《材科热处理原理》思考题

1、材科热处理原理思考题第一章固态相变概论1. 金属固态相变的主要类型有哪些？2. 热力学主要的状态函数与状态变数之间的关系如何？3. 金属固态相变按（1）相变前后热力学函数、（2）原子迁移情况、（3）相变方式分为哪几类？4. 金属固态相变有哪些特点？5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么？加以说明。6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？加以说明。7. 何谓热处理？热处理的目的是什么？热处理在机械加工过程中作用有那些？热处理与合金相图有何关系？8. 金属固态相变主要有哪些变化?9. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响？Acl、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm一些

2、概念：固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制第二章钢中奥氏体的形成1. 奥氏体（A）的晶体结构，组织形态与性能有什么特点？奥氏体形成的热力学条件是什么？共析钢的珠光体（平衡态组织）向奥氏体转变属

3、于何种转变？试说明珠光体向奥氏体转变过程。钢在实际热处理加热和冷却过程时的临界点为什么偏离相图上的临界点？实际的临界点如何表示？实际的临界点与加热和冷却速度有什么关系试以碳扩散的观点说明奥氏体长大机理。（奥氏体的形成包括哪几个过程？为什么说奥氏体形成是以C扩散为基础并受碳扩散控制的？）2. 说明奥氏体形成时铁素体先消失的原因。3. 非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有哪些异同？共析碳钢奥氏体等温形成动力学（TTA图）有什么特点？非共析钢和共析碳钢奥氏体等温形成动力学图有什么异同？影响奥氏体等温形成的形核率的因素有哪些？如何计算A线长大速度？影响奥氏体转变速度的因素有哪些？如何影响？（

4、奥氏体等温形成动力学（形核与长大）的经验公式）（为什么温度升高，奥氏体转变速度加快？）（合金元素对奥氏体的形成速度有什么影响？）4. 合金钢的奥氏体形成动力学有什么特点？连续加热时奥氏体形成动力学有什么特点？试以连续加热时奥氏体的形成动力学曲线，说明奥氏体形成时临界点的变化。5. 连续加热时奥氏体形成在动力学、转变机理、奥氏体状态上有什么特点？8级奥氏体晶粒的共析钢中，每平方毫米含多少个奥氏体晶粒？每个奥氏体晶粒中含多少个铁、碳原子？每个奥氏体晶胞中含多少个碳原子？6. 奥氏体晶粒度的概念，晶粒度级别与晶粒大小的关系式。7. 何谓起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度？试加以比较。如何显示和评定晶

5、粒度级别？影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些？如何影响？如何防止和控制奥氏体晶粒长大？（如何获得细小的奥氏体晶粒？）8. 合金元素对奥氏体的晶粒长大有什么影响？为什么用Al脱氧的钢或加入Ti、V、Zr、Nb等合金元素的钢是本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定细小，而本质粗晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定粗大？试加以解释。9. 含碳量对亚共析钢的奥氏体晶粒长大倾向有何影响10. 含碳量为0.8%的钢分别在950C、860C下进行奥氏体化，其奥氏体形成速度、奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度个有何区别？11. 为什么奥氏体晶粒随温度的升高而长大？12. 获得何种状态的奥氏体晶粒为理想？为什么

6、？（提示：从奥氏体晶粒度、奥氏体成分均匀化程度上加以说明。）一些概念：奥氏体（化）、重结晶、粒状奥氏体、针状奥氏体、过热度、奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体、奥氏体成分均匀化、奥氏体等温形成动力学曲线（图）、线长大速度、晶粒度、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度、本质粗晶粒钢、本质细晶粒钢、正常长大、异常长大、过热、过热敏感性、过烧、组织遗传、相遗传第三章珠光体转变1. 何谓珠光体片间距？片状珠光体片间距与过冷度有什么关系？（珠光体片间距与与哪些因素有关？）（影响珠光体片间距的因素有哪些？如何影响？）2. 何谓珠光体团？珠光体团的直径与哪些因素有关？3. 片状珠光体可分为哪几类？试说明形成温

7、度、片间距和力学性能上的特点。4. 片状珠光体的形成包括哪两个基本过程？珠光体形成热力学条件是什么？共析钢的奥氏体向片状珠光体转变属于何种转变？试说明奥氏体向片状珠光体的转变过程（形成机制）。（试说明珠光体转变是以C扩散为基础并受C扩散控制的相变）5. 片状珠光体长大方式有哪些？试以碳扩散的观点说明片状珠光长大机理？6. 简述粒状珠光体的形成过程。（片状珠光体转为粒状珠光体机制）分析珠光体转变动力学图并说明珠光体转变动力学的特点。影响珠光体转变动力学的因素有哪些？如何影响？7. 合金钢的珠光体转变有什么特点？8. 非共析钢的珠光体形成和转变动力学图与珠光体转变共析钢的有何差异9. 珠光体常见形

8、态有哪些？从形态、力学性能上加以比较。（珠光体有哪两种基本形态？它们在力学性能上有何差异？）（珠光体的力学性能、影响力学性能的因素、片状珠光体和粒状珠光体在力学性能的差异。）（试说明粒状珠光体在力学性能优异的原因。）珠光体的力学性能有什么特点？影响珠光体的力学性能的因素有哪些？如何影响？片状珠光体和粒状珠光体在力学性能上有何差异?10. 为什么珠光体片间距越小，珠光体的强度和塑性越高？11. 说明先共析相的析出条件、形态15含碳量为1.0%的钢在900C下锻造停锻后（1）空冷，（2）炉冷，冷到室温的组织状态如何？他们在力学性能上是否相同？为什么？对碳钢采用何种热处理工艺可获得：（a）索氏体；（

9、b）回火索氏体，并说明这两种组织形态以及力学性能有何差异。16. 一些概念：珠光体型转变、贝氏体型转变、马氏体型转变、片状珠光体、粒（球）状珠光体、索氏体、屈氏体、珠光体片间距、珠光体团、领先相、纵向长大、横向长大、先共析相、伪共析转变、伪珠光体、共析组织、魏氏组织、铅浴淬火（派登处理）、相间析出、特殊碳化物、孕育期。第四章马氏体转变1. 马氏体和马氏体转变的含义是什么？2. 马氏体的晶体结构的类型如何？试加以说明。3. 何谓马氏体正方度？为什么有些钢的马氏体具有异常正方度？4. 试绘出碳原子在马氏体点阵结构中的可能位置构成的三个亚点阵图。马氏体转变有哪些主要特征?（五个特征的内容：非恒温性、

10、切变共格性和表面浮凸效应、无扩散性、与奥氏体存在着严格的晶体学关系、可逆性）5. 哪些实验现象可以说明马氏体转变具有无扩散性？6. 为什么钢中马氏体转变必须在连续冷却过程中转变？而恒温马氏体的数量很少？7. 为什么钢中马氏体转变不能进行到底，而总有一定的残余奥氏体？马氏体有哪两种基本形态？它们在亚结构以及力学性能上有什么差异？影响马氏体形态及其内部亚结构的因素有哪些？（马氏体有哪两种基本形态？它们在力学性能上有什么差异？）（两种基本形态是板条马氏体和片状马氏体：形成的钢和合金、形成温度、组织特征、亚结构、与奥氏体的晶体学关系、形成过程、残余奥氏体）（马氏体的形态和亚结构与合金成分、Ms点有什么

11、关系？）比较板条马氏体和片状马氏体：形成的钢和合金、形成温度、组织特征、金相形态、立体形态、亚结构、晶体类型、与奥氏体的晶体学关系、形成过程、残余奥氏体。8. 各种碳钢的淬火马氏体形态如何？9. To、Ms、Mf、Md点有什么物理意义？Ms点为什么很低?10. 马氏体转变的热力学学条件是什么？驱动力是什么？马氏体的形成条件是什么？11. 影响钢的Ms点因素有哪些？如何影响？（C和合金元素对钢的Ms点有什么影响？）12. 测定钢的Ms点有什么意义？13. 在Ms点以上或以下对马氏体进行塑性变形，对马氏体转变的规律有何影响？14. 马氏体转变的动力学主要有哪几种方式？各种方式有什么特征?15. 马

12、氏体降温转变的规律是什么？16. 切变型马氏体转变的特征是什么？以马氏体转变的二次切变模型（KS切变模型和GT模型）说明马氏体的形成过程和马氏体亚结构的形成。17. 马氏体的力学性能有何特点？为什么？18. 钢中马氏体具有高硬度、高强度的本质是什么？19. 马氏体的硬度和淬火钢的硬度与哪些因素有关？合金元素影响如何？20. 马氏体的硬度、强度和韧性与含碳量及亚结构的有什么关系？（马氏体的力学性能的显著特点、马氏体高硬度、高强度的本质；马氏体相变强化机制）（为什么钢中板条马氏体具有较好的强韧性，而片状马氏体的塑性和韧性差？）（说明钢中马氏体的常见形态，亚结构以及力学性能特点。）（说明钢中马氏体的

13、形态对力学性能的影响。）21. 马氏体的硬度、强度和韧性与含碳量及亚结构有什么关系？（说明钢中马氏体的常见形态，亚结构以及力学性能特点。）22. 区别马氏体的固溶强化、相变强化、时效强化、晶界强化。23. 淬火钢的硬度与马氏体的硬度是否相同？为什么？24. 马氏体的物理性能有何特点？25. 什么是显微裂纹敏感度？影响形成显微裂纹敏感度的因素有哪些？什么是奥氏体稳定化?奥氏体稳定化分为哪几类？影响奥氏体稳定化的因素有哪些？如何影响？奥氏体稳定化在实际生产中有何应用？26. 马氏体转变在实际中有何应用？简要说明。一些概念：马氏体转变、马氏体、马氏体转变的非恒温性、马氏体转变不完全性、马氏体转变的切

14、变共格性、表面浮凸、第二类共格、马氏体转变的无扩散性、位向关系、惯习面、西山关系、K-S关系、G-T关系、马氏体转变的可逆性、马氏体的正方度（c/a）、板条（低碳、位错）马氏体、片状（针状、高碳、挛晶）马氏体、蝶状马氏体、薄片状马氏体、1氏体、马氏体板条、板条马氏体束、马氏体领域、板条马氏体块、隐晶（针）马氏体、形变诱发马氏体、残余奥氏体、惯习面、位向关系、Ms（马氏体开始转变温度）、Mf（马氏体转变终止点）、Md（形变诱发马氏体点）、马氏体变温转变、马氏体等温转变、马氏体爆发式转变、马氏体表面转变、奥氏体稳定化、奥氏体热稳定化、奥氏体机械稳定化、马氏体固溶强化、马氏体相变强化、马氏体时效强化

15、、马氏体晶界强化、冷处理、马氏体转变的超塑性（相变超塑性）、显微裂纹、显微裂纹的敏感度、形状记忆合金、形状记忆效应、热弹性马氏体、伪弹性、强韧化热处理、自回火第五章贝氏体转变1. 贝氏体转变的主要特征（七个主要特征）有哪些？2. 贝氏体的组织形态有哪几种？其晶体结构有何特点？比较比较无碳化物贝氏体、上贝氏体和下贝氏体的组织特征（金相形态特征、电镜形态特征、立体形态特征、形成温度、组成、铁素体的形态及分布、碳化物的形态及分布、亚结构、与奥氏体的晶体学关系）3. 分析贝氏体转变的动力学图，说明贝氏体转变的动力学特点和影响因素4. 贝氏体转变的热力学条件是什么？Bs、Bf点有什么物理意义？5. 贝氏

16、体的形成包括哪两个基本过程？简述贝氏体的形成过程。6. 简述上贝氏体、下贝氏体和无碳化物贝氏体形成机理。7. 贝氏体力学性能有何特点？影响贝氏体强度和韧性的因素有哪些？8. 上贝氏体和下贝氏体在组织形态和力学性能上有什么差异？（上贝氏体和下贝氏体的强韧性有什么特点？并说明与形态的关系。）有些钢在实际生产中为什么希望得到下贝氏体组织？试从组织结构和力学性能的角度来分析。（在实际生产中常采用等温淬火的方法得到下贝氏体组织，而不是上贝氏体组织，为什么？）9. 比较奥氏体转变、珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变的主要特征。10. 何谓魏氏组织？魏氏组织的形态特征如何？对钢的力学性能的有什么影响？一些概

17、念：贝氏体、贝氏体转变上贝氏体、下贝氏体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、反常贝氏体、柱状贝氏体、£-FexC、贝氏体等温转变动力学图、Bs点、Bf点、Ws点、贝氏体转变的扩散性、切变机制、台阶机制、贝氏体有效晶粒尺寸、魏氏组织、铁素体魏氏组织、渗碳体魏氏组织。第六章过冷奥氏体转变动力学图1. 有关过冷奥氏体等温转变动力学图（C曲线、S曲线、TTT图）（1）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图分析：各线、区的意义；(2) 随过冷度增加，过冷奥氏体发生的哪三种转变(珠光体型转变、马氏体型转变、贝氏体型转变)？转变产物是什么？各属何种类型的转变？比较三种转变的特征。(过冷度与过冷奥氏体分解有什么关

18、系？)(3) 过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈“序形？(4) 非共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图与共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图的异同？(5) 合金钢的过冷奥氏体等温转变图类型如何(6) 加入合金元素或改变含碳量对该图有何影响？(7) 影响过冷奥氏体等温转变动力学图的形状因素有哪些？如何影响？(8) 采用金相硬度法测定共析钢冷奥氏体等温转变图的原理和过程。(9) 过冷奥氏体等温转变动力学图有何应用？2. 过冷奥氏体连续冷却转变图(CT图、CCT图)(1) 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变图分析：线、区的意义；(2) 不同的冷却速度下奥氏体发生的转变；(3) 何谓淬火临界冷却速度？影响淬火临界

19、冷却速度的因素有哪些？如何影响？对实际生产有何意义？(4) 非共析钢CCT图与非共析钢CCT图的异同点？(5) 另一种形式的CCT图(6) 采用金相硬度法测定过冷奥氏体连续转变动力学图的原理和过程。(7) 过冷奥氏体连续转变动力学图有何应用？(8) 分析亚共析钢的过冷奥氏体连续转变图各线、区的意义；3. 钢的TTT图和CCT图有什么区别与联系？4. 一些概念：过冷奥氏体等温转变动力学图(IT图、C曲线、TTT图)、过冷奥氏体连续转变动力学图(CCT图、CT图)、上临界冷却速度(淬火临界冷却速度)、下临界冷却速度、列表比较珠光体转变、马氏体转变和贝氏体转变的转变过程、转变特点、转变产物及产物的组

20、织形态、力学性能。（比较奥氏体转变、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变的形成温度、转变过程、领先相、切变共格性、扩散性、转变的完全性、转变的产物及其形态和组成、产物的硬度。）5. 碳和合金元素对奥氏体转变、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变有什么影响？6. 奥氏体化条件对珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变有什么影响？7. 应力和塑性变形对珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变有什么影响？材料中可能存在多种类型的固态相变（A、P、M、B、回火转变），碳钢在加热、冷却及回火时的组织转变的规律如何？综合题8. 比较奥氏体转变、珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变的主要特征。（比较奥氏体转变、珠光体转变、马

21、氏体转变、贝氏体转变的形成温度、转变过程、领先相、切变共格性、扩散性、转变的完全性、转变的产物及其形态和组成、产物的硬度。）9. 请绘制含碳量为0.77%的钢的过冷奥氏体等温转变图，标出各线、区代表的意义；并回答下列问题：（1）简要说明该图为什么呈“C字形？（2）该钢的过冷奥氏体随过冷度的增大将发生哪三种转变？转变产物及组成是什么？各属于何种类型的转变？（该钢的过冷奥氏体在高、中、低温发生哪些转变？）（3）列表简单比较上述三种转变的特征，产物的形态和性能。（4）若加入合金元素或改变含碳量对该图有何影响？（非共析钢和共析钢的TTT图有什么区别？该钢中加入Cr、Co、Al、Ni合金元素对TTT图有

22、何影响？）（5）说明采用金相硬度法测定共析钢冷奥氏体等温转变图的原理和方法。（试设计一种采用金相硬度法测定共析钢TTT图的方法。）第七章淬火钢的回火时的转变1. 什么是回火？回火的目的是什么？为什么说淬火组织为亚稳组织？为什么说淬火钢一定要进行回火？简述淬火钢回火时的组织转变过程。（淬火钢的回火时的组织转变的五个阶段：马氏体中碳的偏聚、马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物类型的转变、基体a相回复再结晶，碳化物聚集长大）淬火钢回火分为哪几个阶段？说明各阶段回火的温度范围，回火后的产物，产物的性能，各阶段转变过程有什么特点？2. 试简述马氏体分解阶段组织结构的变化。（简述回火时马氏体分解的转变过程。

23、）3. 简述回火时碳化物的转变过程。4. 简述回火时残余奥氏体的转变过程。5. 何谓回火马氏体？回火马氏体与马氏体在组织、性能上有何区别？6. 何谓回火屈氏体和回火索氏体？它们分别与屈氏体和索氏体在组织、性能上有何区别？7. 区别淬火钢回火过程中出现的碳化物£-FexC、门一Fe2C、xFesG、。一FeaC。8. 简述a相回复再结晶过程。9. 简述淬火钢回火过程中碳化物的转变过程和碳化物的聚集长大过程。碳化物有哪些类型？淬火钢回火过程中碳化物的转变方式有哪几种？试举例说明。碳化物聚集长大方式是什么？10. 淬火内应力分为哪几类？淬火钢回火时淬火内应力如何变化？11. 合金元素对钢回

24、火时过程（组织转变和力学性能的变化）有什么影响？淬火钢回火时力学性能的变化（1）低碳钢淬火后回火时力学性能如何变化?（2）高碳钢淬火后回火时力学性能如何变化?（3）中碳钢淬火后回火时力学性能如何变化?12. 淬火钢回火时强度、硬度、塑性、韧性、淬火裂纹等如何变化?（碳钢淬火后回火时，力学性能发生什么变化？）何谓回火脆性？回火脆性分为哪两类？各有什么特征?受哪些因素的影响？形成的机理是什么？如何减小和防止回火脆性？（何谓第一、第二类回火脆性？它们各有什么特征？）淬火钢回火分为哪几类？说明各回火的温度范围、回火后的组织和性能有什么特点？（45钢淬火后进行低温、中温、高温回火后的组织和性能有什么特征

25、？）13. 回火转变产物与过冷奥氏体分解产物在组织、性能和热处理工艺等方面有何区别？（1）回火马氏体、下贝氏体、马氏体（2）回火索氏体、索氏体（3）屈氏体、回火屈氏体（4）粒状珠光体、回火索氏体（5）回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体（索氏体和回火索氏体在组织形态上、性能上和热处理工艺上有何区别？）（简述淬火钢回火过程中，组织和力学性能的变化过程）。（碳钢显微组织变化对其力学性能的影响规律。）（比较回火马氏体、下贝氏体、马氏体的组织特点）14. 对碳钢采用何种热处理工艺可获得：（a）索氏体；（b）回火索氏体，并说明这两种组织形态以及力学性能有何差异。15. 一些概念：回火、碳原子偏聚、马氏体的

26、分解、马氏体双相分解、马氏体单相分解、自回火、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体、独立转变（离位析出、单独形核）、原位转变（原位析出、就地形核）、热陈化稳定、第I类内应力、第II类内应力、第III类内应力、回火抗力、二次淬火、二次硬化、回火脆性、第一类回火脆性、第二类回火脆性、&-FexC、门一Fe2C、xFe5C2、。一Fe3C。第八章合金的时效1. 熟悉概念：固溶处理、时效、时效硬化、脱溶、连续脱溶、不连续脱溶、局部脱溶。2. 试述Al-Cu合金的时效过程和脱溶物的结构，写出时效序列。3. Al-Cu合金的时效过程和淬火钢的回火过程有何共同点和不同点？4. 试述脱溶过程中出现过渡相

27、的原因。5. 试述过饱和固溶体脱溶转变的动力学及其印象因素合金体系中存在不同半径的粒子时，如果在一定温度下保温，则小颗粒溶解，大颗粒长大，其驱动力是什么？小颗粒如何溶解，大颗粒如何长大的？颗粒的平均半径如何随时间变化?6. 过饱和固溶体的分解机制有哪两种？他们有哪些区别？7. 试述时效脱溶过程中合金性能变化的规律及影响因素。8. 什么是时效合金的回归现象？举例说明其应用。9. 试述界面能和弹性应变能在无核相变中起的作用。10. 举例说明马氏体时效钢的时效过程和强化机制。11. 合金元素对铝合金时效过程有什么影响？举例说明。12. 合金元素对铝合金时效过程有什么影响？举例说明。比较概念1. 平衡转变和不平衡转变2. 平衡脱溶沉淀和不平衡脱溶沉淀3. 共格界面、半共格界面和非共格界面4. 惯习面和位向关系5. 固态相变的均匀形核和非均匀形核6. 界面过程和传质过程7. 协同型方式长大和非协同型方式长大8. 扩散型相变、非扩散型相变和半扩散型相变9. 一级相变和二级相变10. 有核级相变和无核相变11. 奥氏体形成动力学曲线（图）和过冷奥氏体转变动力学曲线（图）12. 奥氏体、过冷奥氏体和残余奥氏体13. 本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢14. 奥氏体起始晶粒度、本质晶粒度和实际晶粒度15.Ac1、A1、Ar116. Ac3、A