工程材料學(xué) 河北科技大學(xué) 金屬材料工程.doc

一、填空題 （30分）1、鋼的合金化基本原則是 多元適量、復(fù)合加入 。在鋼中細(xì)化晶粒作用較大的合金元素有 Ti、V、Nb 等，細(xì)化晶粒對(duì)鋼性能的作用是 既強(qiáng)化又韌化 。2、在鋼中，常見(jiàn)碳化物形成元素有 Ti、Nb、V、Mo、W、Cr、 （按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類(lèi)：rc/rM 0.59為 簡(jiǎn)單 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有MC和 M2C 型；rc/rM 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M23C6 、 M7C3 和 M3C 型。3、選擇零件材料的一般原則是 使用性能要求 、 工藝性要求 和 經(jīng)濟(jì)性要求等。汽車(chē)變速箱齒輪常用 20CrMnTi 鋼制造，經(jīng) 滲碳 和 淬回火 熱處理。4、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是 晶界析出 Cr23C6，導(dǎo)致晶界區(qū)貧Cr ，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有 降低碳量 、 加入Ti、V、Nb強(qiáng)碳化物元素 。 5、影響鑄鐵石墨化的主要因素有 碳當(dāng)量 、 冷卻速度 。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過(guò) 孕育 處理和 球化 處理。 6、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有： 溶劑與溶質(zhì)原子的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 、 原子尺寸因素 、 電子結(jié)構(gòu) 。 7、對(duì)耐熱鋼最基本的性能要求是 良好的高溫強(qiáng)度和塑性、 良好的化學(xué)穩(wěn)定性 。常用的抗氧化合金元素是 Cr 、 Al 、 Si 。1、鋼中二元碳化物分為二類(lèi)：rC / rM 0.59，為 復(fù)雜 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有M3C、 M7C3 和 M23C6 型。兩者相比，前者的性能特點(diǎn)是硬度高、 熔點(diǎn)高 和 穩(wěn)定性好 。2、凡能擴(kuò)大區(qū)的元素使鐵碳相圖中S、E點(diǎn)向 左下 方移動(dòng)，例 Mn Ni 等元素（列出2個(gè)）；使區(qū)縮小的元素使S、E點(diǎn)向 左上 方移動(dòng)，例 Cr 、Mo、W 等元素（列出3個(gè)）。3、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿(mǎn)足力學(xué)性能要求 、 能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開(kāi)裂傾向 。4、高錳耐磨鋼（如ZGMn13）經(jīng)水韌處理后得到 奧氏體 組織。在高應(yīng)力磨損條件下，硬度提高而耐磨，其原因是 加工硬化 及 奧氏體中析出K和應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變 。5、對(duì)熱鍛模鋼的主要性能要求有 高熱強(qiáng)性 、 良好的熱疲勞抗力 、良好的沖擊韌性 和良好的淬透性及耐磨性。常用鋼號(hào)有 5CrNiMo （寫(xiě)出一個(gè)）。 6、QT600-3是 球墨鑄鐵 ，“600”表示 抗拉強(qiáng)度600MPa ，“3”表示 延伸率 3% 。H68是 黃銅 ，LY12是 硬鋁 ，QSn4-3是 錫青銅 。 7、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V 等（寫(xiě)出2個(gè)），這些元素的主要作用是 細(xì)化晶粒組織 和 彌散沉淀強(qiáng)化 。 8、鋁合金熱處理包括固溶處理和 時(shí)效硬化 兩過(guò)程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是 加熱過(guò)程中沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 1、細(xì)化晶粒對(duì)鋼性能的貢獻(xiàn)是強(qiáng)化同時(shí)韌化；提高鋼淬透性的主要作用是使零件整個(gè)斷面性能趨于一致，能采用比較緩和的方式冷卻。2、滾動(dòng)軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為1.5%。滾動(dòng)軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指碳化物液析、帶狀碳化物、網(wǎng)狀碳化物。3、選擇零件材料的一般原則是使用性能要求、工藝性要求和經(jīng)濟(jì)性要求等。4、凡是擴(kuò)大區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)，例Ni、Mn等元素；凡封閉區(qū)的元素使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)，例Cr、Si、Mo等元素。S點(diǎn)左移意味著共析碳含量減少，E點(diǎn)左移意味著出現(xiàn)萊氏體的碳含量減少5、鋁合金可分鑄造鋁合金和變形鋁，變形鋁又可分硬鋁、超硬鋁、鍛鋁和防銹鋁。6、H62是表示壓力加工黃銅的一個(gè)牌號(hào)，主要成份及名義含量是Cu62%、Zn38%。7、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有Ti、V、Nb、N等，這些元素的主要作用是細(xì)化組織和相間沉淀析出強(qiáng)化。8、球鐵的力學(xué)性能高于灰鐵是因?yàn)榍蜩F中石墨的斷面切割效應(yīng)、石墨應(yīng)力集中效應(yīng)要比灰鐵小得多。9、鋁合金熱處理包括固溶處理和時(shí)效硬化兩過(guò)程，和鋼的熱處理最大區(qū)別是鋁合金沒(méi)有同素異構(gòu)相變。二、解釋題（30分）1、40Mn2鋼淬火加熱時(shí)，過(guò)熱敏感性比較大。答案要點(diǎn)：在C%較低時(shí)，Mn可以細(xì)化珠光體。在C%較高時(shí)，Mn加強(qiáng)了C促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，且降低了A1溫度。因此40Mn2鋼過(guò)熱敏感性比較大。2、40CrNiMo鋼正火后，切削性能比較差。答案要點(diǎn)：40CrNiMo鋼因含有Ni、Cr能提高淬透性，正火后都能得到許多馬氏體組織，使切削性能變差。3、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。答案要點(diǎn)：球鐵中，石墨呈球形，灰口鐵石墨呈片狀。球狀石墨對(duì)基體的切割作用和石墨的應(yīng)力集中效應(yīng)大大小于片狀，球鐵基體的利用率大大高于灰口鐵，所以球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。4、鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來(lái)細(xì)化。答案要點(diǎn)：由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過(guò)加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。5、H68、H70俗稱(chēng)彈殼黃銅，常用于制造炮彈殼、子彈殼。答案要點(diǎn)：H68、H70 組織中只有單相組織，它的塑性較好，因此適合制造一些需要進(jìn)行深沖加工的零件如炮彈殼、子彈殼等。6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：S元素在鋼中會(huì)形成低熔點(diǎn)（989）FeS，在1000以上的熱壓力加工過(guò)程中會(huì)熔化，使鋼在熱壓力加工中產(chǎn)生熱脆；P元素在鋼中會(huì)形成硬脆的Fe3P相，使鋼在冷加工中產(chǎn)生應(yīng)力集中而發(fā)生冷脆。所以，一般鋼中S、P?？醋麟s質(zhì)元素，應(yīng)嚴(yán)格控制的含量。1、高速鋼的回火工藝常采用：回火溫度560左右，回火3次。答案要點(diǎn)：由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。2、在低合金高強(qiáng)度構(gòu)件用鋼中，Si、Mn元素的加入量有限制，一般Si1.1%,Mn2%。答案要點(diǎn)：Si、Mn元素都能強(qiáng)化鐵素體，在低合金高強(qiáng)度構(gòu)件用鋼中可以提高鋼的強(qiáng)度，但是當(dāng)Si1.1%、Mn2%時(shí)，卻顯著地降低鋼的塑性。所以，在低合金高強(qiáng)度構(gòu)件用鋼中，Si、Mn元素的加入量有限制。3、Si是非碳化物形成元素，但能有效地提高鋼的低溫回火穩(wěn)定性。答案要點(diǎn)：Si雖然是非碳化物形成元素，但在低溫回火時(shí)可以抑制-FexC的形成和轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C，即有效地阻止了Fe3C的形核、長(zhǎng)大及轉(zhuǎn)變。所以能有效地提高鋼的低溫回火穩(wěn)定性。4、4Cr13含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.4%左右，但已是屬于過(guò)共析鋼。答案要點(diǎn)：Cr元素使共析S點(diǎn)向左移動(dòng)，當(dāng)Cr含量達(dá)到一定程度時(shí)，S點(diǎn)已左移到小于0.4%C，所以4Cr13是屬于過(guò)共析鋼。5、40 CrNi鋼淬火高溫回火后常用水或油冷卻。答案要點(diǎn)：40 CrNi鋼含有 Cr、Ni元素，而Cr、Ni促進(jìn)了鋼的回火脆性，所以40 CrNi鋼高溫回火脆性?xún)A向較大，回火后快冷能抑制高溫回火脆性，所以常用水或油冷卻。6、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大。答案要點(diǎn)：1Cr18Ni9含C較高，又沒(méi)有Ti等穩(wěn)定C的強(qiáng)碳化物形成元素，所以在晶界上容易析出Cr23C6，從而使晶界上產(chǎn)生貧Cr區(qū)，低于不銹鋼的基本成分要求，所以在晶界處的腐蝕傾向比較大。1、高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。答案要點(diǎn)：高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒(méi)有能滿(mǎn)足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。2、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：S能形成FeS，其熔點(diǎn)為989，鋼件在大于1000的熱加工溫度時(shí)FeS會(huì)熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。3、9SiCr鋼和T9鋼相比，退火后硬度偏高，在淬火加熱時(shí)脫碳傾向較大。答案要點(diǎn)：9SiCr雖然與T9含碳量相同，但由于它含有Cr、Si合金元素，Si是非K形成元素，固溶強(qiáng)化基體的作用較大，因此退火后硬度偏高。另外Si提高碳皇度，促進(jìn)石墨化，因此在加熱時(shí)脫碳傾向較大。4、高錳鋼（ZGMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。答案要點(diǎn)：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時(shí)發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。5、4Cr13含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.4%左右，但已是屬于過(guò)共析鋼。答案要點(diǎn)：Cr使Fe-C相圖中S點(diǎn)左移，當(dāng)Cr達(dá)到13%時(shí)，可使共析點(diǎn)的含碳量0.4%，因此雖然4Cr13只有0.4%C左右，但已是屬于過(guò)共析鋼。6、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大。答案要點(diǎn)：在奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9焊接后，在焊縫及熱影響區(qū)容易在晶界析出Cr的碳化物Cr23C6從而導(dǎo)致晶界貧Cr，低于1/8規(guī)律的Cr%，使電極電位大大降低，從而導(dǎo)致晶界腐蝕。三、問(wèn)答題（40分）1、試總結(jié)Mo元素在合金中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：Mo元素在合金中的主要作用歸結(jié)如下：（1）降低回火脆性，一般認(rèn)為Mo可以抑制有害元素在晶界的偏聚；（2）提高貝氏體的淬透性，因?yàn)镸o大大推遲珠光體的轉(zhuǎn)變而對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變影響較??；（3）細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。Mo是強(qiáng)碳化物形成元素，與碳的結(jié)合力較大形成的碳化物穩(wěn)定，不易長(zhǎng)大。（4）提高熱強(qiáng)性，因?yàn)镸o可以較強(qiáng)地提高固溶體原子的結(jié)合力。（5）提高防腐性，特別是對(duì)于非氧化性介質(zhì)。因?yàn)镸o可以形成致密而穩(wěn)定的MoO3膜；（6）提高紅硬性，因Mo與C原子結(jié)合力強(qiáng)，故回火穩(wěn)定性比較好并且形成的在高溫下碳化物穩(wěn)定。2、高速鋼的成分和熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問(wèn)題：1）高速鋼中W、Mo、V合金元素的主要作用是什么?2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800左右，但淬火加熱溫度在12001240，淬火加熱溫度為什么這樣高?3）常用560三次回火，為什么?答案要點(diǎn)：1）W的作用主要是提高鋼紅硬性。主要形成W6C，淬火加熱時(shí)未溶K阻礙晶粒長(zhǎng)大，溶解部分提高抗回火穩(wěn)定性，在回火時(shí)彌散析出W2C，提高耐磨性。但W降低鋼的導(dǎo)熱性。Mo作用與W相似。含Mo的高速鋼熱塑性較好，便于熱壓力加工或熱塑性變形。V顯著提高紅硬性、硬度和耐磨性，同時(shí)可有效降低過(guò)熱敏感性。2）高速鋼中要使W、Mo、V等元素發(fā)揮作用必須使其充分地溶解到奧氏體中，然后在回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化效果，由于這些元素形成的碳化物穩(wěn)定，溶解溫度在1000以上，故需要高的淬火加熱溫度。3）由于高速鋼中高合金度M的回火穩(wěn)定性非常好，在560左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時(shí)在560左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分AR發(fā)生M轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時(shí)產(chǎn)生的淬火M回火，并使AR更多地轉(zhuǎn)變?yōu)镸，三次回火可將AR控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。3、從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?答案要點(diǎn)：1）細(xì)化奧氏體晶粒。如強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Nb、V等。2）提高鋼回火穩(wěn)定性。如強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Nb、V等都很有效。3）改善基體的韌度。如加Ni。4）細(xì)化碳化物。碳化物細(xì)小、園整、分布均勻和適量對(duì)韌度有利。5）降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。6）在保證強(qiáng)度時(shí)，盡可能降低含C量.4、分析說(shuō)明圖中鋁合金（Al-4%Cu）時(shí)效硬化不同過(guò)程中的性能變化，并說(shuō)明其原因（解釋下圖）。130時(shí)效時(shí)鋁銅合金的硬度與時(shí)間關(guān)系答案要點(diǎn)：鋁合金時(shí)效時(shí)，隨溫度的不同和時(shí)間的延長(zhǎng)，新相的形成和析出經(jīng)歷以下幾個(gè)階段，從而使硬度發(fā)生變化：1）形成銅原子富集區(qū)：為G.P.區(qū)，導(dǎo)致點(diǎn)陣畸變，因而硬度提高。2）形成Cu原子富集區(qū)有序化：Cu原子有序化，形成,它與基體仍然完全共格，產(chǎn)生的畸變比G.P.更大,并且隨的長(zhǎng)大，共格畸變區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)位錯(cuò)的阻礙也進(jìn)一步增加，因此圖中硬度進(jìn)一步上升。3）形成過(guò)渡相：過(guò)渡相成分接近CuAl2，由完全共格變成部分共格，共格畸變開(kāi)始減弱，因此圖中硬度開(kāi)始下降。4）形成穩(wěn)定相：過(guò)渡相完全從基體中脫溶，形成穩(wěn)定的相成分為CuAl2，共格畸變作用完全消失，故圖中硬度進(jìn)一步下降。1、試總結(jié)Si元素在合金鋼中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：Si的作用如下：1）提高鋼強(qiáng)度； Si是鐵素體形成元素，有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用；2）提高鋼的淬透性；可阻止鐵素體形核和長(zhǎng)大，使“C”曲線右移；3）提高低溫回火穩(wěn)定性；因Si可以抑制回火時(shí)K的形核、長(zhǎng)大及轉(zhuǎn)變；4）提高淬火加熱溫度；，Si提高A1溫度。5）提高抗氧化性，因?yàn)樗梢孕纬芍旅芊€(wěn)定的氧化膜，同時(shí)可以提高FeO的形成溫度。6）加熱時(shí)易脫碳；Si是促進(jìn)石墨化的元素。2、畫(huà)出示意圖說(shuō)明高速鋼的鑄態(tài)組織。簡(jiǎn)述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。答案要點(diǎn)：高速鋼鑄態(tài)組織中有魚(yú)骨狀萊氏體Ld 、黑色共析體、白亮馬氏體和殘余奧氏體組成（圖略）。W的作用主要是提高鋼紅硬性。主要形成W6C，淬火加熱時(shí)未溶K阻礙晶粒長(zhǎng)大，溶解部分提高抗回火穩(wěn)定性，在回火時(shí)彌散析出W2C，提高耐磨性。但是W降低了鋼的導(dǎo)熱性。V顯著提高紅硬性、硬度和耐磨性，同時(shí)可有效降低過(guò)熱敏感性。Cr提高淬透性，提高耐蝕性和抗氧化性，提高切削性。高速鋼在加熱時(shí)如如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有不同的特征。欠熱組織有大量的未溶碳化物，晶粒細(xì)??；過(guò)熱組織晶粒粗大，未溶碳化物少而角狀化；過(guò)燒組織中有晶界溶化現(xiàn)象，出現(xiàn)萊氏體和黑色組織。3、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有哪些?從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?答案要點(diǎn)：鋼的強(qiáng)化記者主意有：固溶強(qiáng)化、細(xì)化強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化。從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要途徑有：1）細(xì)化奧氏體晶粒。如強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Nb、V、W、Mo等。2）提高鋼的回火穩(wěn)定性。在相同強(qiáng)度水平下能提高塑性和韌度。3）改善基體的韌度。如加Ni。4）細(xì)化碳化物。碳化物細(xì)小、園整、分布均勻和適量對(duì)韌度有利。5）降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。6）保證強(qiáng)度時(shí)，降低才C%.4、從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件分析壁厚鑄件可得到石墨組織，而在壁薄時(shí)卻得到白口組織？答案要點(diǎn)：從熱力學(xué)而言，高溫鐵水冷卻時(shí)對(duì)石墨的形成是有利的。而從動(dòng)力學(xué)條件看，形成石墨需要高的C濃度起伏和Fe、C長(zhǎng)距離的擴(kuò)散，而Fe3C的形成只需要C濃度起伏和Fe、C短距離的擴(kuò)散，因此不利于石墨的形成但有利于Fe3C的形成。鑄件在壁厚時(shí)，由于冷速慢，C原子可充分?jǐn)U散，石墨形成的動(dòng)力學(xué)條件較好，有利于石墨形成。壁薄時(shí)，由于鐵水冷卻快，C原子不能充分?jǐn)U散，所以易得到Fe3C白口組織。1、合金化基本原則是多元適量，復(fù)合加入。試舉例說(shuō)明Mn-V和Si-Mn的復(fù)合作用。（10分）答案要點(diǎn)：Mn-V復(fù)合：Mn有過(guò)熱傾向，而V是減弱了Mn的作用；Mn能降低碳活度，使穩(wěn)定性很好的VC溶點(diǎn)降低，從而在淬火溫度下VC也能溶解許多，使鋼獲得較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。Si-Mn復(fù)合：Si、Mn都是強(qiáng)化鐵素體有效的元素，能提高鋼的彈性極限，但Si有脫C傾向、Mn有過(guò)熱傾向，而Si-Mn復(fù)合可使鋼的脫C、過(guò)熱傾向降低，這樣的合金復(fù)合在彈簧鋼中得到了很好的應(yīng)用。 2、說(shuō)明高速鋼的鑄態(tài)組織特征（3分）。有一批高速鋼鉆頭，淬火后硬度比正常的偏低，估計(jì)是淬火加熱有問(wèn)題。淬火加熱可能出現(xiàn)什么問(wèn)題?（3分） 怎樣從金相組織上來(lái)進(jìn)行判斷?（6分）答案要點(diǎn)：高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）+白亮組織（M和AR）+萊氏體。淬火后硬度比正常的偏低可能是欠熱、過(guò)熱或過(guò)燒等原因。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過(guò)熱：晶粒較大，K較少；過(guò)燒：晶界有熔化組織，即魚(yú)骨狀或黑色組織。3、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有哪些（不必寫(xiě)出具體表達(dá)式）? 從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?（8分）答案要點(diǎn)：鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化。從合金化角度考慮，提高鋼韌度主要途徑有：1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)化晶粒；2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素；3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo 、W元素比較有效；（2分）4、試從合金化原理角度分析9SiCr鋼的主要特點(diǎn)。（10分）答案要點(diǎn)：Si、Cr淬透性，D油60HRC；Si、Cr使碳化物細(xì)小、分布均勻不容易崩刃；分級(jí)或等溫處理，變形較??；Si使脫碳傾向較大，切削加工性相對(duì)也差些。適于制作形狀較復(fù)雜、變形要求小工件，特別是薄刃工具，如絲錐、扳牙、鉸刀等。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M來(lái)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(chēng)為微合金元素。奧氏體形成元素:在-Fe中有較大的溶解度,且能穩(wěn)定相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu；鐵素體形成元素: 在-Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定相。如：V，Nb, Ti 等。原位析出: 元素向滲碳體富集，當(dāng)其濃度超過(guò)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鋼中的Cr：-FexCFe3C（Fe, Cr）3C（Cr, Fe）7C3（Cr, Fe）23C6 離位析出: 在回火過(guò)程中直接從相中析出特殊碳化物，同時(shí)伴隨著滲碳體的溶解，可使HRC和強(qiáng)度提高（二次硬化效應(yīng)）。 如 V，Nb, Ti等都屬于此類(lèi)型。液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小區(qū)域內(nèi)從液態(tài)結(jié)晶時(shí)析出的碳化物。網(wǎng)狀碳化物：過(guò)共析鋼在熱軋（鍛）加工后緩慢冷卻過(guò)程中由二次碳化物以網(wǎng)狀析出于奧氏體晶界所造成的。水韌處理：高錳鋼鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強(qiáng)度、韌性和抗磨性。將高錳鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物充分溶入奧氏體，然后水冷，獲得單一奧氏體組織。超高強(qiáng)度鋼：一般講，屈服強(qiáng)度在1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉強(qiáng)度在1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金鋼稱(chēng)超高強(qiáng)度鋼。晶間腐蝕：晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富鉻的 Cr23C6引起晶界周?chē)w產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)成為微陽(yáng)極而發(fā)生的腐蝕。應(yīng)力腐蝕：奧氏體或M不銹鋼受張應(yīng)力時(shí)，在某些介質(zhì)中經(jīng)過(guò)一段不長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)發(fā)生破壞，且隨應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時(shí)間也越短； 當(dāng)取消張應(yīng)力時(shí)，腐蝕較小或不