限，而尺寸大形状简单取上限。加热时间 盐浴炉按0.4-0.6min/mm，气体介质加热炉按1.5-1.8min/mm来估算。冷却介质  一般合金调质钢，均用油做淬火剂。2 回火  调质钢淬火后应进行高温回火才能获得会后索氏体组织。回火温度  取500-600之间。回火时间  合金钢一般可取0.5-1小时冷却介质  除了回火脆性敏感的钢材需要快冷外（用水或油），其他的钢材可在空气中冷却。

50、40Cr热处理工艺正火在空气介质炉中加热至850-870，置于空气中冷却。退火在空气介质炉中加热至830-850，随炉降温。淬火 水淬温度为830-850，油淬为850-870，小尺寸油冷，大尺寸水-油双液冷却。回火  通常在500-650回火，置于水中或油中冷却。（二）、轴承钢  GCr15钢（老师把这个钢号读作“滚-Cr-15”，我估计和轴承里面的滚珠有关）淬火前先进行球化退火。温度780800。淬火温度选在820-850。淬火后的组织为马氏体+未溶粒状碳化物+少量残留奥氏体。然后低温回火。GCr15钢取150-160，含有硅、钒的钢取175回火。回火保温时间一般为2小

51、时。轴承零件经淬火低温回火后，具有良好的接触疲劳强度和耐磨性，其显微组织为隐回火马氏体基体上分布着细小的粒状碳化物。轴承钢是过共析钢，因此必须采用不完全淬火。（三）、工具钢比如低速刃具及量具用钢（我觉得记住球化退火预处理+淬火+低温回火就差不多了）1 球化退火  球化退火在锻后进行。目的除了软化钢材，便于切削加工外，更重要的是为以后淬火提供较为理想的原始组织，即球状珠光体。退火加热温度通常取在Ac1以上20-40，保温时间一般取2-4小时。经保温后可随炉（不大于50/h）冷却或采用等温冷却（一般取在680700）。如果球化退火前，钢中存在严重的网状碳化物，则应先进行加热温度高于Ac3

52、的正火，然后在退火。含钨较高的钢采用高温回火。2 淬火  目的是获得马氏体和过剩碳化物组织，以提高钢的硬度和耐磨性。加热温度：亚共析钢采用完全淬火，即Ac3以上30-50；过共析钢采用不完全淬火，即Ac1以上30-50。加热保温时间，可按刃具的有效厚度计算。在盐浴炉中加热，碳钢取20-25s/mm；合金钢取25-30s/mm。（时间怎么算不必记，答题时写个足够长或适量就行了）淬火的冷却，碳钢通常采用水淬油冷（双液淬火），直径小于8mm的小刀刃，可以采用油淬，或用170-190的碱液（或盐液）分级或等温冷却。合金钢可采用较缓和的介质冷却，使淬火变形减小，通常采用油淬或熔盐分级淬火。（冷

53、却方式也不必记忆。类似本段的这种数据，除了专门做这个钢种的人，一般记不住的）3 低温回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，应采用低温回火。回火温度，碳钢一般取160-180； 举例：9SiCr的热处理工艺等温球化退火：加热温度790-810，经2-4小时保温后，于700-729等温保温6-8小时。淬火的加热温度为850-870，淬火的冷却，可根据刀具尺寸及形变程度的要求分别选用油淬和分级淬火（Ms点稍高处约180左右停留2-5分钟）或等温淬火（在Ms点稍高处180-200或稍低处160，停留约30-60分钟）。9SiCr钢的回火温度应根据刃具

54、要求的硬度来确定，一般取在170-220之间保温2小时左右。再比如高速钢1 球化退火目的在于取出锻造后的内应力，消除不平衡组织，降低硬度，获得较细小的晶粒，以便于切削加工和为以后淬火提供良好的原始组织。退火温度选在860-880之间。退火保温时间一般为2-4小时。然后等温退火，打开炉门于740-750等温六小时再以不大于30/h冷到500-550出炉。2 淬火目的是通过加热使尽可能多的碳及合金元素溶入奥氏体中，冷却后得到合金度很高的马氏体组织，从而为后的高的红硬性与耐磨性打下基础。淬火前，一般刀具采用800-850预热，而大截面、形状复杂的道具采用两次预热。第一次在600-650，第二次在80

55、0-850。淬火温度：W18Cr4v为1280，加热时间根据加热温度、加热介质、装炉量和碳化物的形态等因素考虑，最短不超过30s。冷却介质为空气或油，采用等温退火，在240-280硝盐内进行，等温时间2-4小时，然后空冷。3 回火  淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，一般采用560回火，每次回火保温均采用1小时（大型刀具1.5小时）。通常还要进行二次回火、三次回火。（减少回火次数的措施：淬火后立即在-80-70低温处理，然后在进行一次回火）（四）、耐蚀钢（下面两种，记一个就够了）Cr13型马氏体不锈钢热处理工艺加热到1000空冷即可

56、得到马氏体组织，然后根据使用条件来决定回火温度。若要求高的硬度，取200-250低温回火；若要求热强度，则取600-750高温回火。188型奥氏体不锈钢的热处理工艺（含Cr 18%、含Ni 8%左右的钢，如1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti）1 固溶处理  固溶处理的温度一般为1050-1150，钢的含碳量越高，固溶处理温度也越高。保温时间与钢材厚度和直径有关，厚度为1mm，时间为5min；2-3mm,时间为15min；4-12mm，时间为30min.（有下划线的部分没必要记）加热保温后，薄壁零件可以空冷，其他均进行水冷。（冷却方式也没必要记太细）2 消除内应力处理  为消除切削加工后的残余应力，通常采用300-350的消除应力退火，保温1-2小时后空冷。3 稳定化处理  这种方法针对含钛、铌的不锈钢而设置的。钢中加入钛或铌可消除晶间腐蚀，但是他们的效果必须通过稳定化处理后才能保证。将钢加热至850-900，保温2小时，空冷。（五）、耐热钢（耐热钢我彻底没印象了1 铁素体-珠光体耐热钢12Cr1MoV如12Cr1MoV钢制锅炉过热管，工作时管壁温度可达580，其热处理工艺是加热至980-1020，保温，淬火或空冷后进行710-750回