固态相变温度低,原子扩散更困难,例如固态合金中原子的扩散速度为—10-8cm/d,而液态金属原子的扩散速度为10-7cm/s。9-2 何谓奥氏体晶粒度?说明奥氏体晶粒大小对钢的性能影响? 答: 奥氏体晶粒度: 是奥氏体晶粒大小的度量。 当以单位面积内晶粒的个数或每个晶 粒的平均面积与平均直径来描述晶粒大小时, 可以建立晶粒大小的概念。 通常采 用金相显微镜100倍放大倍数下,在645mm范围内观察到的晶粒个数来确定奥 氏体晶粒度的级别。对钢的性能的影响: 奥氏体晶粒小:钢热处理后的组织细小,强度高、塑性好,冲击韧性高。 奥氏体晶粒大: 钢热处理后的组织粗大, 显著降低钢的冲击韧性, 提高钢的韧脆 转变温度,增加淬火变形和开裂的倾向。当晶粒大小不均匀时, 还显著降低钢的结构强度,引起应力集中,容易产生脆性断裂。9-3 试述珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片、粒状珠光体的形成过程? 答:珠光体形成时碳的扩散: 珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体和铁 素体形核, 造成其与原奥氏体形成的相界面两侧形成碳的浓度差, 从而造成碳在 渗碳体和铁素体中进行扩散, 简言之,在奥氏体中由于碳的扩散形成富碳区和贫 碳区,从而促使渗碳体和铁素体不断地交替形核长大,直至消耗完全部奥氏体。 片状珠光体形成过程:片状珠光体是渗碳体呈片状的珠光体。 首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核, 核刚形成时与奥氏体保持共格关系, 为减小 形核的应变能而呈片状。 渗碳体长大的同时,使其两侧的奥氏体出现贫碳区,从 而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件, 在渗碳体两侧形成铁素体后, 铁素体长 大的同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区, 这又促使形成新的渗碳体片。 渗 碳体和铁素体如此交替形核长大形成一个片层相间大致平行的珠光体区域, 当其 与其他部位形成的珠光体区域相遇并占据整个奥氏体时, 珠光体转变结束, 得到 片状珠光体组织。 粒状珠光体的形成过程:粒状珠光体是渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上。 粒状珠光体可以有过冷[1]奥氏体直接分解而成, 也可以由片状珠光体球化而成, 还 可以由淬火组织回火[2]形成。原始组织不同,其形成机理也不同。 这里只介绍由过冷奥氏体直接分解得到粒状珠光体的过程: 要由过冷奥氏体直接形成粒状珠光体, 必须使奥氏体晶粒内形成大量均匀弥散的 渗碳体晶核, 即控制奥氏体化温度, 使奥氏体内残存大量未溶的渗碳体颗粒; 时使奥氏体内碳浓度不均匀,存在高碳区和低碳区。再将奥氏体冷却至略低于 Ar1 以下某一温度缓冷, 在过冷度[3]较小的情况下就能在奥氏体晶粒内形成大量均 匀弥散的渗碳体晶核, 每个渗碳体晶核在独立长大的同时, 必然使其周围母相奥 氏体贫碳而形成铁素体,从而直接形成粒状珠光体。9-4 试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。 答: 贝氏体转变:是在珠光体转变温度以下马氏体转变温度以上过冷奥氏体所发生的 中温转变。与珠光体转变的异同点: 相同点:相变都有碳的扩散现象;相变产物都是铁素体 +碳化物的机械混合物 不同点:贝氏体相变奥氏体晶格向铁素体晶格改组是通过切变完成的, 珠光体相 变是通过扩散完成的。与马氏体转变的异同点(可扩展) : 相同点:晶格改组都是通过切变完成的; 新相和母相之间存在一定的晶体学位相 关系。不同点:贝氏体是两相组织,马氏体是单相组织;贝氏体相变有扩散现象,可以 发生碳化物沉淀,而马氏体相变无碳的扩散现象。9-5 简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构, 并说明它们在性能 上的差异。

固态相变温度低,原子扩散更困难,例如固态合金中原子的扩散速度为

—10-8cm/d,而液态金属原子的扩散速度为10-7cm/s。

9-2 何谓奥氏体晶粒度?说明奥氏体晶粒大小对钢的性能影响? 答: 奥氏体晶粒度: 是奥氏体晶粒大小的度量。 当以单位面积内晶粒的个数或每个晶 粒的平均面积与平均直径来描述晶粒大小时, 可以建立晶粒大小的概念。 通常采 用金相显微镜100倍放大倍数下,在645mm范围内观察到的晶粒个数来确定奥 氏体晶粒度的级别。

对钢的性能的影响: 奥氏体晶粒小:钢热处理后的组织细小,强度高、塑性好,冲击韧性高。 奥氏体晶粒大: 钢热处理后的组织粗大, 显著降低钢的冲击韧性, 提高钢的韧脆 转变温度,增加淬火变形和开裂的倾向。当晶粒大小不均匀时, 还显著降低钢的结构强度,引起应力集中,容易产生脆性断裂。

9-3 试述珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片、粒状珠光体的形成过程? 答:

珠光体形成时碳的扩散: 珠光体形成过程中在奥氏体内或晶界上由于渗碳体和铁 素体形核, 造成其与原奥氏体形成的相界面两侧形成碳的浓度差, 从而造成碳在 渗碳体和铁素体中进行扩散, 简言之,在奥氏体中由于碳的扩散形成富碳区和贫 碳区,从而促使渗碳体和铁素体不断地交替形核长大,直至消耗完全部奥氏体。 片状珠光体形成过程:片状珠光体是渗碳体呈片状的珠光体。 首先在奥氏体晶界形成渗碳体晶核, 核刚形成时与奥氏体保持共格关系, 为减小 形核的应变能而呈片状。 渗碳体长大的同时,使其两侧的奥氏体出现贫碳区,从 而为铁素体在渗碳体两侧形核创造条件, 在渗碳体两侧形成铁素体后, 铁素体长 大的同时造成其与奥氏体体界面处形成富碳区, 这又促使形成新的渗碳体片。 渗 碳体和铁素体如此交替形核长大形成一个片层相间大致平行的珠光体区域, 当其 与其他部位形成的珠光体区域相遇并占据整个奥氏体时, 珠光体转变结束, 得到 片状珠光体组织。 粒状珠光体的形成过程:粒状珠光体是渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上。 粒状珠光体可以有过冷^[1]奥氏体直接分解而成, 也可以由片状珠光体球化而成, 还 可以由淬火组织回火^[2]形成。原始组织不同,其形成机理也不同。 这里只介绍由过冷奥氏体直接分解得到粒状珠光体的过程: 要由过冷奥氏体直接形成粒状珠光体, 必须使奥氏体晶粒内形成大量均匀弥散的 渗碳体晶核, 即控制奥氏体化温度, 使奥氏体内残存大量未溶的渗碳体颗粒; 时使奥氏体内碳浓度不均匀,存在高碳区和低碳区。再将奥氏体冷却至略低于 Ar1 以下某一温度缓冷, 在过冷度^[3]较小的情况下就能在奥氏体晶粒内形成大量均 匀弥散的渗碳体晶核, 每个渗碳体晶核在独立长大的同时, 必然使其周围母相奥 氏体贫碳而形成铁素体,从而直接形成粒状珠光体。

9-4 试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。 答: 贝氏体转变:是在珠光体转变温度以下马氏体转变温度以上过冷奥氏体所发生的 中温转变。

与珠光体转变的异同点: 相同点:相变都有碳的扩散现象;相变产物都是铁素体 +碳化物的机械混合物 不同点:贝氏体相变奥氏体晶格向铁素体晶格改组是通过切变完成的, 珠光体相 变是通过扩散完成的。

与马氏体转变的异同点(可扩展) : 相同点:晶格改组都是通过切变完成的; 新相和母相之间存在一定的晶体学位相 关系。

不同点:贝氏体是两相组织,马氏体是单相组织;贝氏体相变有扩散现象,可以 发生碳化物沉淀,而马氏体相变无碳的扩散现象。

9-5 简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构, 并说明它们在性能 上的差异。