材料科學基礎知識點總結

1、材料科學基礎知識點總結。沉淀強化：沉淀硬化（析出強化）：指金屬在過飽和固溶體中溶質原子偏聚區(qū)和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導致硬化的一種熱處理工藝。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經冷加工后，在 400500 或 700800 進行沉淀硬化處理，可獲得很高的強度彌散強化：穩(wěn)定的彌散碳化物可以細化晶粒。在熱處理加熱過程中，新生相要長大，它的相界（晶界）就要行外推移，如果沒有阻礙的話，這個推移速度是比較快的，也就是說晶粒長得很快，最終會很大。如果有了穩(wěn)定的彌散分布的碳化物的存在，這些碳化物對新相的晶界的推移有阻礙（駐扎）作用，使晶界推移速度減慢，使晶粒不易長大，從而顯現出細化晶粒的效果。

2、冷脆性跟熱脆性的區(qū)別：鐵脆有兩種情況 一種是冷脆性 一種是熱脆性 冷脆性金屬材料在低溫下呈現的沖擊值明顯降低的現象。大多是含磷元素高引起，象當年泰坦尼克號沉船事件，后來有人分析是制船鋼板冷脆性引起的。 另外碳也能增加鋼的冷脆性和時效敏感性，使鐵的可塑性和抗沖擊性降低。 熱脆性指某些鋼材400500溫度區(qū)間長期停留后室溫下的沖擊值有明顯下降的現象。在高溫時并不表現出脆性，只有用常溫沖擊試驗才能表現出脆性上升，可比正常值下降5060以上。低合金鉻鎳鋼、錳鋼、含銅鋼易有熱脆性.當含硫量達到一定程度時,就會出現熱脆性的性質. 你的情況可能是含碳量多，或含有過量硫磷和溶銅。鋁合金的強化處理：1. 細化晶

3、粒，從熔鑄開始改善鑄錠的晶粒度。一般來說，晶粒越細小，其強度、塑性越高。2.加工硬化，經過冷加工以后的型材強度提高，但塑性降低。即抗拉強度提高，延伸率降低。3.鋁合金分為可熱處理強化合金和不可熱處理強化合金。即某些合金可以通過固溶熱處理+時效提高其強度。其機理是2. 固溶熱處理:將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝 3. 時效處理可分為自然時效和人工時效兩種自然時效是將鑄件置于露天場地半年以上，便其緩緩地發(fā)生形，從而使殘余應力消除或減少，人工時效是將鑄件加熱到550650進行去應力退火，它比自然時效節(jié)省時間，殘余應力去除較為徹底.4. 根據合金本

4、性和用途確定采用何種時效方法。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時效，有些必須人工時效。 從合金強化相上來分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然時效，而需要在高溫下使用或為了提高合金的屈服強度時，就需要采用人工時效來強化。比如LY11和LY12，40度以下自然時效可以得到高的強度和耐蝕性，對于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6鉚釘用合金則需要人時效。含有主要強化相為MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工時效強化，才能達到它的最高強度。對于一般鋁合金，自然時效時，屈服強度稍低而耐蝕性較好，采用人時效時，合金屈服強度較高而伸長

5、率和耐蝕性都降低。對于鋁鋅鎂銅系合金入LC4則相反，當采用人工時效時，合金耐蝕性比自然時效好。5. 鋁合金淬火實際上就是利用合金元素在鋁中具有較大的固溶度，且固溶度隨溫度降低而急劇減小的特點，將鋁合金加熱到某一溫度后急冷（通稱為“淬火”），從而得到過飽和固溶體。時效則是將這種過飽和鋁基固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度，基體中可沉淀出彌散強化相的過程。組織：根據時效溫度和時間的不同，會發(fā)生析出相的彌散，聚集長大等變化；性能：時效使合金的強度和硬度隨時間的延長而增高，但塑性和任性降低。 鋼的淬火是把鋼加熱到臨界點以上，保溫并隨之以大于臨界冷卻速度冷卻，以得到介穩(wěn)態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝

6、?；鼗鹗钱斾撊愠神R氏體時再加熱的過程，分4個階段進行，分別是 馬氏體的分解，殘余奧氏體的轉變，碳化物的轉變，相狀態(tài)的變化以及碳化物的聚集長大，這是組織方面；而 性能方面可以減少或消除殘余應力，提高韌性和塑性，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合。 由此看出相同點是都會有析出相的變化，不同的是鋁合金淬火是在固溶溫度，而鋼淬火是在奧氏體轉變溫度以上，以獲得奧氏體組織；且時效是為了增加強度，是鋁合金的一種強化機制，而回火是為了增加韌性，釋放淬火應力6. 能否用彌散強化跟沉淀強化來提高鋁合金的彈性模量？彈性模量是工程材料重要的性能參數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從

7、微觀角度來說，則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。凡影響鍵合強度的因素均能影響材料的彈性模量，如鍵合方式、晶體結構、化學成分、微觀組織、溫度等。因合金成分不同、熱處理狀態(tài)不同、冷塑性變形不同等，金屬材料的楊氏模量值會有5%或者更大的波動。但是總體來說，金屬材料的彈性模量是一個對組織不敏感的力學性能指標，合金化、熱處理（纖維組織）、冷塑性變形等對彈性模量的影響較小，溫度、加載速率等外在因素對其影響也不大，所以一般工程應用中都把彈性模量作為常數。 彈性模量可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標，其值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應力作用下，發(fā)生彈性變形越

8、小。彈性模量E是指材料在外力作用下產生單位彈性變形所需要的應力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標，相當于普通彈簧中的剛度。7. W18Cr4v是高速鋼熱處理工藝較為復雜，必須經過退火、淬火、回火等一系列過程。退火的目的是消除應力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火。退火溫度一般為860880。淬火時由于它的導熱性差一般分兩階段進行。先在800850預熱(以免引起大的熱應力)，然后迅速加 熱到淬火溫度12201250，后油冷。工廠均采用鹽爐加熱。8. 淬火后因內部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉變，進一步提高硬度和耐磨性，一般要進行2

9、3次回火，回火溫度560，每次保溫1小時。9. 能否用一次長時間的回火處理代替？因為一次回火不能完全消除殘奧，因為我們知道高速鋼淬火后含有大量的殘余奧氏體，當第一次回火的時候隨著回火的時間延長，由于奧氏體總的合金元素含量減少，使Ms點上升，并在回火冷卻過程中一部分殘余奧氏體才能轉變成馬氏體，但是每次回火殘余奧氏體含量只能降低一定的比例，而不能全部轉化為馬氏體，所以要進行多次回火，一般一次回火后還有10%，二次回火后4%，三次后還有1-3%。一般淬火后的是25%-35%，硬度也是隨著回火的次數上升一般情況下是64-64.5-65。就算你用在長的回火時間也是沒用的，因為轉變過程是在冷卻過程中轉變的

10、 冷熱兩種模具鋼的區(qū)別 一、冷作模具鋼 冷作模具鋼包括制造沖截用的模具（落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀）、冷鐓模和冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等 1.冷作模具鋼的工作條件及性能要求 冷作模具鋼在工作時由于被加工材料的變形抗力比較大，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此，冷作模具的正常報廢原因一般是磨損也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。 冷作模具鋼與刃具鋼相比有許多共同點。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行、其不同之處在于模具形狀及加I工藝復雜而且摩擦面積大磨損可能性大所以修磨起來困難。因此要求具有更高的耐磨化模具工作時承受沖壓

11、力大又由于形狀復雜易于產生應力集中，所以要求具有較高的韌性；模具尺寸大、形狀復雜所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性?？傊?，冷作模具鋼在淬透性、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒要求（因為是冷態(tài)成形），所以也相應形成了一些適于做冷作模具用的鋼種，例如，發(fā)展了高耐磨、微變形冷作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。下面結合有關鋼種選用進一步說明。 2.鋼種選擇 通常接冷作模具的使用條件，可以將鋼種選擇分為以下四種情況： （1）尺寸小、形狀簡單、輕負荷的冷作模具。例如小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造。這類鋼

12、的優(yōu)點是；可加工性好、價格便宜、來源容易。但其缺點是：淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，只適于制造一些尺寸小、形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷像模等。 （2）尺寸大、形狀復雜、輕負荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國近年來發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼可代替或部分代替含Cr的鋼。 9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小，而淬透性比碳素工具鋼大其價格只比后者高約30因此是一個值得推廣使用的鋼種。

13、但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高，在生產使用中發(fā)現有碎裂現象另外回火穩(wěn)定性較差，回火溫度一般不超過180在200回火時抗彎強度及韌性開始出現低值。 9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質中淬火。對于一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具，可采用奧氏體等溫淬火。 （3）尺寸大、形狀復雜重負荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的。 近年來用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應指出，此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處而用它的高淬透性和高耐磨性。為此在熱處理工藝上也應有所區(qū)別。 選

14、用高速鋼做冷模具時應采用低溫淬火以提高韌性。例如 W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290。而做冷作模具時，則應采用1190的低溫淬火。又如 W6Mo5Cr4V2鋼采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。 4)受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均采用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等其對口單薄使用時又受沖擊負荷作用則應以要求高的沖擊韌性為主。為了解決這一矛盾可采取以下措施降低合碳量采用亞共折鋼以避免由于一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；加入Si、Cr等合金元素以提高鋼的回火穩(wěn)

15、定性和回火溫度（240一270回火）這樣有利于充分消除淬火應力使嘰提高而又不致降低硬度；加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si；、5CrW2Si等。 3.充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑 在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時，一個很突出的問題是鋼的脆性大使用中易開裂。為此，必須用充分鍛打的方法細化碳化物除此之外應發(fā)展新鋼種。發(fā)展新鋼種的著眼點，應是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數量。近年來國內研制并推廣以下幾種新鋼種、如表4.11所示。 Cr4W2MoV 鋼具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等優(yōu)點并具有較好的回火穩(wěn)定性及綜合力學性能

16、用干制造硅鋼片沖模等可使壽命比Cr12MoV鋼提高13倍以上但此鋼鍛造溫區(qū)范圍較窄，鍛造河縣開裂應嚴格控制鍛造溫度和操作規(guī)認Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變形小、淬透性高有空淬微變形模具鋼之稱7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善。二、熱作模具鋼 1.熱作模具的工作條件 熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述熱作模具工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。因此會帶來以下兩方面的問題： （l）模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時其模腔表面溫度可達300400以上熱擠壓?？蛇_500

17、一800以上；壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低，在使用中易發(fā)生打垛。為此對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑，即加入Cr、W、Si等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。 （2）模腔表層金屬產生熱疲勞（龜裂）。熱模的工作特點是具有間歇性每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此熱模的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮，即反復承受拉壓應力

18、作用其結果引起模腔表面出現龜裂，稱為熱疲勞現象，由此，對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求即具有高的熱疲勞抗力。一般說來，影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有： 鋼的導熱性。鋼的導熱性高，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導熱性與合碳量有關，含碳量高時導熱性低，所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼。在生產中通常采用中碳鋼（C0.3%50.6%）合碳量過低會導致鋼的硬度和強度下降也是不利的。 鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點（Acl）越高鋼的熱疲勞傾向性越低。因此一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。 2.常用熱作模具用鋼 （1）錘鍛

19、模用鋼。一般說來，錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用故對鋼的力學性能要求較高，特別是對塑變抗力及韌性要求較高；二是錘鍛模的截面尺寸較大（400mm）故對鋼的淬透性要求較高，以保證整個模具組織和性能均勻。 常用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料。對特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。 （2）熱擠壓模用鋼，熱擠壓模的工作特點是加載速度較慢，因此，模腔受熱溫度較高，通?？蛇_500一800。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩(wěn)定性）和高的耐熱疲勞性能為主。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小，常小于 7090 mm。 常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5Cr型等熱作模具鋼其化學成