钢在加热与冷却时的组织转变

教学情境一　钢在加热与冷却时的组织转变

学习与训练子目标

了解热处理的工艺过程类型

掌握共析钢奥氏体化过程以及影响奥氏体晶粒长大的因素 熟悉奥氏体的等温转变过程及相应组织

掌握共析钢等温转变曲线在连续冷却中的应用

知识点一　热处理的概念、分类、临界点

一、热处理的基本概念

热处理是将固态金属或合金通过加热、保温和冷却的方法改变内部组织，从而获得所需性能的一种工艺。

热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。热处理能显著提高机械零件和工具的使用性能和使用寿命，减轻工件的重量，充分发挥钢材的潜力，从而节约金属材料。有的半成品件还通过热处理来改善加工性能，以利切削加工顺利进行。热处理是机械零件生产的重要工序，有些零件要经过数次热处理。

热处理工艺特点不同于其他工艺。其任务是不改变零件原有的形状和尺寸，仅改变金属材料的性能。热处理的方法很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷却3个阶段所组成。而在热处理工艺中起主要作用的是温度和时间。所以任何类型的热处理工艺都可在温度—时间坐标上画成热处理工艺曲线，如图5-1所示。

二、热处理的分类

根据加热和冷却方式的不同，热处理可以分为以下几种类型：

图5-1　热处理工艺曲线

三、热处理的临界点

钢的内部组织决定钢的性能。

热处理之所以能够使钢的性能发生变化，是因为钢在固态下的加热、保温、冷却过程中发生了一系列的组织转变。这些组织转变具有严格的规律性，即在一定的温度、时间和冷却条件下形成一定的组织，从而使钢具有一定的性能。而在不同的条件下热处理，就会形成不同的组织，也就具有不同的性能。如果钢中不存在固态下的组织转变，就不能进行热处理。所以，钢中组织转变的规律是进行热处理的基础。

学习与掌握钢的热处理在加热、冷却时的内部结构转化是以Fe-Fe₃C相图为依据的。Fe-Fe₃C相图反映了在极其缓慢的加热或冷却条件下组织转变的规律。在图中A_l温度是奥氏体和珠光体的转变温度，A₃温度是奥氏体和铁素体的转变温度，A_cm温度是奥氏体和渗碳体的转变温度，称A_l、A₃、A_cm为平衡状态下的临界点。

在实际生产中，加热速度和冷却速度都比较快，加热时具有热滞现象，其临界点高于平衡临界点；冷却时具有过冷现象，其临界点低于平衡临界点。为了区别于平衡临界点，实际加热时各临界点用A_C1、A_C3及A_ccm表示，实际冷却时用A_r1、A_r3及A_rcm表示，如图5-2所示。钢在加热和冷却时的实际转变温度，对正确选择钢热处理的加热或冷却温度具有重要意义。

图5-2　加热和冷却时钢的临界点

知识点二　钢在加热时的组织转变

钢进行热处理时首先要加热，从Fe-Fe₃C相图中可知，把钢分别加热到A_C1、A_C3及A_ccm以上，钢的组织均转变为奥氏体，这种加热到临界点以上获得奥氏体组织的过程称为“奥氏体化” 。

一、共析钢的奥氏体化

共析钢在A₁以下全部为珠光体组织，组织中铁素体具有体心立方晶格。当加热到A_C1以上时，珠光体转变成具有面心立方晶格的奥氏体，这种转变是靠铁、碳原子的扩散和铁原子的晶格改组来完成的。其转变过程遵循成核和长大的基本规律，并通过下列3个阶段来完成，如图5-3所示。

图5-3 共析钢奥氏体形成过程示意图

（一）奥氏体的成核与长大

珠光体加热到A_C1以上后，奥氏体的晶核在铁素体与渗碳体的相界面上优先形成，这是因为奥氏体成核也像液态结晶成核一样，需要一定的能量和浓度等条件。而在相界面上由于原子排列的不规则，处于高能状态，局部具备了形成奥氏体晶核的条件。

奥氏体晶核形成之后，便出现新的界面，即奥氏体与铁素体、渗碳体之间的相界面。奥氏体晶粒长大是其界面分别向铁素体和渗碳体推移的结果。由于奥氏体在铁素体与渗碳体之间，与铁素体相接的界面含碳较低，与渗碳体相接的界面含碳较高，因此在奥氏体中出现浓度差，通过铁、碳原子的扩散，促使渗碳体不断溶解，同时还促使铁素体向奥氏体转变，从而使相界面不断地向铁素体和渗碳体扩张，奥氏体晶粒便不断长大。与此同时又有新的晶核产生和不断长大，直到奥氏体晶粒彼此相碰，珠光体全部消失为止。

（二）剩余渗碳体的溶解

由于铁素体的晶体结构和含碳量都与奥氏体接近，故奥氏体长大时向铁素体方面的长大速度比向渗碳体方面长大速度快，而且，转变温度越高，长大速度相差越大。因此，奥氏体转变结束时，铁素体已经消失，而渗碳体尚有一部分残留在奥氏体中。这部分未溶的剩余渗碳体将随着时间的延长，通过碳原子的不断扩散，继续向奥氏体溶解，直至全部消失为止，

（三）奥氏体的均匀化

当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中碳浓度仍是不均匀的，在原来渗碳体处碳浓度较高，原来铁素体处较低。经过较长时间的碳原子扩散使奥氏体浓度趋于均匀，最后获得单相均匀的奥氏体。为此必须进行一定时间的保温以使碳原子充分扩散。

二、非共析钢的奥氏体化

亚共析钢和过共析钢统称为非共析钢。由于非共析钢组织中除珠光体之外，还有其他组织，即亚共析钢中的铁素体和过共析钢中的二次渗碳体。所以，非共析钢加热后的奥氏体化要分两步完成：首先加热到A_c1以上完成珠光体的奥氏体化；然后继续加热到A_c3或A_ccm以上完成铁素体或二次渗碳体的奥氏体化。

由此可见，非共析钢要完全奥氏体化，必须加热到A_c3或A_ccm以上才能完成。

三、奥氏体晶粒长大及影响因素

奥氏体转变完成后，奥氏体的晶粒是细小的。这是由于珠光体中铁素体和渗碳体交界面很多，产生奥氏体晶核机会较多。转变完成后如继续升温或延长高温停留时间（保温） ，则奥氏体晶粒要长大，这是由于在高温下原子活动能力较强，晶粒吞并所致。钢中奥氏体晶粒的大小直接影响冷却后的组织和性能，奥氏体晶粒大则冷却后组织晶粒大，机械性能差；奥氏体晶粒小，冷却后则组织晶粒小，机械性能好。所以奥氏体晶粒度是评定加热质量的指标之一。

（一）奥氏体的晶粒度

1.起始晶粒度

为奥氏体刚刚形成时的晶粒的大小。此时的晶粒非常细小，难以测定，且不稳定，继续加热或保温时晶粒还会长大，故无实际意义。

2.实际晶粒度

钢在热处理或热加工的具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。一般比起始晶粒度大，对钢的性能有直接影响。

3.本质晶粒度

反映钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向。加热时晶粒容易长大的钢称为本质粗晶粒钢；加热时晶粒不易长大的钢称为本质细晶粒钢。

标准晶粒度分为8级，1～4级为本质粗晶粒钢，5～8级为本质细晶粒钢。其中1级最粗，8级最细。从第1级至第8级，晶粒由粗渐渐变细。

实际生产中，用锰铁、硅铁脱氧的钢、沸腾钢一般为本质粗晶粒钢；用铝脱氧的钢、镇静钢一般为本质细晶粒钢。需经热处理的零件大多采用本质细晶粒钢。评定钢材本质晶粒度的方法，是将钢加热到930℃，保温8小时，然后缓慢冷却。

（二）影响奥氏体晶粒长大的因素

1.加热温度和保温时间

加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒长大越明显，而加热温度的影响比保温时间的影响大得多。

2.钢的成分

碳及合金元素是影响奥氏体晶粒的重要因素。钢的含碳量越低，奥氏体晶粒越细小，这是因为低碳钢比高碳钢的过热倾向小。钢中的合金元素，如铝、钛、锆、铌等具有强烈阻止晶粒长大的作用，而锰、磷、碳、氮等元素则具有促进奥氏体晶粒长大的作用。

（三）奥氏体的晶粒度对钢的机械性能的影响

奥氏体晶粒度对钢的实际晶粒度的影响如图5-4所示。

图5-4　奥氏体晶粒度对实际晶粒

钢在热处理或热加工时，加热后的实际奥氏体晶粒越细小，冷却后（即使缓慢冷却）所形成的珠光体或其他相的晶粒也越细小，相应的钢的强度、硬度、塑性和韧性也越优良。

知识点三　钢在冷却时的组织转变

钢在室温时的机械性能，不仅与加热时所得的奥氏体晶粒度、化学成分均匀性有关，而且与奥氏体冷却时的转变有关，而冷却方式和冷却速度对奥氏体的转变有很大的影响。

冷却是热处理工艺的关键，决定着钢在室温下的组织和性能。

生产中冷却方式有两种：

一是连续冷却。连续冷却是奥氏体在一定温度范围内，以一定冷却速度自高温冷至室温，如炉冷、空气冷、水冷、油冷及其他液体冷等等。

二是等温冷却。等温冷却是奥氏体自高温快速冷至临界点A_l以下的某一温度，等温停留一段时间后再冷至室温。如图5-5所示。

实践表明，当同一种钢的奥氏体化条件相同，但冷却条件不同时，所获得的组织与性能有明显差异。45钢在同样奥氏体化条件下，不同冷却速度对其机械性能的影响如表5-1所示。

图5-5　两种冷却方式

表5-1　45钢经840℃加热后，不同条件冷却后的机械性能

一、过冷奥氏体的等温转变

奥氏体在临界点以上为稳定相，在临界点以下为不稳定相，必然要发生相变。但过冷到临界点以下的奥氏体并不立即发生转变，而是要经过一定孕育期后才开始转变，这时只能暂时存在于过冷状态下。这种暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。过冷奥氏体以不同的冷却速度进行等温冷却时，它的转变产物也不同。而过冷奥氏体等温冷却转变曲线反映了这种等温转变的规律，因其形状似英文字母“C” ，故称“C曲线” 。

（一）共析钢C曲线的建立

将共析钢制成相同尺寸的薄片试样，并将它们分成若干组，每组有几个试样。将各组试样加热至A_C1以上使之全部奥氏体化，获得均匀的奥氏体组织。然后将其投入不同温度（如700℃、650℃、550℃、450℃等）的等温盐浴槽中，进行等温转变，测得在不同的过冷温度下不同的组织开始转变的时间（a₁、a₂、 a₃、 ……）和终了转变的时间（b₁、 b₂、 b₃、 ……） 。

根据这些数据绘出以温度、时间为坐标的奥氏体等温转变曲线，即为“C曲线” ，如图5-6所示。

由过冷奥氏体开始转变点连接的线称为转变开始线，即等温转变曲线中左边的那条曲线，它离纵轴的距离表示奥氏体在不同过冷度下开始转变所需的时间，称为孕育期。

孕育期的长短表示奥氏体稳定性的大小。从图中可见，在550℃左右孕育期最短，即奥氏体最不稳定。由过冷奥氏体终了点连接的线称为转变终了线，即等温转变曲线中右边的那条曲线，它的右边是转变产物区。奥氏体转变开始线和转变终了线之间是过渡区，为过冷奥氏体和转变产物共存区。

在等温转变曲线下方的M_S（约230℃） 、M_f（约−50℃）两条水平线，分别为马氏体转变开始和终了线，两线之间是马氏体与奥氏体共存区。

图5-6　共析钢等温转变C曲线

（二）共析钢C曲线各区转变过程及特点

在3个不同温度区间，共析钢的过冷奥氏体可以发生3种不同的组织转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。

1. 珠光体转变区

这个区域温度范围是A₁～550℃。该区处于整个C曲线图形中的上部，所以又称为高温转变。过冷奥氏体在此温度范围分解为片状铁素体和片状渗碳体的机械混合物，即珠光体。

珠光体的形成伴随两个过程：一是碳原子和铁原子的扩散，生成高碳渗碳体和低碳铁素体；二是晶格重构，由面心立方晶格的奥氏体转变成体心立方晶格的铁素体和复杂晶格的渗碳体组成的珠光体。

过冷奥氏体转变成珠光体也是一个在固态下成核和核长大的过程。珠光体晶核首先在奥氏体晶界处形成，因为在晶界上具备成核的能量、成分和结构起伏的条件。在奥氏体晶界处先形成小片状渗碳体核心，然后依靠渗碳体片的不断分枝，向奥氏体晶粒内部平行长大。由于渗碳体含碳量比奥氏体高得多，故在渗碳体长大的同时，使两侧奥氏体含碳量不断降低，从而促使这部分奥氏体转变为铁素体片。新生成的铁素体长大并向侧面排出多余的碳，使相邻奥氏体含碳量升高，促使新的渗碳体形成，由此形成了渗碳体与铁素体片层相间的珠光体组织。渗碳体核心也可以在已长大成的珠光体晶粒表面上产生，形成不同方向的片状珠光体。珠光体的形成过程如图5-7所示。

图5-7　共析钢过冷奥氏体向珠光体等温转变过程

在这个转变区内，过冷度越大，等温转变的温度越低，所形成的珠光体内片层越细，即片层间距越小。

A₁～650℃之间形成粗片状组织，即为珠光体（P） ；

650℃～600℃之间形成细片状的珠光体组织，称为索氏体（S） ；

600～550℃之间形成极细片状的珠光体组织，称为屈氏体（T） 。

片状珠光体的性能主要取决于片层间距，片层间距越小，珠光体的强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。这是因为珠光体的基体相铁素体塑性好，较易变形，而分散在铁素体层片之间的片状渗碳体起强化作用。渗碳体片越厚，片间距越大，强化作用越小，同时渗碳体不易变形而易脆裂。反之，渗碳体片越薄，间距越小，就越容易与铁素体一起变形，强化作用越大。

2.贝氏体转变区

这个区域温度范围是550～230℃，又称为中温转变。过冷奥氏体在此温度范围内转变为贝氏体（B）组织，如图5-8所示。

贝氏体的转变过程是依靠碳的重新分布和铁的晶格重构来完成的。由于过冷度增大，原子动能变小，铁原子已不能扩散，碳原子也只能进行短程扩散，孕育期增长。贝氏体组织随着奥氏体的成分和转变温度不同有两种组织形态，一种为羽毛状的上贝氏体，另一种为针状的下贝氏体。

图5-8　贝氏体显微组织

上贝氏体和下贝氏体均是含过饱和碳的铁素体与碳化物的机械混合物。

550～350℃之间形成上贝氏体，用B上表示。

350～230℃（M_s）之间形成下贝氏体，用B下表示。

在上贝氏体组织中，过饱和铁素体呈条状，一排排由晶界伸向奥氏体晶内而长大，在铁素体条之间断断续续地分布着细条状的渗碳体，构成羽毛状特征，如图5-8（a）所示。由于上贝氏体中铁素体含碳量的过饱和度低，故强度不高；而较粗的渗碳体在铁素体之间分布，使其脆性增大，所以上贝氏体的机械性能差，使用价值不大。

在下贝氏体组织中，过饱和铁素体呈针状较散乱地成角度分布，铁素体内析出许多碳化物小片平行分布，并与铁素体针长轴成一定的角度，构成针状或竹状特征，如图5-8（b）所示。下贝氏体具有较高的强度、硬度和良好的韧性。由于下贝氏体质量体积小，在转变过程中组织应力小，故零件热处理时的变形和开裂少。因此，下贝氏体是一种理想的组织，具有很高的使用价值。

3.马氏体转变

这个区域温度范围是M_s～M_f，又称为低温转变。当过冷奥氏体以极快的速度冷到低于Ms点（共析钢为230℃）时，将发生马氏体转变，形成马氏体，用M表示。马氏体是碳溶于α-Fe中形成的过饱和碳的铁素体。

马氏体转变是在连续冷却过程中以极大的冷却速度在极大的过冷度下进行的。由于温度很低，铁、碳原子均不能扩散。在马氏体转变过程中，铁原子只完成了铁的晶格的转变，即γ-Fe→α-Fe，而碳原子完全失去了扩散能力，只能过饱和的溶解在α-Fe。因为α-Fe是体心立方晶格，间隙很小，碳原子挤塞进去以后使立方晶格变成正方晶格。由于晶格严重歪扭，所以马氏体表现出高硬度。

马氏体转变必须在低于M_s点以下连续冷却才能完成，而且不需要孕育期，在M_s～M_f温度范围内如果停止冷却，马氏体转变就停止，这时钢中组织中除马氏体外，还有未转变的奥氏体，这种奥氏体称为“残余奥氏体” ，用符号 A′表示。随着含碳量不同，马氏体的组织形态也不同。含碳量小于0.2%的钢经淬火后形成板条状马氏体，又称为低碳马氏体，如图5-9（a）所示。板条状马氏体大多在200℃以上形成，主要出现在低碳钢的淬火组织中。含碳量大于1.0%的钢经淬火后的组织几乎全部都是针状马氏体，又称高碳马氏体，如图5-9（b）所示。

图5-9　马氏体的显微组织

针状马氏体是在200℃以下形成，主要出现在高碳钢的淬火组织中。钢的碳浓度在0.2%～1.0%的范围内则形成两种马氏体的混合组织，只是碳浓度越高，条状马氏体量越少，而针状马氏体量越多。马氏体具有很高的强度和硬度，且随着马氏体中的碳浓度而变化。针状马氏体的碳浓度高，晶格畸变大，故其塑性降低而脆性增大，尤其是针状马氏体中存在许多显微裂纹和有较大淬火应力，使之脆性更大，所以针状马氏体硬度高而脆性大。

条状马氏体则因其碳浓度低，晶格畸变小，淬火应力小且不存在显微裂纹，因而具有很好的韧性，同时强度和硬度也足够高。所以，条状马氏体硬度高而韧性好。

（三）非共析钢的C曲线

亚、过共析钢的C曲线分别比共析钢的C曲线增加A→F、A→Fe₃C的转变开始线，而且随着含碳量的增加马氏体转变温度逐渐下降，如图5-10所示。表5-2为共析钢等温冷却转变产物的组织及性能比较。

图5-1.　非共析钢等温转变C曲线

表5-2　共析钢的过冷奥氏体等温冷却转变产物的组织及性能比较

二、过冷奥氏体的连续冷却转变

在热处理生产中，奥氏体化后常采用连续冷却，如水冷淬火、空冷正火和炉冷退火等。而连续冷却转变较为复杂，转变曲线测定比较困难，所以通常用等温冷却曲线来研究连续冷却的情况。图5-11是利用共析钢的等温转变曲线研究连续冷却转变。使用时，将连续冷却速度曲线绘于等温C曲线图上，依交点的位置可以定性判断其组织转变和转变产物。

需要指出的是，连续冷却转变曲线只有C曲线的上半部分，而没有下半部分。这就是说，共析钢在连续冷却时，只有珠光体和马氏体转变，而没有贝氏体转变。

V₁冷却速度曲线：相当于退火炉冷的情况，与等温C曲线交于710～680℃附近，可判断过冷奥氏体发生珠光体转变，形成珠光体。

V₂、 V₃冷却速度曲线：相当于正火空冷的情况，与等温C曲线交于670～600℃附近，可判断发生珠光体类转变，形成索氏体。

V₄冷却速度曲线：相当于淬火油冷的情况，不与转变终了线相交，说明在中温区域没有发生完全的转变，一部分奥氏体在高温区域发生了珠光体类转变，形成屈氏体；另一部分冷至M_s点发生马氏体转变，形成马氏体。最终组织为屈氏体+马氏体。

V₅冷却速度曲线：相当于淬火水冷的情况，与C曲线不相交，过冷奥氏体在高、中温区域不发生转变，冷至M_s点以下发生马氏体转变。

在C曲线图形中，有一种冷却速度恰好与C曲线相切，我们称之为临界冷却速度。它是过冷奥氏体全部转变为马氏体的最小冷却速度。显然，凡大于V临的冷却速度均会全部产生马氏体组织，而不发生高、中温转变。显然，C曲线右移，V临减小；反之V临则增大。而C曲线的变化随着钢中化学成分的不同而改变。

图5-1.　共析钢等温转变曲线在连续冷却时的应用

思考与训练

复习本教学情境的基本知识，思考选择正确答案。

一、热处理概念、分类、临界点

1.一般热处理工艺过程包括＿＿。

A. 1个环节 　B. 两个环节　C. 3个环节 　D. 4个环节

2.钢在实际加热条件下的临界点为＿＿。

A.A₁、A₃、A_cm 　B.A_r1、A_r3、A_rcm

C.A_c1、A_c3、A_ccm 　D.A₁′、 A₃′ 、A_c′_m

3.钢在实际冷却条件下的临界点为＿＿。

A.A₁、A₃、A_cm B.A_r1、A_r3、A_rcm

C.A_c1、A_c3、A_ccm D.A₁′、 A₃′ 、A_c′_m

4.属于普通热处理的是＿＿。

Ⅰ. 退火；Ⅱ. 正火；Ⅲ. 表面淬火；Ⅳ. 渗碳；Ⅴ. 淬火；Ⅵ. 回火。

A.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ

C.Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ 　　D.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ

5.普通热处理是通过加热、保温和冷却来改变钢的＿＿。

A.成分 　B.温度　 C.组织 　D.组元

二、共析钢的奥氏体化

1.共析钢完全奥氏体化的加热温度在＿＿以上。

A.A_c3 　B.A_cm 　C.A_c1 　D.A_ccm

2.钢在奥氏体化过程中，当其加热到A_c1以上，可使＿＿完全奥氏体化。

A.F 　B.P 　C.F+P 　D.Fe₃C

3.共析钢的奥氏体化的过程包括＿＿。

A.奥氏体的形核与长大 B.剩余渗碳体的溶解

C.奥氏体的均匀化 D.以上均是

4.共析钢加热到A_c1以上时，首先在＿＿形核。

A.铁素体相界和内部 B.渗碳体相界和内部

C.铁素体以及渗碳体相界和内部 　D.铁素体以及渗碳体相界上

5.钢的室温组织奥氏体化，是依靠＿＿来实现的。

A.铁和碳原子的扩散

B.碳原子扩散和晶格改组以及铁原子的扩散

C.铁原子的扩散

D.铁原子扩散和晶格改组以及碳原子的扩散

6.在对钢进行热处理的时候，需对材料进行加热和保温，其目的是让钢的室温组织＿＿。

A.形成奥氏体 B.奥氏体化

C.奥氏体形核与长大 D.奥氏体均匀化

7.在对钢进行热处理的时候，为使钢的室温组织奥氏体化，需对材料进行＿＿。

A.加热 　B.保温 　C.加热和保温 　D.加热或保温

8.钢的热处理是通过加热、保温和冷却实现性能改变的工艺过程，此时钢处于＿＿。

A.液态　 B.固态 　C.过冷态 　D.饱和态

9.亚共析钢完全奥氏体化的加热温度在＿＿以上。

A.A_c3 　B.A_cm 　C.A_c1 　D.A_cmm

三、非共析钢的奥氏体化

1.过共析钢完全奥氏体化的加热温度在＿＿以上。

A.A_c3 　B.A_cm　 C.A_c1 　D.A_cmm

2.钢在奥氏体化过程中，当其加热到A_c3以上，可使完全＿＿奥氏体化。

A.F 　　B.P 　　C.F+P 　　D.Fe₃C

3.钢在奥氏体化过程中，当其加热到A_cm以上，可使完全＿＿奥氏体化。

A.F 　　B.P　　 C.F+P 　　D.Fe₃C+P

4.在奥氏体晶粒度的概念中，反映钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向的晶粒度称为＿＿。

A.起始晶粒度 　　　 B.实际晶粒度

C.本质晶粒度 　　　 D.实际晶粒度和本质晶粒度

四、奥氏体晶粒的长大及其影响因素

1.生产中，＿＿一般为本质粗晶粒钢。

A.用锰硅或铝脱氧的钢 　　B.沸腾钢

C.铝脱氧的钢 　　　 D.镇静钢

2.生产中，＿＿一般为本质细晶粒钢。

A.用锰硅或铝脱氧的钢 　　　 B.沸腾钢

C.锰硅脱氧的钢 　　　　 D.镇静钢

3.钢的成分是形成本质粗或细晶粒钢的主要原因，钢中的＿＿等合金元素有阻止奥氏体晶粒长大的作用。

Ⅰ. 钒；Ⅱ. 钛；Ⅲ. 钨；Ⅳ. 锰；Ⅴ. 碳；Ⅵ. 铬。

A.Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ 　　　　B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ

C.Ⅳ+Ⅴ 　　　　　 D.Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ

4.钢的成分是形成本质粗或细晶粒钢的主要原因，钢中的＿＿等合金元素有促进晶粒长大的作用。

Ⅰ. 钒；Ⅱ. 钛；Ⅲ. 钨；Ⅳ. 锰；Ⅴ. 碳；Ⅵ. 铬。

A.Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ 　　　　 B.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅵ

C.Ⅳ+Ⅴ 　　　　D.Ⅲ+Ⅳ+V

五、过冷奥氏体等温冷却转变

1.等温冷却是奥氏体至高温快速冷至临界点＿＿以下某一温度，保温后再冷至室温。

A.A₃ 　　B.A_m 　　C.A₁　　　 D.A_cm

2.临界温度以上的奥氏体是稳定相，临界温度以下的则为不稳定相，所以把暂存于临界点以下的奥氏体称为＿＿。

A.奥氏体 　　　　B.实际奥氏体

C.残余奥氏体 　　 D.过冷奥氏体

六、C曲线分析

1.共析钢加热到奥氏体化后，以不同的冷却方式冷却，可以获得＿＿。

A.3种组织 　　B.4种组织　　 C.5种组织　　 D.6种组织

2.过冷奥氏体的等温冷却转变过程中，转变起始线与转变终了线之间的产物均含有＿＿。

A.过冷奥氏体 　　B.P 　　C.S 　　D.M

3.在过冷奥氏体向马氏体的转变过程中，下列说法正确的是＿＿。

A.铁、碳原子均不发生扩散

B.是典型的扩散型相变

C.铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则完全不能扩散

D.碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则完全不能扩散

4.在过冷奥氏体向贝氏体的转变过程中，下列说法正确的是＿＿。

A.铁、碳原子均不发生扩散

B.是典型的扩散型相变

C.铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则不能扩散

D.碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则不能扩散

5.在过冷奥氏体向珠光体的转变过程中，下列说法正确的是＿＿。

A.铁、碳原子均不发生扩散

B.是典型的扩散型相变

C.铁原子发生一定短距离的扩散，而碳原子则完全不能扩散

D.碳原子发生一定短距离的扩散，而铁原子则完全不能扩散

七、珠光体转变区

1.在共析钢的珠光体等温转变区，＿＿，则形成的＿＿。

A.等温转变温度越低/珠光体组织片层越粗

B.等温转变温度越低/珠光体组织片层越细

C.等温转变温度越高/珠光体组织片层越薄

D.等温转变温度越高/珠光体组织片层越细

2.共析钢等温转变曲线上，当过冷度较小时，奥氏体将转变成＿＿。

A.珠光体组织 　B.索氏体组织 　C.屈氏体组织 　D.贝氏体组织

3.在等温冷却转变曲线上，过冷奥氏体在高温区的转变产物是＿＿。

A.F 　　B.A 　　C.P 　　D.M

4.索氏体是铁素体与渗碳体的＿＿状的机械混合物。

A.粗片 　B.细片　 C.极细片 　D.蠕虫

5.珠光体类型组织有＿＿。

Ⅰ. P；Ⅱ. S；Ⅲ. T；Ⅳ. B；Ⅴ. M。

A.Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ 　　 B.Ⅰ+Ⅲ+Ⅳ

C.Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 　　D.Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ

6.屈氏体是铁素体与渗碳体的＿＿状的机械混合物。

A.粗片 　　B.细片 　　C.极细片 　　D.蠕虫

7.珠光体是铁素体与渗碳体的＿＿状的机械混合物。

A.粗片 　　B.细片 　　C.极细片 　　D.蠕虫

8.在等温冷却转变曲线上，过冷奥氏体在中温区的转变产物是＿＿。

A.珠光体　　 B.马氏体 　　C.索氏体 　　D.贝氏体

9.B_下是＿＿的机械混合物。

A.F与Fe₃C 　　　　　B.F与碳化物

C.过饱和碳的铁素体与碳化物 　　　D.碳化物与残余奥氏体

10.在等温冷却转变曲线上，上贝氏体的转变温度为＿＿。

A.550～350℃ 　　B.350～230℃

C.550～230℃ 　　D.230以下

11.在等温冷却转变曲线上，下贝氏体的转变温度为＿＿。

A.550～350℃ 　　 B.350～230℃

C.550～230℃ 　　 D.230℃以下

12.下列组织在实际生产中不能使用的是＿＿。

A.珠光体 　　　　B.屈氏体

C.上贝氏体 　　　D.下贝氏体

八、马氏体转变区

1.在等温冷却转变曲线上，过冷奥氏体在低温区的转变产物是＿＿。

A.珠光体　　 B.马氏体 　　C.索氏体　　 D.贝氏体

2.在共析钢等温冷却C曲线上，低于230℃是＿＿。

A.珠光体的转变区 　　 B.贝氏体的转变区

C.马氏体的转变区 　　D.铁素体的转变区

3.M是＿＿。

A.机械混合物 　　B.过饱和碳的铁素体

C.过冷奥氏体 　　 D.碳化物与残余奥氏体

4.过冷奥氏体的等温冷却转变过程中＿＿转变过程会出现残余奥氏体。

A.珠光体 　　　B.贝氏体

C.马氏体 　　　D.屈氏体

5.在共析钢的马氏体等温转变区，由于过冷度极大，＿＿。

A.只发生铁原子的扩散 　　　　　　　　　 B.只发生碳原子的扩散

C.铁原子和碳原子只有一定程度的扩散 　　　D.仅有铁原子的晶格重组

6.下列组织在实际生产中不常使用的是＿＿。

A.T 　　B.B_下 　　C.M′ 　　D.M

7.对片状马氏体而言，下列说法错误的是＿＿。

A.位错马氏体 　　　B.孪晶马氏体

C.过饱和的α固溶体 　　 D.具有高的强度

九、共析钢等温冷却C曲线应用

1.临界冷却速度V临是钢淬火时获得全部＿＿组织的最小冷却速度。

A.F　　 B.P 　　C.S 　　D.M

2.如图5-12所示，V₁相当于＿＿，最终组织为＿＿。

A.炉冷/珠光体 　　　　　　B.空冷/索氏体和屈氏体

C.油冷/屈氏体和马氏体 　　D.水冷/马氏体和少量残余奥氏体

3.如图5-12所示，V₂、V₃相当于不同冷速的，最终组织为＿＿。

A.炉冷/珠光体 　　　　　　　B.空冷/索氏体和屈氏体

C.油冷/屈氏体和马氏体 　　　D.水冷/马氏体和少量残余奥氏体

4.如图5-12所示，V₄相当于，最终组织为＿＿。

A.炉冷/珠光体 　　　　　　　 B.空冷/索氏体和屈氏体

C.油冷/屈氏体和马氏体 　　　　 D.水冷/马氏体和少量残余奥氏体

5.如图5-12所示，V₅相当于，最终组织为＿＿。

A.炉冷/珠光体 　　　　　　　　B.空冷/索氏体和屈氏体

C.油冷/屈氏体和马氏体 　　　　 D.水冷/马氏体和少量残余奥氏体

图5-1.　共析钢等温冷却转变C曲线的连续冷却时的应用