金屬材料學(xué)-自制

1、1.固溶強(qiáng)化元素有鎢、鉬、鉻。鉻提高鋼的化學(xué)穩(wěn)定性。鎢、鉬，可產(chǎn)生“二次硬化”，以保證熱硬性，同時較多的碳化物可顯著地提高耐磨性。2.合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響主要有以下三點：提高回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Co等。產(chǎn)生二次硬化（包括兩種情況）。增大回火脆性（第二類回火脆性）3.奧氏體形成元素：在-Fe中有較大溶解度并能穩(wěn)定-Fe的元素（ Mn、Ni、Co、 C，N，Cu等 ）；鐵素體形成元素：在-Fe中有較大溶解度并使-Fe不穩(wěn)定的元素（ Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si 、 B、Nb、Zr等）4.鈦、鋯、鈮、釩是強(qiáng)碳化物形成元素；鎢、鉬

2、、鉻是中等強(qiáng)度碳化物形成元素；錳和鐵屬于弱碳化物形成元素。5.Si和Mn的作用主要是提高淬透性，同時也提高了屈強(qiáng)比，而以Si的作用最突出，但Si在加熱時促進(jìn)表面脫碳，Mn則使鋼易于過熱。重要用途的合金彈簧鋼必須加入Cr、V、W等元素。6.熱作模具鋼，熱強(qiáng)性、抗熱疲勞性能和抗氧化性。熱作模具鋼的合金化特點：熱作模具鋼的含碳量大多是中碳（0.300.50C）范圍。鋼中加入鉻、鎳、鎢、鉬、釩、硅、錳等合金元素。鉻、硅、錳提高淬透性。鎳可提高鋼的韌性，并與鉻、鉬一起提高耐熱疲勞性能。鎢、鉬、釩可產(chǎn)生二次硬化效果，鉬還能防止第二類回火脆性、提高高溫硬度和回火穩(wěn)定性。鉻和硅還能提高抗氧化和抗燒蝕性。在高鉻

3、不銹鋼、鉻鎳及鉻錳奧氏體不銹鋼、高合金耐熱鋼及耐熱合金中，都會出現(xiàn)相。伴隨著相的析出，脆性增加，鋼和合金的塑性和韌性顯著下降。相具有高硬度，屬正方晶系。7. Mn和Si是有益雜質(zhì)提高強(qiáng)硬度、固溶強(qiáng)化，S和P是有害雜質(zhì)，但可以改善鋼的切削加工性能。8.“低合金”是指鋼中合金元素總含量不超過3%。9.F（鐵素體）+P（珠光體）：含碳量越低F,含碳量越高P。10. 15MnTi（鐵素體-珠光體鋼/工程結(jié)構(gòu)鋼），含碳量為1516%，Mn起固溶強(qiáng)化的作用，Ti起沉淀強(qiáng)化的作用。11.15MnVB（低碳馬氏體鋼）：Mn起固溶強(qiáng)化，提高淬透性V起沉淀強(qiáng)化B提高淬透性。12.14MnMoV(貝氏體鋼)： Mn

4、起固溶強(qiáng)化，提高淬透性Mo提高淬透性，防止第二類回火脆性V起沉淀強(qiáng)化。13.軸承鋼：GCrl5SiMn，高碳（0.951.10）為了保證軸承鋼的高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度或者說，馬氏體回火后比鐵素體十珠光體組織具有更好的綜合室溫機(jī)械性能。14. GCr15（滾動軸承鋼）：Crt提高淬透性，防腐蝕、氧化，提高回火穩(wěn)定性，二次硬化。15. “40、42”屬于調(diào)質(zhì)鋼。35Si2Mn2MoV（低合金超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）: Mn和Si提高強(qiáng)硬度、固溶強(qiáng)化。Mo和V控制奧氏體的晶粒尺寸，減小鋼的過熱敏感性，提高韌性。16.Cr4W2MoV（高碳中鉻模具鋼），含有較多的鎢、鉬和釩，能細(xì)化奧氏體晶粒，提高鋼的淬透性

5、和抗回火穩(wěn)定性。17.對熱作模具鋼的性能要求：熱強(qiáng)性，熱疲勞性和抗氧化性。4Cr5MoSiV1（H13）：回火組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體。18.12Cr2MoWVSiTiB（鐵素體-珠光體耐熱鋼）：釩、鈦主要起沉淀強(qiáng)化作用，硼起晶界強(qiáng)化作用，鉻和硅提高鋼的抗氧化性，鎢、鉬起固溶強(qiáng)化。對熱作模具鋼的性能要求：熱強(qiáng)性，熱疲勞性和抗氧化性。19.結(jié)構(gòu)鋼在淬火高溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。適用于這種熱處理的鋼種稱為調(diào)質(zhì)鋼。20.熱處理（固溶處理+時效）：采用500650回火，防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高，合金調(diào)質(zhì)鋼

6、常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體。21.馬氏體時效鋼主要是利用金屬間化合物在含碳極低的馬氏體中彌散析出來強(qiáng)化的。22.馬氏體時效高強(qiáng)度的來源：固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化和時效強(qiáng)化。23.軸承破壞的主要形式：接觸疲勞破壞，磨損破壞。24.工具鋼的合金化：高碳（0.901.10%）保證高硬度與高耐磨性加入Cr、Si、Mn、V等元素提高淬透性和回火穩(wěn)定性。 含碳量，材料的導(dǎo)熱性。 淬火：M+殘余A（20%30%）+碳化物（少），回火：回火M+殘余A（5%）+碳化物（多）。25.熱壓模及壓鑄模：常用鋼種3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1（屬于工具鋼） 26. /不銹鋼章節(jié)/鎳提高鐵的耐蝕性，鉬能提高不銹鋼的鈍

7、化能力，鉻提高鋼鈍化膜穩(wěn)定性的必要元素，硅抗氧化性。（補(bǔ)：硅在低碳鋼中可提高淬透性，固溶強(qiáng)化）。27.產(chǎn)生475脆性的最低鉻含量w（Cr）為13.7% ，w（Cr）13%時，就不出現(xiàn)高溫r相。28.若鐵素體鋼中有一定量奧氏體或Ti（C、N），就可以阻礙晶粒長大，提高晶粒粗化溫度。29.穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼具有低的屈服強(qiáng)度和高的塑性、韌性。間隙元素氮的強(qiáng)化效應(yīng)最大。N固溶強(qiáng)化。一.工程結(jié)構(gòu)鋼的主要性能要求：承受各種載荷，要求有較高的屈服強(qiáng)度、良好的塑性和韌性。要求低溫韌性，并要求耐大氣腐蝕。良好的工藝性能，如冷彎、沖壓、剪切，以及良好的焊接性。簡述工程結(jié)構(gòu)鋼（低碳鋼）的合金化原理：為保證工程結(jié)構(gòu)鋼

8、高塑性、韌性、低溫韌性、焊接性，含碳量不超過0.25%。以Si、Mn為主加元素，起固溶強(qiáng)化作用。以Nb、Ti為輔加元素，起細(xì)晶強(qiáng)化作用。加少量Cu、P，提高耐腐蝕性。二.中碳鋼合金化的特點：碳量過低，不易淬硬，回火后強(qiáng)度不夠；碳量過高則韌性不夠，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.50%之間，以0.4%居多。加入提高淬透性的元素，如Cr（鉻）、Mn、Ni、Si、B等。加入W、Mo可防止第二類回火脆性。三.熱作模具鋼的合金化特點：含碳量大多是中碳（0.300.50%C）鉻、硅、錳提高淬透性鎳可提高鋼的韌性鎢、鉬、釩可產(chǎn)生二次硬化鉻和硅還能提高抗氧化和抗燒蝕性四對軸承鋼性能要求：具有高的接觸疲勞強(qiáng)度和抗

9、壓強(qiáng)度。高的彈性極限。一定的韌性。良好的尺寸穩(wěn)定性一定的抗腐蝕性良好的工藝性能硬度要求HRC6165。五分析淬火溫度為什么不能過高也不能過低？回火溫度過高，析出的碳化物會聚集長大，硬度會降低；回火溫度過低，碳化物析出不充分，起不到彌散強(qiáng)化作用。六高速鋼為什么要高溫多次回火、目的何在？降低殘余A的量使碳化物充分的彌散析出，其二次硬化作用降低或消除淬火應(yīng)力。高溫預(yù)熱：由于高速鋼屬于高碳鋼，含有大量的合金元素，導(dǎo)熱性差，預(yù)熱可降低熱應(yīng)力，降低變形縮短高溫淬火保溫時間，降低氧化脫碳傾向。預(yù)熱的目的：減小應(yīng)力和變形縮短高溫保溫時間，減少氧化和脫碳的趨勢。預(yù)冷目的：減緩冷卻速度，降低應(yīng)力。七合金元素對馬氏

10、體轉(zhuǎn)變的影響。1、絕大多數(shù)合金元素都降低 MS點，只有鈷和鋁相反。 2、隨鋼中合金元素增加，MS和Mf點繼續(xù)下降（過冷奧氏體穩(wěn)定性增加）室溫下將保留更多的殘留奧氏體量。 3、當(dāng)MS點溫度高于200 時，形成位錯結(jié)構(gòu)的馬氏體；在MS點低于200時，馬氏體相變以孿生形成孿晶結(jié)構(gòu)的馬氏體。八氮化處理提高零件疲勞強(qiáng)度和耐磨性的原因（1）在表面形成高硬度的-（Fe4N）和-（Fe3-2N）層；（2）滲入的氮原子與氮化物形成元素形成彌散的合金氮化物，提高表面氮化層的強(qiáng)度和硬度。（3）表面滲入氮原子后體積膨脹，因而在表面產(chǎn)生了殘留壓應(yīng)力，能抵消外力作用產(chǎn)生的張應(yīng)力，減少表面疲勞裂紋的產(chǎn)生。九確定下列各金屬材

11、料的名稱、碳含量、合金元素含量。1.Q235名稱（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）。2.45鋼名稱（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼），含碳量為（0.45%）。3.T8鋼名稱(碳素工具鋼)，含碳量為(0.8%)。4.60Si2Mn名稱(合金結(jié)構(gòu)鋼)，含碳量為(0.6%)，含Si量小于(2.5)%Si，含Mn量小于(1.5)%Mn。5.CrWMn名稱(合金工具鋼)，含碳量為(1%)C，含Cr量小于(1.5%)Cr，含W量小于(1.5%)W。含Mn量小于(1.5%)Mn。6.4Cr13名稱（不銹鋼），含碳量為（0.4%）C，含C量約為（13%）Cr。7.GCr15名稱（滾動軸承鋼），含碳量為（1%）C，含Cr量約為（1.5）%Cr

12、。十.哪些合金元素能夠顯著提高鋼的淬透性？提高鋼的淬透性有什么作用？答：B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等元素能夠顯著提高鋼的淬透性。提高鋼的淬透性一方面可以使工件得到均勻而良好的力學(xué)性能，滿足技術(shù)要求;另一方面在淬火時，可以選用比較緩和的冷卻介質(zhì)以減小零件的變形和開裂的傾向。十一.鋼的強(qiáng)化機(jī)制有那些？為什么一般的強(qiáng)化工藝都采用淬火-回火？答：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化。因為一般的鋼的強(qiáng)化都要求它有一定的強(qiáng)度的同時又要保持一定的韌性，淬火后鋼中能夠形成M,這給了鋼足夠的強(qiáng)度，但是帶來的后果就是韌度不夠，而回火能夠在強(qiáng)度降低不大的情況下給淬火鋼以足夠的韌性，這樣能夠得到綜合力學(xué)性能

13、比較優(yōu)良的材料，所以一般鋼的強(qiáng)化工藝都采用淬火加回火。十二.在高速鋼中，合金元素W，Cr，V主要作用是什么？答：W：高速鋼獲得紅硬性主要元素，強(qiáng)烈降低鋼的熱導(dǎo)率V：顯著提高鋼的紅硬性，硬度和耐磨性，有效的細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性Cr：保證鋼的淬透性，增加高速鋼的耐蝕性和抗氧化能力，減少粘刀現(xiàn)象，改善刃具切削能力十三.在耐熱鋼常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是強(qiáng)化元素，哪些是A形成元素？說明其作用機(jī)理 答：抗氧化元素：Cr，Al，Si；強(qiáng)化元素：Mo，W，Ti，Nb，V，C；A形成元素：Ni十四.合金元素提高鋼的韌度主要有哪些途徑？答：1.細(xì)化A晶粒；2.提高鋼的回火穩(wěn)定性；3.改善機(jī)

14、體韌度；4.細(xì)化碳化物；5.降低或消除鋼的回火脆性；6.在保證強(qiáng)度水平下適當(dāng)降低碳含量；7.提高冶金質(zhì)量；8.通過合金化形成一定量的殘余A，利用穩(wěn)定的殘余A提高鋼的韌度。十五.在低合金高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)鋼中大多數(shù)采用微合金元素（Nb、V、Ti等），它們的主要作用是什么？答：由于Nb、V、Ti的微合金化可以生成彌散的碳化物、氮化物和碳氮化物，它們能釘扎晶界，加熱時能阻止A晶粒長大，冷卻后可得到細(xì)小的F和P，所以在低合金高強(qiáng)度鋼中，常利用Nb、V、Ti合金來細(xì)化晶粒十六.為什么說淬透性是評定結(jié)構(gòu)鋼性能的重要指標(biāo)？答：結(jié)構(gòu)鋼是指符合特定強(qiáng)度和可成型性等級的鋼，一般用于承載等用途，對鋼要求有足夠的強(qiáng)度和韌

15、度等力學(xué)性能，淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學(xué)性能以及可以選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑，以減小變形和開裂，所以說淬透性是評定結(jié)構(gòu)鋼性能的重要指標(biāo)。十七.提高鋼耐腐蝕性方法有哪些？答：1.使鋼的表面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜。2.提高不銹鋼固溶體的電極位或形成穩(wěn)定的鈍化區(qū)，降低微電池電動勢。3.使鋼獲得單相組織。4.采用機(jī)械保護(hù)措施或覆蓋層十八.合金元素對鋼中相變過程的影響。答：1）對加熱時奧氏體形成元素過程的影響a )對奧氏體形核的影響：Cr、Mo、W、V等元素強(qiáng)烈推遲奧氏體形核；Co、Ni等元素有利于奧氏體形核。b )對奧氏體晶核長大的影響：V、Ti、Nb、Zr、Al等元素強(qiáng)烈阻止奧氏

16、體晶粒的長大；C、P、Mn（高碳）促使奧氏體晶粒長大；Al、Si、Mn對奧氏體形成速度影響不大。2）合金元素對過冷奧氏體分解過程的影響除Co以外，所有的合金元素都使C曲線往右移動，降低鋼的臨界冷卻速度，從而提高鋼的淬透性。除Co、Al以外，所有的合金元素都使Ms點和Mf點下降。其結(jié)果使淬火后鋼種殘余奧氏體量增加。3)合金元素對回火過程的影響a) 提高了鋼的回火穩(wěn)定性：回火穩(wěn)定性：鋼對于回火時所發(fā)生的軟化過程的抗力。許多合金元素可以使回火過程中各階段的轉(zhuǎn)速大大減慢，并推向更高的溫度發(fā)生，提高回火溫度性較強(qiáng)的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。b )產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象：若鋼種含有足夠的碳化

17、物形成元素如W、V、Mo等，淬火后在500-600回火時，將形成并析出如W2C、Wo2C和VC等彌散分布的合金碳化物，使合金鋼的強(qiáng)度、硬度不降反升，并可達(dá)到一個峰值，此稱為“二次硬化”現(xiàn)象。c 增大回火脆性：合金鋼淬火后在某一溫度范圍內(nèi)回火時，將比碳鋼發(fā)生更明顯的脆化現(xiàn)象。含Cr、Mn、Ni的鋼對第二類回火脆性（450-600間高溫回火脆性）最敏感，這主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在奧氏體氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)，而Mo、W等能減少這種敏感性。因此，大截面的工件要選用含Mo、W的鋼，以避免第二類回火脆性。十九.在鐵素體-珠光體鋼中，合金元素對強(qiáng)化的貢獻(xiàn)有：1溶入鐵素體起固溶強(qiáng)化作用2細(xì)化晶

18、粒起晶粒強(qiáng)化作用；3析出彌散的碳化物、碳氮化物，起沉淀強(qiáng)化作用4增加珠光體含量。二十.調(diào)質(zhì)鋼1.用途及性能特點：用于制造要求具有高強(qiáng)度（承受較大載荷）和高韌性（防止斷裂）的重要零件，如各種軸類、緊固螺栓等。要求：具有良好的綜合機(jī)械性能和高的淬透性，較高的強(qiáng)度，良好的塑性韌性。淬透性：鋼的淬透性是衡量零件淬火時獲得馬氏體層深度的能力。2.成分特點：(1)中碳（0.35-0.5）：保證熱處理后有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性；(2)加入Cr、Nb、Mn、Si、B等提高淬透性的元素(3)加Mo、W等元素：消除第二類回火脆性。CrMnNiSi強(qiáng)烈促進(jìn)鋼的高溫回火脆化傾向3熱處理工藝：淬火+高溫回火（500-6

19、50），即調(diào)質(zhì)處理，得到回火索氏體。4典型鋼種：低淬透性的如40Cr、中淬透性的如38CrSi、高淬透性的如40CrNiMo二十一.滾珠軸承鋼，1.要求具有很好的強(qiáng)度和硬度，很高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性。2.典型鋼種：GCr9、GCr15、GCr15SiMn等。3.成分特點：1）高碳（0.95-1.10）：保證熱處理后達(dá)到最高硬度值，同時獲得一定數(shù)量的耐磨碳化物2）加入Cr：提高淬透性的同時獲得細(xì)小、均勻的Cr碳化物，提高耐磨性和解除疲勞強(qiáng)度。3）加入Mn、Mo、V等元素，可進(jìn)一步提高淬透性。4.熱處理工藝：球化退火、淬火+低溫回火。組織為回火馬氏體、細(xì)小碳化物加殘余奧氏體（少量）。二十二.滲碳

20、，1用途及性能特點：用于制造表面硬因而耐磨，心部韌性好而耐沖擊的零件，如齒輪、軸類等。要求淬透性好、表面硬而心部韌。2典型鋼種：低淬透性的如15Cr、20Cr，中淬的如20CrMnTi、20MnB；高淬的如18Cr2Ni4W。3成分特點：1低碳（ 0.59為復(fù)雜點陣結(jié)構(gòu)，有M3C、M7C3和M23C7型。12、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在晶界上析出了Cr23C6，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有加入Ti、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素、降低鋼中的含C量。13、影響鑄鐵石墨化的主要因素有化學(xué)成分、冷卻速度。球墨鑄鐵在澆注時要經(jīng)過孕育處理和球化處理

21、。QT600-3是球墨鑄鐵。14、對耐熱鋼最基本的性能要求是熱強(qiáng)性、抗氧化性。1.微合金鋼：利用微合金化元素Ti, Nb, V；主要依靠細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化來提高強(qiáng)度；利用控制軋制和控制冷卻工藝-高強(qiáng)度低合金鋼。2.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：高碳鉻軸承鋼。C含量1%，Cr含量1.5%。C的作用：固溶強(qiáng)化提高硬度; 形成碳化物。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性預(yù)先熱處理：（擴(kuò)散退火，正火）+ 球化退火最終熱處理：淬火+ 低溫回火+（穩(wěn)定化處理）3.在碳鋼中加入合金元素所獲得的鋼，稱之為合金鋼。

22、它具有更優(yōu)良的或特殊的性能。在使用性能方面，有高的強(qiáng)度與韌性的配合，或高的低溫韌性，或高溫下有高的蠕變強(qiáng)度、硬度及抗氧化性，或具有良好的耐蝕性。在工藝性能方面，有良好的熱塑性、冷變形性、切削性、淬透性和焊接性等。4.在生產(chǎn)中可以利用氮化物的(彌散強(qiáng)化)作用來提高鋼的疲勞強(qiáng)度，利用氮化物的高硬度來進(jìn)一步提高表面硬度和耐磨性。 5.相對合金性能有害，在不銹鋼中引起晶間腐蝕和脆性，在耐熱鋼和高溫合金中引起脆性。 6.合金元素對過冷奧氏體分解的影響一、合金元素對C曲線的影響鈦、鈮、釩、鎢、鉬（Ti、Nb、V、W、Mo）等元素強(qiáng)烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變 ，對貝氏體轉(zhuǎn)變推遲較少，同時升高珠光體最大轉(zhuǎn)變速度的溫度，

23、降低貝氏體最大轉(zhuǎn)變速度的溫度。使C曲線分離開來，出現(xiàn)兩個C曲線。鉻和錳（Cr、Mn）都有強(qiáng)烈推遲珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的作用，而推遲貝氏體的作用更加顯著。非碳化物形成元素硅、鋁（Si、Al）都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，但推遲貝氏體轉(zhuǎn)變的作用更強(qiáng)烈，并且將珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分開。非碳化物形成元素鎳Ni有強(qiáng)烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變的作用。當(dāng)鎳含量高時，珠光體轉(zhuǎn)變完全被抑制，僅在500以下發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。非碳化物形成元素鈷Co和其他合金元素不同，它在各個溫度都是降低奧氏體的穩(wěn)定性，但它不改變奧氏體恒溫轉(zhuǎn)變C曲線的形狀。7.鋼中加入微量元素也有效地增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，提高鋼的淬透性。如鋼中加入0.000

24、50.003硼（B），硼是內(nèi)吸附元素，主要存在于奧氏體晶界，它使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的C曲線的位置向右移，但對曲線的形狀影響不大。8.合金鋼采用多元少量合金化原則，可最有效地發(fā)揮各種合金元素提高鋼的淬透性的作用。 一.合金元素對珠光體轉(zhuǎn)變的影響 答：1、強(qiáng)碳化物鈦、鈮、釩主要是通過推遲珠光體轉(zhuǎn)變時碳化物的形核和長大來增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性；2、中強(qiáng)碳化物形成元素鎢、鉬、鉻，除了推遲珠光體轉(zhuǎn)變時碳化物形核和長大外，還通過增加固溶體原子間結(jié)合力，降低鐵的自擴(kuò)散激活能，從而減慢轉(zhuǎn)變；3、弱碳化物錳推遲珠光體轉(zhuǎn)變時，富錳的合金滲碳體（Fe，Mn）3C的形核和長大，同時錳又是擴(kuò)大相區(qū)的元素，起穩(wěn)定奧氏體并強(qiáng)烈

25、推遲轉(zhuǎn)變的作用；4、非碳化物形成元素鎳、鈷、硅和鋁對珠光體轉(zhuǎn)變中碳化物形核和長大的影響小，主要表現(xiàn)在推遲轉(zhuǎn)變。 二.1、第一類回火脆性：發(fā)生在250400（低溫回火脆性），是由相變機(jī)制本身決定的，無法消除，只能避開（不可逆回火脆性）。2、第二類回火脆性，產(chǎn)生第二類回火脆性的原因：主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)。發(fā)生在450600（高溫回火脆性），多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中，這是一種可逆回火脆性，回火后快冷（通常用油冷），抑制雜質(zhì)元素在晶界偏聚，可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)Mo或W，因強(qiáng)烈阻礙和延遲雜質(zhì)元素等往晶界的擴(kuò)散偏聚，也可基本上消除這類脆性

26、。1.鋼中常用的合金元素對增大淬透性的能力順序（依次增大）：（?。╂嚒⒐?、鉻、鉬、錳、硼（大）。碳是結(jié)構(gòu)鋼中最主要的元素，它決定了鋼的淬硬性，即淬成馬氏體的硬度，同時碳也是一個有效增加淬透性的元素。2.合金調(diào)質(zhì)鋼需經(jīng)淬火+高溫回火熱處理。3.合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，一般采用 500650回火。為防止第二類回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韌性的提高。4.合金調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體。5.微合金非調(diào)質(zhì)鋼在中碳鋼中添加微量合金元素（V、Ti、Nb和N等），在軋制（鍛制）后不需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，即可獲得碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后所達(dá)到的力學(xué)性能的鋼種。6.低溫回火馬

27、氏體狀態(tài)下使用的低合金結(jié)構(gòu)鋼是一類非常重要的鋼種，這類鋼種是在淬火+150250回火后使用。低碳馬氏體鋼低溫回火后的顯微組織為回火馬氏體。7.提高鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性，保證鋼的淬透性（Mn、Cr、Si、Ni、Mo）；增加鋼的抗回火穩(wěn)定性并推遲低溫回火脆性（Si）；控制奧氏體的晶粒尺寸，減小鋼的過熱敏感性，提高韌性（Nb、V、Mo）。8.馬氏體時效鋼高強(qiáng)度的來源主要有以下三個方面：固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化和時效強(qiáng)化。9.軸承鋼的熱處理主要過程為：球化退火淬火冷處理低溫回火低溫時效處理。10.低淬透性合金滲碳鋼，典型鋼種為20Cr。中淬透性合金滲碳鋼，典型鋼種是20CrMnTi。高淬透性合金滲碳鋼，典

28、型鋼種為18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A。11.常用氮化鋼是38CrMoAl。經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化處理后，鋼表面可獲得最高氮化層硬度。12.耐磨鋼主要要求是有很高的耐磨性和韌性，典型鋼種典型牌號為ZGMn13及ZGMn13Re。13.鋁合金主要應(yīng)用與固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、過剩相強(qiáng)化、時效強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、冷變形強(qiáng)化等方式來提高力學(xué)性能。14.氮化鋼的特點是什么？合金元素對滲氮有什么影響？優(yōu)點：明顯提高零件疲勞強(qiáng)度和耐磨性；具有對水、油等介質(zhì)的耐腐蝕的能力； 零件的變形量很小；氮化層在較高的溫度仍能保持其硬度。缺點：生產(chǎn)周期長，成本高。表面硬度：要求高耐磨性的零件，表面硬度高達(dá)HV9001000

29、； 僅要求高疲勞強(qiáng)度的零件，表面硬度可以為HV500800。心部硬度：在氮化處理前零件經(jīng)受調(diào)質(zhì)處理，零件硬度為HV200300，為回火索氏體組織，經(jīng)氮化處理后，心部還具有良好的綜合機(jī)械性能。15.氮化物形成元素(如鋁、鈦、鈮、釩、鉬、鉻、鎢等)能在相中形成微細(xì)的氮化物顆粒，對相起強(qiáng)化作用。鋁、鈦、鈮、釩是最有效的元素，其次是鉻、鉬、鎢等元素；氮化物形成元素阻礙氮原子向內(nèi)部擴(kuò)散，減少氮化層的層深；非氮化物形成元素（如鎳、硅、銅等）則阻礙氮原子的吸收，降低表面氮濃度，減少氮化層的深度。一.請介紹調(diào)質(zhì)鋼的成分特點和常規(guī)熱處理工藝。答：1.調(diào)質(zhì)鋼的成分特點：中碳，碳含量一般在0.3%0.5%。2.合金

30、元素：主加合金元素：Cr Mn Si Ni；輔加合金元素：Mo、 W 、V、Ti 、Al、B等。常規(guī)處理工藝：1，預(yù)備熱處理：合金含量較少時，一般采用在Ac3線以上加熱進(jìn)行正火。合金含量較多時，一般采用在Ac3線加熱進(jìn)行正火，隨后再進(jìn)行一次高溫回火。2，最終熱處理：，淬火：將鋼件加熱至Ac3線以上進(jìn)行淬火。，回火。，表面處理。二.列舉出常用調(diào)質(zhì)鋼的典型鋼號，說明合金元素在調(diào)質(zhì)鋼中的主要作用？答：合金調(diào)質(zhì)鋼按淬透性高低可分為低，中，高淬透性三類。（1）低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：40Cr、40CrV、40MnB、40MnV、38CrSi、40MnVB等。（2）中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：35 CrMo、40 C

31、rMn、40 CrNi、30 CrMnSi等。（3）高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼：37 CrNi3A、40 CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。合金元素的主要作用：1.提高淬透性；2.Cr、Mn、Si、Ni溶于相，起固溶強(qiáng)化作用。Cr、Mo、W、V等阻礙相的再結(jié)晶，也可阻礙碳化物在高溫回火時的聚集長大，使鋼保持高硬度。3.加入Mo、W來防止回火脆性。4.V、Ti、Al起細(xì)化晶粒的作用。三.C：是降低調(diào)制鋼沖擊韌性的元素， P：對沖擊韌性危害甚大。四.說明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA鋼的主要特點，合金元素的作用和用途。答：20Cr（低淬透性合金滲碳鋼）此類鋼通常只

32、用于制造沖擊載荷較小的，且對于心部要求不高的小型滲碳件如小齒輪、套筒、鏈條等。Cr元素：提高鋼材的滲透性，提高鋼件的強(qiáng)度和韌性，加大滲碳的厚度。20CrMnTi（中淬透性合金滲碳鋼）：具有良好的機(jī)械性能和工藝性能。淬透性較高過熱敏感性小。合金元素提高鋼材的淬透性，提高鋼材的強(qiáng)度和韌性。Cr加大滲碳層的厚度，Mn是一個較好的合金元素，既可加速滲碳層的厚度，又不過多提高滲碳層的含碳量。Ti減小滲碳層的厚度，此種鋼大量用于制造承受高速中載荷并要求抗沖擊和耐磨損的零件，特別是汽車和拖拉機(jī)上的重要齒輪及離合器軸等。18Cr2Ni4WA（高淬透性合金滲碳鋼）：具有很好的韌性，特別是低溫沖擊韌性。Ni減慢滲

33、碳，不利于滲碳層的加厚。主要用于制造大截面，高載荷的重要齒輪和耐磨件，如飛機(jī)，坦克的重要齒輪及曲軸等。四.說明38CrMoAlA鋼的主要性能特點，各合金元素的作用和用途。答:38CrMoAlA（氮化鋼）：表面高硬度，高耐磨性，高疲勞強(qiáng)度，心部具有良好的綜合機(jī)械性能。Cr，Mo，Al能在相中形成微細(xì)的氮化物顆粒，對相起強(qiáng)化作用。阻礙氮原子向內(nèi)部擴(kuò)散，減小氮化層的層深。Al是非碳化物形成元素，Al的存在并不增加鋼中碳化物的溶解溫度。Cr、Mo增大鋼的淬透性。Cr元素溶入M中時使鋼在400度500度回火時保持高的強(qiáng)度，Mo元素溶入M中時能使鋼在500度600度回火時保持高的強(qiáng)度。還可使鋼在51080

34、0度氮化長期保溫和隨后爐冷時不至產(chǎn)生回火退化。廣泛應(yīng)用要求高耐磨性，高硬度表面的零件。五.為什么滾動軸承鋼的含碳量都為高碳？滾動軸承鋼中常含有哪些元素？各起什么作用？為什么含Cr量限制在一定范圍？答:滾動軸承性能的要求之一是有高的淬透性和高的耐磨性，而主要取決于含碳量因而為了保障滾動軸承鋼有較高的硬度和耐磨性軸承鋼的含碳量很高。滾動軸承鋼中常含有Cr（主加合金元素）、Si、Mn、Mn、V等Cr的作用是提高鋼的淬透性和鋼的耐腐蝕性提高鋼的回火穩(wěn)定性。加入Si、Mn、Mn、V可以進(jìn)一步提高淬透性。適量的Si（0.4%-0.6%）還能明顯提高鋼的強(qiáng)度和彈性極限。V除提高淬透性之外還可形成VC，提高鋼

35、的耐磨性并防止過熱。適宜的Cr含量為0.4%-1.65%當(dāng)Cr含量高于以后會使A增加使鋼的硬度和尺寸穩(wěn)定性降低同時增加碳化物的不均勻性， 降低鋼的韌性，所以含Cr量要限制在一定范圍。試歸納總結(jié)各類機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的含C量范圍，熱處理工藝，最終的組織及力學(xué)性能。六.調(diào)質(zhì)鋼：中碳，含碳量一般在0.3-0.5%。I預(yù)備熱處理：正火（合金含量較少的鋼，Ac3以上）索氏體，正火（Ac3線以上）加一次高溫回火M回加A。II最終熱處理：淬火，將鋼件加熱至Ac3線以上進(jìn)行淬火；回火：注意高溫回火時的回火脆性問題 M回 回火索氏體；表面處理，M。在淬火高溫回火后具有良好的綜合機(jī)械性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。七.彈簧鋼：碳素彈簧鋼的碳含量一般為0.8-0.9%，合金彈簧鋼的碳含量為0.45-0.7%；冷成型彈簧在冷成型之后要進(jìn)行200-400度的去應(yīng)力退火；熱成形彈簧在熱成形之后進(jìn)行淬火及中溫回火（回火屈氏體組織，要有高的彈性極限，具有高的疲勞強(qiáng)度和足夠的塑性和韌性。八.滾動軸承鋼：高碳（0.95-1.15%，屬于過共析鋼）；預(yù)備熱處理：球化退火，球狀P組織；最終熱處理：淬火加低溫回火（極細(xì)的M回，均勻分布的細(xì)粒狀碳化物以及少量的A 高的硬度和耐磨性，高的接觸疲勞性能和彈性極限，一定的沖擊性能。九.滲碳鋼低碳（0.12%0.25%）