Q345R属于典型的工程用低合金钢，其屈服强度为345MPa级，含Mn量为1.2~1.6%之间。经过热变形后的Q345R钢板容易出现铁素体和珠光体相间分布的带状组织（经硝酸酒精浸蚀），如图1。(按得分点给予相应人品数)

(1)    指出光镜下黑色区域和白色区域分别对应何种组织？简略解释一下(3人品)

(2)    解释一下带状组织的形成原因。(6人品)

    研究发现在700℃（大约为Ac1波动范围内）退火后Q345R钢硬度发生较明显的下降，电镜下发现珠光体中渗碳体呈球状或短棒状，如图2。

(3)   说明形成该种形态珠光体的过程名称。（2人品）

(4)   该温度下回火硬度降低，但何种性能会发生改善？简略说明原因。（3人品）

(5)   简略解释一下这种形态珠光体形成的原因？（6人品）

图1

图2

参考解析：
（1）        黑色的条带是珠光体，亮色的条带是铁素体。铁素体由于可以被均匀腐蚀，它对光的反射能力强，所以在光镜下（硝酸酒精腐蚀）是白的。珠光体是复相组织，其中优先腐蚀的铁素体与渗碳体的相界，而相界上的原子排列比较紊乱导致腐蚀后的相界凸凹不平，在光镜下反映出来就是黑色的，在片层间距较小或放大倍数较小的情况下，铁素体两侧的相界也无法区分导致整个珠光体也是黑色的。
（2）        带状组织主要是由于钢锭在浇注凝固时Mn等合金元素容易在枝晶间隙发生偏析。热轧后凝固枝晶组织因变形而发生扭转、破碎和延伸拉长， Mn由于扩散系数低从而Mn的偏析不能完全消除，形成贫Mn带和富Mn带。因而组织带状分布的根源是成分带状分布。由于Mn是奥氏体稳定性元素，贫Mn带和富Mn带Ar3温度不同，轧后冷却时奥氏体中的贫Mn带将首先发生铁素体转变，铁素体含碳量低使得该区域多余的C原子逐步向富Mn带扩散，造成富Mn带C含量升高，最终富Mn带奥氏体发生珠光体转变。
（3）        珠光体球化。（或球化退火）
（4）        塑性。（或者延伸率等等）因为粒状珠光体比片层状珠光体具有更少的相界面，因而其强度和硬度较低，塑性得到改善。
（5）        该热处理过程为球化退火，加热时700℃时发生部分奥氏体相变，奥氏体化不均匀，奥氏体内尚存有一定数目的未溶碳化物颗粒，从而在缓冷过程中这些碳化物粒子成为核心，长大形成球状碳化物。（亦可能发生亚温球化退火，此时退火温度处于Ac1以下，答到该点加10人品）

第四期材料专业课知识竞赛优秀学员：第三滴血      杨海娇      秀才      罗正      zaqqazlove      luhuigang      cc1122

1 第三滴血

01黑色是珠光体组织，白色是铁素体组织。因为折射率不同，造成颜色差异。02因为是低碳合金钢，热处理时，锰元素的存在，有利于珠光体的形成，从而由层连接成带。03高温回火，形成了由铁素体和粒状渗碳体构成的回火索氏体。过程是，在奥氏体化时，仍存在大量的未溶渗碳体，在回火冷却阶段，提供大量的晶核，又因为是高温下回火，扩散快，晶核可以长大所以就成球状或棒啦04强度会增加啊。和固溶强化差不多吧。05同03答。 带状组织主要是浇注凝固时Mn等合金元素容易在枝晶间隙发生偏析。由于金属锰的枝晶偏析，热加工时， 塑性变形会把这些区域伸长，呈现带状的。此外吗，由于扩散系数低，热处理时Mn的偏析并不能完全消除，形成贫Mn带和富Mn带。因而热扎压时会有带状分布。还有锰，硅，铝元素好像对碳扩散影响不大，不会影响奥氏体化过程的。铬，钒，对碳亲和力比较大，形成碳化物，好像很难溶的，所以显著降低碳扩散奥。相反，钴，镍会促进奥氏体化。至于在冷却过程中，只有未溶的碳化物才有利于奥氏体分解。所以锰主要影响偏析。不是铁素体和渗碳体，我以前回答有点问题。由于我的专业课，刚学一部分，教材也比较浅显。有好多疑惑。以后还望学长赐教啊

2 杨海娇

①黑色区域是珠光体,白色区域是铁素体.因为经硝酸酒精处理后.对光的折射度不同.②在热变形过程中,该合金中的铁素体和珠光体沿着变形方向交替的呈带状分布,形成带状组织.③此过程称为时效强化④由于热加工产生的带状组织消除,材料的塑性和冲击韧性显著提高.⑤将其加热到700摄氏度.形成珠光体的过饱和溶液,切含有未完全融入的残余渗碳体.在冷却过程中.这些残余渗碳体会成为现成的晶核,而使渗碳体围绕晶核不断析出.

3 zaqqazlove

1.白色的是先共铁素体，黑色的是珠光体，铁素体由于可以被均匀腐蚀，它对光的反射能力就强，所以在光镜下（硝酸酒精腐蚀）是白的，珠光体是复相组织，其中优先腐蚀的铁素体与渗碳体的相界，而相界上的原子排列比较紊乱导致腐蚀后的相界凸凹不平，在光镜下反映出来就是黑色的。 2.Q345和16Mn成分差不多，带状原因：由于钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶形成化学成分呈不均匀分布的枝晶组织，铸锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，不逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带（实际上是条）和富化带彼此交替堆叠，在缓冷条件下，先在碳及合金元素贫化带（过冷奥氏体稳定性较低）析出先共析铁素体，将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素富化带（过冷奥氏体稳定性较高），在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。 3.700度回火，属于高温回火，高温回火形成回火索氏体，即铁素体+细粒状渗碳体的混合物。 4.塑性提高，回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状，所以塑性较好。 5.过冷奥氏体向珠光体转变以相间沉淀方式进行，在700度高温时，以原先未融的残余渗碳体成为晶核，渗碳体逐渐的长大，并使渗碳体颗粒呈椭圆形或球形。

4 luhuigang

1.由于Q345R 属于低碳钢,在冷却过程中产生带状组织, 其中白色的为奥氏体中析出的先共铁素体，为机体组织,黑色的是片层相间的珠光体组织. 铁素体及珠光体由于对硝酸酒精的溶解度不同,在光的照射下,由于两个组织对光的反射率不同,所以在光镜下反映出来就是白色和黑色的。 2.带状原因：在加热后冷却的过程中，先在碳及合金元素含量较低的贫化带（过冷奥氏体稳定性较低）析出先共析铁素体，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素富化带（，在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了彼此交替的带状组织。 3.700度退火,一般我们成为球化退化,获得的是球状珠光体,即铁素体机体+细粒状渗碳体的混合物。 4.塑性及抗冲击韧性可以明显提高，球化状光体中的碳化物呈球状,均匀分布在铁素体上,所以塑性较好。 5.在加热过程中铁素体与珠光体的相界面中的碳原子处于不稳定状态,在700度高温时，会首先成为结晶晶核，随着时间的推移,渗碳体逐渐的长大，并使渗碳体颗粒呈椭圆形或球形。

Q345R属于典型的工程用低合金钢，其屈服强度为345MPa级，含Mn量为1.2~1.6%之间。经过热变形后的Q345R钢板容易出现铁素体和珠光体相间分布的带状组织（经硝酸酒精浸蚀），如图1。(按得分点给予相应人品数)

(1)    指出光镜下黑色区域和白色区域分别对应何种组织？简略解释一下(3人品)

(2)    解释一下带状组织的形成原因。(6人品)

    研究发现在700℃（大约为Ac1波动范围内）退火后Q345R钢硬度发生较明显的下降，电镜下发现珠光体中渗碳体呈球状或短棒状，如图2。

(3)   说明形成该种形态珠光体的过程名称。（2人品）

(4)   该温度下回火硬度降低，但何种性能会发生改善？简略说明原因。（3人品）

(5)   简略解释一下这种形态珠光体形成的原因？（6人品）

图1

图2

参考解析：
（1）        黑色的条带是珠光体，亮色的条带是铁素体。铁素体由于可以被均匀腐蚀，它对光的反射能力强，所以在光镜下（硝酸酒精腐蚀）是白的。珠光体是复相组织，其中优先腐蚀的铁素体与渗碳体的相界，而相界上的原子排列比较紊乱导致腐蚀后的相界凸凹不平，在光镜下反映出来就是黑色的，在片层间距较小或放大倍数较小的情况下，铁素体两侧的相界也无法区分导致整个珠光体也是黑色的。
（2）        带状组织主要是由于钢锭在浇注凝固时Mn等合金元素容易在枝晶间隙发生偏析。热轧后凝固枝晶组织因变形而发生扭转、破碎和延伸拉长， Mn由于扩散系数低从而Mn的偏析不能完全消除，形成贫Mn带和富Mn带。因而组织带状分布的根源是成分带状分布。由于Mn是奥氏体稳定性元素，贫Mn带和富Mn带Ar3温度不同，轧后冷却时奥氏体中的贫Mn带将首先发生铁素体转变，铁素体含碳量低使得该区域多余的C原子逐步向富Mn带扩散，造成富Mn带C含量升高，最终富Mn带奥氏体发生珠光体转变。
（3）        珠光体球化。（或球化退火）
（4）        塑性。（或者延伸率等等）因为粒状珠光体比片层状珠光体具有更少的相界面，因而其强度和硬度较低，塑性得到改善。
（5）        该热处理过程为球化退火，加热时700℃时发生部分奥氏体相变，奥氏体化不均匀，奥氏体内尚存有一定数目的未溶碳化物颗粒，从而在缓冷过程中这些碳化物粒子成为核心，长大形成球状碳化物。（亦可能发生亚温球化退火，此时退火温度处于Ac1以下，答到该点加10人品）

第四期材料专业课知识竞赛优秀学员：第三滴血      杨海娇      秀才      罗正      zaqqazlove      luhuigang      cc1122

1 第三滴血

01黑色是珠光体组织，白色是铁素体组织。因为折射率不同，造成颜色差异。02因为是低碳合金钢，热处理时，锰元素的存在，有利于珠光体的形成，从而由层连接成带。03高温回火，形成了由铁素体和粒状渗碳体构成的回火索氏体。过程是，在奥氏体化时，仍存在大量的未溶渗碳体，在回火冷却阶段，提供大量的晶核，又因为是高温下回火，扩散快，晶核可以长大所以就成球状或棒啦04强度会增加啊。和固溶强化差不多吧。05同03答。 带状组织主要是浇注凝固时Mn等合金元素容易在枝晶间隙发生偏析。由于金属锰的枝晶偏析，热加工时， 塑性变形会把这些区域伸长，呈现带状的。此外吗，由于扩散系数低，热处理时Mn的偏析并不能完全消除，形成贫Mn带和富Mn带。因而热扎压时会有带状分布。还有锰，硅，铝元素好像对碳扩散影响不大，不会影响奥氏体化过程的。铬，钒，对碳亲和力比较大，形成碳化物，好像很难溶的，所以显著降低碳扩散奥。相反，钴，镍会促进奥氏体化。至于在冷却过程中，只有未溶的碳化物才有利于奥氏体分解。所以锰主要影响偏析。不是铁素体和渗碳体，我以前回答有点问题。由于我的专业课，刚学一部分，教材也比较浅显。有好多疑惑。以后还望学长赐教啊

2 杨海娇

①黑色区域是珠光体,白色区域是铁素体.因为经硝酸酒精处理后.对光的折射度不同.②在热变形过程中,该合金中的铁素体和珠光体沿着变形方向交替的呈带状分布,形成带状组织.③此过程称为时效强化④由于热加工产生的带状组织消除,材料的塑性和冲击韧性显著提高.⑤将其加热到700摄氏度.形成珠光体的过饱和溶液,切含有未完全融入的残余渗碳体.在冷却过程中.这些残余渗碳体会成为现成的晶核,而使渗碳体围绕晶核不断析出.

3 zaqqazlove

1.白色的是先共铁素体，黑色的是珠光体，铁素体由于可以被均匀腐蚀，它对光的反射能力就强，所以在光镜下（硝酸酒精腐蚀）是白的，珠光体是复相组织，其中优先腐蚀的铁素体与渗碳体的相界，而相界上的原子排列比较紊乱导致腐蚀后的相界凸凹不平，在光镜下反映出来就是黑色的。 2.Q345和16Mn成分差不多，带状原因：由于钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶形成化学成分呈不均匀分布的枝晶组织，铸锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，不逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带（实际上是条）和富化带彼此交替堆叠，在缓冷条件下，先在碳及合金元素贫化带（过冷奥氏体稳定性较低）析出先共析铁素体，将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素富化带（过冷奥氏体稳定性较高），在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。 3.700度回火，属于高温回火，高温回火形成回火索氏体，即铁素体+细粒状渗碳体的混合物。 4.塑性提高，回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状，所以塑性较好。 5.过冷奥氏体向珠光体转变以相间沉淀方式进行，在700度高温时，以原先未融的残余渗碳体成为晶核，渗碳体逐渐的长大，并使渗碳体颗粒呈椭圆形或球形。

4 luhuigang

1.由于Q345R 属于低碳钢,在冷却过程中产生带状组织, 其中白色的为奥氏体中析出的先共铁素体，为机体组织,黑色的是片层相间的珠光体组织. 铁素体及珠光体由于对硝酸酒精的溶解度不同,在光的照射下,由于两个组织对光的反射率不同,所以在光镜下反映出来就是白色和黑色的。 2.带状原因：在加热后冷却的过程中，先在碳及合金元素含量较低的贫化带（过冷奥氏体稳定性较低）析出先共析铁素体，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素富化带（，在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了彼此交替的带状组织。 3.700度退火,一般我们成为球化退化,获得的是球状珠光体,即铁素体机体+细粒状渗碳体的混合物。 4.塑性及抗冲击韧性可以明显提高，球化状光体中的碳化物呈球状,均匀分布在铁素体上,所以塑性较好。 5.在加热过程中铁素体与珠光体的相界面中的碳原子处于不稳定状态,在700度高温时，会首先成为结晶晶核，随着时间的推移,渗碳体逐渐的长大，并使渗碳体颗粒呈椭圆形或球形。