金属材料学复习
金属材料学期末复习题
1、材料选用的基本原则有哪些？
①材料的使用性能要求②材料的公共性能③经济性④其他因素：考虑外形和尺寸特点、合金化基本原则、多元适量复合加入。
2、提高钢耐腐蚀性能的途径有哪些？
①使钢的表面形成稳定的保护膜，合金元素Cr、Al、Si是比较有效的
8、合金工具钢中，合金元素的主要作用是（ 提高淬透性 ）、（ 细化碳化物 ）、（ 提高钢的强韧性 ）。
9、第一类回火脆性温度范围（200~350℃），第二类回火脆性温度范围（450~650℃）。
10、耐热钢中常用的合金元素中，（Mo ）、（W）是提高耐热钢热强性的重要元素。
11、现在一般提倡高速钢中不加或少加（钴）、锰）、（硅）是低合金高强度钢中最常用且较经济的元素。
第二类回火脆性产生的原因：钢在450~650℃回火时，杂质元素Sb、S、As偏聚与晶界，或N、P、O等杂志元素偏聚于晶界，形成网状或片状化合物，降低了晶界强度。
防止措施：①降低钢中的杂质元素②加入能细化A晶粒的元素③加入适量的Mo、W元素④避免在第二类回火脆性温度回火。
3.合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？
⑶这类钢常用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的工件。
课后作业题
1.为什么说钢中的S、P杂志元素在一般的情况下总是有害的？
2.合金元素对Fe-Fe3C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？
凡是扩大r相区的元素均使S、E点向左下方移动。如Mn、Ni等；凡是封闭r相区的元素均使S、E点向左上方移动。如Cr、Si、Mo等；S点左移意味着共析碳量减小，E点左移意味着莱氏体的含碳量减小。
1细化奥氏体晶粒②提高钢的回火稳定性③改善基体韧度④细化碳化物⑤降低或消除钢的回火脆性⑥在保证强度水平下适当降低碳含量⑦提高冶金质量⑧通过合金化形成一定量残余奥氏体，利用稳定的残余奥氏体来提高材料韧度。
金属材料学(复习题及答案)
金属材料学复习题及答案〔1-32 题〕1. 解释以下名词合金元素:特别添加到金属中为了保证获得所要求的组织构造、物理、化学和机械性能的化学元素。
合金钢：为了增加某些性能而添加合金元素的钢马氏体：碳溶于α-Fe 的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无集中型相变转变成的亚稳定相奥氏体：碳溶于 -Fe 中形成的固溶体淬透性：钢在淬火时能获得马氏体的力量，是钢本身固有的一个属性淬硬性：在抱负淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够到达的最高硬度淬火临界冷却速度：为了获得马氏体所需的最低的冷却速度二次硬化 ：某些铁碳合金〔如高速钢〕须经屡次回火后，才进一步提高其硬度。
这种 硬化现象，称为二次硬化，它是由于特别碳化物析出和〔或〕由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致不锈钢 ：在空气、水、盐、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢耐热钢：通常将在高温条件下工作的钢称耐热钢2. 合金元素在钢中以什么形式存在?对钢的性能有哪些影响?答：存在形式：溶于固溶体、形成碳化物和氮化物、存在于金属化合物、各类夹杂物、自由态固溶体：随溶质元素含量的增多，产生固溶强化作用3. 指出Fe-C 相图中Ac1、Ac3、ACcm 、Ar1、Ar3、Arcm 各相变点的意义。
答：Ac1：加热时，P 向A 转变的开头温度；Ac3：加热时，先共析F 全部转为A 的终了温度ACcm ：加热时，Fe 3C Ⅱ全部融入A 的终了温度Ar1：冷却时，A 向P 转变的开头温度Ar3：冷却时，A 开头析出先共析F 的温度Arcm ：冷却时，A 开头析出Fe 3C Ⅱ的温度5. 指出以下铁碳合金工件的淬火及回火温度，并说明回火后得到的组织和大致硬度。
〔1〕wc=0.45%钢制小轴〔要求综合力学性能好〕；〔2〕wc=0.60%钢制弹簧；〔3〕wc=1.2% 钢制锉刀。
答：(1). 45 钢小轴,840 度淬火，回火温度调质 500-600，布氏 250 左右，回火索氏体(2)60 弹簧钢，820 度淬火，回火温度 380-420，硬度 40-45HRC ，回火托氏体(3)T12 钢锉刀 ，780-800 度淬火，回火温度 160-180，硬度 60-60HRC ，回火马氏体 6. 现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进展何种热处理？ 并比较经热处理后组织和性能上有何不同？答：低碳钢进展的热处理工艺：渗碳直接淬火+低温回火 外表组织为：回火M+碳化物中碳钢进展的热处理工艺：调质处理+外表淬火+低温回火组织为：回火M7.试说明外表淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差异。
金属材料学(复习题及答案)
金属材料学复习题及答案（1-32题）1.解释下列名词合金元素:特别添加到金属中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
合金钢：为了增加某些性能而添加合金元素的钢马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相奥氏体：碳溶于ɣ-Fe中形成的固溶体淬透性：钢在淬火时能获得马氏体的能力，是钢本身固有的一个属性淬硬性：在理想淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度淬火临界冷却速度：为了获得马氏体所需的最低的冷却速度二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。
这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致不锈钢：在空气、水、盐、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢耐热钢：通常将在高温条件下工作的钢称耐热钢2.合金元素在钢中以什么形式存在?对钢的性能有哪些影响?答：存在形式：溶于固溶体、形成碳化物和氮化物、存在于金属化合物、各类夹杂物、自由态固溶体：随溶质元素含量的增多，产生固溶强化作用3.指出Fe-C相图中Ac1、Ac3、ACcm、Ar1、Ar3、Arcm各相变点的意义。
答：Ac1：加热时，P向A转变的开始温度；Ac3：加热时，先共析F全部转为A的终了温度ACcm：加热时，Fe3CⅡ全部融入A的终了温度Ar1：冷却时，A向P转变的开始温度Ar3：冷却时，A开始析出先共析F的温度Arcm：冷却时，A开始析出Fe3CⅡ的温度5.指出下列铁碳合金工件的淬火及回火温度，并说明回火后得到的组织和大致硬度。
（1）wc=0.45%钢制小轴（要求综合力学性能好）；（2）wc=0.60%钢制弹簧；（3）wc=1.2%钢制锉刀。
答：(1).45钢小轴,840度淬火，回火温度调质 500-600，布氏250左右，回火索氏体(2)60弹簧钢，820度淬火，回火温度380-420，硬度40-45HRC，回火托氏体(3)T12钢锉刀，780-800度淬火，回火温度160-180，硬度60-60HRC，回火马氏体6.现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进行何种热处理？并比较经热处理后组织和性能上有何不同？答：低碳钢进行的热处理工艺：渗碳直接淬火+低温回火表面组织为：回火M+碳化物中碳钢进行的热处理工艺：调质处理+表面淬火+低温回火组织为：回火M7.试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。
金属材料学知识点总结
• 工艺性能是保证能不能生产和制造的问题。 • 两者有时是一致的，有时互相矛盾。
金属材料的力学性能
➢ 力学性能指金属在力的作用下所 显示出的与弹性和非弹性反应相关或 涉及应力-应变关系的性能，如强度、 塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳等
力学性能是选择和使用结构金属材料的重要依据。
一、金属材料学科定位与分类
材料 Materials
是人类用于制造生活和生产工具赖以生存和发展的 重要物质基础； 是当今社会物质文明进步的根本性支柱之一； 是国民经济、国防及其他高新技术产业发展不可或 缺的物质基础。
材料
能源
1. 材料科学与工程、金属材料学
材料科学与工程(MSE—Materials Science and Engineering)：
二、金属材料的制备
制备（加工）工艺 冶炼与凝固 成型与热处理
冶金与凝固理论 塑性成型与固态相变理论
二、金属材料的制备
退火(annealing)
普通热处理
正火(normalizing) 淬火(quenching)
整体热 处理
回火(tempering)
热
表面淬火—感应加热、火焰加热、
处
表面热处理
• 包括工程结构钢（碳素结构钢和低合金高强度钢）和机 械制造结构钢（优质碳素结构钢和合金结构钢）。
• 工模具钢
•可分为碳素工具钢和合金工具钢。或者刃具钢、冷变形模 具钢、热变形模具钢和量具钢等。
• 特殊性能钢
•主要为不锈耐蚀钢和耐热钢，均为合金钢。
钢铁材料
3、按冶金质量分类 • 普通钢：S≤0.055%，P≤0.045%。 • 优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%。 • 高级优质钢：S≤0.030%，P≤0.030%。 • 特级优质钢： S≤0.020%，P≤0.025%。 • 注：碳素钢有普通级，而合金钢没有普通级。
金属材料学复习思考题2016.5
金属材料学复习思考题（2016.05）第一章钢的合金化原理1-1名词解释（1）合金元素；（2）微合金化元素；（3）奥氏体稳定化元素；（4）铁素体稳定化元素；（5）杂质元素；（6）原位析出；（7）异位析出；（8）晶界偏聚（内吸附）；（9）二次硬化；（10）二次淬火；（11）回火脆性；（12）回火稳定性1-2 合金元素中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-3简述合金元素对Fe-Fe31-4 为何需要提高钢的淬透性？哪些元素能显著提高钢的淬透性？（作业）1-5 能明显提高钢回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？（作业）1-6合金钢中V，Cr，Mo，Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热，而含Si的钢淬火温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷加工变形加工？（作业）1-8 V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。
1-9合金元素对马氏体转变有何影响？1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处？1-12钢有哪些强化机制？如何提高钢的韧性？（作业）1-13 为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举两例说明复合加入的作用机理？（作业）1-14 合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？（作业）1-15 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其油淬临界淬透性直径分别为25~30 mm、40~60mm和60~100mm，试解释淬透性成倍增大的现象。
（作业）1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？（作业）第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn？（作业）2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用，为什么考虑采用低碳？提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么？2-3什么是微合金化钢？微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些？2-4 V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳（微）合金工程结构钢中，作用有何不同？（作业）2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点？2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点？2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？（作业）第三章机械制造结构钢3-1名词解释：1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理3-2 调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在？3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间？3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时，其中的碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？对该钢的基本要求如何？该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面？有何危害，如何这种不均匀性？其预备热处理和最终热处理分别是什么？作用何在？（作业）3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因？高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺（渗碳加淬火回火）有何特点？如何理解？（作业）3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面？Al对氮化钢的作用何在？3-7 钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削？如何经济有效地改善其切削加工性能？3-8 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？在何种情况下具有高耐磨性能？为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？（作业）3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？（作业）3-10 用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点？（作业）3-11 某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造，某普通车床主轴选用40Cr钢。
金属材料学复习题
一、填空题1、特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素称为，在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢称为。
高合金钢：般指合金元素总含量超过的钢。
一般指合金元素总含量在范围内的钢称为中合金钢。
低合金钢：一般指合金元素总含量的钢。
微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于，而能显著影响组织和性能的钢。
2、奥氏体形成元素使A3线，A4线，在较宽的成分范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。
根据Fe-Me相图的不同可分为：开启γ相区元素和扩展γ相区元素。
、属于开启γ相区合金元素，与γ-Fe无限固溶，使δ和α相区缩小。
C、N、Cu、Zn、Au属于扩展γ相区的元素，合金元素与α-Fe和γ-Fe均形成有限固溶体。
3、铁素体(α)稳定化元素使A4降低，A3升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小了γ相区。
根据Fe-Me相图的不同，可分为：封闭γ相区(无限扩大α相区)和缩小γ相区(不能使γ相区封闭)。
对封闭γ相区的元素，当合金元素达到某一含量时，A3与A4重合，其结果使δ相与α相区连成一片。
当合金元素超过一定含量时，合金不再有α-γ相变，与α-Fe形成无限固溶体。
4、扩大γ相区元素降低了共析温度，缩小γ相区元素升高了共析温度。
几乎所有合金元素都使共析S碳含量点降低，尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。
共晶点E的碳含量也随合金元素增加而降低。
5、碳化物在钢中的稳定性取决于金属元素与碳元素亲和力的大小，一般来说，碳化物的生成热愈大，碳化物愈稳定。
根据碳化物结构类型，分为简单点阵结构和复杂点阵结构。
形成碳化物的结构类型与合金元素的原子半径有关，当r C/r M＞0.59时，形成复杂点阵结构，当r C/r M＜0.59时形成简单点阵结构。
6、强C化合物形成元素有钛、锆、铌、钒，中等强度的有钼、钨、铬，弱的有锰、铁，强碳化物形成元素总是优先与碳结合形成碳化物，若碳含量有限，较弱的碳化物形成元素将溶入固溶体中，碳化物稳定性愈好，溶解越难，析出越难，聚集长大越难。
金属材料学复习思考题及答案
安徽工业大学材料学院金属材料学复习题一、必考题1、金属材料学的研究思路是什么？试举例说明。
答：使用条件→性能要求→组织结构→化学成分↑生产工艺举例略二、名词解释1、合金元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的含量在一定范围内的化学元素。
（常用M来表示）2、微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在%左右（如B %，V %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这些化学元素称为微合金元素。
3、奥氏体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩大γ相区的合金元素4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩小γ相区的合金元素。
5、原位析出：回火时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合金渗碳体在原位转变为特殊碳化物。
6、离位析出：回火时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。
7、二次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较高的高合金钢淬火后回火，硬度不是随回火温度的升高而单调降低，而是在500－600℃回火时的硬度反而高于在较低温度下回火硬度的现象。
8、二次淬火：在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到 500-600℃回火时仍不转变，而是在回火冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高的现象。
9、液析碳化物：钢液在凝固时产生严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。
当共晶液量很少时，产生离异共晶，粗大的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带状。
由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。
10、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，二次碳化物沿奥氏体晶界析出呈网状分布，称为网状碳化物。
11、水韧处理：将高锰钢加热到高温奥氏体区，使碳化物充分溶入奥氏体中，并在此温度迅速水冷，得到韧性好的单相奥氏体组织的工艺方式。
12、晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。
(完整)金属材料学复习资料
金属材料学复习资料一．名词解释1、合金元素: 为了得到一定的物理、化学或机械性能而特别添加到钢中的化学元素。
(常用M来表示)2、微合金元素:有些合金元素如V,Nb,Ti，Zr和B等，当其含量只在0.1％左右（如B 0。
001％，V 0。
2 %）时,会显著地影响钢的组织与性能,将这种化学元素称为微合金元素.3、奥氏体形成元素：在γ—Fe中有较大的溶解度，且能稳定γ相；如Mn, Ni，Co，C，N，Cu；4、铁素体形成元素：在α—Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。
如：V,Nb, Ti 等。
5、原位转变（析出）：元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时，合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物.6、离位转变（析出）:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC 和强度提高（二次硬化效应）。
如V，Nb，Ti等都属于此类型.7、二次淬火:在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定,甚至加热到500~600℃范围内回火时仍不分解，而是在冷却时部分转化成马氏体，使钢的硬度提高.8、二次硬化:在含有Ti、V、Nb、Mo、W等较高合金淬火后,在500~600℃范围内回火，在α相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物，并使钢的硬度和强度提高9、液析碳化物：由于碳和合金元素偏析,在局部微小区域内从液态结晶时析出的碳化物。
10、带状碳化物:由于二次碳化物偏析，在偏析区沿轧向伸长呈带状分布。
11、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）加工后缓慢冷却过程中由二次碳化物以网状析出于奥氏体晶界所造成的。
12、水韧处理:高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和抗磨性.将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围,使碳化物充分溶入奥氏体，然后水冷，获得单一奥氏体组织。
13、超高强度钢：用回火M和下B作为其使用组织，经过热处理后一般讲，抗拉强度在大于1400MPa,（或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢均称为超高强度钢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢有哪些强化与韧化途径？
强化的主要途径：在晶体中增加阻碍位错运动的阻力。钢的合金化、 冷热加工及其综合运用是强化的主要手段。 强化机理：固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化（沉 淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强 化）。 韧化途径：细化晶粒；降低有害元素的含量；提高回火稳定性；细化 碳化物；降低或消除回火脆性；改善基体韧度等。
普通碳素结构钢 低合金高强度钢
Q195、Q215、Q235、Q275
Q345、...Q620 、Q690
低合金高强度钢设计思路
设计指标 1. 较高的屈服强度，低的脆性转变温度，一定的屈强比； 2. 良好的可焊性；成本低。
成分设计思路
⑴. 珠光体虽能增加强度，但增加TR，继续强化不能它实现。 ⑵. 细化铁素体晶粒能获得最佳的强韧配合效果。 ⑶. 还可考虑第二相沉淀强化，影响Tk较小。 ⑷. 为满足可焊性要求，钢的碳含量应低于0.3％。 ⑸. Mn是唯一增加强度又对Tk影响不大的元素。不宜加过多，易过热。 ⑹. Nb、V、Ti可作为微合金化元素。 ⑺. Al可净化铁素体中N，同时AlN可细化晶粒。 ⑻. 应慎重考虑Si、Mn的置换固溶强化机制应用。 ⑼. Cu提高抗电化学腐蚀能力，但过多引起热脆。
智能化、 仿生化、 复合化、 纳米化、 轻量化、 高功能化
第1章 钢的合金化概论 1.1 合金元素和铁的作用 合金元素在钢中的存在方式
溶入基本相 形成强化相 形成非金属夹杂物 以游离状态存在 、 、Fe3C 碳化物、氮化物或金属间化合物 氧化物、硫化物、硅酸盐、AlN Pb、Cu 、G（C）
强化必然以损失塑性和韧性的为代价! 不同情况，不同要求，要严格控制合金元素含量!
韧化途径
细化晶粒
它是既强化又韧化钢材的唯一办法 减少在晶界的偏聚 抑制钢的脆性断裂倾向 发展位错型马氏体
降低有害元素的含量 调整合金元素含量 降低钢中的含碳量 两个合金化基本原则：
① 在维持合金高性能的前提下，尽量减少合金组元数。 ② 获得合金高性能时，控制显微组织作为替代方法。 这种设计合金的思路叫省合金化设计或最小合金化法。
说明18-8型奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因与防止方法。
奥氏体不锈钢焊接后，在焊缝及热影响区（450～600℃），沿晶界 析出Cr23C6碳化物，晶界附近的区域产生低于n/8定律临界值的贫铬 区，发生晶界腐蚀。 防止方法：钢中含碳量降到0.03%以下；加入Ti，Nb，固定钢中碳； 在550～800℃长时间加热，通过铬扩散消除贫铬区。
MC
>
M6C
>
M23C6
>
M7C3
>
M3C
1.2 合金元素在钢中的分布及偏聚 合金元素的偏聚
晶体缺陷：晶界、相界、亚晶界、位错等
溶质原子与晶界结合 溶质原子与位错结合 缺陷偏聚的富积系数β
Cg Co
Cg C0 E
晶界内吸附 C、N偏聚 柯氏气团
E exp RT
缺陷的溶质偏聚浓度 溶质在基体晶内的浓度 为溶质原子在晶内和晶界区引起畸变能差
以Al-4%Cu合金为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能（强度） 变化。
分为四阶段： 1）形成溶质原子（Cu）的富集区，即G.P.区。与母相α （Al为基的固溶体）保持共格关系，引起α的严重畸变，使位错运动受阻碍， 从而提高强度； 2）G.P.区有序化形成θ’’相，具有正方有序化结构。形成 的弹性共格应力场引起更严重的畸变，显著提高强度； 3）过渡相θ“转变 为θ‘相。θ’相属于正方点阵，共格关系遭部分破坏，形成半共格界面。合金 的硬度和强度下降，开始进入过时效阶段。4）平衡相θ（CuAl2）的形成 与母相完全脱离共格关系，合金的硬度和强度显著下降（这种现象称为过 时效） 。
合金元素的分类
按与Fe相互作用的特点分: 形成元素：Mn，Ni，Co；C，N，Cu
形成元素：Cr，Mo，Si
按照与碳（C）相互作用的特点分: 碳化物形成元素： Ti，Zr， Nb，V，W，Mo，Cr，Mn，Fe 非碳化物形成元素：Ni，Si，Al
奥氏体形成元素
扩大γ相区的元素
① Mn，Ni，Co：与γ- Fe可以无限固溶 ② C，N，Cu：与γ- Fe有限固溶
对工程结构钢的基本性能要求是什么？
以工艺性能为主，力学性能为辅。1）足够的强度与韧度；2）良好的 焊接性能和成型工艺性能；3）良好的耐腐蚀性能。
耐热钢及耐热合金的基本性能要求有哪两条？
高温强度（热强性）；高温化学稳定性（抗氧化性）
从电化学腐蚀原理看，采用哪些途径可提高钢的耐蚀性？
1）使钢表面形成稳定的表面保护膜；2）得到单相均匀的固溶体组 织；3）提高固溶体（阳极）的电极电位。
简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。
1）改变了奥氏体区的位置 2）改变了共晶温度：①扩大γ相区的元素使 A1，A3下降；②缩小γ相区的元素使A1，A3升高。3）改变了共析含碳量： 所有合金元素均使S点左移。
合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物 基本类型及其相对稳定性。
F
KiF是1%(重量)的第i种合金元素固溶后引起铁素体屈服强度增量的强化系数； CiF为第i种合金元素溶于铁素体中的重量百分浓度
晶界强化：晶界附近产生位错塞积，形成加工硬化微区阻碍
位错运动。 晶粒越细，晶界越多，强化效果好。 晶界强化的具体方法: C、N、Ni等，使其晶界偏聚； Nb、Ti、V等，形成稳定、细小的碳化物，阻碍奥氏体晶粒长大。 铁素体的屈服强度随晶粒度变化 韧-脆转变温度Tc随晶粒度变化
铁素体形成元素
缩小γ相区的元素
① Cr，V：与α- Fe无限固溶 ② B，Nb：出现了金属间化合物
合金元素对Fe-C相图的影响
合金元素对临界点的影响
1、改变S、E点位置，改变合金相的相互比例及组织类型。 2、A1、A3点的影响改变了合金相的形成温度。
合金元素对奥氏体相区的影响
1、扩大奥氏体相区(Ni、Mn 、N、Cu)，使奥氏体成为室温组织。 2、缩小奥氏体相区(Cr、W、Mo、Ti)，使铁素体成为高温组织。
3.1 整体强化态钢 调质钢
用途 性能要求 热处理
齿轮、轴、拉杆等零件 良好的综合机械性能 淬火+高温回火
二次硬化 二次淬火
淬火钢回火时，合金碳化物的析出，造成硬度升高的现象。 高合金淬火钢回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象。
非调质钢
晶间腐蚀 应力腐蚀 功能材料
通过微合金化、控轧控冷等强韧化方法，达到或接近调质 钢力学性能的钢。
铜在铝合金中的主要作用
1）高强及耐热铝合金的主要合金元素。 2）产生固溶强化和沉淀强化。 3）提高周期应变疲劳抗力和断裂韧性。 4）改善合金的抗应力腐蚀性能。
钢中常见碳化物类型
MC型： 面心立方点阵。如TiC，VC。 M2C型： 密排六方点阵。如 W2C，Mo2C。 M3C型： 正交点阵。如Fe3C。 M7C3型： 复杂六方点阵。如Cr7C3，Mn7C3。 M23C6型： 复杂立方点阵。如Cr23C6，Mn23C6。 M6C型： 复杂六方点阵。如Fe3W3C，Fe4W2C。 似着相溶，强者先。 强着稳，溶解难，析出难，聚集长大也是难。
位错偏聚
晶界内吸附
1.3 合金元素对钢强韧化的影响
强化即提高塑变抗力，而塑变本质是位错运动。 提高强度即阻碍位错运动，造成位错运动困难。
固溶强化：晶格畸变，产生弹性应力场， 应力场作用于
位错，增大位错运动阻力，导对强度的贡献
s
i 1
n
Ki Ci
F
第2章 工程结构钢 服役特点
不作相对运动,长期承受静载荷作用,有一定的使用温度和环境要求。
力学性能要求
① 弹性模量大，有好的刚度；
② 足够的抗塑性变形及抗破断的能力； ③ 缺口敏感性及冷脆倾向性较小 ④ 一定的耐大气腐蚀及海水腐蚀性能。
工艺性能要求
良好的冷变形性能和焊接性能。 以工艺性能为主，力学性能为辅。
合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是 铁素体形成元素？哪些是 奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形 成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？
铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al； 奥氏体形成元素：Mn、 Co、Ni、Cu能在α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在γ-Fe 中形成无 限固溶体：Mn、Co、Ni
σs = σi + kd-0.5 Tc=K－βlnd-0.5
第二相强化：位错运动遇到第二相粒子，或切过或绕
过，消耗额外能量。
沉淀强化
第二相粒子与母相共格（切过）
第二相粒子通过合金化+淬火时效形成。
弥散强化 第二相粒子与母相非共格（绕过）
改变第二相粒子分布。
位错强化：提高位错密度。
方法 塑性变形提高位错密度。 增加第二相粒子。让位错增殖。 提高淬透性，位错型亚结构增加。
降低脆性转变温度 明显降低冲击韧性
细晶强化可以补偿对韧性的损害
第3章 机械制造结构钢
服役条件下力学性能要求
承受大小或大小方向变化的载荷——要求高的疲劳强度； 承受静载荷或短时超载——要求高的屈服极限和强度极限； 承受冲击载荷——要求高的韧性、疲劳强度、硬度等； 零件存在相互运动——要求高的耐磨性； 零件形状复杂存在台阶等尖角——要求低的缺口敏感性。
工程结构钢的强化
固溶强化 细晶强化 沉淀强化