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工程材料3,4章作业

工程材料作业

第三章

1.简述等温转变动力学曲线（C曲线）的意义和应用。

答：意义：（1）钢件热处理后的性能在很大程度上取决于冷却时

A转变产物类型和形态；（2）转变温度及冷却速度不同，过冷奥氏体

将按不同机理转变成不同组织（P、B、M）；（3）通过研究不同冷

却条件下钢中A组织的转变规律对于正确制定热处理工艺、合理选材

有重要的实际意义。

应用：

（1）等温淬火：将加热到淬火温度的零件淬入350℃至MS点之

间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体；

（2）等温退火：用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大

应力。操作时将零件加热到完全退火的高温区域，再冷却到A→P区域

等温，使发

生P转变。

（3）形变热处理：形变热处理将合金钢加热到两条C曲线中间的

A稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。

（4）定性解释连续冷却的奥氏体转变过程。

2.什么是贝氏体、珠光体和马氏体？其性能和组织有何特点？

答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。

贝氏体：碳过饱和的铁素体和细小碳化物的混合物。

马氏体：碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。

性能特点：

珠光体：韧性较大，珠光体团直径和片层间距越小，强度越高，

塑性也大。

而亚晶粒越细，晶体点阵畸变越大，则所得珠光体强度越高。

贝氏体：韧性、强度和硬度介于珠光体和马氏体之间，下贝氏体

综合性能更好，因为下贝氏体中，较小的碳化物不易形成裂纹，即使

形成，其扩展也将受到大量弥散碳化物和位错的阻止。贝氏体适用于

强度要求不太高又需要有一定韧性的场合。

马氏体：高强度、高硬度，其硬度在一定范围内随C含量的增加

而升高。相对而言，板条型马氏体具有较好的韧性，因此板条状马氏

体相对片状马氏体机械综合性能好。

组织特点：

珠光体组织形态：主要为片状珠光体，即是由一片铁素体和一片

渗碳体交替堆叠而成。片层方向大致相同的区域构成“珠光体团”。

一个原奥氏体晶粒内部往往有多个“珠光体团”，同一“珠光体团”

内片层取向基本相同。在珠光体形成的温度区间内，过冷度越大，则

珠光体片层间距越小。

贝氏体组织形态：主要分为上贝氏体和下贝氏体。

（1）上贝氏体为是渗碳体分布于条状铁素体之间，显微镜下整体

形貌呈羽毛状，又称羽毛状贝氏体。

（2）下贝氏体是渗碳体以细小颗粒分布于针状铁素体的内部，显

微镜下整体形貌呈针状组织。

马氏体组织形态：主要分为板条状马氏体和针状马氏体。

（1）针状马氏体：即为高碳马氏体，主要是在高碳钢和低碳合金

钢中，显微形貌呈针状。

（2）板条马氏体：即为低碳马氏体，主要是在低碳钢和低碳合金

钢中，显微形貌呈现板条状。

3.为什么要对钢件进行热处理？

答：通过热处理可以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能。热

处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。恰当的

热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化

晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。

4.淬火的目的是什么？常用的淬火操作有哪几种？指出各种淬火

操作在应用和材料组织结构上的异同点。

答：淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到

马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的

强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件

和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、

耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

常用的淬火操作有：单液淬火法、双介质淬火法、分级淬火法、

等温淬火法。

单液淬火法：这种方法操作简单，容易实现机械化，自动化，如

碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火。但其缺点是不符合理想淬火冷

却速度的要求，水淬容易产生变形和裂纹，油淬容易产生硬度不足或

硬度不均匀等现象。适合于小尺寸且形状简单的工件。

双介质淬火法：采用先水冷再油冷的操作。充分利用了水在高温

区冷速快和油在低温区冷速慢的优点，既可以保证工件得到马氏