影響沉淀硬化不銹鋼Ms點(diǎn)的主要因素

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，一般位錯運(yùn)動到晶界處即停），在金屬塑變時對位錯運(yùn)動的阻力越大，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，塑性變形時變形分散在許多晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形也會均勻些，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，位錯塞積程度不同，位錯塞積越嚴(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，停留時間越長，Ms 下降多；在Ms 點(diǎn)以下點(diǎn)停留一段時間，繼續(xù)冷卻時，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，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（又稱位錯馬氏體），

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%時以條狀馬氏體為主，含碳量0.4%～0.8%時則是混合組織，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，組織將發(fā)生不同的變化。由于組織變化會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，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、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。

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