河南科技大學(xué)金屬材料學(xué)考試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、合金元素：特別添加到鋼中為了保證獲得所要求的組織結(jié)構(gòu)從而得到一定的物理、化學(xué)或機(jī)械性能的化學(xué)元素。（常用Me表示）微合金元素：有些合金元素如 V, Nb, Ti, Zr 和B等，當(dāng)其含量只在 0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）時(shí)，會(huì)顯著地影響鋼的組織與性能， 將這種化學(xué)元素稱為微合金元素。奧氏體形成元素：在y -Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定y -Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co等鐵素體形成元素： 在a -Fe中有較大的溶解度，且能 y -Fe不穩(wěn)定的元素Cr, V, Si , Al, Ti , Mo, W等原位析岀：指在回火過程中，合金滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟?。碳化物?/p>

2、成元素向滲碳體富集，當(dāng)其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時(shí)，合金滲碳體就在原位轉(zhuǎn)變成特殊碳化物。如Cr鋼碳化物轉(zhuǎn)變異位析岀：含強(qiáng)碳化物形成元素的鋼，在回火過程中直接從過飽和a相中析岀特殊碳化物，同時(shí)伴隨著滲碳體的溶解，如V, Nb, Ti。（W和Mo既有原位析出又有異位析出）網(wǎng)狀碳化物：熱加工的鋼材冷卻后，沿奧氏體晶界析岀的過剩碳化物（過共析鋼）或鐵素體（亞共析鋼）形成的網(wǎng)狀碳化物。水韌處理：將高錳鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物完全溶入奧氏體，然后在水中快冷，使碳化物來不及析出，從而獲得獲得單相奧 氏體組織。（水韌后不再回火）超高強(qiáng)度鋼： 用回火M或下B作為其使用組織，經(jīng)過熱處理后抗拉強(qiáng)度

3、大于1400 MPa（或屈服強(qiáng)度大于1250MP3的中碳鋼，均可稱為超高強(qiáng)度鋼。晶間腐蝕 ：沿金屬晶界進(jìn)行的腐蝕（已發(fā)生晶間腐蝕的金屬在外形上無任何變化，但實(shí)際金屬已喪失強(qiáng)度）應(yīng)力腐蝕：鋼在拉應(yīng)力狀態(tài)下能發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞的現(xiàn)象n/8規(guī)律：隨著Cr含量的提高，鋼的的電極電呈跳躍式增高。即當(dāng)Cr的含量達(dá)到1/8 , 2/8 , 3/8 ,原子比時(shí)，F(xiàn)e的電極電位就跳躍式顯著提高，腐蝕也跳躍式顯著下降。這個(gè)定律叫做n/8規(guī)律。黃銅：以Zn為主要合金元素的銅合金。青銅：除黃銅和白銅（銅-鎳）合金之外的銅合金。白銅：以鎳為主要添加元素的銅基合金?；铱阼T鐵：灰口鑄鐵中碳全部或大部分以片狀石墨形式存在，其斷

4、口呈暗灰色。（片狀石墨對(duì)基體產(chǎn)生割裂作用，并在尖端造成應(yīng)力集中，故灰口鑄鐵力學(xué)性能較差）可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵中的碳全部以或大部分以圖案絮狀的石墨形式存在，它是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間高溫石墨化退火而形成的。又稱 韌性鑄鐵。蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵中的碳大部分以蠕蟲狀石墨形式存在。（高耐熱性）麻口鑄鐵:麻口鑄鐵中的碳一部分以滲碳體形式存在，另一部分以石墨形式存在，端口呈黑白相間。（無實(shí)用價(jià)值）。基體鋼：指其成分含有高速鋼淬火組織中除過剩余碳化物以外的基體化學(xué)成分的鋼種。（高強(qiáng)度高硬度，韌性和疲勞強(qiáng)度優(yōu)于高速鋼，可做冷熱變形模具剛，也可作超高強(qiáng)度鋼）雙相鋼：是指顯微組織主要是由鐵素體和5%-20%體積

5、分?jǐn)?shù)的馬氏體所組成的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，即在軟相鐵素體基體上分布著一定量硬質(zhì)相馬氏體。黑色組織：高速鋼在實(shí)際鑄錠凝固時(shí)，冷速平均冷速。合金元素來不及擴(kuò)散，在結(jié)晶和固態(tài)相變過程中轉(zhuǎn)變不能完全進(jìn)行，共析轉(zhuǎn)變形成5共析體為兩相組織，易被腐蝕，在金相組織上呈黑色，而稱作黑色組織。低（中高）合金鋼：合金元素總量小于5%的合金鋼叫低合金鋼。合金含量在5%10%之間的合金鋼叫中合金鋼。大于10%的高合金鋼。二次硬化：在含有Ti, V, Nb, Mo, W 等較高合金鋼淬火后，在 500- 600 C范圍內(nèi)回火時(shí)，在 M中析出彌散的 W,Mo及 V的碳化物，并使鋼的硬 度明顯提高。稱二次硬化現(xiàn)象 ）二次淬火:

6、貧化的殘留A中合金元素和C的含量下降，是Ms點(diǎn)升高，在回火過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸使鋼的硬度提高。第一章1、合金元素V、Cr、W Mo Co Ni、Cu Ti、Al中哪些是鐵素體形成元素？哪些是奧氏體形成元素？答：奧氏體形成元素：C,N,Cu,Mn,Ni,Co,等。鐵素體形成元素：Cr , V, Si, Al, Ti , Mq WV、Cr與a -Fe可形成無限置換固溶體；Mn Co Ni與丫 -Fe可形成無限置換固溶體。鐵素體不銹鋼1cr17 0cr13Al奧氏體不銹鋼 00cr19Ni10 0cr18Ni92、簡述合金元素對(duì)鐵碳相圖（如共析碳量等等臨界點(diǎn)）的影響。答：1 改變奧氏體相區(qū)位置奧氏體形成元

7、素均使奧氏體存在的區(qū)域擴(kuò)大，其中開啟丫相區(qū)的元素如，Ni Mn含量較多時(shí)可使鋼在室溫下得到單相奧氏體相區(qū)。鐵素體形成元素均使奧氏體的相區(qū)縮小，其中封閉丫相區(qū)的元素如Cr Ti Si等超過一定含量時(shí)，可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織。2改變共析轉(zhuǎn)變溫度擴(kuò)大丫相區(qū)的元素，使共析轉(zhuǎn)變溫度降低?？s小Y相區(qū)的元素，使其升高。）3改變S和E等臨界點(diǎn)的含碳量幾乎所有合金元素均使共析點(diǎn)（S）和共晶點(diǎn)（E）含碳量降低，即 S點(diǎn)和E點(diǎn)左移。3 .合金鋼中碳化物形成元素（V, Cr, Mo, Mn等）所形成的碳化物基本類型及其相對(duì)穩(wěn)定性。答：基本類型：根據(jù)碳元素原子半徑與過渡族金屬元素原子半徑的比值將碳化物分為第一類

8、和第二類。第一類：當(dāng)rc/rMe 0.59時(shí)，形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的碳化物 ，稱復(fù)雜間隙碳化物。如 Cr、Mn Fe形成的碳化物。第二類比第一類穩(wěn)定性低。4如何利用合金元素來消除或預(yù)防第一次、第二次回火脆性？1）低溫回火脆性（第I類，不具有可逆性）其形成原因：沿條狀馬氏體的間界析出K薄片；防止：加入Mo,Ti,V,AI可改善脆性；Si可有效的推遲脆性溫度去。2）高溫回火脆性（第II類，具有可逆性）其形成原因：與鋼雜質(zhì)元素向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。防止：在鋼中加入適當(dāng)?shù)?W Mo,Ti等可有效地抑制其它元素偏聚，稀土元素也能抑制回火脆性的產(chǎn)生.5 如何理解二次硬化與二次淬火兩個(gè)概念的相關(guān)性與不同特點(diǎn)。

9、相同點(diǎn)：都發(fā)生在合金鋼中，含有強(qiáng)碳化物形成元素相對(duì)多，發(fā)生在淬回火過程中，且回火溫度550C左右。不同點(diǎn)：二次淬火，是回火冷卻過程中 Ar轉(zhuǎn)變?yōu)閙是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現(xiàn)象（由于特殊k的沉淀析出）6般地，鋼有哪些強(qiáng)化與韌化途徑？強(qiáng)化 固溶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化 形變強(qiáng)化 第二相強(qiáng)化韌化 1、細(xì)化晶粒2、提高鋼的耐回火性 3、改善基體韌性4、細(xì)化碳化物5、調(diào)整化學(xué)成分6、形變熱處理7、低碳馬氏體強(qiáng)韌化8提高冶金 質(zhì)量 7 . 20Si2Mn2MoV鋼合金化與強(qiáng)韌化機(jī)理 答：采用“多元少量”的合金化原則，獲得強(qiáng)度塑韌性良好配合，提高鋼的淬透性，回火穩(wěn)定性，抑制回火脆性。強(qiáng)化：1,固

10、溶強(qiáng)化：加入 Si、Mn Mo溶于鋼的基體中，使晶格畸變產(chǎn)生彈性應(yīng)力場，與阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，而達(dá)到強(qiáng)化效果。2沉淀強(qiáng)化高溫下VC沿晶界的析出起釘扎作用，增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，達(dá)到強(qiáng)化效果。3細(xì)晶強(qiáng)化 由于VC的彌散分布阻止 A晶粒長大，相界面增加，錯(cuò)阻力增加位錯(cuò)塞積而強(qiáng)化； 韌化：細(xì)化晶粒，細(xì)化碳化物，Si,Mn,Mo,V等碳化物形成元素，阻止?jié)B碳體析出長大，從而細(xì)化 阻止A晶粒長大，細(xì)化基體組織，提高韌度 第二章工程結(jié)構(gòu)鋼對(duì)工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？ 答：（1 ）足夠高的強(qiáng)度和韌性；（2）良好的焊接性及一定的耐蝕性（3）良好的成形工藝性。低合金高強(qiáng)度鋼的合金化特點(diǎn)答：以錳為主，Cr,鎳含量較低

11、；微合金化元素有V,Ti,Nb,Mo,B;利用少量磷提高耐大氣腐蝕性；加入微量稀土元素，以便脫硫、去氣、消除有害雜質(zhì)、改善夾雜物的形態(tài)與分布，提高鋼的力學(xué)性能，對(duì)工藝性能也有好處。3微合金化元素在微合金化鋼中的主要作用有哪些？試舉例說明。作用：鈮，釩或鈦?zhàn)鳛槲⒑辖鹪兀渥饔弥皇峭ㄟ^他們的碳化物、氮化物質(zhì)點(diǎn)阻止奧氏體晶粒在加熱時(shí)長大，例:微量鈦（w小于等于0.02%）以TiN從高溫固態(tài)鋼中析出，呈彌散分布，對(duì)阻止奧氏體晶粒長大很有效；作用二是在軋制時(shí)延遲奧氏體的再結(jié)晶，例：在熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析岀鈮、鈦、釩的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯(cuò)上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界

12、和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，抑制再結(jié) 晶過程的進(jìn)行。1.調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進(jìn)行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各自主要鋼種。 主要鋼種:A.調(diào)質(zhì)鋼：按淬透性大小可分為幾級(jí)：1）低淬透性鋼3）中淬透性鋼4）高淬透性鋼B.彈簧鋼：1）MnSi 彈簧鋼：55Si2Mn, 60Si2MnACr彈簧鋼： 耐熱彈簧：耐蝕彈簧：3Cr13, 4Cr13, 1Cr18Ni9Ti2 .馬氏體時(shí)效鋼與低合金超強(qiáng)鋼相比，在合金化、熱處理、強(qiáng)化機(jī)制、主要性能等方面有 何不同？其作用之一是通過他們的碳化物、45, 40Cr, 45Mn2, 45MnB, 35MnSi 635CrMo, 42MnVB, 40MnMoB , 4

13、0CrNi 40CrMnMo, 35SiMn2MoV, 40CrNiMo Mn彈簧鋼：60Mn , 65MnK,而強(qiáng)碳化物形成元素Mo,由于位2）3）4）5）50CrMn , 50CrVA, 50CrMnVA （使用 T300C ） 30W4Cr2VA （可達(dá) 500 C ）（溫度 400 C ）合金化熱處理強(qiáng)化 機(jī)制馬氏體時(shí)2）效 鋼過大Y 相 區(qū)（Ni、 Co）;時(shí)效強(qiáng) 化（Ni ,Ti, Al,Mo, Nb ,MQ;為提高 塑 韌 性，必 須嚴(yán)格 控制雜 事元素 含量（C,S,N,P）1）保證鋼的 低淬透性（Cr,合 Mn, Ni ）；金2）增加鋼的 超抗回火穩(wěn)定強(qiáng)性（V, Mo）； 鋼

14、3 ）推遲低溫回火脆性（Si ）； 4 ）細(xì)化晶粒 （V,Mo）o1）高溫 奧氏體 化后淬 火成馬 氏體（Ms:100150C ）；2）進(jìn)行 時(shí)效， 產(chǎn)生強(qiáng) 烈沉淀 強(qiáng)化效 應(yīng)，顯 著提高 強(qiáng)度。淬火+ 低溫回 火或等 溫淬火 使用狀 態(tài)下的 組織為 回火馬 氏體或 下貝氏 體固溶 強(qiáng)化 第 相 化 位強(qiáng)化加入一 疋 量的 合金 元素 如Cr、Mn、Si 、Ni 、Mo、V等進(jìn) 行綜高強(qiáng)度,時(shí)良塑和同 有 的 性具/、 好 韌 缺口強(qiáng)度; 熱處 工藝 單；后 硬度低， 冷變形 性能和 切削性 能好； 焊接性 較好強(qiáng)度高； 成本低 廉；生產(chǎn) 工藝較 簡單；韌塑性 較差；缺口敏 感性大； 焊接性

15、不太好。成分熱處理常 用 組 織主要性能調(diào) 質(zhì) 鋼1 0.250.45%1 C的C鋼或 中、低 合金 鋼退火或 正火或 正火+高 回 淬火+ 高溫回 火+淬或 表氮回火S或 回 火 托 氏 體較高強(qiáng)韌性和 良好的綜合力 學(xué)性能彈 簧 鋼1中、高 :碳素 1鋼或低合 金鋼淬火+ 中溫回 火回 火 托 氏 體高的彈性極限， 高的疲勞強(qiáng)度 和屈強(qiáng)比，足夠 的韌性，良好的 表面質(zhì)量，一定 的淬透性，良好 的耐熱性和耐 蝕性。合合 金化 來有 效地 提高 鋼的 過冷 奧氏 體的 穩(wěn)定 性1.2、性?答:從總體看，工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼相比，在主要成分、 什么是紅硬性？為什么它是高速鋼的一種重組織類型、熱處理工藝

16、、主要性能與實(shí)際應(yīng)用方面各自有何特點(diǎn)?紅硬性：在高溫下保持高硬度的能力。在高 且要滿足切削性能和耐磨性，這要求它必須 Co鉆、微合金元素。18-4-1高速鋼的鑄態(tài)顯微組織特征是什么？3.鑄態(tài)組織：魚骨狀Le+中心黑色組織-共析體+ 鑄態(tài)高速鋼由于組織中存在大量粗大的共晶碳化 性能，所以必須經(jīng)過鍛軋將其破碎，使其盡可能|高速鋼18-4-1的最終熱處理的加熱溫度為什 高速鋼中合金碳化物 M6C M23C6和 MC比較穩(wěn)定， 為820-840 C，但其淬火加熱溫度必須在 根據(jù)情況可采取一次預(yù)熱和二次預(yù)熱，一般直徑結(jié)構(gòu)鋼工具鋼成分C:中低C 合金元素： 中偏低中高C 合金元素： 中偏低高C組織P(S,

17、T) ,B,MM,S,T熱處理退、正、淬、 回火淬火回火綜合 性能強(qiáng)韌（熱）硬，強(qiáng)應(yīng)用工程或制要性能？哪些元素在高速鋼中有利于提高鋼的紅硬速切削過程中，刀具的刃部溫度可達(dá) 600 C以上，并 具有紅硬性。提高紅硬性元素：C碳、W鎢、V釩、為什么高速鋼在熱處理之前一定鍛造？ 白色的馬氏體+殘留的奧氏體（M+r）. 物，并呈不均勻的網(wǎng)狀分布，因而嚴(yán)重影響高速鋼的成為均勻分布的顆粒狀碳化物 么高達(dá)1280 C ?回火及預(yù)熱工藝及特點(diǎn)？ 必須在高溫下才能將其溶解。所以雖然高速鋼的Ac1Ac1+400C 以上。小的工件采用800-850 C，對(duì)于大型刃具工件，采用 560保溫1小時(shí)回火。二次預(yù)熱，第一次

18、預(yù)熱為 500-600，第二次在800-850，預(yù)熱時(shí)間為淬火加熱時(shí)間的二倍。三次高碳高珞冷作模具鋼性能特點(diǎn)，元素作用及其熱處理工藝及組織什么？ 答；性能特點(diǎn)；具有高強(qiáng)度和耐磨性，也要有一定的韌性，足夠的淬透性，淬火變形小。鋼中的元素為C（ 1.4% 2.3%）Cr（ 11%-13%）、還有少量的鉬和釩。這些元素形成的碳化物在高溫淬火時(shí)大量溶解于奧氏體中，增加了鋼的淬透性；在高溫（500 C左右）回火時(shí)，合金元素又從馬氏體中析出，產(chǎn)生二次硬化，增加了耐回火性，從而提高了鋼的硬度和耐磨性；加 入鉬和釩，除了進(jìn)一步提高鋼的耐回火性，增加淬透性以外，還能細(xì)化晶粒，改善韌性。高碳高鉻型鋼鍛造后采用等溫

19、球化退火，溫度850-870 C,等溫時(shí)間34h，退火后得到索氏體型珠光體 +粒狀碳化物組織。高碳高鉻型鋼的淬火回火處理通常有一次硬化（采用較低的淬火回火溫度），9801030C淬火+150170C低溫回火，得到組織馬氏體和少量殘奧二次硬化法（采用高的淬火溫度進(jìn)行多次回火處理），淬火溫度10501100C +490520C多次回火，得到的組織馬氏體第五章合金元素對(duì)不銹鋼的影響。1）提高金屬的電極電位 2 ）是金屬易于鈍化3）是鋼獲得單相組織并具有均勻的化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)和金屬的純凈度，目的是避免形成為微電 勢。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的原因，影響因素與防止方法。3、GCr15鋼是什么類型的鋼？

20、這種鋼中碳和鉻的含量約為多少？碳和鉻的主要作用分別是什么？其預(yù)先熱處理和最終熱處理分別是什么？ 答：高碳鉻軸承鋼 C含量0.951.05%，Cr含量1.401.65%。C的作用：固溶強(qiáng)化提高硬度和耐磨性。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、減小過熱敏感性，增加鋼的韌性和耐回火性預(yù)先熱處理：（擴(kuò)散退火，正火）+球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火+時(shí)效（穩(wěn)定化處理 ）4高錳鋼在平衡態(tài)、鑄態(tài)、熱處理態(tài)、使用態(tài)四種狀態(tài)下各是什么組織？為何具有抗磨特性？平衡態(tài)組織：a + （Fe, Mn） 3C鑄態(tài)組織：Y （ + a） +碳化物 固溶處理后組織：單相 y使用狀態(tài)下組織：表面硬層+內(nèi)部丫高錳鋼經(jīng)熱處理后獲得

21、單一的奧氏體組織，當(dāng)它受到劇烈沖擊及高的壓應(yīng)力作用時(shí)，表層的奧氏體將迅速產(chǎn)生加工硬化，同時(shí)伴有奧氏體向馬 氏體的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致表層硬度提高到450550HBW從而形成硬而耐磨的表面，但內(nèi)部仍保持原有的低硬度狀態(tài)。當(dāng)表層被磨損后，新的表面將繼續(xù)產(chǎn)生加工硬化，獲得高的硬度。第四章產(chǎn)生的原因：這類鋼在加熱到450-850溫度區(qū)間會(huì)發(fā)生敏化，過飽和的固溶的碳向晶粒邊界擴(kuò)散，與晶界附近的鉻結(jié)合形成鉻的碳化物Cr23C6,并在晶界析出，由碳比鉻的擴(kuò)散快的多，鉻來不及從晶內(nèi)補(bǔ)充到晶界附近，以至于鄰近晶界的晶粒周邊的Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于12%即所謂的“貧鉻現(xiàn)象，從而造成晶間腐蝕。影響因素：不銹鋼的碳含量；化學(xué)成分；

22、加熱溫度；加熱時(shí)間。防止方法：1）降低鋼中的碳量；2）鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素（ Ti、Nb），形成特殊碳化物，消除晶間貧鉻去；3）經(jīng)1050-1100 C淬火，以保證固溶體中碳和鉻的含量。3.耐熱鋼中合金元素的作用是什么？耐熱鋼的種類？鉻：提高鋼抗氧化性的主要元素鉬，鎢：提高低合金耐熱鋼熱強(qiáng)性能的重要元素鋁：提高鋼抗氧化性的輔助元素硅：提高抗氧化性的輔助元素鎳：主要是獲得工藝性能良好的奧氏體組織而加入鈦，鈮，釩：這些強(qiáng)碳化物形成元素能形成穩(wěn)定的碳化物，提高鋼的松弛穩(wěn)定性，也提高熱強(qiáng)性 碳：碳能強(qiáng)化鋼，在較低溫度時(shí)，鋼的蠕變主要是以滑移為主，碳有強(qiáng)化作用；在較高溫度下，鋼的蠕變是以擴(kuò)散塑性變形

23、為主，而碳促進(jìn)了 碳原子的自擴(kuò)散，所以起了不利的作用。耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼?？寡趸撚蠪型抗氧化鋼和A型抗氧化鋼；熱強(qiáng)剛有珠光體耐熱鋼，馬氏體耐熱鋼，奧氏體耐熱鋼。第六章鑄鐵1 鑄鐵與鋼相比，在主要成分、使用組織、主要性能上有何不同？成分：C、Si含量高，S、P含量高組織：鋼的基體+ （不同形狀）石墨；性能：性能比鋼要低，特別塑、韌性；G : HB3-5，屈強(qiáng)20MPa,延伸率近為0;但具有優(yōu)良的減震性、減摩性以及切削加工性能、優(yōu)良的鑄造性能、低的缺口敏感性；2.可鍛鑄鐵的其生產(chǎn)分幾步？1）將一定成分的鐵液澆注成白口鑄鐵2）高溫G化退火（900-980度15h。第七章1 以AI-4%Cu合金為例，闡述鋁合金的時(shí)效過程及主要性能（強(qiáng)度）變化。1） 形成溶質(zhì)原子（CU）的富集區(qū)一GPI 與母相a （ Al為基的固溶體）保持共格關(guān)系，引起a的嚴(yán)重畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻礙，從而提高 強(qiáng)度；2） GPI區(qū)有序化一GPII區(qū)（B ）化學(xué)