一、 金屬固態(tài)相變有哪些主要特征？哪些因素構(gòu)成相變阻力？ 哪些構(gòu)成相變驅(qū)動(dòng)力？ 金屬固態(tài)相變主要特點(diǎn)
1. 不同類型相界面，具有不同界面能和應(yīng)變能
2. 新舊相之間存在一定位向關(guān)系與慣習(xí)面
新、舊相之間存在一定位向關(guān)系, 并且新相往往在舊相的一定晶面上開始形成, 這個(gè)晶面稱為慣習(xí)面.
3. 相變阻力大（新相于母相之間必然存在彈性應(yīng)變和應(yīng)力，系統(tǒng)額外增加一項(xiàng)彈性應(yīng)變能） 相界面上原子強(qiáng)制匹配引起的彈性應(yīng)變能
共格＞半共格＞非共格
? 新、舊相比容差彈性應(yīng)變能
4. 易于形成過渡相
5. 母相晶體缺陷對相變起促進(jìn)作用
6. 原子的擴(kuò)散速度對固態(tài)相變起有顯著影響
阻力：界面能和彈性應(yīng)變能
驅(qū)動(dòng)力：過冷度或過熱度
二、 奧氏體晶核優(yōu)先在什么地方形成？為什么？
1. 奧氏體的形核
球狀珠光體中：
優(yōu)先在F/Fe3C界面形核
片狀珠光體中：
優(yōu)先在珠光體團(tuán)的界面形核
也在F/Fe3C片層界面形核
奧氏體在F/Fe3C界面形核原因：
(1) 易獲得形成A 所需濃度起伏，結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏.
(2) 在相界面形核使界面能和應(yīng)變能的增加減少。
△G = -△Gv + △Gs + △Ge
△Gv—體積自由能差， △Gs —表面能， △Ge —彈性應(yīng)變能
三、 什么是奧氏體的本質(zhì)晶粒度、起始晶粒度和實(shí)際晶粒度，說明晶粒大小對鋼的性能的影響。
奧氏體本質(zhì)晶粒度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，在930±10°C保溫足夠時(shí)間后測得的奧氏體晶粒大小。奧氏體起始晶粒度：在臨界溫度以上，奧氏體形成剛剛完成，其晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小, 奧氏體實(shí)際晶粒度：在某一加熱條件下所得的實(shí)際奧氏體晶粒大小。 金屬的晶粒越細(xì)小, 晶界區(qū)所占的比例就越大，晶界數(shù)目越多（則晶粒缺陷越多，一般位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界處即停），在金屬塑變時(shí)對位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大，金屬發(fā)生塑變的抗力越大，金屬的強(qiáng)度和硬度也就越高。晶粒越細(xì)，同一體積內(nèi)晶粒數(shù)越多，塑性變形時(shí)變形分散在許多晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形也會(huì)均勻些，雖然多晶體變形具有不均勻性，晶體不同地方的變形程度不同，位錯(cuò)塞積程度不同，位錯(cuò)塞積越嚴(yán)重越輕易導(dǎo)致材料的及早破壞，晶粒越細(xì)小的話，會(huì)使金屬的變形更均勻，在材料破壞前可以進(jìn)行更多的塑性變形，斷裂前可以承受較大的變形，塑性韌性也越好。所以細(xì)晶粒金屬不僅強(qiáng)度高，硬度高，而且在塑性變形過程中塑性也較好。
四、 影響Ms 點(diǎn)的主要因素有哪些？
答：影響Ms 點(diǎn)的因素主要有：
1．化學(xué)成分 鋼的Ms 點(diǎn)主要取決于它的奧氏體成分，其中碳是影響*強(qiáng)烈的因素，隨著奧氏體中含碳量的增加，Ms 和Mf 點(diǎn)都不斷下降。溶人奧氏體中的合金元素除Al. 、Co 提高M(jìn)s 點(diǎn)，Si 、B 不影響Ms 點(diǎn)以外，絕大多數(shù)合金元素均不同程度地降低Ms 點(diǎn)。一般而言，凡是降低Ms 點(diǎn)的合金元素，均會(huì)降低Mf 點(diǎn)。
2．奧氏體晶粒大小 實(shí)踐證實(shí)，奧氏體晶粒增大會(huì)使Ms 點(diǎn)升高。
3. 奧氏體的強(qiáng)度 隨著奧氏體強(qiáng)度的提高，Ms 點(diǎn)降低。
4. 冷卻速度 對于大多數(shù)工業(yè)用鋼而言，連續(xù)冷卻的冷卻速度很大范圍內(nèi)不影響Ms 點(diǎn)。
五、 什么是奧氏體穩(wěn)定化現(xiàn)象？熱穩(wěn)定化和機(jī)械穩(wěn)定化受哪些因素的影響？
答：奧氏體穩(wěn)定化是指奧氏體內(nèi)部結(jié)構(gòu)在外界因素作用下發(fā)生某種變化而使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)遲滯現(xiàn)象。通常把奧氏體穩(wěn)定化分為熱穩(wěn)定化和機(jī)械穩(wěn)定化兩類。
1.熱穩(wěn)定化：淬火時(shí)因緩慢冷卻或在冷卻過程中停留而引起奧氏體的穩(wěn)定性提高，使馬氏體轉(zhuǎn)變遲滯的現(xiàn)象。
在Ms 點(diǎn)以上點(diǎn)停留，使Ms 升高，停留時(shí)間越長，Ms 下降多；在Ms 點(diǎn)以下點(diǎn)停留一段時(shí)間，繼續(xù)冷卻時(shí)，M轉(zhuǎn)變并不立即進(jìn)行，而是冷過一段溫度后才繼續(xù)轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱“轉(zhuǎn)變遲滯效應(yīng)”。停留溫度一定，隨停留時(shí)間增長，穩(wěn)定化程度越高，轉(zhuǎn)變遲滯加強(qiáng)，M％減少，γ％增多；停留時(shí)間相同，隨停留溫度簡短，穩(wěn)定化程度增大；鋼中C%增加，穩(wěn)定化程度增大，金屬元素中碳化物元素Cr,Mo,V 等有促進(jìn)穩(wěn)定化程度增加，非碳化物形成元素，無影響。
2. 機(jī)械穩(wěn)定化：奧氏體在淬火過程中受到較大塑性變形而引起的穩(wěn)定化現(xiàn)象。
變形溫度越高，變形量越大，則奧氏體穩(wěn)定化程度越大。
六、 Md點(diǎn)的物理意義是什么？應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變在什么條件下發(fā)生？
答：Md是形變誘發(fā)馬氏體相變開始點(diǎn)，即可獲得形變誘發(fā)馬氏體相變的*高溫度。 應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變條件：在Ms 點(diǎn)以上Md 點(diǎn)以下發(fā)生塑性變形。
七、 簡述上貝氏體和下貝氏體的形貌特征，形成條件及性能差別。
答：上B：羽毛狀，條狀或針狀。
形成條件：溫度在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上、珠光體轉(zhuǎn)變溫度以下范圍的稍高溫度；轉(zhuǎn)變溫度高于下貝氏體。碳含量在低、中碳鋼中，隨碳含量增加，鐵素體板條變薄、滲碳體量增加。 下B：暗黑色針狀或片狀。形成條件：溫度在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以上、珠光體轉(zhuǎn)變溫度以下范圍的稍低溫度；轉(zhuǎn)變溫度低于上貝氏體。
性能差別：下貝氏體強(qiáng)度和韌性高上貝氏體。
八、 試述亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什么過共析鋼淬火加熱溫度不能超過Accm 線？
答：亞共析剛Ac3+30～50°C； 過共析鋼Ac1+30～50°C
若加熱到Accm 線以上，會(huì)帶來一些不佳后果：（1）由于滲碳體全部融入奧氏體，使淬火后鋼的耐磨性降低（2）Ac1～Accm之間，存在未溶二次滲碳體，反而阻礙奧氏體晶粒長大，
能夠細(xì)化晶粒，從而使形成顯微裂紋的傾向減小，（3）由于奧氏體中碳含量顯著增高，使Ms 點(diǎn)降低，淬火后殘余奧氏體量增多，從而降低鋼的硬度（4）加熱溫度高，使鋼的氧化.脫碳加劇，也使淬火和開裂傾向增大，同時(shí)也縮短爐子的使用壽命。
九、 有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)的冷卻特性和冷卻機(jī)理如何？
答：有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)沸點(diǎn)都低于工件淬火加熱溫度，
冷卻特性和機(jī)理：
**階段：蒸汽膜階段。淬火介質(zhì)因加熱氣化形成導(dǎo)熱性能差的蒸汽膜，使工件冷卻速度慢
**階段：沸騰階段。 工件與介質(zhì)直接接觸，介質(zhì)在工件表面激烈沸騰，通過介質(zhì)氣化不斷帶走大量熱量，工件冷卻速度快
第三階段：對流階段。 當(dāng)工件冷卻至低于介質(zhì)沸點(diǎn)時(shí)，主要靠對流方式進(jìn)行冷卻，工件冷卻速度比蒸汽膜階段還要緩慢
十、 熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和比容差造成的變形趨向如何？
答：（1）熱應(yīng)力：由于工件心部和表面冷卻速度不一致，其冷卻收縮不同而造成內(nèi)應(yīng)力。 熱應(yīng)力產(chǎn)生過程：
冷卻初期，表面冷速快，表面收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力；心部冷速慢，不收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力； 冷卻結(jié)束，表面冷速慢，表面不收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力；心部冷速快，收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力； *終的淬火熱應(yīng)力：表面壓應(yīng)力、心部拉應(yīng)力。
（2）組織應(yīng)力：由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性而造成的內(nèi)應(yīng)力。 組織應(yīng)力產(chǎn)生過程：
冷卻初期，表面發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹，產(chǎn)生壓應(yīng)力；心部冷速慢牽制表面膨脹，產(chǎn)生拉應(yīng)力；冷卻結(jié)束，心部發(fā)生馬氏體相變，表面體積膨脹，產(chǎn)生壓應(yīng)力；表面牽制心部膨脹，產(chǎn)生拉應(yīng)力；*終的淬火組織應(yīng)力：表面拉應(yīng)力、心部壓應(yīng)力。
在發(fā)生相變前主要內(nèi)應(yīng)力為熱應(yīng)力；當(dāng)發(fā)生相變后主要內(nèi)應(yīng)力為組織應(yīng)力，熱應(yīng)力為輔。
（3）比容差效應(yīng)造成的變形趨向：
由組織轉(zhuǎn)變引起的比容變化，一般總是使工件的體積在各個(gè)方向上作均勻的脹大或縮小。假如熱處理后組織中馬氏體量越多，或馬氏體含碳量越高，則其體積脹大就越多；而假如殘余奧氏體量越多，則體積脹大就越少。因此，熱處理時(shí)可以通過控制馬氏體與殘余奧氏體的相對量來控制體積變化。假如控制得當(dāng)，可使體積既不脹大，也不縮小。
十一、 簡述鋼中板條馬氏體和的形貌特征和亞結(jié)構(gòu)，并說明它們在性能上的差異。
答： 板條馬氏體：板條狀，位錯(cuò)（又稱位錯(cuò)馬氏體），
片狀馬氏體：片狀，孿晶（又稱孿晶馬氏體），
含碳量%26lt;0.2%幾乎全是條狀馬氏體，含碳量0.2%～0.4%時(shí)以條狀馬氏體為主，含碳量0.4%～0.8%時(shí)則是混合組織，含碳量%26gt;1%完全為片狀馬氏體。
片狀馬氏體強(qiáng)度比板條馬氏體高（馬氏體強(qiáng)度主要取決于含碳量），板條馬氏體韌性好于片狀馬氏體（馬氏體韌性主要取決于亞結(jié)構(gòu)）。
十二、 試比較貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變的異同點(diǎn)。
對比項(xiàng)目: 珠光體,貝氏體
形成溫度: 高溫區(qū)（A1以 下）,中溫區(qū)（Bs以下）
轉(zhuǎn)變過程: 形核長大,形核長大
優(yōu)越相: 滲碳體,鐵素體
轉(zhuǎn)變共格性、浮凸效應(yīng): 無,有共格、表面浮凸
轉(zhuǎn)變點(diǎn)陣切變: 無,有
轉(zhuǎn)變時(shí)擴(kuò)散: Fe、C均擴(kuò)散,Fe不擴(kuò)散、C均擴(kuò)散
轉(zhuǎn)變合金分布: 通過擴(kuò)散重新分布,不擴(kuò)散
等溫轉(zhuǎn)變完全性: 可以,不一定
轉(zhuǎn)變組織: α+Fe3C,α+Fe3C,（上貝氏體）,α+ε—Fe3C（下貝氏體）
轉(zhuǎn)變產(chǎn)物硬度: 低,中
十三、 簡述碳鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)性能變化。
答：碳素鋼淬火后在不同溫度下回火時(shí)，組織將發(fā)生不同的變化。由于組織變化會(huì)帶來物理性能的變化，而不同的組織變化，物理性能的變化也不同。通常根據(jù)物理性能的變化把回火轉(zhuǎn)變分成四種類型。
**類回火轉(zhuǎn)變：M分解為回火M，80～250℃；
低碳馬氏體發(fā)生碳原子向位錯(cuò)四周偏聚外，馬氏體中析出碳化物，使馬氏體碳含量降低； 高碳馬氏體發(fā)生分解，馬氏體中過飽和碳不斷以ε碳化物形式析出，使馬氏體碳含量降低。 產(chǎn)物：回火馬氏體。
性能：保留淬火后高硬度
**類回火轉(zhuǎn)變：殘余A 分解為回火M 或下B，200～300℃；
淬火后的殘余奧氏體是不穩(wěn)定組織，在本階段，殘余奧氏體分解為低碳馬氏體和ε碳化物，此組織為回火馬氏體。
第三類回火轉(zhuǎn)變：碳化物析出與轉(zhuǎn)變，250～400℃，回火M 轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餞（亞穩(wěn)碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定碳化物），；
250~400℃時(shí)，碳素鋼M 中過飽和的C 幾乎全部析出，將形成比ε-FeXC更穩(wěn)定的碳化物。在回火過程中除 ε-FeXC外，常見的還有兩種：一種其組成與Mn5C2相近，稱為χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一種是滲碳體，稱θ碳化物，用θ-Fe3C表示。這兩種碳化物的穩(wěn)定性均高于ε-FeXC
通常在MS 以下回火殘余A 轉(zhuǎn)變?yōu)镸，然后分解為回火M，而在B 轉(zhuǎn)變區(qū)回火，殘余A 轉(zhuǎn)變?yōu)橄翨。
第四類回火轉(zhuǎn)變：回火T 轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餝（碳化物聚集長大，α再結(jié)晶），400～700 ℃。
鐵素體發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶為等軸狀、碳化物球化粗大——回火索體。
主要發(fā)生如下變化：
內(nèi)應(yīng)力消除：
宏觀區(qū)域性內(nèi)應(yīng)力（工件內(nèi)外），550 ℃全部消除；
微觀區(qū)域性內(nèi)應(yīng)力（晶粒之間）， 500 ℃基本消除；
晶格彈性畸變應(yīng)力（碳過飽和）， ε轉(zhuǎn)變完即消除。（300℃馬氏體分解完畢）
回復(fù)與再結(jié)晶： 回火使亞結(jié)構(gòu)（位錯(cuò)、孿晶）消失；板條和片狀馬氏體特征保留（回復(fù)）、消失（再結(jié)晶）。
碳化物聚集長大：原棒狀、片狀、粒狀滲碳體消失、溶解，并逐漸球化長大，越來越粗大。
