金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、金屬材料學(xué)題型；一填空題（20分）1、細(xì)化晶粒對鋼性能的貢獻(xiàn)是 強(qiáng)化同時韌化 ；提高鋼淬透性的主要作用是 使零件整個斷面性能趨于一致，能采用比較緩和的方式冷卻 。2、滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 1.5% 。滾動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點向 左下 方移動，例 Ni、Mn 等元素；凡封閉區(qū)的元素使S、E點向 左上 方移動，例 Cr、Si、Mo 等元素。S點左移意味著 共析碳含量減少 ，E點左移意味著 出現(xiàn)萊氏體

2、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 的一個牌號，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)性能高于灰鐵是因為球鐵中石墨的 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 時效硬化 兩過程，和鋼的熱處理最大區(qū)別是 鋁合金沒有同素異構(gòu)相變 。1、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化 、 位錯強(qiáng)化 、 細(xì)晶強(qiáng)化 、 沉淀強(qiáng)化 。 其

3、中 細(xì)晶強(qiáng)化 對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。2、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求 、 能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向 。3、滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 1.5%左右 。滾動軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指 碳化物液析 、 碳化物帶狀 、 碳化物網(wǎng)狀 。4、選擇零件材料的一般原則是 滿足力學(xué)性能要求 、 良好的工藝性能 、 經(jīng)濟(jì)性 和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。5、凡是擴(kuò)大區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點向 左下 方移動，例 Mn、Ni 等元素（寫出2個）；凡封閉區(qū)的元素使S、E點向 左上 方移動，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個）。S點左

4、移意味著 共析碳含量降低 。 6、QT600-3是 球墨鑄鐵 ，“600”表示 抗拉強(qiáng)度不小于600MPa ，“3”表示 延伸率不小于3% 。 7、H68是 黃銅 ，LY12是 硬鋁 ，QSn4-3是 錫青銅 。 8、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V 等（寫出2個），這些元素的主要作用是 細(xì)晶強(qiáng)化 和 沉淀強(qiáng)化 。 9、鋁合金熱處理包括固溶處理和 時效硬化 兩過程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是 沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 。1、鋼的合金化基本原則是 多元適量 、 復(fù)合加入 。細(xì)化晶粒對鋼性能的貢獻(xiàn)是 既提高強(qiáng)度又提高塑韌性 。2、在鋼中，常見碳化物形成元素有 Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按強(qiáng)弱順

5、序排列，列舉5個以上）。鋼中二元碳化物分為兩類：rc/rM 0.59為簡單點陣結(jié)構(gòu)，有 MC 和 M2C 型，其性能特點是 硬度高 、 熔點高 、 穩(wěn)定性好 ；rc/rM > 0.59為 復(fù)雜點陣結(jié)構(gòu)，有 M3C 、 M7C3 和 M23C7 型。3、選擇零件材料的一般原則是 力學(xué)性能 、 工藝性能 、 經(jīng)濟(jì)性 和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。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 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 。 5、影響鑄鐵石墨化的主要因素有 化學(xué)成分

6、 、 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。QT600-3是 球墨鑄鐵 。 6、對耐熱鋼最基本的性能要求是 熱強(qiáng)性 、 抗氧化性 。 7、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： 點陣結(jié)構(gòu) 、 電子因素 、 原子半徑 。 8、提高鋼淬透性的主要作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求 、 能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向 。二 應(yīng)用解釋題（25分，5題）1、 相間沉淀：合金元素釩在鋼中的有利作用主要是以其碳,氧化物形式存在于基體和晶界上,起到沉淀強(qiáng)化和抑制晶粒長大的作用.釩在鐵素體中的溶解度比在奧氏體中的溶解度小的很多,隨著相變的

7、進(jìn)行,在一定的熱力學(xué)和動力學(xué)條件下,釩的碳,氮化物在相界析出,通過在兩相區(qū)加速冷卻,可以細(xì)化晶粒,控制其碳,氮化物的析出,其沉淀物的大小和分布,決定了其沉淀強(qiáng)化的效果. 2、晶間腐蝕：晶間腐蝕是一種常見的局部腐蝕。腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界或它的鄰近區(qū)域發(fā)展，晶粒本身腐蝕很輕微，這種腐蝕便稱為晶間腐蝕。3、高溫回火脆性：在回火過程中隨著回火溫度的升高，塑性不斷增加，而沖擊韌性卻不是呈直線上升的，在低溫250-400度回火和高溫450-650度范圍內(nèi)回火時，韌性會出現(xiàn)下降現(xiàn)象，這就是回火脆性。前者稱為低溫回火脆性，后者稱為高溫回火脆性。低溫回火脆性又稱為不可逆回火脆性或第一類回火脆性。碳鋼與合

8、金鋼均會出現(xiàn)這種回火脆性，可能與低溫回火時在晶界或亞晶界上析出連續(xù)碳化物薄片有關(guān)，對于低溫回火脆性，只有避免在該脆性溫度范圍內(nèi)回火才能防止。合金鋼在450-650度范圍內(nèi)回火時可能產(chǎn)生高溫回火脆性，高溫回火脆性可以用更高溫度回火+快冷的辦法消除。4. 高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。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，高速鋼沒有能滿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。5.在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。S能形成FeS，其熔點為989，鋼件在大于1000的熱加工溫度時FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，

9、性質(zhì)硬而脆，在冷加工時產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。6.9SiCr鋼和T9鋼相比，退火后硬度偏高，在淬火加熱時脫碳傾向較大。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，因此在加熱時脫碳傾向較大。7.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。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

10、度降低，Ms上升，所以空冷時發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。8.4Cr13含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.4%左右，但已是屬于過共析鋼。Cr使Fe-C相圖中S點左移，當(dāng)Cr達(dá)到13%時，可使共析點的含碳量< 0.4%，因此雖然4Cr13只有0.4%C左右，但已是屬于過共析鋼。9.奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大。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Cr23 C 6 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。1、高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。答案要點：高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較

11、差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒有能滿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：S能形成FeS，其熔點為989，鋼件在大于1000的熱加工溫度時FeS會熔化，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，在淬火加熱時脫碳傾向較大。答案要點：Si是非K形成元素，能有效地強(qiáng)化鐵素體，所以使鋼在退火后硬度偏高；Si提高碳活度，使?jié)B碳體穩(wěn)定性變差，促進(jìn)了鋼在加熱時脫碳傾向較大。4、高錳鋼（ZGMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷

12、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：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，但已是屬于過共析鋼。答案要點：Cr元素使共析S點向左移動，當(dāng)Cr含量達(dá)到一定程度時，S點已左移到小于0.4%C，所以4Cr13是屬于過共析鋼。6、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大。答案要點：1Cr18Ni9含C較高，又沒有Ti等穩(wěn)定C的強(qiáng)

13、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、40Mn2鋼淬火加熱時，過熱敏感性比較大。答案要點：Mn促進(jìn)了晶粒長大傾向，因為Mn降低A1溫度，又強(qiáng)化了C促進(jìn)晶粒長大的作用。所以，40Mn2鋼過熱敏感性比較大。2、40CrNiMo鋼正火后，切削性能比較差。答案要點：40CrNiMo鋼由于含有提高淬透性的元素Cr、Ni、Mo，而且又是多元復(fù)合作用更大，所以鋼的淬透性很好，在正火條件下也會有大量的馬氏體產(chǎn)生。因此其切削性能比較差。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：灰鐵：G形態(tài)為片狀，易應(yīng)力

14、集中，產(chǎn)生裂紋，且G割裂基體嚴(yán)重，使材料有效承載面積大為減小。而球鐵：G形態(tài)為球狀，基體是連續(xù)的，相對而言，割裂基體的作用小，基體可利用率可達(dá)7090%；且球狀G應(yīng)力集中傾向也大為減小。因此鋼的熱處理強(qiáng)化手段在球鐵中基本都能采用，所以其強(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細(xì)化。答案要點：鋁合金沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，不能象鋼那樣可以靠重新加熱產(chǎn)生重結(jié)晶來細(xì)化晶粒。5、H68、H70俗稱彈殼黃銅，常用于制造炮彈殼、子彈殼。答案要點：彈殼黃銅的Zn含量小于32%，所以是單相黃銅，其塑性很好，特別適宜制造要求深沖壓性能較好的彈殼等零件。6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元

15、素S、P的含量。答案要點：S能形成FeS，其熔點為989，鋼件在大于1000的熱加工溫度時FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。10合金元素：是指特別添加到鋼中為了保證獲得所要求的組織結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)和機(jī)械性能的化學(xué)元素。11微合金元素：在鋼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.1%左右而對鋼的性能和微觀組織有顯著或特殊影響的合金添加元素稱微合金元素如Al、Nb、V、Ti、B、Ni、Cr、Mo12合金鋼：是指為了提高某些性能而添加入合金元素的鋼。13微合金鋼：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%而能顯著影響組織和性能的鋼。

16、14奧氏體形成元素：C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等15鐵素體形成元素： Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等16二次淬火：在回火過程中從殘余奧氏體中析出合金碳化物，從而貧化殘余奧氏體中的碳和合金元素，導(dǎo)致其馬氏體轉(zhuǎn)變溫度高于室溫，因而在冷卻的過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種現(xiàn)象稱為二次淬火。17二次硬化：回火溫度在500-600之間，鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性均有提高，而在550-570時可達(dá)到硬度、強(qiáng)度的最大值。在此溫度區(qū)間，自馬氏體中析出彌散的鎢(鉬)及釩的碳化物(W2C、Mo2C、VC)，使鋼的硬度大大提高，這種現(xiàn)象稱為二次硬化。18調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，即淬火并經(jīng)高溫回火后使用的結(jié)構(gòu)鋼

17、。三 問答題（32分，3題）1、試總結(jié)Si元素在合金中的作用，并簡要說明原因（10分）。答案要點：1），可切削性 固溶強(qiáng)化效果顯著；2）低溫回火穩(wěn)定性 抑制-K形核長大及轉(zhuǎn)變；3）抗氧化性 形成致密的氧化物； （2分）4）淬透性 阻止K形核長大，使“C”線右移，高C時作用較大；5）淬火溫度 F形成元素，A1 ；6）脫C、石墨化傾向 Si碳活度，含Si鋼脫C傾向大。（2分）2、畫出示意圖說明高速鋼的鑄態(tài)組織（3分）。簡述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用（3分）。高速鋼在淬火加熱時，如產(chǎn)生欠熱、過熱和過燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征（6分）。答案要點：高速鋼的鑄態(tài)組織為：黑色組織（混合型）

18、+白亮組織（M和AR）+萊氏體，高速鋼鑄態(tài)組織圖（略）。W：提高紅硬性、耐磨性的主要元素；V：提高紅硬性、耐磨性的重要元素，一般高速鋼都含V，V能有效細(xì)化晶粒，且VC也細(xì)小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。欠熱：晶粒很細(xì)小，K很多；過熱：晶粒較大，K較少；過燒：晶界有熔化組織，即魚骨狀或黑色組織。3、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：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；

19、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、試定性比較40Cr、40CrNi、40CrNiMo鋼的淬透性、回火脆性、韌度和回火穩(wěn)定性，并簡要說明原因（10分，比較為1.5分,解釋為1分）。答案要點：淬透性：40Cr 40CrNi 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo復(fù)合作用更大?；卮嘈裕?0CrNiMo 40Cr 40CrNi；Cr、Ni脆性，Mo有效。韌 度：40Cr 40CrNi 40CrNiMo；Ni韌性，Mo細(xì)化晶粒。回穩(wěn)性：40Cr 、 40CrNi 40CrNiMo；Mo回穩(wěn)性。Ni影響不大。四二、合金元素V、Cr、W、Mo、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪

20、些是鐵素體形成元素？哪些是奧氏體形成元素？哪些能在a-Fe中形成無限固溶體？哪些能在-Fe中形成無限固溶體？為什么？答：，奧氏體形成元素：C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等。鐵素體形成元素： Cr，V，Si，Al，Ti，Mo。V、Cr與-Fe可形成無限置換固溶體；Mn、Co、Ni與-Fe可形成無限置換固溶體。決定組元在置換固溶體中的溶解條件是： (1)溶劑與溶質(zhì)的點陣相同；(2)原子尺寸因素(形成無限固溶體時，兩者之差不大于±8%)；(3)組元的電子結(jié)構(gòu)(組元在周期表中的相對位置)。 Mn、Co、Ni與-Fe符合上述條件，可形成無限置換固溶體，V、Cr與-Fe符合上述條件，可形成無

21、限置換固溶體。三、簡述合金元素對鐵碳相圖（如共析碳量等等臨界點）的影響。答：1改變奧氏體的位置（Ni、Co、Mn以及其它擴(kuò)大相區(qū)的元素，均使共析點左移而GS線下沉；Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它縮小相區(qū)的元素，均使三元系中的相區(qū)逐漸呈劈形）2改變共析溫度（Ni、Mn等擴(kuò)大相區(qū)的元素，使共析點（S點）左移，GS下沉，使得A1和A3溫度同時降低。Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它縮小相區(qū)的元素，使相區(qū)呈劈形，且共析點（S點）左移，使得A1和A3溫度同時升高。）3改變共析體含量（所有合金元素均使共析點左移，說明在鋼中C不到0.77%時，鋼就會變?yōu)檫^共析而析出二次滲碳體，從而降低了共析體中

22、的含碳量。這樣，合金鋼加熱至略高于A1時，所得到的奧氏體的含碳量總比碳鋼低。）四、如何解釋二次硬化與二次淬火兩個概念的異同點。答：二次淬火：在回火過程中從殘余奧氏體中析出合金碳化物，從而貧化殘余奧氏體中的碳和合金元素，導(dǎo)致其馬氏體轉(zhuǎn)變溫度高于室溫，因而在冷卻的過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種現(xiàn)象稱為二次淬火。二次硬化：回火溫度在500-600之間，鋼的硬度、強(qiáng)度和塑性均有提高，而在550-570時可達(dá)到硬度、強(qiáng)度的最大值。在此溫度區(qū)間，自馬氏體中析出彌散的鎢(鉬)及釩的碳化物(W2C、Mo2C、VC)，使鋼的硬度大大提高，這種現(xiàn)象稱為二次硬化。 五、對調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進(jìn)行成分、熱處理、組織及性能的比較并

23、熟悉各自主要鋼種。答：A彈簧的性能：1 具有高的強(qiáng)度極限，高的屈強(qiáng)比s/b。2 具有高的疲勞極限。3 具有良好的表面狀態(tài)。4 具有較好的工藝性能 彈簧鋼的化學(xué)成分特點 ：1 碳含量（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%。）2 加入Si、Mn （Si和Mn是彈簧鋼中經(jīng)常采用的合金元素，目的是提高淬透性、 固溶強(qiáng)化鐵素體、提高鋼的回火穩(wěn)定性。）3 加入Cr、W、V、Nb克服硅錳彈簧鋼的不足（Cr、W、V、Nb為碳化物形成元素，它們可以防止過熱（細(xì)化晶粒）和脫碳，從而保證重要用途彈簧具有高的彈性極限和屈服極限。）4 彈簧鋼的純度對疲勞強(qiáng)度有很大影響，因此，

24、彈簧鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼（P0.04%，S0.04%）或高級優(yōu)質(zhì)鋼（P0.035%，S0.035%）。彈簧鋼的熱處理特點：彈簧鋼的熱處理一般為淬火中溫回火。B調(diào)質(zhì)鋼的基本特點： 具有中等的碳含量； 熱處理工藝為：淬火500650高溫回火； 具有良好的強(qiáng)度、塑性及韌性配合。調(diào)質(zhì)鋼的合金化及熱處理的主要原則： 保證鋼具有必需的淬透性，使零件在淬火后具有足夠厚的馬氏體層； 鋼在高溫回火后能獲得預(yù)期的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分：碳含量一般在0.30.5%之間；主加合金元素：Si、Mn、Cr、Ni。輔加合金元素：Mo、V、W、Ti、Al、B。重要的調(diào)質(zhì)鋼一般都含有多種合金元素。調(diào)質(zhì)鋼的組織：調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)淬火高溫

25、回火后的金相組織是回火索氏體（多邊形鐵素體粒狀碳化物）。調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點：調(diào)質(zhì)鋼在淬火高溫回火六、GCr15鋼是什么類型鋼，它最終組織是什么？從性能要求角度談為何采用此組織形態(tài)。答：GCr15鋼是軸承鋼。軸承鋼經(jīng)淬火及回火后的組織為極細(xì)的回火馬氏體、均勻分布的細(xì)粒狀碳化物以及少量的殘余奧氏體，硬度為6266HRC。對于精密軸承，為了保證能長期存放和使用中不變形，在淬火后要立即進(jìn)行“冷處理”，以使鋼中未轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)變。滾動軸承的性能要求：1 高的淬硬性和必要的淬透性；2 高的耐磨性；3 高的接觸疲勞性能；4 高的彈性極限和一定的沖擊韌性；5 尺寸要精確而經(jīng)久穩(wěn)定；6 一定的抗腐

26、蝕能力；7 良好的工藝性能。高碳為了保證軸承鋼有高的硬度和耐磨性，Cr的作用是提高鋼的淬透性和鋼的耐腐蝕性能。碳化物能以細(xì)小質(zhì)點均勻分布于鋼基體組織中，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可提高鋼的硬度，進(jìn)而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。馬氏體中的碳含量在0.45%-0.5%時，軸承鋼既具有高硬度，又有良好的韌性，還具有最高的接觸疲勞壽命。淬火后應(yīng)立即回火，以消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性、穩(wěn)定組織和尺寸。七、滾動軸承鋼的預(yù)先熱處理和最終熱處理分別是是什么？為什么采取預(yù)先熱處理？答：由于軸承鋼是過共析鋼，并且對碳化物的形狀和分布要求較高，因此其預(yù)先熱處理通常采用球化退火。（球化退火溫度范圍為770810，790最

27、適宜） 軸承鋼的最終熱處理是淬火加低溫回火。八、說明氮化鋼及滲碳鋼的合金化特點？答：氮化鋼：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。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。鉻、鉬、釩元素溶入馬氏體中時，分別能使鋼在400500、500600、550650回火時保持高的強(qiáng)度。鉬可使鋼在510580氮化長期保溫和隨后爐冷時不致產(chǎn)生回火脆化。滲碳鋼：常加入的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、B等,可以提高鋼材的淬透性和機(jī)件的強(qiáng)

28、度和韌性；V、Ti可以細(xì)化奧氏體晶粒。碳化物形成元素對滲碳的作用：（a）增大鋼表面吸收碳原子的能力；（b）增大滲碳層表面碳濃度；（c）阻礙碳在奧氏體中的擴(kuò)散。前兩因素加速滲碳，有利于滲碳層的加厚，而后一因素不利于滲碳層的加厚?？偟男Ч倾t、錳、鉬等元素加大滲碳層的厚度，鈦減小滲碳層的厚度。非碳化物形成元素對滲碳的作用與碳化物形成元素相反：總的效果是鎳、硅、銅等元素減慢滲碳，不利于滲碳層的加厚。碳化物形成元素含量過多，將在滲碳層中產(chǎn)生許多塊狀碳化物，造成表面脆性。所以合金元素的含量要適當(dāng)。錳是一個較好的合金元素，既可以加速滲碳層增厚，又不過多提高滲碳層的含碳量。對于一般零件:(1)滲碳層的含碳量

29、限制為0.81.1%C；(2)滲碳層的深度控制在0.62.0mm之內(nèi)。九、低合金工具鋼中的主要合金元素是哪些？在鋼中有什么作用？答：a鉻Cr是碳化物形成元素，提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，增加淬透性。Cr阻止?jié)B碳體型碳化物的聚集、長大，提高了馬氏體的分解溫度，從而有效地提高了鋼的回火抗力。Cr還能防止Si的石墨化傾向。b硅增加鋼的淬透性，提高鋼的回火穩(wěn)定性。Si是石墨化元素，在高碳鋼中，高溫加熱時引起脫碳和促進(jìn)石墨化，必須同時添加W、Cr、Mn等，減少鋼的脫碳傾向。c錳提高鋼的淬透性，但Mn增加鋼的過熱傾向。d鎢W在工具鋼中形成較穩(wěn)定的碳化物，阻止鋼的過熱，保證晶粒細(xì)化，有利于提高鋼的耐磨性。e釩V

30、比其他元素更為有效地阻止奧氏體晶粒長大，降低過熱敏感性。 十、什么是紅硬性？為什么它是高速鋼的一種重要性能？哪些元素在高速鋼中有利于提高鋼的紅硬性？答：紅硬性：在高溫下保持高硬度的能力。在高速切削過程中，刀具的刃部溫度可達(dá)600以上，并且要滿足切削性能和耐磨性，這要求它必須具有紅硬性。提高紅硬性元素：C碳、W鎢、Mo鉬、V釩、Co鈷、N氮。十一、根據(jù)高速鋼的物理冶金原理，分析討論碳和合金元素在高速鋼中的作用規(guī)律。答：所有的高速鋼中，在退火狀態(tài)下都含有M6C、M23C6。MC三種碳化物。典型的M6C型碳化物是Fe4W2C，鋼中含有的Cr、Mo、V可溶解在M6C中，Mo、V可置換W；Cr可置換Fe

31、、W，這就使M6C穩(wěn)定性不同。如Cr溶入M6C中，使M6C穩(wěn)定性下降。典型的M23C6型碳化物是Cr23C6，其穩(wěn)定性較差，淬火加熱時，全部溶于奧氏體中，增加鋼的淬透性。典型MC型碳化物是VC，也能溶解少量的W、Mo、Cr等元素。在高溫回火過程中析出，使高速鋼產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，從而使鋼具有高的耐磨性。高速鋼在回火過程中，當(dāng)溫度超過500時，自馬氏體中析出W2C、Mo2C，引起鋼的彌散硬化。當(dāng)回火溫度超過650時，則析出M6C及M7C3，它們?nèi)菀拙奂L大，使鋼的硬度下降。 十二、敘述18-4-1高速鋼從液態(tài)冷凝至室溫時發(fā)生的反應(yīng)和鑄態(tài)顯微組織特征。為什么高速鋼在熱處理之前一定要大量地?zé)峒庸?答：高速

32、鋼的鑄態(tài)組織常常由魚骨狀萊氏體(Ld)、中心黑色的共析體、白亮的馬氏體和殘余奧氏體組成。高速鋼鍛造以后，必須進(jìn)行球化退火，其目的不僅在于降低鋼的硬度，以利切削加工，而且也為以后的淬火作組織上的準(zhǔn)備。高速鋼在空氣中冷卻即可進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變。18-4-1鋼的AC1溫度是820-860，故退火溫度為860880。在該溫度保溫23h，大部分合金碳化物未溶入奧氏體中，此時奧氏體中合金元素含量不多，冷卻時易于轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w和剩余碳化物。為什么：高速鋼的鑄態(tài)組織很不均勻。大量不均勻分布的粗大碳化物，將造成強(qiáng)度及韌性的下降。這種缺陷不能用熱處理工藝來矯正，必須借助于反復(fù)壓力熱加工(鍛、軋)，將粗大的共晶碳化物

33、和二次碳化物破碎，并使其均勻分布在基體內(nèi)。十三、高速鋼18-4-1的最終熱處理的加熱溫度為什么高達(dá)1280攝氏度？在加熱過程中為什么要在600-650攝氏度和800-850攝氏度進(jìn)行二次預(yù)熱保溫？答:18-4-1鋼的淬火溫度1280是因為淬火溫度越高，合金元素溶入奧氏體的數(shù)量越多，淬火之后馬氏體的合金濃度越高。只有合金含量高的馬氏體才具有高的回火穩(wěn)定性，在高溫回火時析出彌散合金碳化物產(chǎn)生二次硬化使鋼具有高的硬度和紅硬性。溫度超過1300時，各元素的溶解量雖還有增加，但奧氏體晶粒則急劇長大，甚至在晶界處發(fā)生溶化現(xiàn)象。使淬火鋼的韌性大大下降。所以，1280作為淬火溫度。由于高速鋼的導(dǎo)熱性差而淬火溫

34、度又極高，為減少工件在加熱時的變形開裂和縮短高溫保持時間，減少脫碳，可采用預(yù)熱。一次預(yù)熱在800-850二次預(yù)熱在800-850前加一次500-600預(yù)熱。十四、高速鋼18-4-1淬火后三次回火目的是什么？這種回火在組織上引起什么樣的變化？答：當(dāng)回火溫度500600之間時，殘余應(yīng)力松弛，基體中析出了部分碳化物，使殘余奧氏體中合金元素及碳含量下降，Ms點升高。這種貧化的殘余奧氏體，在回火后的冷卻過程中，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度也有所提高。為了降低殘余奧氏體量，需增加回火冷卻次數(shù)，三次回火后殘余奧氏體量完全轉(zhuǎn)變。 十五、畫出Fe-Fe3C二元相圖（注明三相水平線的溫度，以及每個三相平衡反應(yīng)中三個單

35、相的成分），并分析合金元素對Fe-Fe3C二元相圖相區(qū)和共析點的影響，請舉例說明。合金元素影響：1改變奧氏體的位置 Ni、Co、Mn以及其它擴(kuò)大相區(qū)的元素，均使共析點左移而GS線下沉，Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它縮小相區(qū)的元素，均使三元系中的相區(qū)逐漸呈劈形2改變共析溫度 Ni、Mn等擴(kuò)大相區(qū)的元素，使共析點（S點）左移，GS下沉，使得A1和A3溫度同時降低。Cr、W、Mo、V、Ti、Si以及其它縮小相區(qū)的元素，使相區(qū)呈劈形，且共析點（S點）左移，使得A1和A3溫度同時升高。3改變共析體含量 所有合金元素均使共析點左移，說明在鋼中C不到0.77%時，鋼就會變?yōu)檫^共析而析出二次滲碳體，從

36、而降低了共析體中的含碳量。這樣，合金鋼加熱至略高于A1時，所得到的奧氏體的含碳量總比碳鋼低。十六、合金元素與碳的親和力與什么條件有關(guān)？列舉幾種強(qiáng)、中等強(qiáng)、若碳化物形成元素。答：碳化物在鋼中的相對穩(wěn)定性取決于合金元素與碳的親和力的大小，即取決于合金元素d層電子數(shù)。金屬元素的d層電子數(shù)越少，它與碳的親和力就越大，所析出的碳化物在鋼中就越穩(wěn)定。Hf > Zr > Ti > Ta > Nb > V > W > Mo > Cr > Mn > Fe 鉿、鋯、鈦、鈮、釩是強(qiáng)碳化物形成元素，形成最穩(wěn)定的MC型碳化物；鎢、鉬、鉻是中等強(qiáng)碳化物形成元素；

37、錳、鐵是弱碳化物形成元素。 十七、什么是第一類回火脆性？第一類回火脆性產(chǎn)生的原因是什么？如何防止第一類回火脆性的產(chǎn)生？答：淬火鋼在250400 回火后出現(xiàn)的脆性，稱為低溫回火脆性，又叫第一類回火脆性。產(chǎn)生第一類回火脆性的原因：1.由于馬氏體分解時沿馬氏體板條或片的界面析出斷續(xù)的碳化物，降低晶界的斷裂強(qiáng)度；2.雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界的偏聚，使晶界強(qiáng)度進(jìn)一步降低；3板條相界殘余奧氏體薄膜的失穩(wěn)分解。抑制第一類回火脆性的方法：1.推遲Fe3C的形核與長大；2.減少雜質(zhì)元素的含量或改變其分布；3.增加殘余奧氏體的穩(wěn)定性。十八、列舉金屬材料可能采用的各種強(qiáng)化及韌化方法并簡述其機(jī)理。答：強(qiáng)化機(jī)理1、固溶強(qiáng)

38、化。（試驗指出：定量評定合金鐵素體的強(qiáng)化程度可以通過每個合金元素對Fe的固溶體性能影響的疊加效果。這樣，同時用若干種合金元素合金化鐵素體時，其對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可以用下式來表達(dá)：式中：KiF是1%(重量)的第i種合金元素固溶后引起鐵素體屈服強(qiáng)度增量的強(qiáng)化系數(shù)；CiF為第i種合金元素溶于鐵素體中的重量百分濃度。2、細(xì)化晶粒強(qiáng)化 鐵素體的屈服強(qiáng)度隨晶粒度的減小按Hall-Petch公式而增加，即s= i + kd-0.5 其中：d為晶粒直徑；i為在晶粒中位錯運(yùn)動所需的應(yīng)力（內(nèi)摩擦力）；k為常數(shù)。實際晶粒越細(xì)，屈服強(qiáng)度越高，所以在加工鋼鐵材料時非常重視最終的鐵素體晶粒尺寸。3、位錯密度和缺陷密度引起的強(qiáng)化

39、 鋼鐵在冷加工（軋制、拉拔）過程中，受力變形，使基體內(nèi)的位錯密度大大提高；鋼鐵在淬火后，基體內(nèi)的位錯密度以及缺陷密度也大幅度的增加，這都增加了鋼材的強(qiáng)度。4、析出碳化物彌散強(qiáng)化 鋼材在經(jīng)淬火處理后，在回火過程中，以特殊碳化物的質(zhì)點彌散析出，這些碳化物能有效地阻礙位錯的運(yùn)動，提高了鋼的屈服強(qiáng)度。韌化途徑 1、細(xì)化晶粒 細(xì)化晶粒作為鋼的主要強(qiáng)化機(jī)制是十分重要的，與此同時也改善了韌性和降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。因此，它是既強(qiáng)化又韌化鋼材的唯一辦法。2、降低有害元素的含量 減少鋼中的P、S、N、H、O以及其它有害元素的含量，則可減少它們在晶界的偏聚，一方面有利于抑制回火脆性傾向，另一方面也使延遲破壞和環(huán)境脆化

40、的敏感性大大下降，從而改善鋼的韌性。3、調(diào)整合金元素含量 合金元素抑制鋼的脆性斷裂傾向的原因在于：改變顯微組織。合金元素是通過控制淬透性、相變溫度、析出物形態(tài)、晶粒度等而起作用，其效果隨所得組織或隨不同添加量而發(fā)生復(fù)雜的變化。改善基體本身的韌性。合金元素是通過影響基體的塑性特性，即影響位錯摩擦力、交叉滑移的難易程度而起作用。4、降低鋼中的含碳量 碳是鋼中必不可少的元素，然而加碳雖然強(qiáng)化作用很大，但卻顯著降低韌性，這是普遍傾向。針對這一特性，含碳量極低的(0.03%wt)、通過析出金屬間化合物來強(qiáng)化的馬氏體時效鋼，具有高的韌性。1、試總結(jié)Mo元素在合金中的作用，并簡要說明原因。答案要點：Mo元素

41、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，因為Mo大大推遲珠光體的轉(zhuǎn)變而對貝氏體轉(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，不易長大。（4）提高熱強(qiáng)性，因為Mo可以較強(qiáng)地提高固溶體原子的結(jié)合力。（5）提高防腐性，特別是對于非氧化性介質(zhì)。因為Mo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，試回答下列問題：1）高速鋼中W、Mo、V合金元素的主要作用是

42、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：1）W的作用主要是提高鋼紅硬性。主要形成W6C，淬火加熱時未溶K阻礙晶粒長大，溶解部分提高抗回火穩(wěn)定性，在回火時彌散析出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，同時可有效降低過熱敏感性。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

43、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：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

44、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，盡可能降低含C量.4、分析說明圖中鋁合金（Al-4%Cu）時效硬化不同過程中的性能變化，并說明其原因（解釋下圖）。 圖 130時效時鋁銅合金的硬度與時間關(guān)系答案要點：鋁合金時效時，隨溫度的不同和時間的延長，新相的形成和析出經(jīng)歷以下幾個階段，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''的長大，共格畸變區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，對位錯的阻礙也進(jìn)一步增加，因此

45、圖中硬度進(jìn)一步上升。3）形成過渡相：過渡相成分接近CuAl2，由完全共格變成部分共格，共格畸變開始減弱，因此圖中硬度開始下降。4）形成穩(wěn)定相：過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、沉淀強(qiáng)化     位錯和第二相交互作用形成第二相強(qiáng)化。對于一般合金來說第二相強(qiáng)化往往比固溶強(qiáng)化效果更為顯著。根據(jù)獲得第二相的工藝不同，按習(xí)慣將各種第二相強(qiáng)化分別稱呼。其中通過相變熱處理獲得的稱為沉淀強(qiáng)化；而把通過粉末燒結(jié)獲得的，稱為彌散強(qiáng)化。有時也不加區(qū)分地混稱為分散強(qiáng)化或顆粒強(qiáng)化。4 如果要單獨對析出強(qiáng)化給出一個定義。析出強(qiáng)化是指金

46、屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子產(chǎn)生偏聚和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而產(chǎn)生的一種強(qiáng)化。     析出強(qiáng)化在微合金鋼等金屬材料的生產(chǎn)中有相當(dāng)重要的作用。微合金鋼生產(chǎn)中，只加入微量的合金元素，只能形成碳、氮化物，主要通過細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化來進(jìn)行強(qiáng)化。微合金化鋼的特點之一就是利用碳、氮化物的溶解析出行為。微合金鋼的基體內(nèi)分布的碳、氮化物，還有金屬間化合物、亞穩(wěn)中間相等第二相質(zhì)點的析出在間界、運(yùn)動位錯之間產(chǎn)生的相互作用，導(dǎo)致鋼的流變應(yīng)力和屈服強(qiáng)度的提高。這就是微合金鋼的析出強(qiáng)化。     就位錯與第二相的交互作用而言，一般將第二相分為變形的和不變形的兩大類，

47、其強(qiáng)化機(jī)制不同。  對于多數(shù)的析出強(qiáng)化合金，在經(jīng)過固溶處理及時效后，在其早期階段，析出相的尺寸小，與基體保持共格，這時的析出相是可以變形的，位錯可以切過析出相。當(dāng)析出相有一定尺寸的時候，就屬于不可變形的，運(yùn)動位錯接近它們時，只能繞過它們。像鋼中的碳化物、氮化物一般都是不可變形的。 對于可變形的析出相，其強(qiáng)化效果主要決定于析出相的本性，由于強(qiáng)化來源的不同，可以有不同的機(jī)制。對于不變形的析出相，其強(qiáng)化效果主要決定于第二相尺寸或相間的平均距離。析出相對位錯的障礙力集中施加在位錯的釘扎點上?？勺冃蔚诙嗟那羞^機(jī)制下，位錯穿越質(zhì)點，能夠造成共格應(yīng)變以及對層錯、有序化以及彈性模量等產(chǎn)生

48、種種影響。例如析出強(qiáng)化合金在經(jīng)過固溶處理和時效后，析出相與基體保持共格，因而能夠產(chǎn)生共格應(yīng)變能。這種共格應(yīng)變能是由析出相與基體原子的錯配度引起的。當(dāng)位錯在析出相的共格內(nèi)應(yīng)力場中運(yùn)動時，因彈*互作用產(chǎn)生強(qiáng)化。一般說來，析出強(qiáng)化產(chǎn)生的強(qiáng)化作用在析出的第二相是尺寸細(xì)小、數(shù)量較多而且分布均勻的情況下，可以使材料獲得最大的強(qiáng)化效果。比如在Nb、V、Ti三種微合金元素中，Nb、 V和Ti的微細(xì)析出相才能起這種作用，所以鋼的熱機(jī)械處理（或控軋控冷）要力圖實現(xiàn)細(xì)小的析出，然而0.0030.1mm顆粒度的析出也都能產(chǎn)生一定的效果。2、固溶強(qiáng)化   一般來說，無論置換固溶體還是間隙固溶體，固溶

49、體的硬度、強(qiáng)度總是比組成它的純金屬要高，并且隨著溶質(zhì)原子濃度的增加，溶質(zhì)原子和溶劑原子尺寸差別的增大（置換固溶體情況下），強(qiáng)化的效果加大。比如，低碳鋼在常溫狀態(tài)屬于體心立方晶格結(jié)構(gòu)的材料，較小原子半徑的元素如C、N，通常以間隙的形式固溶在鐵的晶格之中，多數(shù)合金元素的原子如Nb、V、Ti、Mo、Al等等都置換晶格某個鐵原子的位置的形式。固溶造成晶格的畸變，使鋼的屈服強(qiáng)度提高。這種由于溶質(zhì)原子的固溶而引起的強(qiáng)化效應(yīng)，即稱為“固溶強(qiáng)化”。2   就固溶強(qiáng)化的微觀機(jī)理而言，固溶強(qiáng)化是由于溶質(zhì)原子和位錯的交互作用的結(jié)果。溶質(zhì)原子和位錯的交互作用就其性質(zhì)而言，可以是彈性的、化學(xué)的、電性

50、的和幾何的等幾種類型。溶質(zhì)原子可以偏聚到位錯周圍形成各種氣團(tuán)，也可以是均勻不規(guī)則地分布在基體中，這兩種情況都可以使金屬材料的基體造成強(qiáng)化。3 在幾種性質(zhì)類型的交互作用中，溶質(zhì)原子和位錯的彈*互作用最為重要。 晶體中的溶質(zhì)原子是點缺陷的一種，會引起其周圍發(fā)生彈性畸變。3、鋁合金時效強(qiáng)化四個階段在時效熱處理過程中，該合金組織有以下四個階段： 補(bǔ)充：時效強(qiáng)化：過飽和固溶體在室溫放置或加熱到某一溫度保溫，隨著時間延長，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象(1) 形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)G·P（）區(qū)在新淬火狀態(tài)的過飽和固溶體中，銅原子在鋁晶格中的分布是任意的、無序的。時效初期，

51、即時效溫度低或時效時間短時，銅原子在鋁基體上的某些晶面上聚集，形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)，稱G·P（）區(qū)。G·P（）區(qū)與基體保持共格關(guān)系，這些聚合體構(gòu)成了提高抗變形的共格應(yīng)變區(qū)，故使合金的強(qiáng)度、硬度升高。 (2)G·P 區(qū)有序化形成G·P（）區(qū)隨著時效溫度升高或時效時間延長，銅原子繼續(xù)偏聚并發(fā)生有序化，即形成G·P（）區(qū)。它與基體仍保持共格關(guān)系，但尺寸較G·P（）區(qū)大。它可視為中間過渡相，常用”表示。它比G·P（）區(qū)周圍的畸變更大，對位錯運(yùn)動的阻礙進(jìn)一步增大，因此時效強(qiáng)化作用更大，”相析出階段為合金達(dá)到最大強(qiáng)化的階段。 (3)形成過

52、渡相隨著時效過程的進(jìn)一步發(fā)展，銅原子在G·P（）區(qū)繼續(xù)偏聚，當(dāng)銅原子與鋁原子比為1：2 時，形成過渡相。由于的點陣常數(shù)發(fā)生較大的變化，故當(dāng)其形成時與基體共格關(guān)系開始破壞，即由完全共格變?yōu)榫植抗哺?，因此相周圍基體的共格畸變減弱，對位錯運(yùn)動的阻礙作用亦減小，表現(xiàn)在合金性能上硬度開始下降。由此可見，共格畸變的存在是造成合金時效強(qiáng)化的重要因素。(4)形成穩(wěn)定的相過渡相從鋁基固溶體中完全脫溶，形成與基體有明顯界面的獨立的穩(wěn)定相Al2Cu，稱為相此時相與基體的共格關(guān)系完全破壞，并有自己獨立的晶格，其畸變也隨之消失，并隨時效溫度的提高或時間的延長，相的質(zhì)點聚集長大，合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步下降，合金

53、就軟化并稱為“過時效”。相聚集長大而變得粗大。五 綜合題（23分，1題）1、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。1）基體韌度 Ni位錯運(yùn)動阻力，使應(yīng)力松弛；2）穩(wěn)定A， NiA1 ，擴(kuò)大區(qū)，量大時，室溫為A組織； 3）淬透性G，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好；4）回火脆性 Ni促進(jìn)有害元素偏聚；5）Ms ，Ar 馬氏體相變驅(qū)動力。2、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問題：1）淬火加熱時，為什么要預(yù)熱? 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）高速鋼回火工藝一般為560左右，并且進(jìn)行三次，為什么

54、? 4）淬火冷卻時常用分級淬火，分級淬火目的是什么?1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。2）因為高速鋼中碳化物比較穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。3）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

55、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。4）分級淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開裂。3、從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?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；4、試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點。1）Mn淬透性，D油 = 30mm；2）Mn MS，淬火后AR較多，約2022%，使工件變形較

56、??；3）V能克服Mn的缺點，過熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200以下回火；5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷作模具。相關(guān)知識復(fù)習(xí)1、生產(chǎn)一些材料容易出現(xiàn)的問題及其防治措施防銹鋁AlMn 防銹鋁易產(chǎn)生晶內(nèi)偏析，使壓力加工制品在退火時易產(chǎn)生不均勻的粗大晶粒，從而導(dǎo)致板材深沖體表面粗糙，甚至產(chǎn)生裂紋；措施：控制Mn、Fe 含量；鑄錠進(jìn)行高溫均勻化退火；將加熱溫度由390440提高到480520；采用高溫快速退火。AlMg 防銹鋁易出現(xiàn)：a、鈉脆和b、時效軟化現(xiàn)象；措施：a、熔煉時禁止使用鈉鹽做熔劑火覆蓋劑；加入0.004%Sb 或0.02%Bi，消除分布在晶界的Na；b、進(jìn)行組織穩(wěn)定化處理。黃銅脫鋅：表面的鋅在酸性或鹽類溶液中受到腐蝕，使表面殘存一層多孔的純銅；可添加少量砷、鎂元素防止脫鋅；季裂：零件以冷壓力加工成形時，由于其中有殘余內(nèi)應(yīng)力存在，在氨、濕氣、海水作用下，極易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕