【正文】 金元素的作用,得到強(qiáng)度高、塑性好的性能。形變熱處理的主要優(yōu)點(diǎn)是： 　?、賹⒔饘俨牧系某尚闻c獲得材料的最終性能結(jié)合在一起，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過程，節(jié)約能源消耗及設(shè)備投資。　2）形變熱處理：形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化相結(jié)合的一種綜合強(qiáng)化工藝。這種工藝方法不僅可以提高鋼的強(qiáng)韌性，還可以大大筒化金屬材料或工件的生產(chǎn)流程。11. 形變熱處理。不要和淬透性混淆，淬透性才是指獲得淬硬層深度的能力?！?部分元素，例如Mn，Si等元素對(duì)提高淬透性能起到一定作用，但同時(shí)也會(huì)對(duì)鋼材帶來其他不利的影響?！?奧氏體均勻程度的影響 在相同冷度條件下，奧氏體成分越均勻，珠光體的形核率就越低，轉(zhuǎn)變的孕育期增長(zhǎng)，C曲線右移，臨界冷卻速度減慢，鋼的淬透性越高?！?奧氏體晶粒大小的影響 奧氏體的實(shí)際晶粒度對(duì)鋼的淬透性有較大的影響，粗大的奧氏體晶粒能使C曲線右移，降低了鋼的臨界冷卻速度。 淬透性主要取決于其臨界冷卻速度的大小，而臨界冷卻速度則主要取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，影響奧氏體的穩(wěn)定性主要是：　.化學(xué)成分的影響 碳的影響是主要的，當(dāng)C％％時(shí)，隨著奧氏體中碳濃度的提高，顯著降低臨界冷卻速度，C曲線右移，鋼的淬透性增大；當(dāng)C％大于時(shí)，鋼的冷卻速度反而升高，C曲線左移，淬透性下降。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時(shí)間等因素有關(guān)。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。即鋼淬火時(shí)得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。答：1) 淬透性（hardenability）表示鋼在一定條件下淬火時(shí)獲得淬透層深度的能力，主要受奧氏體中的碳含量和合金元素的影響。等溫淬火工藝特別適用于要求變形小、形狀復(fù)雜，尤其同時(shí)還要求較高強(qiáng)韌性的零件。d. 等溫淬火:工件加熱后，淬入溫度處于該鋼種下貝氏體(B下)轉(zhuǎn)變范圍的介質(zhì)中，保溫使之完成下貝氏體轉(zhuǎn)變，然后取出空冷。此工藝適用于形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格的合金鋼件。對(duì)于具有中間穩(wěn)定區(qū)(“兩個(gè)鼻子”)型TTT曲線的某些高合金鋼，分級(jí)溫度也可選在中溫(400～600℃)區(qū)。 c. 分級(jí)淬火:工件加熱后，淬入溫度處于馬氏體點(diǎn)(ms)附近的介質(zhì)(可用熔融硝鹽、堿或熱油)中，停留一段時(shí)間，然后取出空冷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按工件厚度計(jì)算在水中停留的時(shí)間，～，碳素鋼取上限，合金鋼取下限。低溫段轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)可有效減少工件的內(nèi)應(yīng)力，降低工件變形和開裂傾向。所謂“水淬油冷”法使用得相當(dāng)普遍。有時(shí)將工件加熱后，先在空氣中停留段時(shí)間，再淬入淬火介質(zhì)中，以減少淬冷過程中工件內(nèi)部的溫差，降低工件變形與開裂的傾向，稱為預(yù)冷淬火。為防止工件過大的變形和開裂，工件不宜在介質(zhì)中冷至室溫，可在200～300℃出水或油，在空氣中冷卻。冷卻方式的選擇要根據(jù)鋼種、零件形狀和技術(shù)要求諸因素。冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達(dá)到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開裂。工件在冷卻過程中， 表面與心部的冷卻速度有定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。般鋼件奧氏體晶?？刂圃?～8級(jí)。對(duì)各類淬火，其保溫時(shí)間最終取決于在要求淬火的區(qū)域獲得良好的淬火加熱組織。B .保溫時(shí)間:由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。實(shí)際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。對(duì)于過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發(fā)生長(zhǎng)大，奧氏體碳含量也增加。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。如亞共析鋼加熱溫度高于Ac低于Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個(gè)階段工藝參數(shù)選擇的原則。如，按接受處理的部位，有整體、局部淬火和表面淬火；按加熱時(shí)相變是否完全，有完全淬火和不完全淬火（對(duì)于亞共析鋼，該法又稱亞臨界淬火)；按冷卻時(shí)相變的內(nèi)容，有分級(jí)淬火，等溫淬火和欠速淬火等。機(jī)械中重要零件，尤其在汽車、飛機(jī)、火箭中應(yīng)用的鋼件幾乎都經(jīng)過淬火處理。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進(jìn)行回火。 淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRN硬度。淬火工件一般采用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRC硬度。為此必須選擇合適的冷卻方法。鋼淬火的目的就是為了使它的組織全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，獲得高硬度，然后在適當(dāng)溫度下回火，使工件具有預(yù)期的性能。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。淬火工藝主要用于鋼件。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機(jī)械性能）以滿足不同的使用要求。3） 常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。9. 淬火的定義、目的。⑥用于球墨鑄鐵，使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。④用于鑄鋼件，可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。②用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù)備處理。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來代替退火。 　　3． 穩(wěn)定工件尺寸 　　4． 對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼中碳化物適當(dāng)聚集，將硬度降低，以利切削加工。2) 鋼回火的目的 　　1． 降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。8. 正火的定義、目的。應(yīng)該指出,去除應(yīng)力退火并不能將內(nèi)應(yīng)力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。若內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去除，常導(dǎo)致工件變形甚至形成裂紋。若欲保持金屬或合金表面光亮，則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材（如帶材）再結(jié)晶退火：應(yīng)用于經(jīng)過冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。對(duì)工具鋼來說，這種組織是淬火前最好的原始組織。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄?，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。 球化退火：只應(yīng)用于鋼的一種退火方法。合金鋼的均勻化退火溫度遠(yuǎn)高于Ac3，通常是1050～1200℃。均勻化退火是使合金中的元素發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散，來減輕化學(xué)成分不均勻性（偏析），主要是減輕晶粒尺度內(nèi)的化學(xué)成分不均勻性（晶內(nèi)偏析或稱枝晶偏析）。應(yīng)用于鋼及非鐵合金（如錫青銅、硅青銅、白銅、鎂合金等）的鑄錠或鑄件的一種退火方法。為了縮短重結(jié)晶退火的生產(chǎn)周期并獲得更細(xì)、更均勻的組織，亦可采用等溫退火。 含β相穩(wěn)定化元素較高的鈦合金，其β相相當(dāng)穩(wěn)定，容易被過冷。例如,若讓空冷淬硬性合金鋼由高溫空冷到室溫時(shí)，當(dāng)心部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體之時(shí)，在已發(fā)生了馬氏體相變的外層就會(huì)出現(xiàn)裂紋。后者若采用重結(jié)晶退火方法，往往需要數(shù)十小時(shí)，很不經(jīng)濟(jì)；采用等溫退火則能大大縮短生產(chǎn)周期，并能使整個(gè)工件獲得更為均勻的組織和性能。等溫溫度不可過低或過高，過低則退火后硬度偏高；過高則等溫保持時(shí)間需要延長(zhǎng)。對(duì)鋼來說，是緩慢加熱到 Ac3（亞共析鋼）或 Ac1（共析鋼和過共析鋼）以上不多的溫度，保溫一段時(shí)間,使鋼奧氏體化,然后迅速移入溫度在A1以下不多的另一爐內(nèi)，等溫保持直到奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢訝钪楣怏w（亞共析鋼還有先共析鐵素體；過共析鋼還有先共析滲碳體）為止，最后以任意速度冷卻下來(通常是出爐在空氣中冷卻)。為了得到接近平衡的室溫穩(wěn)定組織和細(xì)化晶粒，也進(jìn)行重結(jié)晶退火，即緩慢加熱到高于相變溫度區(qū)間不多的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，使合金轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪嗟募?xì)小晶粒；然后緩慢冷卻下來，使β相再轉(zhuǎn)變?yōu)棣料嗷颚粒聝上嗟募?xì)小晶粒。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過共析鋼球化退火,也是不完全退火。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時(shí)，形成的珠光體較細(xì)、硬度較高；若停鍛、停軋溫度過低，鋼件中還有大的內(nèi)應(yīng)力。前者主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件，以消除組織缺陷（如魏氏組織、帶狀組織等），使組織變細(xì)和變均勻，以提高鋼件的塑性和韌性。通過加熱過程中發(fā)生的珠光體（或者還有先共析的鐵素體或滲碳體）轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體（第一回相變重結(jié)晶）以及冷卻過程中發(fā)生的與此相反的第二回相變重結(jié)晶，形成晶粒較細(xì)、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。這種退火方法，相當(dāng)普遍地應(yīng)用于鋼。加熱和冷卻都是緩慢的。 重結(jié)晶退火：應(yīng)用于平衡加熱和冷卻時(shí)有固態(tài)相變(重結(jié)晶)發(fā)生的合金。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度，視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。3） 退火工藝隨目的之不同而有多種，如重結(jié)晶退火、等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火，以及穩(wěn)定化退火、磁場(chǎng)退火等等。答：1） 退火 ：將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。辦法：快冷；提高鋼的純潔度，減少有害元素的含量等。 第二類回火脆性：４００~５００℃，高溫回火脆性。 7）回火脆性 ：第一類回火脆性：３００℃左右，無法消除低溫回火脆性。一些重要的機(jī)器和工模具，為了防止重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形、開裂,通常都采用緩慢的冷卻方式。在抗拉強(qiáng)度大致相同情況下，經(jīng)調(diào)質(zhì)后的屈服點(diǎn)、塑性和韌性指標(biāo)均顯著超過正火，尤其塑性和韌性更為突出。 通常在工業(yè)上將鋼件經(jīng)淬火＋高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。淬火和隨后的高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。硬度為 35～50ＨＲＣ，具有高的彈性極限，有良好的塑性和韌性，主用于彈性件及模具處理。硬度為58~64ＨＲＣ，主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾動(dòng)軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。這種現(xiàn)象稱為二次硬化?；鼗饻囟仍礁?，這些力學(xué)性能的變化越大。內(nèi)應(yīng)力的消除還與溫度升高時(shí)金屬?gòu)?qiáng)度降低有關(guān)。答：1） 回火：鋼件淬火后，再加熱到A 1以下某一溫度，保持一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。鑒于以上轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變方式的特點(diǎn)稱貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g轉(zhuǎn)變。更具體地說，過冷奧氏體處于中溫區(qū)域時(shí)，其中碳原子能夠進(jìn)行擴(kuò)散，而鐵和置換式合金元素的原子卻難以擴(kuò)散。通常，把片層狀珠光體的形成過程稱為高溫轉(zhuǎn)變(轉(zhuǎn)變溫度Ah)；把板條或針片狀的馬氏體的形成過程稱為低溫轉(zhuǎn)變(轉(zhuǎn)變溫度Ma點(diǎn))；把貝氏體形成稱為中溫轉(zhuǎn)變。上貝氏體強(qiáng)度不高、下貝氏體強(qiáng)度韌度都比較高。它一般是由鐵素體(F)或稱作貝氏體鐵索體(BF)和碳化物等組成。 5. 貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樯斗Q為中間轉(zhuǎn)變,有哪些類型（上貝氏體強(qiáng)度不高、下貝氏體強(qiáng)度韌度都比較高）。由于形成的馬氏體強(qiáng)度較高，應(yīng)力在馬氏體中只能以孿生方式松弛，則形成慣習(xí)面為 (225)γ的片狀馬氏體。 隨著形成溫度的下降，孿生的臨界分切應(yīng)力較低，變形方式逐漸過渡為以孿生進(jìn)行，形成亞結(jié)構(gòu)為孿晶的片狀馬氏體。由于溫度較高，奧氏體和馬氏體的強(qiáng)度均較低。Ms點(diǎn)低 形成片狀馬氏體。{225}γ或 {259}γ（a）板條馬氏體 （b）片狀馬氏體片狀馬氏體示意圖216。隨形成溫度下降，孿晶區(qū)擴(kuò)大。慣習(xí)面，隨形成溫度的下降，由{225}γ變?yōu)閧259}γ，位向關(guān)系由KS關(guān)系變?yōu)槲魃疥P(guān)系。后形成的馬氏體片，則在奧氏體晶粒內(nèi)進(jìn)一步分割?yuàn)W氏體晶粒，所以后形成的馬氏體片越來越短小。 片狀馬氏體： 在中、高碳鋼，高鎳的FeNi合金中出現(xiàn)，形成溫度較低。呈孿晶關(guān)系的板條間就不存在這種殘余奧氏體薄膜。板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯(cuò)，所以板條馬氏體也稱為位錯(cuò)馬氏體 。由于有四個(gè)不同的{111}γ面，所以一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可能形成四種馬氏體板條束。許多相互平行的板條組成一個(gè)板條束，它們具有相同的慣習(xí)面。 板條馬氏體：在低、中碳鋼，馬氏體時(shí)效鋼中出現(xiàn)，形成溫度較高。 轉(zhuǎn)變量溫度關(guān)系例如： %C鋼以5000℃/S快速加熱，抑制回火轉(zhuǎn)變，則在590～600℃發(fā)生逆轉(zhuǎn)變。 As , Af 。如Mf點(diǎn)低于室溫，則淬火到室溫將保留相當(dāng)數(shù)量的未轉(zhuǎn)變奧氏體，稱為殘余奧氏體。MS 點(diǎn)以下，無需孕育，轉(zhuǎn)變立即開始，且以極大速度進(jìn)行，但很快停止，不能進(jìn)行到終了，需進(jìn)一步降溫。馬氏體相變的變溫特性MS馬氏體相變開始點(diǎn)。 GT關(guān)系：和 KS關(guān)系略有偏差，{111}γ∥{110}M 差10 ，110γ∥111M 差20 216。 112γ∥110M 按西山關(guān)系，在每個(gè){111}γ面上，馬氏體可能有3種取向，故馬氏體共有12種取 向（變體）。216。 KS 關(guān)系：{111}γ∥{110}M 。 三種不變平面應(yīng)變 a）膨脹 b）孿生時(shí)的切變 c）馬氏體相變時(shí)切變 + 膨脹不變平面馬氏體和奧氏體具有一定的位向關(guān)系這是相變以共格切變方式進(jìn)行所致。發(fā)生馬氏體相變時(shí)，雖發(fā)生了變形，但原來母相中的任一直線仍為直線，任一平面仍為平面，這種變形即為均勻切變。216。 直線劃痕在傾動(dòng)面處改變方向，但仍保持連續(xù)，且不發(fā)生扭曲。馬氏體和母相的相界面，中脊面都可能成為慣習(xí)面。216。 表面浮凸現(xiàn)象傾動(dòng)面 直線劃痕的變形情況 （a）實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （b）在界面處失去共格 （c）劃痕扭曲 馬氏體形成時(shí)引起的表面傾動(dòng) 馬氏體相變后，在其磨光的試樣表面上出現(xiàn)傾動(dòng)，