第一章鋼的合金化原理作業(yè)題參考答案要點

第一章鋼的合金化原理作業(yè)題參考答案要點1、名詞解釋：1）合金元素：特別添加到鋼中用以改變鋼的組織、提高鋼的性能的化學元素。2）微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti和B等，當其含量只在0.2%左右甚至更低時（如B0.002%）時，也會顯著地影響鋼的組織與性能，將這種化學（合金）元素稱為微合金元素。3）原位析出：在淬火回火過程中，合金元素溶解于原滲碳體中，當其溶解度超過其最大溶解量后，合金滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟锏奈龀龇绞健?）離位析出：在淬火回火過程中，直接從a相中析出特殊碳化物的析出方式。5） 二次硬化：在強K形成元素含量較高的合金鋼淬火后，在500-600C范圍內(nèi)回火時，在a相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物，并使鋼的HRC和強度提高的現(xiàn)象。6） 二次淬火：在強K形成元素含量較高的合金鋼淬火后，殘余奧氏體十分穩(wěn)定，甚至加熱到500-600C回火時升溫與保溫時中仍不分解，而是在冷卻時部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度和強度提高的現(xiàn)象。2、 說明鋼中常用合金元素（V，Mo，Cr，Ni，Mn，Si，Al,B）對珠光體（貝氏體）轉(zhuǎn)變影響的作用機制。答：（1）對珠光體轉(zhuǎn)變影響的作用機制：P20（2）對貝氏體轉(zhuǎn)變影響的作用機制：P203、 以低碳回火馬氏體鋼20SiMn2MoVB為例，說明其合金化及熱處理（淬火加低溫回火）中存在哪些強化與韌化途徑？答：低碳回火馬氏體鋼通過合金化與熱處理工藝相結(jié)合，在實現(xiàn)強化的同時，保證有較好的韌性。主要體現(xiàn)在以下方面：（1）強化：C及合金元素的固溶強化；加入Si,Mn等合金元素能提高奧氏體的過冷能力，從而細化晶粒；加入V、Ti后的彌散強化;加入V、Ti后的細化晶粒作用；馬氏體中大量位錯的位錯強化。（2）韌化：低碳馬氏體為位錯型馬氏體，韌性較好；Ni,Mn韌性元素的加入有利于提高韌性；工藝中的快冷、加入的合金元素對奧氏體過冷能力的提高、第二相粒子對晶粒長大的抑制作用，均能使馬氏體晶粒細化，從而提高韌性；通過加入Si對低溫回火脆性溫度的延遲作用以及鋼的回火穩(wěn)定性的增加，可以適當提高回火溫度，從而提高韌性水平。4、為何Si-Mn-Mo-V復(fù)合添加可以大大提高鋼的淬透性？答：Si、Mn、Mo、V這四種合金元素提高過冷奧氏體穩(wěn)定性的機制不同。（1）Si在鋼中不形成碳化物，也不溶于體，因此碳化物晶核形成必須等待硅的擴散（推遲P轉(zhuǎn)變）。另外，Si能提高鐵原子間作用力，提高鐵的自擴散激活能，推遲P和B轉(zhuǎn)變；（2） Mn是擴大丫相區(qū)元素，大大增加了a形核功；且錳也是碳化物形成元

素，推遲合金滲碳體的形核與長大，因此錳不僅使C曲線向右移，且使之向下移；（3） Mo是中強碳化物形成元素，除了推遲珠光體轉(zhuǎn)變時碳化物的形核與長大外，還增加了鐵原子間的結(jié)合力，提高鐵的自擴散激活能，推遲P和B轉(zhuǎn)變。另外Mo對C原子的擴散的牽制作用也有利于推遲轉(zhuǎn)變。（4）V是強碳化物形成元素，主要是通過推遲珠光體轉(zhuǎn)變時碳化物的形核與長大來推遲P轉(zhuǎn)變；同樣Mo對C原子的擴散的牽制作用也有利于推遲P和B轉(zhuǎn)變。因此，Si-Mn-Mo-V復(fù)合添加，將強、中強、弱碳化物形成元素與非碳化物形成元素相結(jié)合、將各種不同的推遲P轉(zhuǎn)變及B轉(zhuǎn)變的機制相結(jié)合，就能更好的提高過冷奧氏體穩(wěn)定性，大大提高鋼的淬透性。5、課本P45：題1－15。答：合金元素加入到鋼中，主要存在形式是固溶和形成化合物相，通過固溶強化和第二相強化來提高強度水平。然而，固溶水平的高低、形成的化合物的形狀、粗細、數(shù)量等有很大差異，這些會直接影響到性能提高的水平。通過合理適當?shù)墓に嚳刂铺貏e是熱處理工藝的控制，可以更好地控制固溶的水平、化合物形成的形狀、粗細、數(shù)量，如回火過程中的特殊碳化物比原始碳化物細小得多，對強度的貢獻更大；另外，冷卻速度的變化不僅可以得到大量非平衡組織如M、B等，還可以利用合金元素提高淬透性能力、合金元素產(chǎn)生的細化作用、化合物（碳化物）析出強化作用、韌化元素對韌性的影響、耐熱元素對熱強性的影響等來提高鋼的各種性能?？膳e例（若是問答題）。6、課本P45：題1－16。答：（1）細化晶粒；（2）降低有害元素的含量；（3）加入能提高韌性的合金元素（韌化元素），如Ni,Mn；（4）防止預(yù)存的顯微裂紋；（5）形變熱處理（主要是細化）；（6）利用穩(wěn)定的殘余奧氏體來提高韌性；（7）盡量減少在鋼基體中或在晶界上存在粗大的碳化物或其它化合物相，等。7、課本P45：題1－18。答：（1）鋼的強化機制主要有固溶強化、細晶強化、沉淀強化和亞結(jié)構(gòu)（位錯）強化。（2）一般鋼的強化工藝主要是淬火-回火，主要是因為淬火-回火工藝本身是上述四種強化方式的綜合體現(xiàn)，只不過在不同的回火溫度下，各種強化方式體現(xiàn)的主次關(guān)系不同，對強度增量的貢獻有差異。（可舉例）第二章