河南科技大學(xué)金屬材料學(xué)考試知識點總結(jié)

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，當其含量只在0.1%左右（如B0.001%，V0.2%）時，會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等原位析出：指在回火過程中，合金滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟?。碳化物形成元素向滲碳體富集，當其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時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)變異位析出：含強碳化物形成元素的鋼，在回火過程中直接從過飽和a相中析出特殊碳化物，同時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，沿奧氏體晶界析出的過剩碳化物（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)過熱處理后抗拉強度大于1400MPa（或屈服強度大于1250MPa）的中碳鋼，均可稱為超高強度鋼。晶間腐蝕：沿金屬晶界進行的腐蝕（巳發(fā)生晶間腐蝕的金屬在外形上無任何變化，但實際金屬巳喪失強度）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Cr的含量達到1/8,2/8,3/8,……原子比時，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，其斷口呈暗灰色。（片狀石墨對基體產(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。（無實用價值）?；w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。（高強度高硬度，韌性和疲勞強度優(yōu)于高速鋼，可做冷熱變形模具剛，也可作超高強度鋼）雙相鋼：是指顯微組織主要是由鐵素體和5%—20%體積分數(shù)的馬氏體所組成的低合金高強度結(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：高速鋼在實際鑄錠凝固時，冷速〉平均冷速。合金元素來不及擴散，在結(jié)晶和固態(tài)相變過程中轉(zhuǎn)變不能完全進行，共析轉(zhuǎn)變形成6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，在M中析出彌散的W,M。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：貧化的殘留A中合金元素和C的含量下降，是Ms點升高，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,Mo,W。V、Cr與a-Fe可形成無限置換固溶體；Mn、Co、Ni與Y-Fe可形成無限置換固溶體。鐵素體不銹鋼1cr170cr13Al奧氏體不銹鋼00cr19Ni100cr18Ni92、簡述合金元素對鐵碳相圖（如共析碳量等等臨界點）的影響。答：1.改變奧氏體相區(qū)位置奧氏體形成元素均使奧氏體存在的區(qū)域擴大，其中開啟Y相區(qū)的元素如,NiMn含量較多時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Y相區(qū)的元素如CrTiSi等超過一定含量時，可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織。改變共析轉(zhuǎn)變溫度擴大Y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。）改變S和E等臨界點的含碳量幾乎所有合金元素均使共析點（S）和共晶點（E）含碳量降低，即S點和E點左移。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和第二類。第一類：當rc/rMe<0.59時形成具有有簡單晶體結(jié)構(gòu)的碳化物間隙相，稱簡單間隙碳化物。如W、MO、V、TI等形成的碳化物。rc/rMe>0.59時，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。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,Al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?shù)腤,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.如何理解二次硬化與二次淬火兩個概念的相關(guān)性與不同特點。相同點：都發(fā)生在合金鋼中，含有強碳化物形成元素相對多，發(fā)生在淬回火過程中，且回火溫度550C左右。不同點：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）6.一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？強化固溶強化細晶強化形變強化第二相強化

韌化1、細化晶粒2、提高鋼的耐回火性3、改善基體韌性4、細化碳化物5、調(diào)整化學(xué)成分6、形變熱處理7、低碳馬氏體強韌化8提高冶金質(zhì)量■7.20Si2Mn2MoV鋼合金化與強韌化機理答：采用“多元少量”的合金化原則，獲得強度塑韌性良好配合，提高鋼的淬透性，回火穩(wěn)定性，抑制回火脆性。強化：1，固溶強化：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，與阻礙位錯運動，而達到強化效果。2沉淀強化由于高溫下VC沿晶界的析出起釘扎作用，增大位錯運動阻力，達到強化效果。3細晶強化由于VC的彌散分布阻止A晶粒長大，相界面增加，位錯阻力增加位錯塞積而強化；韌化：細化晶粒，細化碳化物，Si，Mn，Mo，V等碳化物形成元素，阻止?jié)B碳體析出長大，從而細化K，而強碳化物形成元素Mo，V阻止A晶粒長大，細化基體組織，提高韌度第二章工程結(jié)構(gòu)鋼對工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？答：（1）足夠高的強度和韌性；（2）良好的焊接性及一定的耐蝕性（3）良好的成形工藝性。低合金高強度鋼的合金化特點答：以錳為主，Cr，鎳含量較低；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，對工藝性能也有好處。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，釩或鈦作為微合金元素，其作用之一是通過他們的碳化物、氮化物質(zhì)點阻止奧氏體晶粒在加熱時長大，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，對阻止奧氏體晶粒長大很有效；作用二是在軋制時延遲奧氏體的再結(jié)晶，例:在熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出鈮、鈦、釩的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯的運動，抑制再結(jié)晶過程的進行。調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進行成分、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：1）低淬透性鋼45，40Cr，45Mn2,45MnB,35MnSi3）中淬透性鋼635CrMo,42MnVB,40MnMoB，40CrNi4）高淬透性鋼40CrMnMo,35SiMn2MoV，40CrNiMoB.彈簧鋼：1）Mn彈簧鋼：60Mn，65Mn2）MnSi彈簧鋼：55Si2Mn，60Si2MnA3）Cr彈簧鋼：50CrMn，50CrVA,50CrMnVA（使用T<300°C）4）耐熱彈簧:30W4Cr2VA（可達500C）5）耐蝕彈簧：3Cr13,4Cr13,1Cr18Ni9Ti（溫度<400C）何「不同？合金化熱處理強化機制何「不同？合金化熱處理強化機制主要性能馬氏體時效鋼1）過大Y-相區(qū):（Ni、:Co）；■2）時效強:化（Ni，1Ti,Al,Mo,Nb，Mo）；3）為提高塑韌性，必須嚴格控制雜事元素含量（C,S,N,P）1）高溫奧氏體化后淬火成馬氏體（Ms:100~150C）；2）進行時效，產(chǎn)生強烈沉淀強化效應(yīng)，顯著提高強度。固溶強化第二相強化位錯強化高強度，同時具有良好的塑韌性和缺口強度；熱處理工藝簡單；淬火后硬度低，冷變形性能和切削性能好；焊接性較好低合金起強鋼1）保證鋼的;淬透性（Cr,-Mn,Ni）；：2）增加鋼的!抗回火穩(wěn)定■性（V,Mo）；13）推遲低溫回火脆性（Si）；4）細化晶粒（V,Mo）。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加入一定量的合金元素如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、V等進行綜強度高；成本低廉；生產(chǎn)工藝較簡單；韌塑性較差；缺口敏感性大；焊接性不太好。成分熱處理常用組織主要性能調(diào)|0.25~退火或回較高強韌性和質(zhì)-0.45%正火或火S良好的綜合力鋼1C的C鋼或中、低合金鋼正火+高回淬火+高溫回火+淬或表氮或回火托氏體學(xué)性能彈L中、高淬火+回高的彈性極限，簧:碳素中溫回火高的疲勞強度鋼1鋼或低合金鋼火托氏體和屈強比，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3、GCr15鋼是什么類型的鋼？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：高碳銘軸承鋼C含量0.95~1.05%,Cr含量1.40?1.65%。C的作用：固溶強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：（擴散退火，正火）+球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火+時效（穩(wěn)定化處理）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）g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Y高錳鋼經(jīng)熱處理后獲得單一的奧氏體組織，當它受到劇烈沖擊及高的壓應(yīng)力作用時，表層的奧氏體將迅速產(chǎn)生加工硬化，同時伴有奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致表層硬度提高到450?550HBW，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。第四章從總體看，工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼相比，在主要成分、組織類型、熱處理工藝、主要性能與實際應(yīng)用方面各自有何特點?什么是紅硬性？為什么它是高速鋼的一種重性？答：什么是紅硬性？為什么它是高速鋼的一種重性？答：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？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,T),B,MM,S,T熱處理退、正、淬、回火淬火回火綜合性能強韌（熱）硬，強應(yīng)用丁程或制要性能？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600C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，因而嚴重影響高速鋼的成為均勻分布的顆粒狀碳化物么高達1280C？回火及預(yù)熱工藝及特點？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800-850C，對于大型刃具工件，采用二次預(yù)熱，第一次預(yù)熱為500-600，第二次在800-850，預(yù)熱時間為淬火加熱時間的二倍。三次560保溫1小時回火。高碳高珞冷作模具鋼性能特點，元素作用及其熱處理工藝及組織什么？答；性能特點;具有高強度和耐磨性，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%）、還有少量的鑰和釩。這些元素形成的碳化物在高溫淬火時大量溶解于奧氏體中，增加了鋼的淬透性；在高溫（500C左右）回火時，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；加入鑰和釩，除了進一步提高鋼的耐回火性，增加淬透性以外，還能細化晶粒，改善韌性。高碳高銘型鋼鍛造后采用等溫球化退火，溫度850--870C，等溫時間3—4h，退火后得到索氏體型珠光體+粒狀碳化物組織。高碳高銘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），980~1030C淬火+150~170C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行多次回火處理），淬火溫度1050~1100C+490~520C多次回火，得到的組織馬氏體第五章合金元素對不銹鋼的影響。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。產(chǎn)生的原因：這類鋼在加熱到450-850溫度區(qū)間會發(fā)生敏化，過飽和的固溶的碳向晶粒邊界擴散，與晶界附近的銘結(jié)合形成銘的碳化物Cr23C6,并在晶界析出，由碳比銘的擴散快的多，銘來不及從晶內(nèi)補充到晶界附近，以至于鄰近晶界的晶粒周邊的Cr的質(zhì)量分數(shù)低于12%，即所謂的“貧銘”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；加熱溫度；加熱時間。防止方法：1）降低鋼中的碳量；2）鋼中加入強碳化物形成元素（Ti、Nb），形成特殊碳化物，消除晶間貧銘去；3）經(jīng)1050--1100C淬火，以保證固溶體中碳和銘的含量。耐熱鋼中合金元素的作用是什么？耐熱鋼的種類？銘：提高鋼抗氧化性的主要元素鑰，鎢：提高低合金耐熱鋼熱強性能的重要元素鋁：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，也提高熱強性碳：碳能強化鋼，在較低溫度時，鋼的蠕變主要是以滑移為主，碳有強化作用；在較高溫度下，鋼的蠕變是以擴散塑性變形為主，而碳促進了碳原子的自擴散，所以起了不利的作用。耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強鋼。抗氧化鋼有F型抗氧化鋼和A型抗氧化鋼；熱強剛有珠光體耐熱鋼，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；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Al-4%Cu合金為例，闡述鋁合金的時效過程及主要性能（強度）變化。1）形成溶質(zhì)原子（Cu）的富集區(qū)一GP[I]與母相a（Al為基的固溶體）保持共格關(guān)系，引起a的嚴重畸變，使位錯運動受阻礙，從而提高強度；2）GP[I]區(qū)有序化一GP[II]區(qū)（。''）化學(xué)成分