2012年專業(yè)課作業(yè)-材料科學與工程

1、7、何為合金滲碳體 ?與滲碳體相比，性能如何 ?含有合金元素的滲碳體，即滲碳體內一部分鐵原子被鉻、鎢、鉬等元素所 置換，形成合金滲碳體。滲碳體分子式：Fe3C,為鐵和碳形成的化合物。鋼中的碳化鐵 （Fe3C）相。 具有正交晶體結構，其晶格為復雜的正交晶格，硬度很高HBW = 800,塑性、韌性幾乎為零，脆性很大，延伸率接近于零。滲碳體的含碳量為coc 6.69%,熔點1227T。熱力學穩(wěn)定性不高，在一定條件下，會發(fā)生分解形成石墨。在 230r以下，具有一定的磁性。通過加入不同合金元素形成的合金滲碳體，不僅可以保留滲碳體高硬度、 高耐磨性的特點，而且還改變了滲碳體塑性、韌性差的特點，而得到抗低溫

2、沖 擊韌性， 表面具有高強度、 高耐磨性， 心部還具有高強度與高韌性的不同性能與 用途的合金鋼。8、雙相鋼的化學成分、組織和性能特點是什么 ?奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼： 奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼系指不銹鋼中即有 奧氏體又有鐵素體組織的鋼種， 而且此兩種組織要獨立存在， 且含量較大。一般 認為，在奧氏體基體上有大于 15%的鐵素體或在鐵素體基體上有大于 15%的奧氏 體，均可稱為奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的成分在Cr-Ni當量相圖的a +丫區(qū)域內，成分在18%26% Cr、4%7% Ni，根據用途可分別加入 Mn Cu Mo Ti、N等。由于 不銹鋼具有a+丫雙相組織

3、，其性能特點是兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的 特性。與鐵素體不銹鋼相比，a +丫雙相不銹鋼韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶 間腐蝕能力和焊接性顯著提高。 與奧氏體不銹鋼相比， 其強度水平高， 屈服強度 是奧氏體不銹鋼的2倍，且a +丫雙相不銹鋼抗應力腐蝕的能力較強。a+ 丫雙相不銹鋼還存在一定的脆性傾向，這是由于在焊接區(qū)金屬間化合物的a、S、卩相 的沉淀和相 a 析出所引起的， 因此工程上可以利用沉淀取決于時間的特性， 在 沉淀前進行加工和熱處理， 并使組織穩(wěn)定。 雙相不銹鋼通常采用 1000rl100r 淬火韌化， 可獲得60%左右的鐵素體及奧氏體組織， 需要時再根據工作環(huán)境和加工條件，進行適

4、當的穩(wěn)定化處理。典型奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的化學成分牌號化學成分CSiMnSPCrNiMoN0Cr21Ni5Ti O.0820.0 4.80 O.08O.080.03O.03522.05.801Cr21Ni5TiO.09O.08 0.080.030.03520.0 4.80 22.05.800.141CrlS Mn lONi8.50 17.0 4.00 2.80 O.2 0 5M03NO.101.0012.00O.030.069.06.003.500 300Crl7 Mn I3M012.00 16.5 1.80 0.20 2NO.081.0015.000.030.0618.02.200.30

5、23.0 3.00 1.00 0Cr26Ni5M02 1.500.081.000.030.03528.06.003.0000CrI8Ni5M01.301.00 18.0 4.50 2.50 800 1000 9 45 6015MnVB880200 1100 1200 10 45 9018Cr2Ni4W880180102911761255108表3-9中碳調質鋼和低碳馬氏體結構鋼的性能比較低碳馬氏體鋼的含碳量在0. 15%O. 25%（質量）,以保證淬火后獲得板條馬 氏體組織。低碳馬氏體的強化主要是碳的固溶強化。研究表明，鋼中碳含量在0.15 %0.29 %（質量）范圍內變化時，隨著碳含量的增加

6、，鋼的強度不斷提高，而 塑性和韌度則隨著碳含量的增加而不斷降低。為了提高鋼的淬透性和改善其它性能， 常加入一些Cr、Mo Si、Mn V等合金 元素。在適量的范圍內，錳、鉻、鉬、鎳都能改善鋼的韌性，并降低韌脆轉變溫度 FATFso而鎳的作用尤為顯著。加入少量釩細化了奧氏體晶粒，改善了鋼的韌性。 Cr、Mo si、Mn V元素能有效提高鋼的回火穩(wěn)定性。 因為低碳馬氏體鋼的馬氏體 相變點M比較高，在淬火時容易產生自回火現象，所以加入的合金元素最好能適 當降低M點，但也不能過分降低以避免增加淬裂傾向。總的來說，低碳馬氏體 鋼的合金化方向是在保證淬透性的前提下， 加入具有高的低溫回火抗力和適當降 低M

7、點的元素。低碳馬氏體鋼的工藝特點是需要高溫加熱、 較長時間的保溫，為保證淬透性， 常以高速冷卻。但是零件的斷面尺寸增大，心部有可能淬不透，馬氏體數量減少， 其綜合力學性能將降低。所以應根據零件的尺寸大小來選擇相應淬透性的鋼。10、分析碳和合金元素在高速鋼中的作用以及高速鋼的熱處理特點？碳和合金元素在高速鋼中的作用：碳能夠增加高速鋼淬火和低溫回火后硬度，并且具有較好的綜合力學性能。 碳含量的高低對鋼的性能起決定性影響， 碳 含量越高，鋼的耐磨性越好，而韌性越差。鉻提高過冷奧氏體穩(wěn)定性，因而增加 了淬透性。同時鉻阻止?jié)B碳體型碳化物的聚集、長大，提高了馬氏體的分解溫度， 從而提高了鋼的回火抗力。Si

8、是促進高碳鋼石墨化傾向的元素，故Si不單獨加入 而需和其它元素一起使用。硅在鋼中不生成碳化物，而只溶于固溶體中，能顯著提高過冷奧氏體穩(wěn)定性，因而有效提高鋼的淬透性，同時硅由于能阻礙馬氏體第 二階段分解和滲碳體聚集，故可以增加回火穩(wěn)定性。W Mo V等元素生成穩(wěn)定碳化物，這些碳化物具有高的硬度，淬火時不易溶解，可阻止奧氏體晶粒長大，增 加淬火后鋼的硬度和耐磨性。Mr元素能提高鋼的淬透性，增加殘留奧氏體量，減 少應力的變形，但含錳工具鋼加熱時晶粒容易長大。高速鋼的熱處理特點：（1）退火。高速鋼鍛造后，必須進行退火。W18Cr4V鋼退火溫度為860C880E。在該溫度保溫2h3h,緩慢冷卻至500C

9、，然后出 爐空冷。退火時保溫時間不宜過長，這樣奧氏體中溶入的合金元素不多，易于轉變成軟組織，高速鋼也可采用等溫退火，即在860C880E保溫后，迅速冷卻到 720r750r，保溫4h6h,然后緩冷至500E，出爐空冷。（2）高速鋼的淬火。 高速鋼中合金元素含量高、導熱性差，因此淬火加熱時一般采用在800C850E 預熱。對大型或形狀復雜的刀具，采用二次預熱，第一次在 500 r600 r，第二 次在800r850r0為防止脫碳氧化，高速鋼在高溫鹽爐中加熱。高速鋼的淬透 性大，加熱后即使在空氣中冷卻也可以獲得很高硬度，但高速鋼通常采用油中淬火或在580r600r保溫的一次分級淬火，工具廠中幾乎80%的刀具采用一次分 級淬火。（3）高速鋼的回火。高速鋼的淬火組織為馬氏體 +碳化物+殘留奧氏體。 為了消除淬火應力，減少殘留奧氏體量，產生二次硬化，高速鋼一般在560 r進行三次回火。11、奧氏體不銹鋼的主要優(yōu)缺點是什么？奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼類，其產量和使用量約占不銹鋼產量 及用量的70%。奧氏體不銹鋼除了具有高的耐腐蝕性能以外，還具有良好的焊 接性能和冷加工變形性能，常溫及低溫下很高的塑性與韌性，不具有磁性等， 這些都是鐵素體鋼與馬氏體鋼所沒有的寶貴性能。但是奧氏體不銹鋼易產生晶間腐蝕，這是由于在敏化溫度時晶界析出鉻的 碳化物，致使晶界貧鉻，故有晶間腐