金属材料学

名词解释

合金元素：特别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

械性能的化学元素。（常用Me表示）

微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，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。

奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W

等

铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，且能α-Fe稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等

原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。碳化物形成元素向渗碳体富集，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。如Cr

钢碳化物转变

异位析出：含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出）

网状碳化物：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素

体（亚共析钢）形成的网状碳化物。

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，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中快冷，使碳化

物来不及析出，从而获得获得单相奥氏体组织。（水韧后不再回火）

超高强度钢：用回火M或下B作为其使用组织，经过热处理后抗拉强度大于1400 MPa （或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢，均可称为超高强度钢。

晶间腐蚀：沿金属晶界进行的腐蚀（已发生晶间腐蚀的金属在外形上无任何变化，但实际

金属已丧失强度）

n/8规律：随着Cr含量的提高，钢的的电极电呈跳跃式增高。即当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也跳跃式显著下降。这个定律

叫做n/8规律。

黄铜： Cu与Zn组成的铜合金

青铜： Cu与Zn、Ni以外的其它元素组成的铜合金

白铜： Cu与Ni组成的铜合金

灰口铸铁：灰口铸铁中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色。（片状石墨

对基体产生割裂作用，并在尖端造成应力集中，故灰口铸铁力学性能较差）

可锻铸铁：可锻铸铁中的碳全部以或大部分以图案絮状的石墨形式存在，它是由一定成分的

白口铸铁经长时间高温石墨化退火而形成的。又称韧性铸铁。

蠕墨铸铁：蠕墨铸铁中的碳大部分以蠕虫状石墨形式存在。（高耐热性）

麻口铸铁：：麻口铸铁中的碳一部分以渗碳体形式存在，另一部分以石墨形式存在，端口呈

黑白相间。（无实用价值）。

基体钢：指其成分含有高速钢淬火组织中除过剩余碳化物以外的基体化学成分的钢种。（高

强度高硬度，韧性和疲劳强度优于高速钢，可做冷热变形模具刚，也可作超高强度钢）

双相钢：是指显微组织主要是由铁素体和５％－２０％体积分数的马氏体所组成的低合金高

强度结构钢，即在软相铁素体基体上分布着一定量的硬质相马氏体。

黑色组织：高速钢在实际铸锭凝固时，冷速＞平均冷速。合金元素来不及扩散，在结晶和固

态相变过程中转变不能完全进行，共析转变形成δ共析体为两相组织，易被腐蚀，在金相组

织上呈黑色，而称作黑色组织。

低（中高）合金钢：合金元素总量小于５％的合金钢叫低合金钢。合金含量在５％－１０％

之间的合金钢叫中合金钢。大于１０％的高合金钢。

二次淬火，二次硬化：见后面问答题

第一章

1、合金元素V、Cr、W、Mo、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a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？为什么？

答：奥氏体形成元素：C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等。

铁素体形成元素：Cr，V，Si，Al，Ti，Mo。

V、Cr与α-Fe可形成无限置换固溶体；

Mn、Co、Ni与γ-Fe可形成无限置换固溶体。

决定组元在置换固溶体中的溶解条件是：(1)溶剂与溶质的点阵相同；(2)原子尺寸因素(形成无限固溶体时，两者之差不大于±8%)；(3)组元的电子结构(组元在周期表中的相对位置)。

2、简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量等等临界点）的影响。

答：1．改变奥氏体相区位置奥氏体形成元素均使奥氏体存在的区域扩大，其中开启γ相区的元素如,Ni Mn含量较多时可使钢在室温下得到单相奥氏体相区。铁素体形成元素均使奥氏体的相区缩小，其中封闭γ相区的元素如Cr Ti Si等超过一定含量时，可使钢在室温获得单相铁素体组织。

2．改变共析转变温度扩大γ相区的元素，使共析转变温度降低。缩小γ相区的元素，使其升高。）

3．改变Ｓ和Ｅ等临界点的含碳量几乎所有合金元素均使共析点含碳量降低，即左移。

３.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。

答：基本类型：MC型，M2C型，是简单点阵结构，其特点是硬度较高，熔点较高，稳定较好；M23C6型，M7C3型，M3C型，是复杂性点阵结构，与简单点阵相比，其硬度较低，熔点较低，稳定性较差；M6C型是复杂点阵结构，但是从性能上接近简单点阵结构，稳定性比M23C6型，M7C3型好。

各种K相对稳定性如下：MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C

（高-------------------------低）

４．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）低温回火脆性（第I类，不具有可逆性）

其形成原因：沿条状马氏体的间界析出K薄片；

防止：加入Si, 脆化温度提高300℃；加入Mo, 减轻作用。

2)高温回火脆性（第II类，具有可逆性）

其形成原因：与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。防止：加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚.

５．如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。