什么叫过冷奥氏体 (什么叫过冷奥氏体,残余奥氏体)

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• 什么叫过冷奥氏体？
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什么叫过冷奥氏体？

过冷奥氏体等温转变曲线——TTT曲线(Time，Temperature，Transformation)

过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变环节：转变开局和转变结束期间、转变产物的类型以及转变量与期间、温度之间的相关等。

因其外形通常像英文字母“C”，故俗称其为C曲线，亦称为TTT 图。

C曲线

过冷奥氏体等温转变曲线的建设由于过冷奥氏体在转变环节中不只要组织转变和性能变动，而且有体积收缩和磁性转变，因此可以驳回收缩法、磁性法、金相—硬度法等来测定过冷奥氏体等温转变曲线。

现以金相—硬度法为例引见共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的建设环节。

将共析钢加工成圆片状试样(φ 10×1.5mm)，并分红若干组，每组试样5 个～10 个。

首先选一组试样加热至奥氏体化后，迅速转入A1以下必定温度的熔盐浴中等温，各试样逗留不同期间之后，一一取出试样，迅速淬入盐水中激冷，使尚未合成的过冷奥氏体变为马氏体，这样在金相显微镜下就可观察到过冷奥氏体的等温合成环节，记下过冷奥氏体向其余组织转变开局的期间和转变结束的期间；显然，等温期间不同，转变产物量就不同。

普通将奥氏体转变量为1%～3%所需的期间定为转变开局期间，而把转变量为98%所需的期间定为转变结束的期间。

由一组试样可以测出一个等温温度下转变开局和转变结束的间，依据须要也可以测出转变量为20%、50%、70%等的期间。

多组试样在不等同温温度下启动实验，将各温度下的转变开局点和结束点都绘在温度—期间坐标系中，并将不同温度下的转变开局点和转变结束点区分衔接成曲线，就可以获取共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，如图 所示。

C 曲线中转变开局线与纵轴的距离为孕育期，标记着不同过冷度下过冷奥氏体的稳固性，其中以550℃左右共析钢的孕育期最短，过冷奥氏体稳固性最低，称为C 曲线的“鼻尖”。

图中最下面一条水平虚线示意钢的临界点A1(723℃)，即奥氏体与珠光体的平衡温度。

图中下方的一条水平线Ms(230℃)为马氏转变开局温度，Ms 以下还有一条水平线Mf(-50℃)为马氏体转变结束温度。

A1与Ms线之间有两条C 曲线，左侧一条为过冷奥氏体转变开局线，右侧一条为过冷奥氏体转变结束线。

A1 线以上是奥氏体稳固区。

Ms 线至Mf线之间的区域为马氏体转变区，过冷奥氏体冷却至Ms线以下将出现马氏体转变。

过冷奥氏体转变开局线与转变结束线之间的区域为过冷奥氏体转变区，在该区域过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变。

在转变结束线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。

A1线以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开局线之间的区域为过冷奥氏体区，过冷奥氏体在该区域内不出现转变，处于亚稳固形态。

在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开局线与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育期，孕育期的长短示意过冷奥氏体稳固性的高下。

在A1以下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥氏体转变速度增大，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。

尔后，随等温温度降低，孕育期又始终参与，转变速度减慢。

过冷奥氏体转变结束线与纵坐标之间的水平距离则示意在不同温度下转变实现所须要的总期间。

转变所需的总期间随等温温度的变动法令也和孕育期的变动法令相似。

由于过冷奥氏体的稳固性同时由两个要素管理：一个是旧相与新相之间的自在能差ΔG；另一个是原子的分散系数D。

等温温度越低，过冷度越大，自在能差ΔG也越大，则放慢过冷奥氏体的转变速度；但原子分散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。

高温时，自在能差ΔG起主导作用；高温时，原子分散系数起主导作用。

处于“鼻尖”温度时，两个要素综协作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。

下图所示区分为共析钢、亚共析钢和过共析钢的等温冷却曲线（TTT曲线）。

2014年西安交通《工程资料基础》离线作业 求答案

1. 何谓失效？整机失效方式有哪些？通常来说，将“产品丢失其规则配置的现象”称之为失效。

关键失效类型有：适量弹性变形、塑性变形和断裂。

2. 何谓过冷度?为什么结晶须要过冷度?它对结晶后晶粒大小有何影响?熔融金属平衡形态下的相变温度与实践相变温度的差值。

纯金属的过冷度等于其熔点与实践结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实践结晶温度的差值。

每一种物质都有自己的平衡结晶温度或许称为通常结晶温度，但是，在实践结晶环节中，实践结晶温度总是低于通常结晶温度的，这种现象称为过冷现象，两者的温度差值被称为过冷度。

过冷度的大小与冷却速度亲密相关，冷却速度越快，实践结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实践结晶温度就更凑近通常结晶温度。

延续冷却时刻，冷却速度的高下影响相变时过冷度的大小。

正是过冷度的大小影响组织形貌和结晶类型。

缓慢冷却时刻，合金在不大的过冷度下就出现了相变。

这时刻只能结晶析出石墨。

过冷度足够大冷却速度足够快时刻，就会析出渗碳体。

3. 何谓过冷奥氏体?如何测定钢的奥氏体等温转变图?奥氏体等温转变有何特点?钢的过冷奥氏体等温转变曲线的开局温度和结束温度曲线像英文字母C，它形容了奥氏体在等温转变环节中，不同温度和保温期间下的析出物的法令，称为C曲线或许TTT曲线，而延续冷却曲线是各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开局和转变结束温度和期间的相关简称延续冷却转变图或许CCT图。

相反点是二者均是过冷奥氏体的转变图解，前者是在必定温度下的等温转变，后者是以必定的冷却速度时的延续转变，二者在实质上是分歧的，转变环节和转变产物的类型基本相互对应。

二者的区别在于冷却条件的不同，其清楚的区别关键有：一，延续冷却时，过冷奥氏体是在一个温度范围内实现组织转变的，其组织的转变很不平均，先转变的组织较粗，然后转变的组织较细，往往获取几种组织的混合物。

二，共析钢延续冷却时，只要珠光体的转变而无贝氏体的转变。

要素在于当冷却速度缓慢时，过冷奥氏体将所有转变为珠光体，当冷却速渡过快时，则过冷奥氏体在中温区逗留期间还未到达贝氏体转变的孕育区，曾经降到Ms点开局转变为马氏体。

4. 哪些合金元素可使钢在室温下取得铁素体组织?哪些合金元素可使钢在室温下取得奥氏体组织?并说明理由。

在钢中参与合金元素后，钢的基本组元铁和碳与参与的合金元素会出现交互作用。

钢的合金化目的是宿愿应用合金元素与铁、碳的相互作用和对铁碳相图及对钢的热解决的影响来改善钢的组织和性能。

一、合金元素与铁、碳的相互作用 合金元素参与钢中后，关键以三种方式存在钢中。

即：与铁构成固溶体；与碳构成碳化物；在高合金钢中还或许构成金属间化合物。

1. 溶于铁中简直一切的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中, 构成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩展奥氏体相区和增加奥氏体相区两大类。

扩展γ相区的元素—亦称奥氏体稳固化元素, 关键是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Feα-Fe的转变点)降低, A4点( γ-Fe的转变点)回升, 从而扩展γ-相的存在范围。

其中Ni、Mn等参与到必定量后, 可使γ相区扩展到室温以下, 使α相区隐没,称为齐全扩展γ相区元素。

另外一些元素(如C、N、Cu等), 只管扩展γ相区, 但不能扩展到室温, 故称之为部分扩展γ相区的元素。

增加γ相区元素——亦称铁素体稳固化元素, 关键有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。

它们使A3点回升, A4点降低(铬除外, 铬含量小于7%时,A3点降低; 大于7%后,A3点迅速回升), 从而增加γ相区存在的范围, 使铁素体稳固区域扩展。

按其作用不同可分为齐全敞开γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分增加γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。

2. 构成碳化物合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为碳化物构成元素和非碳化物构成元素两大类。

经常出现非碳化物构成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。

它们基本上都溶于铁素体和奥氏体中。

经常出现碳化物构成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按构成的碳化物的稳固性水平由弱到强的秩序陈列)，它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分构成合金渗碳体, 含量高时可构成新的合金碳化合物。

5. 何谓石墨化?铸铁石墨化环节分哪三个阶段?对铸铁组织有何影响?钢中渗碳体合成成为游离碳并以石墨方式析出，在钢中构成石墨夹杂的现象。

铸铁的石墨化环节铸铁中石墨的构成环节称为石墨化环节。

铸铁组织构成的基本环节就是铸铁中石墨的构成环节。

因此，了解石墨化环节的条件与影响要素对把握铸铁资料的组织与性能是十分关键的。

依据Fe－C合金双重形态图，铸铁的石墨化环节一，铸铁的石墨化环节铸铁中石墨的构成环节称为石墨化环节。

铸铁组织构成的基本环节就是铸铁中石墨的构成环节。

因此，了解石墨化环节的条件与影响要素对把握铸铁资料的组织与性能是十分关键的。

依据Fe－C合金双重形态图，铸铁的石墨化环节可分为三个阶段：第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。

包含，从过共晶成分的液相中间接结晶出一次性石墨，从共晶成分的液相中结晶出奥氏体加石墨，由一次性渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时合成构成的石墨。

两边阶段，即共晶转变亚共析转变之间阶段。

包含从奥氏体中间接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间合成构成的石墨。

第二阶段，即共析转变阶段。

包含共折转变时，构成的共析石墨和共析渗碳体退火时合成构成的石墨。

影响铸铁石墨化的要素铸铁的组织取决于石墨化启动的水平，为了取得所须要的组织，关键在于管理石墨化启动的水平。

通常证实，铸铁化学成分、铸铁结晶的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多要素都影响石墨化和铸铁的显微组织。

1.化学成分的影响铸铁中经常出现的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是剧烈促成石墨化的元素，S是剧烈阻碍石墨化的元素。

实践上各元素对铸铁的石墨化才干的影响极为复杂。

其影响与各元素自身的含量以及能否与其它元素出现作用无关，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含量极低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）时，它们又体现出有促成石墨化的作用。

2.冷却速度的影响普通来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越无利于依照Fe-G稳固系形态图启动结晶与转变，充沛启动石墨化；反之则无利于依照 Fe-Fe3C亚稳固系形态图启动结晶与转变，最终取得白口铁。

尤其是在共析阶段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子分散艰巨，所以通常状况下，共析阶段的石墨化难以充沛启动。

铸铁的冷却速度是一个综合的要素，它与浇注温度、传型资料的导热才干以及铸件的壁厚等要素无关。

而且通常这些要素对两个阶段的影响基本相反。

提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促成了第一阶段的石墨化，也促成了第二阶段的石墨化。

因此，提高浇注温度在必定水平上能使石墨粉化，也可参与共析转变。

3.铸铁的过热和高温静置的影响在必定温度范围内，提高铁水的过热温度，延伸高温静置的期间，都会造成铸铁中的石墨基体组织的细化，使铸铁强度提高。

进一步提高过热度，铸铁的成核才干降低，因此使石墨外形变差，甚至出现自在渗联体，使强度反而降低，因此存在一个‘临界温度’。

临界温度的高下，关键取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度．普通以为普通灰铸铁的临界温度约在1500一1550℃左右，所以总宿愿出铁温度高些。

6. 铝合金是如何分类的？按用途分为铸造铝合金和变形铝合金，又细分红各个牌号按制作的成品分为工业铝、航空铝、民用铝、导电铝几大类按含铝量分为熟铝和生铝按外形分为铝板、铝锭、铝线、铝杆、铝饼等按消费出奖励为原生铝和再生铝。

7.简述高分子链的结构特点，它们对高聚物性能有何影响?高分子链的结构特点：1高分子出现链式结构，2高分子链具有柔性，3高聚物的多分散性。

高分子链的化学成份及端基的化学性质对聚合物的性质都有影响。

通常关键是指无机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素构成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。

高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为繁难的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2 ，称为链节，n为链节数，亦为聚合度。

聚合物为链节相反，汇合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的多分散性。

聚合物中高分子链以何种方式相衔接对聚合物的性能有比拟清楚的影响。

关于结构齐全对称的单体(如乙烯、四氟乙烯)，只要一种衔接方式，但是关于CH2=CHX或CH2=CHX2类单体，由于其结构不对称，构成高分子链时或许有三种不同键接方式：头-头衔接，尾-尾衔接，头-尾衔接。

如下所示：头-头(尾-尾)衔接为：头-尾衔接为：这种由于结构单元之间衔接方式的不同而发生的异构体称为顺序异构体。

普通状况下，自在基或离子型聚合的产物中，以头-尾衔接为主。

用来作为纤维的高聚物，普通要求分子链中单体单元陈列规整，使聚合物结晶性能较好，强度高，便于抽丝和拉伸。

8何谓陶瓷?陶瓷的组织由哪些相组成?它们对陶瓷性能各有何影响?陶瓷的原料通常是由粘土、石英和长石三部分组成。

在加热烧成或烧结和冷却环节中，由这三部分组成的坯料相继出现四个阶段的变动：(1) 高温阶段(室温～300℃)剩余水分的扫除。

(2) 合成及氧化阶段(300～950℃)结构水的扫除；无机物、碳素和无机物等的氧化；碳酸盐、硫化物等的合成；石英晶型转变。

(3) 高温阶段(950℃～烧成温度)氧化、合成反响继续启动；相继出现共熔体等液相，各组成物逐渐溶解；一次性莫来石(3Al2O3·2SiO2)晶体生成; 二次莫来石晶体长大; 石英块溶解成残留小块; 出现烧结成瓷。

(4) 冷却阶段(烧成温度～室温) 二次莫来石晶体析出或长大; 液相转变; 残留石英晶型转变。

陶瓷的典型组织结构包含三种相：晶体相(莫来石和石英)、玻璃相和气相晶体相是陶瓷的关键组成相，关键有硅酸盐、氧化物和非氧化合物等。

它们的结构、数量、外形和散布，选择陶瓷的关键性能和运行。

玻璃相作用①粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高资料致密度；②降低烧成温度，放慢烧结；③阻止晶体转变，克服其长大；④取得透光性等玻璃个性；⑤不能成为陶瓷的主导相：对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐火性等不利。

气相是陶瓷组织外部残留上去的孔洞。

它的构成要素比拟复杂，简直与原料和消费工艺的各个环节都有亲密的咨询，影响要素也比拟多。

9.何谓复合资料?都有哪些类型?由异质、同性、异形的无机聚合物、无机非金属、金属等资料作为基体或增强体，经过复合工艺组合而成的资料。

除具有原资料的性能外，同时能发生新的性能。

复合资料是一种混合物。

在很多畛域都施展了很大的作用，替代了很多传统的资料。

复合资料按其组成分为金属与金属复合资料、非金属与金属复合资料、非金属与非金属复合资料。

按其结构特点又分为：①纤维增强复合资料。

将各种纤维增强体置于基体资料内复合而成。

如纤维增强塑料、纤维增强金属等。

②夹层复合资料。

由性质不同的外表资料和芯材组合而成。

通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有必定刚度和厚度。

分为实心夹层和蜂窝夹层两种。

③细粒复合资料。

将硬质细粒平均散布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。

④混同复合资料。

由两种或两种以上增强相资料混同于一种基体相资料中构成。

与普通单增强相复合资料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性清楚提高，并具有不凡的热收缩性能。

分为层内混同、层间混同、夹芯混同、层内/层间混同和超混同复合资料。

10. 简述热电偶的测温原理；不同测温范围所用热电偶有何不同?将两种不同资料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。

当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便发生电动势,因此在回路中构成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

热电偶就是应用这一效应来上班的。

（1）热电偶的种类罕用热电偶可分为规范热电偶和非规范热电偶两大类。

所调用规范热电偶是指国度规范规则了其热电势与温度的相关、准许误差、并有一致的规范分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选择。

非规范化热电偶在经常使用范围或数量级上均不迭规范化热电偶，普通也没有一致的分度表，关键用于某些不凡场所的测量。

规范化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻所有按IEC国内规范消费，并指定S、B、E、K、R、J、T七种规范化热电偶为我国一致设计型热电偶。

(2)热电偶的结构方式为了保障热电偶牢靠、稳固地上班，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必定结实；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补救导线与热电偶自在端的衔接要繁难牢靠；④包全套管应能保障热电极与有害介质充沛隔离70年代开局钻研和运行。

早期用于薄钢带、钢丝的延续退火,能量密度最高可达10瓦/厘米。

电子束外表淬火除应在真地面启动外,其余特点与激光相反。

当电子束轰击金属外表时，轰击点被迅速加热。

电子束穿透资料的深度取决于减速电压和资料密度。

例如,150千瓦的电子束在铁外表上的通常穿透深度大概为0.076毫米；在铝外表上则可达 0.16毫米。

电子束在很短期间内轰击外表，外表温度迅速升高，而基体仍坚持冷态。

当电子束中止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热外表自行淬火。

为了有效地启动自冷淬火，整个工件的体积和淬火表层的体积之间至少要坚持5∶1的比例。

外表温度和淬透深度还与轰击期间无关。

电子束热解决加热速度快，奥氏体化的期间仅零点几秒甚至更短，因此工件外表晶粒很细，硬度比普通热解决高，并具有良好的力学性能。

激光在热解决中的运行钻研始于70年代初，随后即由实验室钻研阶段进入消费运行阶段。

当经过聚焦的高能量密度 (10瓦/厘米)的激光照耀金属外表时，金属外表在百分之几秒甚至千分之几秒内升高到淬火温度。

由于照耀点升温特意快，热量来不迭传到周围的金属，因此在中止激光照耀时，照耀点周围的金属便起淬冷介质的作用而少量吸热，使照耀点迅速冷却，获取极细的组织，具有很高的力学性能。

如加热温度高至使金属外表熔化，则冷却后可以取得一层润滑的外表，这种操作称为上光。

激光加热也可用于部分合金化解决，即对工件易磨损或须要耐热的部位先镀一层耐磨或耐热金属，或许涂覆一层含耐磨或耐热金属的涂料，然后用激光照耀使其迅速熔化，构成耐磨或耐热合金层。

在须要耐热的部位先镀上一层铬，然后用激光使之迅速熔化，构成硬的抗回火的含铬耐热表层，可以大大提高工件的经常使用寿命和耐热性。

11.运行电子束可启动哪些外表热解决?其基本原理是什么?与激光外表热解决相比，它有哪些优缺陷?70年代开局钻研和运行。

早期用于薄钢带、钢丝的延续退火,能量密度最高可达10瓦/厘米。

电子束外表淬火除应在真地面启动外,其余特点与激光相反。

当电子束轰击金属外表时，轰击点被迅速加热。

电子束穿透资料的深度取决于减速电压和资料密度。

例如,150千瓦的电子束在铁外表上的通常穿透深度大概为0.076毫米；在铝外表上则可达 0.16毫米。

电子束在很短期间内轰击外表，外表温度迅速升高，而基体仍坚持冷态。

当电子束中止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热外表自行淬火。

为了有效地启动自冷淬火，整个工件的体积和淬火表层的体积之间至少要坚持5∶1的比例。

外表温度和淬透深度还与轰击期间无关。

电子束热解决加热速度快，奥氏体化的期间仅零点几秒甚至更短，因此工件外表晶粒很细，硬度比普通热解决高，并具有良好的力学性能。

激光在热解决中的运行钻研始于70年代初，随后即由实验室钻研阶段进入消费运行阶段。

当经过聚焦的高能量密度 (10瓦/厘米)的激光照耀金属外表时，金属外表在百分之几秒甚至千分之几秒内升高到淬火温度。

由于照耀点升温特意快，热量来不迭传到周围的金属，因此在中止激光照耀时，照耀点周围的金属便起淬冷介质的作用而少量吸热，使照耀点迅速冷却，获取极细的组织，具有很高的力学性能。

如加热温度高至使金属外表熔化，则冷却后可以取得一层润滑的外表，这种操作称为上光。

激光加热也可用于部分合金化解决，即对工件易磨损或须要耐热的部位先镀一层耐磨或耐热金属，或许涂覆一层含耐磨或耐热金属的涂料，然后用激光照耀使其迅速熔化，构成耐磨或耐热合金层。

在须要耐热的部位先镀上一层铬，然后用激光使之迅速熔化，构成硬的抗回火的含铬耐热表层，可以大大提高工件的经常使用寿命和耐热性。

12.简述断裂韧性在选材中的意义。

断裂韧性表征资料阻止裂纹扩展的才干，是度量资料的韧性好坏的一个定量目的。

在加载速度和温度必定的条件下，对某种资料而言它是一个常数。

当裂纹尺寸必定时，资料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若资料的断裂韧性值愈高，其裂纹到达失稳扩展时的临界尺寸就愈大。