发布时间 : 星期一 文章工程材料与热处理 第5章作业题参考答案更新完毕开始阅读bf3a9f5acfc789eb172dc8af
1. 奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？
奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。（1） 加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。（2） 加热速度。加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。（3） 钢的化学成分。在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。（4） 钢的原始组织。钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。
传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。
2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。
转变产物 组织 性能 珠珠光体是铁素体和渗碳体的机械混珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之光合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较体 基体上。转变温度越低，层间距越小。 好。 上贝氏体组织形态呈羽毛状，在光学贝上贝氏体强度较低，塑性和韧性较差。下显微镜下，铁素体呈暗黑色，渗碳体氏贝氏体强度较高，塑性和韧性也较好，具呈亮白色。下贝氏体组织形态呈黑色体 有良好的综合力学性能。 针状。 板条状马氏体具有较高硬度、较高强度与板条状马氏体由一束束平行的长条马较好塑性和韧性相配合的良好的综合力学状晶体组成，其单个晶体的立体形态氏性能。针片状马氏体具有比板条状马氏体为板条状。针片状马氏体由互成一定体 更高的硬度，但脆性较大，塑性和韧性较角度的针状晶体组成。 差。
3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？
因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。
4.判断下列说法是否正确，为什么？
（1）钢在奥氏体化冷却，所形成的组织主要取决于钢的加热速度。 （2）低碳钢和高碳钢零件为了切削方便，可预先进行球化退火处理。 （3）过冷奥氏体的冷却速度越快，钢件冷却后的硬度越高。 （4）钢经淬火后处于硬脆状态。
（5）马氏体中的碳含量等于钢中的碳含量。 （1）错误，取决于钢的冷却速度。
（2）错误，低碳钢工件为了便于切削加工，预先进行热处理应进行
正火，提高硬度。而高碳钢工件则应进行球化退火（若网状渗碳体严重则在球化退火前增加一次正火），其目的都是为了将硬度调整到HB200左右并细化晶粒、均匀组织、消除网状渗碳体。 （3）错误，钢的硬度主要取决于含碳量。 （4）正确。
（5）错误，钢中的含碳量是否等于马氏体的含碳量，要看加热温度。
完全奥氏体化时，钢的含碳量等于奥氏体含碳量，淬火后即为马氏体含碳量。如果是部分奥氏体化，钢的含碳量一部分溶入奥氏体，一部分是未溶碳化物，从而可以减轻马氏体因含碳量过高的脆性，也能细化晶粒，此时马氏体含碳量要低于钢的含碳量。
5.什么是Vk？其主要影响因素有哪些？
Vk是指淬火临界冷却速度。其主要受化学成分的影响：亚共析钢随着含碳量的增加，C曲线右移，过冷奥氏体稳定性增加，则Vk减小，过共析钢中随着含碳量的增加，C曲线左移，过冷奥氏体稳定性减小， 则Vk增大；合金元素中，除Co和Al以外的所有合金元素，都增大过冷奥氏体稳定性，使C曲线右移，则Vk减小。
6.什么是马氏体？其组织形态和性能取决于什么因素？
马氏体是在碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。其组织形态和性能取决于材料的成分和淬火速率。
7．马氏体转变有何特点？为什么说马氏体转变是一个不完全的转变？
（1）相变的无扩散性。 （2）切变共格性。
（3）新相与母相之间有一定的位向关系与惯习面。 （4）马氏体转变在一个温度范围内完成。 马氏体转变是一个不完全的转变。
由于多数钢的Mf（马氏体转变结束的温度点）在室温以下，因此钢冷却到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为 残余奥氏体（Ar），随碳含量的增加，Ar也随之增加。一般