金属材料学复习笔记
工程材料(金属材料)复习重点

第一章金属的结构与结晶一、纯金属的三种晶体结构1.体心立方晶格(胞) (B.C.C.晶格)钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912℃)等。
2.面心立方晶格(胞) (F.C.C.晶格)铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912℃~1394℃)等。
3.密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格)镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。
二、金属的实际结构与晶体缺陷多晶体结构实际使用的工业金属材料,即使体积很小,其内部的晶格位向也不是完全一致的,而是包含着许许多多彼此间位向不同的、称之为晶粒的颗粒状小晶体。
而晶粒之间的界面称为晶界。
这种实际上由许多晶粒组成的晶体结构称为多晶体结构。
晶格缺陷实际晶体还因种种原因存在着偏离理想完整点阵的部位或结构,称为晶体缺陷1.点缺陷——空位和间隙原子实际晶体未被原子占有的晶格结点称为空位;而不占有正常晶格位置而处于晶格空隙之间的原子则称为间隙原子。
在空位或间隙原子的附近,由于原子间作用力的平衡被破坏,使其周围的原子离开了原来的平衡位置,即产生所谓的晶格畸变。
空位和间隙原子都处于不断的运动和变化之中,这对于热处理和化学处理过程都是极为重要的。
2.线缺陷——位错晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象称为位错。
实际金属的晶体结构有刃型和螺型两种位错。
3.面缺陷——晶界和亚晶界晶界实际上是不同位向晶粒之间原子排列无规则的过渡层。
晶界处晶格处于畸变状态,导致其能量高于晶粒内部能量,常温下显示较高的强度和硬度,容易被腐蚀,熔点较低,原子扩散较快。
亚晶界则是由一系列刃型位错所形成的小角度晶界。
亚晶界处晶格畸变对金属性能的影响与晶界相似。
在晶粒大小一定时,亚结构越细,金属的屈服强度就越高。
三、金属的结晶与铸锭过冷是金属结晶的必要条件。
一般地,金属液体的冷速愈大,则ΔT愈大,ΔF也愈大,结晶驱动力愈大,结晶倾向也愈大。
高一化学金属材料笔记

高一化学金属材料笔记以下是高一化学金属材料部分的笔记,供您参考:一、金属的通性1. 物理性质:金属光泽、导电、导热、延展性。
2. 化学性质:金属与氧、酸、盐的反应。
二、金属的分类1. 轻金属:如钠、镁、钾等,特点为密度较小,硬度较低。
2. 重金属:如铜、铁、铅等,特点为密度较大,硬度较高。
3. 过渡金属:如铬、锰、铁等,特点为有多个化合价,且易形成配合物。
三、金属的氧化1. 氧化数:表示氧化程度的数值。
2. 氧化产物:金属与氧反应后的产物。
3. 金属的氧化性与还原性:金属的氧化性越高,其还原性越低;反之亦然。
四、金属的冶炼1. 热还原法:如用C、CO等还原剂还原金属氧化物,如炼铁。
2. 热分解法:如加热分解HgO得到Hg。
3. 电解法:如电解熔融的Al2O3得到Al。
4. 湿法冶金:利用溶液中的化学反应进行金属提取和精炼。
五、合金1. 定义:由两种或两种以上的金属(或非金属)熔合在一起形成的具有金属特性的物质。
2. 性质:硬度大、熔点低、色泽美观等。
3. 分类:按成分可分为钢和生铁;按制造方法可分为铸铁和锻铁。
4. 应用:广泛用于建筑、机械、汽车、电子等领域。
六、金属的腐蚀与防护1. 电化学腐蚀:金属与电解质溶液接触,发生原电池反应而受到腐蚀。
防止方法有涂层保护、牺牲阳极法等。
2. 化学腐蚀:金属与非电解质直接接触而发生氧化还原反应,如钢铁与酸反应。
防止方法有涂层保护等。
3. 合金腐蚀:合金中的不同组分之间发生电化学腐蚀或化学腐蚀。
防止方法有选择适当的合金成分、涂层保护等。
高中化学《金属材料》知识点总结

高中化学《金属材料》知识点总结一、金属材料:金属材料可分为纯金属和合金。
新型金属材料是具有特殊性能的金属结构材料。
1、合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点:合金的熔点比各成分金属低②硬度和强度:合金的硬度比各成分金属大(3)易错点:①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属,也可以是金属与非金属,合金中一定含金属元素②合金的性质不是各成分金属的性质之和。
合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于各成分金属,不是简单加合;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质③并非所有的金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金④合金一定是混合物⑤常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体2、常见的金属材料(1)金属材料分类①黑色金属材料:铁、铬、锰以及它们的合金②有色金属材料:除黑色金属以外的其他金属及其合金(2) 黑色金属材料——钢铁①生铁:含碳量在2%~4.3%的铁的合金。
生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可煅。
根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种②钢:含碳量在0.03%~2%的铁的合金。
钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、压延,也可以铸造。
钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢就是普通的钢,碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢,低碳钢韧性、焊接性好,强度低;中碳钢强度高,韧性及加工性好;高碳钢硬而脆,热处理后弹性好。
合金钢也叫特种钢,是在碳素钢是适当地加入一种或几种,如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。
合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能,用于制不锈钢及各种特种钢③钢是用量最大,用途最广的合金(3) 有色金属材料——铜和铝①铝及铝合金:Al 是地壳中含量最多的金属元素,纯铝的硬度和强度较小,有良好的延展性和导电性,通常用作制导线。
必修一化学第二节金属材料第一课时笔记

必修一化学第二节金属材料第一课时笔记
本节课我们学习了金属材料。
下面是本课时的笔记:
一、金属结构
1、原子结构:金属材料由五种原子组成:锰、钛、铝、铁和铜,它们
形成一种结构,称为金属结构。
2、金属结构特点:金属结构具有良好的导电性、热稳定性和耐腐蚀性,由于其具有良好的电性能,可以制造出高强度的金属零件。
二、金属材料的特性
1、高强度:金属材料的强度很高,可以抵抗挤压和拉伸,具有较好的
力学性能,可以抗压抗弯抗拉。
2、耐高温:金属材料耐高温,可以用于高温状态。
3、质量轻:金属材料的密度低,质量轻,易于加工和组装。
三、金属材料的分类
1、钢:钢是一种合金材料,是由铁和碳的组合物组成的。
它具有强度高、硬度高和韧性强等特征。
2、铝:铝是一种耐腐蚀、质轻的金属材料,常用于制造航空和航天业的结构件。
3、铜:铜是一种优良的电镀材料,常用于制造建筑物、汽车、摩托车和电器等表面装饰件。
4、钛:钛是一种应力耐受性良好的金属材料,具有高抗腐蚀性、高强度以及优良的力学性能。
四、使用金属材料的优势
1、耐腐蚀性:金属材料具有良好的耐腐蚀性,可以有效防止氧化。
2、高强度:金属材料表面处理完成后,具有更高的强度,可以承受更大的负荷。
3、耐高温:金属材料可以承受更高的温度,可以抵挡变形和腐蚀。
4、安全性:金属材料表面处理完成后,可以抵御静电,保护用户的安全。
5、整体成本优势:金属材料的材料成本低、拆卸易,可以显著降低运输和保养成本。
总之,金属材料具有多种优势,是制造工业制品中使用最为广泛的材料之一。
金属材料焊接学习笔记.doc

金属材料焊接学习笔记第1章概述一、课程的目的1. 掌握材料焊接性的概念和试验方法;2. 掌握常用材料的焊接性及改善焊接性的途径,3. 培养分析材料焊接性的能力和正确制定常用材料焊接工艺的能力。
二、课程的内容1. 焊接性及其试验方法2. 合金结构钢的焊接 3. 不锈钢、耐热钢的焊接 4. 铸铁的焊接。
灰铸铁和球墨铸铁5. 有色金属的焊接。
铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金6. 先进材料的焊接。
陶瓷、金属间化合物的焊接7. 异种材料的焊接。
异种钢的焊接、钢与有色金属实验高强钢冷裂倾向的测定和分析三、参考资料1. 焊接冶金学(金属焊接性),周振丰主编,索书号TG113.26 / 1 2. 焊接冶金与焊接性,刘会杰编,机械工业出版社,2007。
索书号TG40-43 / 3 3. 金属材料焊接工艺,霍玉成,化学工业出版社,2007。
索书号TG457.1-43 / 3 第2章焊接性及其试验方法教学目的1.掌握焊接性的概念2.了解焊接性试验的内容、试验方法分类3.熟悉常用的焊接性试验方法第1节焊接性概念及影响因素一、焊接性概念1. 焊接性材料能否通过焊接加工而形成完整的、并满足预期使用性能的焊接接头的能力。
包含两方面内容材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷→结合性能→工艺焊接性焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力→使用性能→使用焊接性2. 工艺焊接性和使用焊接性工艺焊接性材料在一定的焊接工艺条件下,能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。
使用焊接性指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种性能的程度。
提问焊接工艺过程包括那两个过程(分析焊接性不能脱离焊接工艺条件)3. 冶金焊接性和热焊接性冶金焊接性指熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相之间发生化学冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。
热焊接性指焊接热作用对HAZ组织性能及产生缺陷的影响程度。
热焊接性研究热循环对HAZ的影响。
人教版九年级下册化学第八单元金属和金属材料知识点复习总结

物理性质物理性质比较导电性Ag Cu Au Al Zn Fe Pb 导电性渐渐减弱密度Au Pb Ag Cu Fe Zn Al 密度渐渐减小熔点W Fe Cu Au Ag Al Sn 熔点渐渐降低硬度Cr Fe Ag Cu Au Al Pb硬度渐渐减小金属和金属材料课题1 金属材料1.金属材料(1)概念:金属材料包括纯金属〔如铜、铁、铝等〕及其合金。
(2)分类①黑色金属:铁、锰、铬以及它们的合金。
②有色金属:除铁、锰、铬以外,其他的金属。
2.金属材料的共性〔物理性质〕常温下都是固体〔汞除外〕、有金属光泽、能导电、能导热、有延性和展性。
3.金属的特性①大多数金属都呈银白色,但铜呈紫红色、金呈黄色;②常温下,大多数金属都是固体,但汞是液体;③不同金属其导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差异较大。
④一些金属物理性质的比较4.金属之最〔1〕地壳中含量最高的金属元素——铝;〔2〕人体中含量最高的金属元素——钙;〔3〕目前世界年产量最高的金属——铁;〔4〕导电、导热性最好的金属——银;钢的品种 其他元素 主要特点 用途碳素 钢合 金 钢〔5〕硬度最大的金属——铬;〔6〕熔点最高的金属——钨;〔7〕熔点最低的金属——汞;〔8〕密度最大的金属——锇;〔9〕密度最小的金属——锂。
5. 合金(1) 概念:由金属与金属〔或金属与非金属〕熔合而成的具有金属特性的材料。
(2) 举例:生铁和钢均为合金,它们的性质不同的缘由是生铁和钢的含碳量不同〔生铁的含碳量为 2%~4.3%,钢的含碳量为 0.03%~2%〕。
(3) 合金的特性:合金具有比组分金属硬度大、熔点低、耐腐蚀等的优良特性。
使得其具有更广泛的用途。
因此,日常使用的金属材料,大多为合金。
6.常见的合金及其用途(1) 几种常见的钢低碳钢 含碳量低于 0.3%韧性好钢板、钢管中碳钢含碳量为 0.3%~0.6%韧性好机械零件、钢轨高碳钢含碳量为 0.6%~2%硬度大刀具、量具、模具锰钢Mn 、C韧性好、硬度大钢轨、自行车架、坦克装甲、挖掘机铲斗不锈钢Cr 、Ni抗腐蚀性好医疗器械、容器、反响釜、炊具硅钢Si导磁性好变压器、发电机和电动机的铁芯钨钢W耐高温、硬度大刀具(2) 一些常见的合金2 4 4 2 4 4 222 4 2合金主要成分主要性能主要用途黄铜Cu 、Zn强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀机器零件、仪表、日用品青铜Cu 、Sn强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀轴承、齿轮等机械零件白铜Cu 、Ni光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工钱币、代替银作饰品焊锡Sn 、Pb熔点低焊接金属硬铝Al 、Cu 、Mg 、Si强度和硬度好火箭、飞机、轮船等18K 黄金Au 、Ag 、Cu光泽好、耐磨、易加工金饰品、钱币、电子元件(3) 钛和钛合金:钛和钛合金被认为是 21 世纪的重要金属材料,它们具有很多优良的性能。
金属材料学知识点总结
金属材料学知识点总结金属材料是人类社会发展中不可或缺的重要物质基础,广泛应用于各个领域,从建筑、交通到航空航天、电子等。
下面我们来系统地总结一下金属材料学的相关知识点。
一、金属材料的分类金属材料按照其成分和性能特点,可以分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属主要包括铁、铬、锰及其合金,其中以钢铁最为常见。
钢铁根据其碳含量的不同,又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的塑性和韧性,常用于制造薄板、钢丝等;中碳钢强度和硬度适中,常用于制造轴类零件;高碳钢硬度高、耐磨性好,常用于制造刀具、模具等。
有色金属则包括铜、铝、镁、锌、钛等及其合金。
铜及其合金具有良好的导电性和导热性,常用于制造电线、电缆和电器零件;铝及其合金密度小、强度高,在航空航天、汽车等领域有广泛应用;镁合金是最轻的金属结构材料之一,具有良好的减震性能;钛合金具有高强度、耐腐蚀性好等优点,常用于航空航天和医疗器械等领域。
二、金属材料的性能1、力学性能强度:是指金属材料抵抗外力作用而不被破坏的能力,包括屈服强度、抗拉强度等。
屈服强度是指材料开始产生明显塑性变形时的应力,抗拉强度则是材料在断裂前所能承受的最大应力。
塑性:是指材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力,常用伸长率和断面收缩率来表示。
硬度:是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
韧性:是指材料在断裂前吸收能量和抵抗裂纹扩展的能力,通常通过冲击试验来测定。
2、物理性能密度:不同金属材料的密度差异较大,这会影响其在特定应用中的重量和体积。
熔点:金属材料从固态转变为液态的温度,对于材料的加工和使用具有重要意义。
导电性和导热性:一些金属如铜、铝等具有良好的导电性和导热性,而一些金属如钛等导电性和导热性相对较差。
3、化学性能耐腐蚀性:金属材料在特定环境中抵抗化学腐蚀的能力,例如在酸、碱、盐溶液中的稳定性。
抗氧化性:在高温环境下,金属材料抵抗氧化的能力。
《金属材料》知识点复习
金属材料复习一、名词解释:①固溶强化:溶质原子溶入溶剂晶格中使晶格产生畸形,使塑性变形抗力增大,结果使金属材料的强度、硬度增高。
这种通过溶入溶质元素形成固溶体,使金属材料的强度、硬度升高的现象,称为固溶体强化。
(P24)②金属化合物:金属化合物是指合金组员间发生相互作用而形成的具有金属特性的一种新相,一般可用化学分子式表示。
(p24)③渗碳:渗碳是将工件在渗碳介质中加热、保温,使碳原子渗入工件表面形成一定厚度渗碳层的化学热处理工艺。
(p59)④同素异性体:金属在固态下,随着温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为同素异晶转变。
(p29)⑤奥氏体:碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。
常用符号A表示。
(p29)⑥铁素体:碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体。
用符号F 表示。
(p29)⑦珠光体:珠光体是渗碳体和铁素体片层相间、交替排列形成的混合物,用符号P表示。
(p29)⑧莱氏体:莱氏体是含碳量为4.3%的液态铁合金,是在1148度时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体的混合物。
用符号Ld表示。
(p32)⑨马氏体:碳在a-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。
用符号M表示。
(p45)⑩调质:通过将淬火与高温回火相结合的热处理称为调质处理。
(p57)二、判断题1、(p17)①金属在外力的作用下产生的变形都不能恢复。
(错误)②一般低碳钢的塑性优于高碳钢,而硬度低于高碳钢。
(正确)③低碳钢、变形铝合金等塑性良好的金属适合于各种塑性加工。
(正确)④硬度实验测量简便,属非破坏性实验,且能反映其他力学性能,因此是生产中最常用的力学性能测量法。
(错误)⑤一般金属材料在低温时比高温时的脆性大。
(正确)⑥机械零件所受的应力小于屈服点时,是不可能发生断裂的。
(错误)2、(p39)金属在固态下都有同素异构转变。
(错误)3、(p136)①采用球化退火可获得球墨铸铁。
②灰铸铁不能淬火。
③可锻铸铁可锻造加工。
④通过热处理可改变铸铁中石墨的形状,从而改变性能。
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COPYRIGT of Wilfredo,SCU,2013/5/27《工程材料学》复习笔记基于化学工业出版社《金属材料学》第二版,戴起勋主编2013.05.27《工程材料学》复习笔记基于化学工业出版社《金属材料学》第二版,戴起勋主编第一章钢的合金化原理小结一、合金元素和铁的作用Q:合金元素分类:按与碳的亲和力大小,合金元素可分为:非碳化物形成元素:Ni,Co,Cu,Si,Al,N,B等碳化物形成元素:Ti,Zr,Nb,V,W,Mo,Cr等此外,还有稀土元素:Re1、钢中的元素(1)、杂质元素:A、常存元素:Mn、Si、Al;S、P;(S、P一般被认为有害的原因?)B、隐存元素:O、H、NC、Cu、Sn、Pb、Ni、Cr(2)、合金元素:Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Al、Cu、B等微合金钢:凡是在基体化学成分中添加了微量(不大于0.20%)的合金元素(钛、铌、钒),从而使其中一种或几种性能具有明显变化的钢,都可称为微合金钢。
2、铁基二元相图(1)、扩大γ区的元素:即奥氏体形成元素。
指在γ-Fe中有较大的溶解度,并能扩大γ相存在的温度范围,使A3下降、A4上升。
如Mn,Ni,Co;C,N,Cu等。
扩大奥氏体区的直接结果是使共析温度下降;而缩小奥氏体区则使共析温度升高。
因此,具有共析组织的合金钢碳含量小于0.77%,同样,出现共晶组织的最低含碳量也小于2.11%。
(2)、封闭γ区的元素,扩大α区的元素:即铁素体形成元素:指在α—Fe中有较大溶解度,并使γ-Fe不稳定的元素。
它们能缩小γ相区,而扩大α相存在的温度范围,使A3上升、A4下降。
如Cr、V;Mo、W、Ti;Nb(3)、缩小γ区的元素:B、Nb、Zr等。
3、合金元素对S、E点的影响:凡是扩大γ区的元素均使得S、E向左下方移动凡是封闭γ区的元素均使得S、E向左上方移动S左移,意味着共析C量的减少E左移,意味着出现莱氏体的碳含量减少二、合金中的相组成1、置换固溶体决定组员在置换固溶体中溶解度的溶解条件:溶剂和溶质的点阵结构;原子的尺寸因素;电子结构。
2、间隙固溶体铁基间隙固溶体形成的特点:间隙固溶体总是有限固溶体,其溶解度取决于溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺寸;间隙原子在固溶体中总是优先占据有利位置;间隙原子的溶解度随溶质原子尺寸的减小而增大;3、碳化物及其形成规律(1)、常见的碳化物形成元素:Ti,Zr,Nb,V(强);W,Mo,Cr(中);Mn、Fe等(弱)。
(2)、碳化物分类及其特点简单点阵结构:M2C、MC硬度较高,熔点较高,稳定性较好。
复杂点阵结构:M23C6、M7C3、M3C等,硬度较低,熔点较低,稳定性较差特别:M6C,复杂点阵结构,但性能接近简单点阵结构(3)、碳化物形成一般规律:A、碳化物类型与合金元素半径有关;B、相似者相容;C、强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物;D、NM/NC比值决定碳化物类型;E、碳化物稳定性愈好,溶解越难,析出越难,聚集长大也越难;4、氮化物的形成规律(与碳化物相似)氮化物性能:高硬度、脆性、高熔点5、金属间化合物三、合金元素在钢中的分布和偏聚1、合金元素在钢中的分布溶于固溶体;形成各种碳化物、氮化物;存在于金属化合物中;各类夹杂物中;自由态;2合金元素的偏聚内吸附现象:合金元素溶于基体之后与缺陷产生相互作用,从而使合金元素发生偏聚或内吸附,从而造成偏聚元素在缺陷处浓度大于基体中平均浓度的现象机理:影响因素:温度;时间;缺陷本身;其他元素;点阵类型;四、合金钢中的相变P17-24Q:合金元素对钢中相变过程的影响对加热时奥氏体形成元素过程的影响a 对奥氏体形核的影响:Cr、Mo、W、V等元素强烈推迟奥氏体形核;Co、Ni等元素有利于奥氏体形核。
b 对奥氏体晶核长大的影响:V、Ti、Nb、Zr、Al等元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大;C、P、Mn(高碳)促使奥氏体晶粒长大。
合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响具体表现为:①除Co以外,所有的合金元素都使C曲线往右移动,降低钢的临界冷却速度,从而提高钢的淬透性。
②除Co、Al以外,所有的合金元素都使Ms点和Mf点下降。
其结果使淬火后钢种残余奥氏体量增加。
Q:合金元素对钢中基本相得影响?合金元素可溶入碳钢三个基本相中:铁素体、渗碳体、和奥氏体中。
分别形成合金铁素体、合金渗碳体和合金奥氏体。
合金元素在铁基体和奥氏体中起固溶强化作用。
固溶强化:是利用点缺陷对金属基体进行强化的一种合金化方法。
基体的方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。
当钢种碳化物形成元素含量较高时可形成一系列合金碳化物,如:MC, M2C,M23C6、M-C3和M3C等。
合金元素之间也可以形成化合物即金属间化合物,一般来说,合金碳化物以及金属间化合物的熔点高、硬度高,加热时难以溶入奥氏体,故对钢的性能有很大的影响。
Q:合金元素对回火过程的影响a 提高了钢的回火稳定性:回火稳定性即是钢对于回火时所发生的软化过程的抗力。
许多合金元素可以使回火过程中各阶段的转速大大减慢,并推向更高的温度发生,提高回火温度性较强的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co 等。
b 产生二次硬化现象:若钢种含有足够的碳化物形成元素如W、V、Mo等,淬火后在500-600℃回火时,将形成并析出如W2C、Wo2C和VC等弥散分布的合金碳化物,使合金钢的强度、硬度不降反升,并可达到一个峰值,此称为“二次硬化”现象。
c 增大回火脆性:合金钢淬火后在某一温度范围内回火时,将比碳钢发生更明显的脆化现象。
含Cr、Mn、Ni的钢对第二类回火脆性(450-600℃间高温回火脆性)最敏感,这主要与某些杂质元素以及合金元素本身在原奥氏体晶界上的严重偏聚有关,而Mo、W等能减少这种敏感性。
因此,大截面的工件要选用含Mo、W的钢,以避免第二类回火脆性。
Q:为什么合金元素能够改变金属的使用性能和工艺性能?主要是因为合金元素加入后改变了钢和铁的组织结构。
合金元素的加入产生了合金元素与铁、碳及合金元素之间的相互作用,改变了钢铁中各相的稳定性,并产生了许多新相,从而改变了原有的组织或形成新的组织。
这些元素之间在原子结构、原子尺寸及晶体点阵之间的差异,则是产生这些变化的根源。
五、合金元素对钢强韧化的影响1、钢强化形式及其机理A、固溶强化:原子固溶于钢的基体中,一般都会使晶格发生畸变,从而在基体中产生了弹性应力场,弹性应力场和位错的交互作用增加位错运动的阻力;基体的方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。
B、位错强化:随着位错密度的增大,增加了位错产生交割、缠结的概率,所以有效阻止了位错的运动,从而提高了钢的强度;C、细晶强化:钢中晶粒越细,晶界、亚晶界越多,可以有效阻止位错运动,并产生位错塞积强化D、第二相强化:微粒第二相很好的起到了钉扎作用,位错要绕过就需要消耗能量,从而起到强化作用2、合金钢强化的有效性合金钢淬火回火时两个因素影响着强度:马氏体分解的弱化作用;特殊碳化物质点的弥散沉淀析出导致强化。
为保证钢回火时强化大于弱化,各种合金元素有一个临界值,即最小浓度。
其取决于碳含量和碳化物类型。
3合金元素对钢韧度的影响影响韧度的因素:A、导致强化的组织因素(P27图1.15:细晶强化、沉淀强化、位错强化、间隙强化);B、置换固溶元素(Ni、Mn);C、晶粒度;D、碳化物或其他脆性相;E、杂质提高钢韧度的合金化途径:A、细化奥氏体晶粒(加入合金元素Ti、Nb、V、W、Mo、Al);B、提高钢的回火稳定性(碳化物形成元素,Si);C、改善基体韧度(Ni);D、细化碳化物(适量的Cr、V);E、降低或消除钢的回火脆性(Mo、W);F、在保证强度的水平下,适当降低碳含量;G、提高冶金质量;H、通过合金化形成一定的残余奥氏体;五、合金元素对钢工艺性的影响1、钢的热处理工艺性(1)淬透性P28:指在规定的条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布特性,也就是钢在淬火时候能够获得马氏体的能力。
提高淬透性:合金元素(B)、Mn、Mo、Cr、Ni、Si作用较大;选择钢种,选择淬火工艺;提高淬透性的作用?端淬实验:端淬曲线有效淬硬深度:钢的淬透性大小主要取决于化学成分、奥氏体化条件等因素,与工件大小冷却条件等外部因素无关。
淬透性根据不同的等温转变曲线分类:马氏体淬透性(50%M+50%P,体积分数);贝氏体淬透性(50%B+50%M);无铁素体淬透性(主要是B);提高马氏体淬透性作用显著元素作用由大到小的顺序:B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等,合金元素对淬透性的作用,并不是简单的加合关系,而是互相补充,相互加强。
设计中应注意问题:A钢的尺寸效应;B根据零件服役条件合理确定淬透性要求;C合理安排工艺,保证淬透性;(2)淬硬性P31:理想淬火条件下,以超过临界冷却速度所形成的的马氏体组织所能达到的最高硬度提高淬硬性的合金元素?主要与钢的含碳量有关,含碳量越高,淬火后硬度也越高。
质量分数0.6%时,达到最大值(3)、变形开裂倾向P31淬火内应力:指在淬火过程中由于工件不同部位的温度差异及其组织转变不用所引起的应力。
分为:热应力、组织应力和附加应力。
零件设计、选择材料和制定工艺时候应该注意一下问题:A、不同成分的钢,淬火变形倾向有很大的不同;B、零件淬火前的机械加工、锻造、焊接等工序也造成了较大的残余内应力,应预先进行消除应力处理,否则会增大淬火变形;C、钢的淬透性和热处理变形的关系是:当芯部未淬透时,变形趋于长度缩短,内外径尺寸缩小;当外部淬透时长度伸长,内外径尺寸胀大;D、在完全淬透的工件表面容易产生裂纹;E、工件表面有氧化脱落层时,容易在表面产生淬火龟裂;E、采用分级淬火、等温淬火和双液淬火可降低应力,减小表型开裂倾向;F、加热温度和加热速度队零件变形也有影响;G、淬火后应注意及时回火;(4)、过热敏感性P32:钢淬火加热时,对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性;氧化脱碳倾向:(5)、回火稳定性P32:即是钢对于回火时所发生的软化过程的抗力。
许多合金元素可以使回火过程中各阶段的转速大大减慢,并推向更高的温度发生,提高回火温度性较强的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。
提高回火稳定性的作用?(6)、回火脆性P33第一类回火脆性和第二类回火脆性什么条件下产生?如何减轻或消除?白点敏感性2、钢的成型加工性(1)冷成型性:包括深冲、拉伸、弯曲等。
其主要参数有:应变硬化指数n、塑性应变各向异性γ、均匀伸长率εu、断裂总应变量εf这些参量越高,冷成型性越好。
Me加入,↑冷作硬化率,↓冷成型性。
P、C、Si影响大(2)热压力加工性:W、Mo、V、Cr等元素↓热压力加工性,↓导热性(3)切削加工性:S、Pb、Ca等为易切削元素,MnS是易切削化合物七、微量元素在钢中的作用1、微量元素的作用常见微量元素:常见微合金化元素:B、N、V、Ti、Zr、Nb、RE等改善切削加工性元素:S、Se、Bi、Pb、Ca等能净化、变质、控制夹杂物形态的元素:Ti、Zr、RE、Ca等有害元素:P、S、As、Sn、Pb等(1)、有益效应:净化作用、变质作用、改变夹杂物性质或形态(2)、有害:2、微合金钢中的合金元素影响相变的合金元素:Mn、Mo、Cr、Ni形成碳(氮)化物微合金元素:V、Ti、Nb第二章工程结构钢小结工程结构钢:碳素结构钢和低合金高强度结构钢一、工程结构钢用途和要求用途:这类钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油气管道、大型钢结构等,用它来代替碳素结构钢,可大大减轻结构重量,节省钢材。