船舶與海洋工程材料復習資料

1、船舶與海洋工程材料復習提綱一、基本概念 工程材料：硬度：化學鍵、離子鍵：晶體、非晶體、晶格、單晶體、多晶體、結晶： 滑移，孿生：加工硬化（冷作硬化） ：金屬在變形后強度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 合金： 一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而成的 具有金屬特性的物質 相是指在沒有外力作用下，物理、化學性質完全相同、成分相同的均勻物質的聚集 態(tài)。組元: 組成合金的最基本獨立單元 （元素） 。相圖： 又稱平衡圖，狀態(tài)圖。相圖是以溫度為縱坐標，以組元成分為橫坐標，表明 合金系中各合金在不同溫度下由哪些相構成及這些之間的平衡關系圖。二元共晶相圖： 兩組元在液態(tài)時無限互

2、溶，固態(tài)時有限互溶，并發(fā)生共晶反應所構 成的相圖稱為二元共晶相圖。共晶反應： 是指冷卻時由液相同時結晶出兩個固相的復合混合物的反應共析反應 ：自某種均勻一致的固相中同時析出兩種化學成分和晶格結構完全不同的 新固相的轉變過程固溶體： 一種組元的原子溶入另一組元的晶格中形成的均勻固相。 （錳鐵, 金銅） 滲碳體： 是一種復雜的間隙化合物，鐵原子是以金屬鍵相結合的。滲碳體極脆，塑 性幾乎等于零，冷卻時不發(fā)生同素異構體轉變。鐵素體：碳在a -Fe中的固溶體，常用F或a表示。強度、硬度低，塑性、韌性好。 奧氏體：碳在丫 -Fe中的固溶體，高溫組織，在大于27時存在，常用A或丫表示。 塑性好，強度、硬度高

3、于F。在鍛造，軋制時，常要加熱到 A,可提高塑性，易于加 工。珠光體：鐵素體與滲碳體的片狀機械混合物。力學性能介于F與Fe3C之間，強度、硬度較好，塑性、韌性不差。萊氏體（Ld ）:奧氏體（A）和滲碳體（Fe30組成的機械混合物。性能-硬度高，塑性差。金屬間化合物： 合金組元間發(fā)生相互作用而形成的晶格類型和特性完全不同于任一 組元且具有金屬特性的新相即為金屬間化合物，或稱中間相。兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶時，所構成的相圖稱為 均晶相圖 。鐵碳合金相圖： 在鐵碳合金系中， 含碳量高于 6.69%的鐵碳合金性能極脆， 沒有使用 價值。因此只研究Fe Fe3C即含碳量小于6.69%這一部分，通常

4、稱為Fe Fe3C相 圖鋼的熱處理是 將鋼在固態(tài)下以適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織 和性能的工藝過程。馬氏體：碳在a -Fe中的過飽和固溶體。強度、硬度高，經(jīng)回火過后可得到綜合機械 性能好的材料。（碳原子在馬氏體中存在使金屬晶格變形是馬氏體強度、硬度高的根 本原因）。貝氏體： 含碳量具有一定過飽和度的鐵素體和分散的滲碳體的混合物，稱為貝氏體（B）退火：將鋼加熱到適當溫度（臨界溫度以上 3050C ），保溫一定時間，然后在爐 中緩慢地冷卻的熱處理工藝。淬火： 將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1 以上某一溫度，保持一定時間后，快速冷卻的熱處 理工藝?；鼗穑?將淬火后鋼件再加熱到 Ac

5、1 以下的某一溫度，保溫一定時間后，然后冷卻到 室溫的熱處理工藝 。表面淬火： 是一種不改變鋼表層化學成分，但改變表層組織，且信步組織不發(fā)生變 化的局部熱處理工藝。 表面淬火加工的方法 :感應加熱（ 高、中、工頻 ） 、火焰加熱、 電接觸加熱法等。鋼的淬透性： 指在規(guī)定條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織深度的能力。 淬硬性： 是指鋼在理想條件下淬火成馬氏體后所能達到的最高硬度。滲碳： 向鋼的表面滲入碳原子的過程。名詞解釋： 合金；相；組元；固溶體；相圖；勻晶相圖；二元共晶相圖；共晶反應； 共晶體。鐵素體；滲碳體；奧氏體；珠光體；萊氏體；共晶反應；共析反應。船舶與海洋工程材料分為金屬材料和非金

6、屬材料兩種。 金屬材料包括黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵及其全部合金，有色金屬 除黑色金屬外的所有金屬均稱為有色金屬。非金屬材料分為高分子材料，無機非金屬材料和復合材料三類。 結晶過程包括形核和長大常見金屬的晶格類型 ：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格、 金屬晶體的缺陷：點缺陷、線缺陷、面缺陷過 冷是結晶的必要條件。 表示晶面的符號稱為晶面指數(shù)。表示晶向的符號稱為晶向指數(shù) 每一個晶面指數(shù) （或晶向指數(shù)）泛指晶格中一系列與之相平行的一組晶面、 （或晶向）。 原子排列情況相同但空間位向不同的晶面（或晶向）統(tǒng)稱為一個晶面（或晶向）族。 金屬晶體中的面缺陷主要有晶界和亞晶界。 晶粒與晶

7、粒之間的接觸界面稱為晶界 單晶體的塑性變形方式 滑移和孿生 密排六方金屬常以孿生方式變形；體心立方金屬只有在低溫拉伸或受到?jīng)_擊載荷時 才發(fā)生孿生變形；面心立方金屬容易滑移變形一般不發(fā)生孿生變形。 滑移面和滑移方向是原子密排面和密排方向。 由于滑移方向對滑移影響比滑移面較大，所以面心立方晶格的塑性好。 滑移是通過滑移面的位錯運動逐步實現(xiàn)的 . 孿生變形部分與未變形部分呈鏡面對稱 各個晶粒的位向不同，將使得各個晶粒的變形有先有后。但是，只有各個晶粒相互 協(xié)調(diào)才能變形 多晶體金屬的塑性變形：加工硬化、織構現(xiàn)象、殘余應力 溫度升高變形金屬發(fā)生：回復、再結晶、晶粒長大 合金可分為： 1、機械混合物 2

8、、固溶體 3 、化合物 碳鋼的組元：鐵和碳；固態(tài)合金中的相結構可分為固溶體和金屬化合物兩大類。 根據(jù)溶質原子在溶劑晶格種所處位置不同分： 1. 置換固溶體 2. 間隙固溶體 五大組織：滲碳體，鐵素體，奧氏體，珠光體，萊氏體在Fe Fe3C相圖中，較穩(wěn)定的化合物Fe3C與Fe是組成二元合金的兩個組元5. 鋼分： 共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼 白口鑄鐵：共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵亞共析鋼就是含碳量為0.0218%C到0.77%C的鋼，它包括了碳素結構鋼、低碳鋼、 中碳鋼及高碳鋼。亞共析鋼的含碳量是 0.02%-0.77%共析鋼的含碳量是 0.77% 過共析鋼的含碳量是 0.77%-

9、2.11%熱處理包括普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理包括退火，正火，淬火，回火。 表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理。表面淬火包括火焰加熱和感應加熱。 在熱處理生產(chǎn)中，常用的冷卻方式：等溫冷卻和連續(xù)冷卻。 奧氏體的形成：形核，長大，殘余滲碳體溶解均勻化。處于臨界點 A1 以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生 轉變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變?nèi)?種類型轉變。馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類。 鋼的熱處理工藝 預備熱處理 : 退火 ; 正火 最終熱處理 : 淬火 ; 回火 退火分為：完全退火，均勻化退火（擴散退火） ，球化退火，再結晶退火

10、，去應力退 火。 常用的淬火方法：單液淬火、雙液淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火、局部 淬火等。按回火溫度的不同，回火可分以下三種：低溫回火： 150 oC 250 oC 中溫回火： 350 oC 500 oC 高溫回火： 500 oC 650 oC淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質處理 按成分：碳素鋼和合金鋼。碳素鋼按成分分為低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼。合金鋼分 為低合金鋼，中合金鋼，高合金鋼。按用途：結構鋼，工具鋼，特殊鋼。結構鋼按質量又分為高級優(yōu)質結構鋼，普通結 構鋼，優(yōu)質結構鋼。工具鋼分為量具、刃具鋼，冷做模具鋼，熱沖擊模具鋼，耐沖 擊模具鋼。碳鋼中除鐵以外的主要元素是碳，其他雜質元素有：

11、S P Si Mn N O H 有益元素：錳 硅 有害元素：硫 磷 氮 氧 氫硫的影響-熱脆現(xiàn)象：FeS與Fe形成的熔點（985 C ）共晶體分布在晶界上 當鋼加熱到1000-1200 C進行鍛壓或軋制時，由于晶界上的共晶體已經(jīng)熔化，使鋼在 晶界開裂。這種現(xiàn)象稱熱脆。磷的影響 冷脆現(xiàn)象：低溫時由磷導致鋼嚴重變形的現(xiàn)象稱鋼的冷脆。氮的影響 蘭脆現(xiàn)象：在200300C加熱過程中常呈氮化物析出（時效現(xiàn)象）， 使鋼的強度極限升高，塑性下降，這種現(xiàn)象稱作鋼的蘭脆現(xiàn)象。氫的影響 白點：聚積的氫將產(chǎn)生很大壓力，使鋼材內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋。特殊鋼：調(diào)質鋼，不銹鋼，低溫鋼，耐磨鋼，低磁鋼，耐大氣及海水腐蝕用鋼。 不銹

12、鋼：腐蝕一般包括化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。船舶與海洋工程用鋼： 船用碳素結構鋼：鋼質海船入級與建造規(guī)范（1996）規(guī)定一般船體結構鋼分為 ABDE 四個等級，其按硅，磷，硫的含量來劃分。鋼鐵之外的金屬材料稱為非鐵金屬材料或有色金屬。鋁合金按成分和性能分：變形 鋁合金，鑄造鋁合金。按用途分：防銹鋁合金，硬鋁，鍛鋁，超硬鋁，特殊鋁。有色金屬中密度低于 3.5 x 103kg/m3的稱為輕有色金屬；密度大于 3.5 x 103kg/m3 的稱為重有色金屬。常用的有：鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金和軸承合金 等純鋁的特性：純鋁是銀白色金屬，熔點 660C,面心立方晶格，無同素異晶轉變。 是自然界出

13、量最豐富的金屬元素。犧牲陽極的陰極保護法：這種方法通常是在被保護的鋼鐵設備（如鍋爐內(nèi)壁、船體 外殼等）上裝上若干鋅塊，作原電池的負極，不斷遭受腐蝕，定期拆換，而使作為 正極的鍋爐內(nèi)壁、船體外殼被保護了下來。 外加電流的陰極保護法：這種方法是將被保護的鋼鐵設備（如鋼閘門）作為陰極， 用惰性電極做陽極，兩者均存在于電解質溶液中，接上電源。通電后，電子被強制 流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負電荷的積累，這樣就抑制了鋼鐵失去電 子的作用，從而防止了鋼鐵的腐蝕（外加電流，使鋼鐵被迫成為陰極受保護） ?？估瓘姸龋翰牧显诶鞐l件下所能承受最大力的應力值。 當金屬原子相互靠近時，其外層的價電子將脫離原子

14、，而成為自由電子，并為整個 金屬所共用， 這種由金屬正離子和自由電子之間相互作用而結合的方式稱為金屬鍵。 晶格：這種抽象的、用于描述原子在晶體中排列形式的幾何空間格架，簡稱晶格。 結晶：凝固的固態(tài)物質是原子（或分子）作有規(guī)則排列的晶體，則這種凝固又稱為 結晶。 理論結晶溫度：純金屬在無限緩慢的冷卻條件下（即平衡狀態(tài)下）的結晶溫度稱為 理論結晶溫度。 孿生：晶體的一部分沿一定的晶面（孿生面）和晶向（孿生方向）進行剪切變形的 現(xiàn)象。 合金：一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而成的 具有金屬特性的物質。相: 是指合金中具有同一化學成分、同一結構和原子聚集狀態(tài) （ 如密度、晶

15、體結構 等） ，并以界面相互分開的、均勻的物態(tài)。固溶體：一種組元的原子溶入另一組元的晶格中形成的均勻固相。 相圖：指表達處于復相平衡狀態(tài)下的物系中，諸相區(qū)的溫度、壓力、成分的極限圖 解。勻晶相圖：兩組元在液態(tài)和固態(tài)均能無限互溶時，所構成的相圖稱為均晶相圖。 共析反應：一定成分的固相在一定的溫度下同時析出兩種成分和結構均不相同的 新的固相的反應。正火：將鋼件加熱到Ac3或Accm線以上3050 oC ,保溫適當?shù)臅r間后，在空氣中 冷卻。淬火：將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1 以上某一溫度，保持一定時間后，快速冷卻的熱處 理工藝。鋼: 以鐵為主要元素，碳的質量分數(shù)一般在 2%以下，并含有其他元素的

16、材料稱為鋼 船體結構用鋼 : 指按船級社建造規(guī)范要求生產(chǎn)的用于制造船體結構的鋼材。白口鑄鐵按金相組織的不同分為 亞共晶白口鑄鐵、 共晶白口鑄鐵、 過共晶白口鑄 鐵。碳鋼牌號用二位數(shù)表示，如08-25屬 低碳鋼，這類鋼的強度、硬度較低，塑性、 韌 性及焊接性良好。改善鋼的性能，主要有兩種途徑：合金化、熱處理。根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時間、介質 等參數(shù)稱熱處理工藝。在熱處理生產(chǎn)中，常用的冷卻方式有等溫冷卻、連續(xù)冷卻 。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變?nèi)N類型 轉變。過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變圖又稱 CCT曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉 變量獲得的。退火分為哪

17、幾種： 、。晶界處原子排列紊亂，滑移抗力大金屬晶粒越小，單位體積中的晶界面積越大，并且不同位向的晶粒越多，因而金屬 的塑性變形抗力越大，金屬的強度也就越高。液體：視其混溶程度而定，可有1、2、3,個相。固體：一般有幾種物質就有幾個相，如水泥生料。但如果是固溶體時為一個相。純鐵是含碳量小于0.02%的鐵合金，又稱熟鐵處于臨界點A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生 轉變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變?nèi)?種類型轉變。轉變開始線與縱坐標之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小.C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉變產(chǎn)

18、物即貝氏體轉變的產(chǎn)物。強韌性和耐磨性上貝氏體形成溫度為550-350 C。在光鏡下呈羽毛狀下貝氏體形成溫度為350E -Ms。在光鏡下呈竹葉狀。上貝氏體強度與塑性都較低，無實用價值過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變圖又稱 CCT曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉 變量獲得的。共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉變區(qū)，在珠光體轉變區(qū)之下多了一條轉變中止線。 馬氏體轉變是強化鋼的重要途徑之一。先形成的馬氏體片橫貫整個奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界 后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片， 馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。 奧氏體晶粒均勻細小，熱處理后鋼的力學性能提高。 粗大的奧氏體晶粒在淬

19、火時容易引起工件產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。 經(jīng)過再結晶的金屬強度、硬度下降，塑性、韌性上升，所有性能回復到變形前的水 平。每一個晶面指數(shù) （或晶向指數(shù) ）泛指晶格中一系列與之相平行的一組晶面（或晶向） 。 晶粒是小單晶體，金屬一般都不是單晶體。冷變形加工后金屬出現(xiàn)了強度提高的現(xiàn)象（加工硬化） ，就是由于位錯密度的增加所 致。金屬晶體中的面缺陷主要有晶界和亞晶界。 結晶是物質中的原子由近程有序排列向遠程有序排列的過程。 一切非晶體物質則無此明顯的結晶溫度，凝固總是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸完成。 冷卻速度越慢，過冷度就越小，實際結晶溫度就更接近理論結晶溫度 細晶粒組織的金屬強度高、塑性和韌性好、耐腐蝕性

20、好。 滑移總是沿晶體中原子排列最緊密的晶面和晶向進行。 滑移方向對滑移影響比滑移面較大。 面心立方金屬容易滑移變形一般不發(fā)生孿生變形。孿生所需的臨界切應力比滑移的大得多 多晶體比單晶體具有較高的塑性變形抗力。 再結晶前后晶粒的晶格類型不變、化學成分不變，只改變晶粒形狀，因此再結晶不 發(fā)生相變。變形程度越大，晶體的缺陷越多，組織就越不穩(wěn)定，再結晶溫度越低。研究范圍內(nèi)，既不分解也不發(fā)生任何化學反應的穩(wěn)定化合物變可成為組元，如F e-C元素間的電負性差值越小，則形成的置換固溶體的固溶度越大 溶質與溶劑原子的晶體結構相同，是置換固溶體形成無限固溶體的必要條件。 發(fā)生共晶轉變的溫度稱為共晶溫度 純鐵是含

21、碳量小于 0.02%的鐵合金，又稱熟鐵 純鐵的同素異形體有三種。熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是只通過改變工件的組織來 改變性能，而不改變其形狀。熱處理只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料， 不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強化。 針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。錳硅是碳鋼中的有益元素。原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性 , 引起氫脆，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色 對提高鋼的性能起主要作用的元素： Si 、Mn、Cr、Ni。 中國船級社規(guī)范標準的碳素結構鋼分為： A、B、D、E 四個質量等級。 高強度船體結構用鋼是普通低合金高強度結構鋼中一個重要鋼種。 鋼鐵以外的金屬材料稱為

22、非鐵金屬材料或有色金屬。細化晶粒的途徑：A增加過冷度；E形變強化C變質處理；D附加振動塑性變形對組織結構的影響：A晶粒變形；E各向異性；C亞結構形成；D形變織 構產(chǎn)生；影響再結晶晶粒大小的因素有：A加熱溫度；E變形度；C原始晶粒度；D合金元 素及雜質；合金可以分為如下幾類：A機械混合物；E固溶體；C金屬間化合物；D結構鋼； 金屬間化合物分為：A正常價化合物；E電子化合物；C間隙化合物；D無機化合物；鋼在加熱時奧氏體的形成過程包括：A晶核形成；E晶核長大；C殘余滲碳體溶解; D奧氏體均勻化；馬氏體的形態(tài)分為：A針狀馬氏體；E板條狀馬氏體；C點狀馬氏體；D方形馬氏 體；淬火缺陷有：A氧化和脫碳；2

23、過熱與過燒；C變形與開裂；D硬度不足；鋼的回火分為：A低溫回火；E中溫回火；C高溫回火；D常溫回火；以下屬于表面化學熱處理的方式有：A滲碳；E滲氮；C碳氮共滲；D滲硼； 鋼按成分分為：A碳鋼；E合金鋼；CH具鋼；D結構鋼；合金元素對鋼基本相的影響：A強化鐵素體；E形成碳化物；C單獨形成特殊碳化 物；D擴大奧氏體區(qū)二、問答題1、晶體的特點：原子在三維空間呈有規(guī)則的周期性重復排列；具有一定的熔點，如鐵的熔點為1538E，銅的熔點為1083C 晶體的性能隨著原子的排列方位而改變，即單晶體具有各向異性； 在一定條件下有規(guī)則的幾何外形晶體不同方向上性能不同的性質叫做晶體的各向異性。2、非晶體特點：原子在

24、三維空間呈不規(guī)則的排列。 沒有固定熔點，隨著溫度的升高將逐漸變軟，最終 變?yōu)橛忻黠@流動性的液體。 如塑料、玻璃、瀝青等。各個方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。3、細化晶粒的途徑1）適當提高冷卻速度，增加過冷度2）進行變質處理 : 加入不熔雜質3）附加振動：機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等4、影響奧氏體轉變的因素加熱溫度和加熱速度的影響：提高加熱 T,將加速A的形成。隨著加熱速度的增加， 奧氏體形成溫度升高（Ac1越高），形成所需的時間縮短。化學成分的影響：隨著鋼中含碳量增加，鐵素體和滲碳體相界面總量增多，有利于 奧氏體的形成。原始組織的影響：由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界

25、面上形成，所以原 始組織越細，相界面越多，形成奧氏體晶核的“基地”越多，奧氏體轉變就越快。 由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成，所以原始組織越細，相界 面越多，形成奧氏體晶核的“基地”越多，奧氏體轉變就越快。由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成，所以原始組織越細，相界 面越多，形成奧氏體晶核的“基地”越多，奧氏體轉變就越快。5、退火目的為最終熱處理作好組織準備 1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能； 2 ）細化晶粒，消除組織缺陷； 3 ）消 除內(nèi)應力 。6、淬火缺陷： 1 ）氧化與脫氧；過熱和過燒 3、變形與開裂 4 、硬度不足7、鋁及其合金具有以下優(yōu)良的性能1）質量

26、輕密度為 2.7kg/m3 ，僅為鐵的 1/3 ，是一種輕型金屬，飛機的主框架要選 用鋁合金。2）導電、導熱性好，僅次于銅、銀。 3）具有較好的抗大氣腐蝕能力（能形成 Al2O3 氧化膜）4）具有較好的加工工藝性能。它的塑性好，可以冷、熱變形加工，還可以通過熱處 理強化，提高鋁的強度。8、時效強化： 鋁合金的時效強化是將淬火得的過飽和鋁基固溶體（因為合金元素在 鋁中的溶解度較大，并隨溫度的下降而急劇減少）放置在室溫下或加熱至某一溫度， 鋁合金的強度和硬度隨時間的延長而增加，而塑性和韌性則下降，這個過程稱為時 效強化。時效強化分為自然時效(直接將淬火后的合金在室溫下保持較長的時間) ， 人工時效

27、(將淬火后的合金加熱至一定溫度，保溫一定時間然后出爐空冷) 。9、按照破壞過程的特點 金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕： 指金屬表面與其周圍的介質發(fā)生化學反應， 生成一種新的物質 (氧化物)， 從而使金屬收到破壞的現(xiàn)象。 電化學腐蝕：不純的金屬和電解質溶液接觸時會 發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化。說出幾種腐蝕種類，分別闡述其機理和基本措施？ 簡答船舶與海洋工程的腐蝕種類：大氣腐蝕、海水腐蝕、電腐蝕、接觸腐蝕、縫隙 腐蝕、應力腐蝕、磨損腐蝕、空泡腐蝕、生物腐蝕10、晶體有什么缺陷，它們對性能有什么影響點缺陷: 點缺陷的形成，主要是由于原子在各自平衡位子上做不停的熱

28、運動的結 果?？瘴缓烷g隙原子的數(shù)目隨著溫度的升高而增加。此外，其他加工和處理，如塑 性加工、離子轟擊等，也會增加點缺陷。點缺陷造成晶格畸變，使材料的強度、硬度和電阻率增加以及其他力學、物理、 化學性能的改變。線缺陷 : 位錯的出現(xiàn)使位錯線周圍造成晶格畸變， 畸變程度隨離位錯線的距離增 大而逐漸減小直至為零。嚴重晶格畸變的范圍約為幾個原子間距。隨著位錯密度的 增高，材料的強度將會顯著增加，所以提高位錯密度是金屬強化的重要途徑之一。面缺陷 : 在腐蝕介質中，晶界處較晶內(nèi)易腐蝕。晶界面上的原子擴散速度較晶 內(nèi)的原子擴散速度快。11、何謂鐵素體、滲碳體、奧氏體、萊氏體、珠光體，它們組織結構性能形態(tài)的特

29、 點八、(1)鐵素體：常用符號F或a表示。其溶碳能力差。鐵素體的強度差，硬度低，塑性好。奧氏體：常用符號A或丫表示。在1147C時可溶碳2.06 %。是一種硬度較低而 塑性較高的固溶體。常作為各類鋼的加工狀態(tài)。 奧氏體不可能全部轉變?yōu)轳R氏體， 總有部分殘余奧氏體存在。(3)滲碳體：碳與鐵的化合物(FeaC),叫滲碳體，含碳為6.67 %。滲碳體的硬度高， 約為800HB極脆，塑性幾乎等于零，熔點為1227 To咼溫鐵素體：以S表示。碳在S Fe中的最大溶解度為0.10 %, S固溶體只存 在于高溫很小的區(qū)間，對鋼鐵的性能影響不大。A650C :珠光體，或稱普通片狀珠光體（P）為什么要進行表面淬

30、火, 常用的表面淬火的方法有哪些？和化學熱處理有什么異 同？ 表面淬火方法是將淬火零件表層金屬迅速加熱至相變溫度以上，而心部未被加熱， 然后迅速冷卻，使零件表層獲得馬氏體而心部仍為原始組織的“外硬內(nèi)韌”狀態(tài)。 含碳量在 0.40%0.50%為宜。 為了保證心部較好的塑性和韌性，在表面淬火前應進行正火或調(diào)質處理。 表面淬火目前應用較多的是感應加熱淬火法和火焰加熱淬火法。 鋼的化學熱處理是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾 種元素滲入表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。13、金屬的防護： 金屬防護的基本思路是：防止金屬與氧化性介質直接接觸；防止金屬表面形成電解質溶

31、液層。 金屬防護的常用方法有：覆蓋保護膜，如采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍、表 面鈍化等方法使金屬與空氣、水等物質隔離，防止金屬被氧化腐蝕。改變金屬的 內(nèi)部結構，使金屬性質改變，成為耐腐蝕金屬，如不銹鋼等；電化學保護14、影響金屬腐蝕快慢的因素： 金屬的活動性：金屬越活潑，越容易被腐蝕； 純度：不純的金屬比純金屬更易被腐蝕，如純鐵比鋼難腐蝕；電化學腐蝕：兩電 極活動性差別越大，氧化還原反應速率越快，活潑金屬被腐蝕得越快； 氧化膜： 如果金屬被氧化形成致密的氧化膜，會保護內(nèi)層金屬。如果金屬被氧化形成疏松的 氧化膜，那么不會保護內(nèi)層金屬，如鋼鐵；外因：介質、環(huán)境（腐蝕性氣體，電 解質溶液）。15、

32、正火、淬火、回火應用于什么場合？ 正火： 1、作為普通零件的最終熱處理。2、對于低、中碳鋼作為預先熱處理，提咼硬度便于切削。3、對于過共析鋼可以得到萊氏體。淬火： 1、提咼鋼材的硬度，增加耐磨性。2、為以后調(diào)質處理作好組織準備。 回火： 1 、避免淬火鍵開裂。2、調(diào)節(jié)淬火硬度減少脆性。3、使馬氏體和殘余奧氏體穩(wěn)定。4、降低某些合金鋼硬度便于切削。16多晶體塑性變形后金屬的組織與性能（一）位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化加工硬化（冷作硬化） ：金屬在變形后強度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 注：塑性變形主要是通過位錯實現(xiàn)的，主要是位錯密度增加。（二）冷塑性變形引起的各向異性1 、形成纖維組織2

33、、變形織構的產(chǎn)生變形織構：晶粒位向有序化結構，稱為織構現(xiàn)象。（三）產(chǎn)生殘余內(nèi)應力1 、金屬表層和心部變形不均勻宏觀內(nèi)應力； 相鄰晶粒變形不均勻微觀內(nèi)應力； 由于位錯等缺陷造成晶格畸變應力是金屬主要變形強化原因。17 含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響1含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響按杠桿定律計算， 可總結出含碳量與鐵碳合金室溫時的組織組成物和相組成物間 的定量關系2含碳量對機械性能的影響 滲碳體含量越多，分布越均勻，材料的硬度和強度越高，塑性和韌性越低；但當 滲碳體分布在晶界或作為基體存在時，則材料的塑性和韌性大為下降，且強度也 隨之降低。3含碳量對工藝性能的影響對切削加工性來說，一般認為中碳鋼

34、的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量過高或過低，都會降低其切削加工性能。對可鍛性而言，低碳鋼比高碳鋼好。由于鋼加熱呈單相奧氏體狀態(tài)時，塑性好、 強度低，便于塑性變形，所以一般鍛造都是在奧氏體狀態(tài)下進行。鍛造時必須根 據(jù)鐵碳相圖確定合適的溫度，始軋和始鍛溫度不能過高，以免產(chǎn)生過燒；始軋和 溫度也不能過低，以免產(chǎn)生裂紋。對鑄造性來說，鑄鐵的流動性比鋼好，易于鑄造，特別是靠近共晶成分的鑄鐵， 其結晶溫度低，流動性也好，更具有良好的鑄造性能。從相圖的角度來講，凝固 溫度區(qū)間越大，越容易形成分散縮孔和偏析，鑄造性能越差。一般而言，含碳量越低，鋼的焊接性能越好，所以低碳鋼比高碳鋼

35、更容易焊接。18影響奧氏體轉變的因素1. 加熱溫度和加熱速度的影響提高加熱T,將加速A的形成。隨著加熱速度的增加，奧氏體形成溫度升高（Ac1 越高），形成所需的時間縮短。2. 化學成分的影響隨著鋼中含碳量增加，鐵素體和滲碳體相界面總量增多，有利于奧氏體的形成。3. 原始組織的影響由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成，所以原始組織越細， 相界面越多，形成奧氏體晶核的“基地”越多，奧氏體轉變就越快。4 .合金元素的影響：通過對碳的擴散能力的影響阻礙奧氏體晶粒長大的元素：Ti、V、Nb Ta、Zr、W Mo Cr、Al等碳化物和 氮化物形成元素。促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn P、C、N

36、o19含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響1 含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響按杠桿定律計算，可總結出含碳量與鐵碳合金室溫時的組織組成物和相組成物間 的定量關系2. 含碳量對機械性能的影響滲碳體含量越多，分布越均勻，材料的硬度和強度越高，塑性和韌性越低；但當 滲碳體分布在晶界或作為基體存在時，則材料的塑性和韌性大為下降，且強度也 隨之降低。3. 含碳量對工藝性能的影響對切削加工性來說，一般認為中碳鋼的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量過高或過低，都會降低其切削加工性能。對可鍛性而言，低碳鋼比高碳鋼好。由于鋼加熱呈單相奧氏體狀態(tài)時，塑性好、 強度低，便于塑性變形，所以一般鍛造

37、都是在奧氏體狀態(tài)下進行。鍛造時必須根 據(jù)鐵碳相圖確定合適的溫度，始軋和始鍛溫度不能過高，以免產(chǎn)生過燒；始軋和 溫度也不能過低，以免產(chǎn)生裂紋。對鑄造性來說，鑄鐵的流動性比鋼好，易于鑄造，特別是靠近共晶成分的鑄鐵， 其結晶溫度低，流動性也好，更具有良好的鑄造性能。從相圖的角度來講，凝固 溫度區(qū)間越大，越容易形成分散縮孔和偏析，鑄造性能越差。一般而言，含碳量越低，鋼的焊接性能越好，所以低碳鋼比高碳鋼更容易焊接。20 鐵碳相圖的應用1、選用材料由鐵碳相圖可知，合金中隨著含碳量的不同，其組織各不相同，從而導致其力 學性能不同。因此，我們就可以根據(jù)機器零件所要求的性能來選擇不同含碳量的材 料。2、叛斷切削

38、加性能 低碳鋼中鐵素體較多，塑性好，加工性不好；中碳鋼中鐵素體含量比例適當， 鋼的硬度適當，易于加工。3、制定熱加工工藝 在鑄造工藝方面，根據(jù)相圖可以確定合適的熔化溫度和澆注溫度，含碳量為 4.3%的鑄鐵鑄造性最好；在鍛造工藝方面，可以選擇鋼材的軋制和鍛造的溫度范圍 應在奧氏體區(qū)。4、應用于熱處理生產(chǎn) 由相圖可知合金在固態(tài)加熱和冷卻過程中均有組織的變化，可以進行熱處理。 并且可以正確選擇加熱溫度。21 影響奧氏體轉變的因素1. 加熱溫度和加熱速度的影響提高加熱T,將加速A的形成。隨著加熱速度的增加，奧氏體形成溫度升高（Ac1 越高），形成所需的時間縮短。2. 化學成分的影響隨著鋼中含碳量增加,

39、 鐵素體和滲碳體相界面總量增多, 有利于奧氏體的形成。3. 原始組織的影響由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成,所以原始組織越細, 相界面越多,形成奧氏體晶核的“基地”越多,奧氏體轉變就越快。4 .合金元素的影響：通過對碳的擴散能力的影響阻礙奧氏體晶粒長大的元素 : Ti 、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al 等碳化物和 氮化物形成元素。促進奧氏體晶粒長大的元素： Mn、P、C、N。22 過冷奧氏體等溫冷卻轉變曲線是如何建立的 ?（以共析鋼為例 ）取一批小試樣并進行奧氏體化 .將試樣分組淬入低于 A1 點的不同溫度的鹽浴中 , 隔一定時間取一試樣淬入水中。測定每個試樣的轉變

40、量，確定各溫度下轉變量與轉變時間的關系。將各溫度下轉變開始時間及終了時間標在溫度一時間坐標中，并分別連線 轉變開始點的連線稱轉變開始線。轉變終了點的連線稱轉變終了線。23 淬火缺陷1）氧化與脫氧鋼加熱時，爐內(nèi)氧化氣氛于鋼材料表面的鐵或碳相互作用，引起氧化和脫碳。 氧化，是指鐵的氧化，即在工件表面形成一層松脆的氧化鐵皮。氧化不僅造成金屬 的損耗，還影響工件的承載能力和表面質量等。脫碳，是指氣體介質和鋼表面的碳起作用而逸出，使材料表面含碳量降低。 脫碳會降低工件表層的強度、硬度和疲勞強度，對于彈簧、軸承和各種工具、模具 等，脫碳是嚴重的缺陷。 為了防止氧化和脫碳，對重要受力零件和精密零件，通常應在

41、鹽浴爐內(nèi)加熱。2）過熱和過燒鋼在淬火加熱時，由于加熱溫度過高或高溫下停留時間過長而發(fā)生奧氏體晶 粒顯著粗化的現(xiàn)象，稱為過熱。加熱溫度達到固相線附近，使晶界氧化并部分熔化 的現(xiàn)象稱為過燒。工件過熱后，晶粒粗大，不僅降低鋼的力學性能（尤其是韌性） ，也容易引起 變形和開裂。過熱可以用正火處理予以糾正，而過燒后的工件只能報廢。 為了防止工件的過熱和過燒，必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間3 ）變形與開裂淬火內(nèi)應力是造成工件變形和開裂的原因。對于變形量小的工件可采取某些 措施予以糾正，而變形量太大或開裂的工件只能報廢。為了防止變形和開裂的產(chǎn)生，可采用不同的淬火方法（如分級淬火或等溫淬 火等）或在設計上采取一些措施（如結構對稱、截面均勻、避免尖角等） 。4 ）硬度不足由于加熱溫度過低、保溫時間不足、冷卻速度過低或