热处理部分作业

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1、材料加工工艺和设备热处理部分作业王红宾50905190610概述1、从位错运动的角度论述钢在各种强化手段（固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化）下对强度和韧性的影响，并从机理予以解释。解：固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化都提高了强度。1）固溶强化，分为间隙式固溶强化和置换式固溶强化。（a）间隙原子在铁素体晶格中造成的畸变是不对称的，随着间隙原子浓度增加，微裂纹尖端的应力集中程度增加，使KIC显著降低，塑性和韧性明显下降。（b）置换式溶质原子的强化作用比间隙式溶质原子小得多，同样它对韧性的削弱也不明显。2）位错强化，

2、位错对金属材料塑性和韧性作用是双重的。（a）位错合并以及在障碍处塞积会促使裂纹形核。（b）位错在裂纹尖端塑性区内的移动可以缓解尖端的应力集中。体心立方晶体中在位错运动障碍前塞积的刃型位错可以通过Cottrell位错反应而萌生解理微裂纹，使KIC显著降低。3）细晶强化由于晶界两侧晶粒的取向不同和晶界本身原子的不规则排列，使得晶界比晶内的变形阻力增大，变形时需要消耗更多的能量，使KIC显著提高。晶粒越细，晶界面积越大，裂纹尖端附近从产生一定尺寸的塑性区到裂纹扩展所消耗的能量也越大，因而在细晶强化的同时将明显提高材料KIC。细晶

3、强化是各种强化机制中唯一能使材料在强化的同时并使韧性提高的方式。4）析出强化通常析出的第二相或夹杂物韧性的比基体差，一般位错无法切割粒子，位错无法切过的粒子与基体界面常为位错和位错圈存在地、应力集中点，也是微裂纹源点，并导致KIC降低和冷脆转折温度升高。2、解释为何亚结构为位错的马氏体具有较好的强韧性配合。解：材料加工工艺和设备热处理部分作业王红宾50905190611）相同成分的位错型马氏体与铁素体比较，由于马氏体具有的位错密度比较高，所以它具有高的强度。位错型马氏体与具有孪晶亚结构的马氏体比较，它的含碳量低，其晶体结构

4、接近体心立方结构，固溶强化作用相对较小，因此对韧性损害较小。2）马氏体中位错亚结构可动性较孪晶大。由于位错的运动能缓和局部地区的应力集中，延缓裂纹形核。对于已有裂纹，位错可削减裂纹尖端应力峰。3）大部分具有位错亚结构的马氏体晶体形态呈板条状，电子显微镜下各板条晶在原始奥氏体晶粒内部排列成束状，说明马氏体相变时，晶体之间不发生相互撞击作用，因此这类马氏体中不会出现显微裂纹。4）这类马氏体Ms点比较高，一般淬火条件下，不可避免有自回火现象。在回火的第一阶段，碳化物在位错线上形核，所以它们在马氏体中分布比较均匀，对提高韧性有益。

5、1金属的加热1、简述加热温度不当将导致的热处理缺陷，并给出消除缺陷的方法。1）过烧基本特征是在粗大晶粒的晶界上出现局部熔化或氧化现象。过烧导致在晶界处产生严重的晶界裂纹或在随后的淬火过程中中产生淬火开裂。发生过烧的工件不能再使用，只能做废品处理。2）过热加热温度过高或保温时间过长将导致奥氏体晶粒剧烈长大，并在以后的退火、正火过程中形成粗大的铁素体晶粒或魏氏组织，或在淬火后形成粗大淬火马氏体。高碳的粗大针状马氏体内部及原奥氏体晶间存在明显的显微裂纹，它是导致淬火开裂及脆断的策源地。由于控温不当导致加热温度过高，在已经引起过热

6、的情况下应采用较缓慢的冷却以获得平衡组织，再次加热到正常温度即可获得细晶粒奥氏体。如果过热后仍进行淬火，得到粗大的不平衡组织，则应采取以下方法进行校正以消除组织遗传。材料加工工艺和设备热处理部分作业王红宾5090519061（1）采用中间退火已经淬火的过热钢。采用一次中间退火，得到细小的平衡组织。这种退火可用等温退火，也可用连续冷却退火，而以等温退火效果好。（2）多次加热和冷却。新旧相之间虽然有一定的位向关系，但每经一次转变，位向关系就可能遭到一些破坏。经过多次加热和冷却，晶体学位向关系就可能基本被破坏，从而使过热组织得到

7、校正。（3）采取高温回火的方式处理。淬火获得的过饱和体心固溶体转变为已经发生回复再结晶的铁素体和在其亚晶界分布的渗碳体。3）欠热当加热不足（温度低或时间短）工件未充分奥氏体化，钢种第二相未能完全溶解，因此，在冶炼及热加工过程中存在的成分及组织缺陷如偏析、粗大自由铁素体（或魏氏组织）、网状碳化物等，就不能充分消除。欠热也不能消除因组织遗传带来的某些过热缺陷。欠热直接结果是：产生淬火硬度低、硬度不均匀（软点）、红硬性下降。产生欠热时，可将钢件进行一次退火或正火处理后再重新淬火。2、简述传热的三种方式，并对三种传热方式进行比较。

8、传导传热：温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间热能的传递过程，称为传导传热。辐射传热：物体以电磁波的形式向外发射能量的过程，称为辐射传热。对流传热：依靠流体微团的宏观运动而进行的热量传递。三种传热方式的概括比较：（1）综合传热：实际工件在传热过程中，三种传热方式同时存在，所不同的是有的场合这种传热方