金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章鋼的合金化原理基本概念：碳素鋼：碳量小于1.35%（0.1%-1.2%），除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等 雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。合金滲碳體：Fe3C中的鐵原子可以被其他金屬原子所置換，形成以間隙化合物為 基體的固溶體，一般把它們稱為合金滲碳體。偏聚：指固溶體內(nèi)溶質(zhì)原子富集的小區(qū)域（偏聚區(qū)）的形成過程。等溫淬火：把鋼件加熱使其奧氏體化并均勻化后，使之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū) 間（260400C），放入溫度稍高于Ms點的硝鹽浴或堿浴中，等溫保持一定時間（一般在 浴槽中保溫時間為3060min），使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愗刁w，然后取出置于空氣中冷卻的淬火 工藝。第一類回火

2、脆性：第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性，低溫回火脆性，主要 發(fā)生在回火溫度為250400C。1在出現(xiàn)第一類回火脆性后再加熱到更高溫度回火，可以 將脆性消除，使沖擊韌性重新升高。此時若再在200350C溫度范圍內(nèi)回火將不再會產(chǎn)生 這種脆性。2與回火后的冷卻速度無關(guān)；3斷口為沿晶脆性斷口。第一類回火脆性：第二類回火脆性又稱可逆回火脆性，高溫回火脆性。發(fā)生的 溫度在400650C（1）具有可逆性；（2）與回火后的冷卻速度有關(guān)；回火保溫后，緩 冷出現(xiàn)，快冷不出現(xiàn)，出現(xiàn)脆化后可重新加熱后快冷消除。（3）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以M 的脆化傾向大；（4 ）在脆化區(qū)內(nèi)回火，回火后脆化與冷卻速度無關(guān)；（5）斷口為沿

3、晶脆 性斷口。淬透性 表示鋼在一定條件下淬火時獲得淬硬層（馬氏體層）深度。它是衡量各個不 同鋼種接受淬火能力的重要指標(biāo)之一。主要與鋼的過冷奧氏體穩(wěn)定性和鋼的臨界冷卻速度有 關(guān)。淬硬性指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。主要取決 于馬氏體中的含碳量，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。其他合金元素的影響比較小。淬透 性才是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的 淬透層深度和硬度分布表示。重點內(nèi)容：鋼中雜質(zhì)元素S、P的危害硫的最大危害是引起鋼在熱加工時開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆造成熱脆的原因 是由于FeS的嚴重偏折。防止熱脆的方法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腻i

4、。由于錳與 硫的化學(xué)親合力大于鐵與硫的化學(xué)親合力，所以在含錳的鋼中，硫便與錳形 成MnS，避免了 FeS的形成。磷具有很強的固溶強化作用，它使鋼的強度、硬度顯著提高，但劇烈地降低鋼的韌性， 尤其是低溫韌性，稱為冷脆。磷的有害影響主要就在于此。此外，磷還具有嚴重的偏析 傾向，并且它在Fe和Fe中的擴散速度很小，很難用熱處理的方法予以消除。合金元素對Fe-C相圖的影響影響置換固溶體溶解度的主要因素鋼中復(fù)雜點陣結(jié)構(gòu)和簡單點陣結(jié)構(gòu)的碳化物各自的特點合金元素的偏聚機理（結(jié)構(gòu)學(xué)、能量學(xué)、熱力學(xué)）第一類回火脆性的特點第二類回火脆性的特點鋼強化的主要機制及其機理鋼的工藝性能主要包括哪些方面我國鋼鐵編號的原則第

5、二章工程結(jié)構(gòu)鋼低碳貝氏體鋼基本概念:低碳貝氏體鋼是以鉬鋼或鉬硼鋼為基礎(chǔ)，同時加入錳、銘、鎳以及其他微合金化元素（鈮、鈦、鉤，從而開發(fā)出一系列低碳貝氏體鋼種。 這類鋼的含碳量多數(shù)控制在0. 16%以下，最多不應(yīng)超過0. 20%。. 雙相鋼 又稱復(fù)相鋼。由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構(gòu)成的鋼。一般將鐵素體與奧氏體相組織組成的鋼稱為雙相不銹鋼，將鐵素 體與馬氏體相組織組成的鋼稱為雙相鋼。雙相鋼是低碳鋼或低合金高強度鋼 經(jīng)臨界區(qū)熱處理或控制軋制后而獲得。重點內(nèi)容：碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法脫氧方法符號：沸騰鋼一F；鎮(zhèn)靜鋼一Z；半鎮(zhèn)靜鋼一b；特殊鎮(zhèn)靜鋼一TZ第三章機械制造結(jié)構(gòu)鋼基本概念：.調(diào)

6、質(zhì)鋼一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳鋼。一般用這類鋼制作的零件要求具有 很好的綜合機械性能，即在保持較高的強度的同時又具有很好的塑性和韌性，各類機器 上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣泛的一類鋼。.調(diào)質(zhì)處理淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650r 之間進行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強度、塑性和韌性 都較好，具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體微合金非調(diào)質(zhì)鋼微合金非調(diào)質(zhì)鋼是在軋制溫度下，使鋼中V, Nb, Ti等合金碳氮化合物較充分溶入奧氏體，使奧氏體充分合金化，在軋、鍛冷卻過程中析出大量微細 彌散分布的合金碳

7、氮化合物，并發(fā)生沉淀強化及先共析鐵素體呈細、小、彌散析出，分 割和細化奧氏體晶粒使鋼的強度與硬度增加，基體組織顯著強化。為此，獲得相當(dāng)調(diào)質(zhì) 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的綜合力學(xué)性能，由于省去了調(diào)質(zhì)處理工序，因此稱之為微合金非調(diào)質(zhì) 鋼。.水韌處理水韌處理實際為一種固溶處理，常用于高錳鋼，由于高錳鋼的鑄態(tài)組織為 奧氏體，碳化物及少量的相變產(chǎn)物珠光體所組成。沿奧氏體晶界析出的碳化物降低鋼的 韌性，為消除碳化物，將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100S視鋼中碳化物的細小 或粗大而定）并保溫一段時間（每25mm壁厚保溫1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本 上都固溶到奧氏體中，然后快速冷卻，從而得到單一的過冷奧氏體組

8、織。重點內(nèi)容：合金結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法彈簧鋼中各種合金元素的作用彈簧鋼常用熱處理工藝滾動軸承鋼的成分特點，C、Cr元素在滾動軸承鋼中的作用及其過量后的不 利影響表面強化態(tài)鋼的工作環(huán)境滲碳鋼的成分特點、合金元素的作用以及熱處理工藝特點高錳鋼的熱處理及其冷作硬化的本質(zhì)第四章工模具鋼基本概念：. 一次硬化法.二次硬化法重點內(nèi)容：碳素工具鋼及合金工具鋼牌號的表示方法一般情況下，亞共析鋼采用完全淬火工藝，而過共析鋼采用不完全淬火工藝高速鋼中合金元素的作用高速鋼的鑄態(tài)組織高速鋼的鍛造和熱處理第五章不銹鋼基本概念：不銹鋼不銹耐酸鋼的簡稱，耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱 為不銹鋼；而將耐化學(xué)

9、介質(zhì)腐蝕（酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕）的鋼種稱為耐酸鋼。由于兩 者在化學(xué)成分上的差異而使他們的耐蝕性不同，普通不銹鋼一般不耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而 耐酸鋼則一般均具有不銹性?；瘜W(xué)腐蝕金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程。電化學(xué)腐蝕金屬和電解質(zhì)組成兩個電極，組成腐蝕原電池。例如鐵和氧，因為鐵 的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。點腐蝕點腐蝕就是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或者腐蝕輕微，而分散發(fā)生的局 部腐蝕。一般點腐蝕的孔徑都小于1mm，深度都小于孔徑。不銹鋼在含有Cl的環(huán)境中 容易出現(xiàn)點腐蝕的傾向。 晶界腐蝕局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴展的腐蝕。主要

10、由于 晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間 的結(jié)合，大大降低金屬的機械強度。而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金 屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化不能經(jīng)受敲 擊，所以是一種很危險的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合中。應(yīng)力腐蝕材料、 機械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）和腐蝕的共同作用下產(chǎn) 生的失效現(xiàn)象。它常出現(xiàn)于鍋爐用鋼、黃銅、高強度鋁合金和不銹鋼中，凝汽器管、礦 山用鋼索、飛機緊急剎車用高壓氣瓶內(nèi)壁等所產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕也很顯著。n/8定律 塔曼在研究單相（固溶體）合金的耐蝕性時發(fā)現(xiàn)：單相合金耐蝕

11、能力隨耐蝕組分 的原子數(shù)與合金總原子數(shù)之比為n/8 （n=1.2.37 ）呈階梯式升高，合金電勢相應(yīng)升高， 這一規(guī)律稱n/8規(guī)律。n稱為穩(wěn)定性臺階。（1）經(jīng)驗總結(jié)，無確切解釋；（2）適用于二元系統(tǒng)， 也適用于多元系統(tǒng)（如鉻鎳不銹鋼）；（3）同一合金在不同介質(zhì)中其穩(wěn)定性臺階值不同，并非 任何固溶體合金在各個介質(zhì)中，對應(yīng)n=1.2 7時均會出現(xiàn)穩(wěn)定性依次突升。475C脆性含有較多鐵素體相（體積分數(shù)超過15%20%）的雙相焊縫金屬，經(jīng)過 350500C加熱后，塑性和韌度會顯著降低，性質(zhì)脆化。由于在475C時脆化速度最快， 故稱為“475C脆性”。鐵素體含量越多，這種脆化現(xiàn)象越嚴重。己產(chǎn)生“475C脆

12、化”的焊 縫，可經(jīng)900C淬火消除。相脆性不銹鋼焊接接頭在375875C溫度范圍內(nèi)長期使用，會產(chǎn)生一種Fe-Cr金 屬間化合物，稱為o相，o相性硬而脆其硬度可達68HRC。由于o相析出的結(jié)果，使 焊縫的沖擊韌度急劇下降，這種現(xiàn)象稱為P相脆化”。通常認為，o相是由鐵素體演變 而來，當(dāng)鋼中鐵素體的體積分數(shù)超過5%時，很快就會形成o相。因此，對于高溫下工 作的不銹鋼材料，為了防止出現(xiàn)o相，必須控制鐵素體的含量。為了消除已經(jīng)生成的o 相，恢復(fù)焊接接頭的韌度，可以把焊接接頭加熱到10001050C，然后快速冷卻。o 相在1Crl8Ni9Ti不銹鋼的焊縫中一般不產(chǎn)生。重點內(nèi)容：金屬腐蝕的類型不銹鋼的分類（

13、按金相組織）提高鋼耐腐蝕性能的主要途徑Cr元素在不銹鋼中的作用Ni元素在不銹鋼中的作用鐵素體不銹鋼的脆性奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的原因及防止措施奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理第六章耐熱鋼基本概念：耐熱鋼在高溫下具有較高的強度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼。它包括抗氧化鋼（或稱高溫不起皮鋼）和熱強鋼兩類?？寡趸撘话阋筝^好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受的載荷 較低。熱強鋼則要求較高的高溫強度和相應(yīng)的抗氧化性。熱強鋼在高溫下具有良好抗氧化能力且具有較高的高溫強度的鋼熱穩(wěn)定鋼(抗氧化鋼)在高溫下有較好的抗氧化能力且具有一定強度的鋼，常用的抗氧化鋼 3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr18

14、Ni25Si2 等，它們會形 成Cr2O3、SiO2、AI2O3氧化膜，提高抗氧化性、抗硫蝕性和抗?jié)B碳性，還具有較好 的剪切、沖壓和焊接性能。在Cr鋼中加入La、Ce等稀土元素，既可以降低Cr2O3的 揮發(fā)，形成更穩(wěn)定的(Cr, La)2O3；又能促進鉻的擴散，有利于形成Cr2O3,進一步提 高抗氧化性。一般采用固溶處理，得到均勻的奧氏體組織?？捎糜诠ぷ鳒囟雀哌_1000 r 的零件。.蠕變固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變 形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相 當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限施加的力時也能出現(xiàn)。.蠕變極限是

15、表示材料抵抗蠕變能力大小的指標(biāo),一般用規(guī)定溫度下和規(guī)定時間內(nèi)達到一定總變形量的應(yīng)力值表示.例如01/10000和01/100000分別代表經(jīng)歷10000小時 和100000小時總變形量為1%的蠕變極限，又稱為條件蠕變極限.抗氧化性抗氧化性，是指金屬材料在高溫時抵抗氧化性氣氛腐蝕作用的能力稱為抗 氧化性。熱強性在室溫下 ，鋼的力學(xué)性能與加載時間無關(guān)，但在高溫下鋼的強度及變形量不但與時間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)，這就是耐熱鋼所謂的熱強性。重點內(nèi)容:碳鋼中的氧化膜及其形成規(guī)律提高鋼抗氧化性的途徑提高熱強性的途徑第七章形狀記憶合金基本概念：單程形狀記憶效應(yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，這種只在