河南科技大学金属材料学考试知识点总结

合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。（常用Me 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示） 微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti,  Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 奥氏体形成元素 ：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co等 铁素体形成元素：  在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo，W等 原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。如Cr钢碳化物转变 异位析出：  含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。（Ｗ和Mo既有原位析出又有异位析出） 网状碳化物 ：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。 水韧处理 ： 将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中快冷，使碳化物来不及析出，从而获得获得单相奥氏体组织。（水韧后不再回火） 超高强度钢 ：  用回火M或下B作为其使用组织，经过热处理后  抗拉强度大于1400 MPa  （或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢，均可称为超高强度钢。 晶间腐蚀  ：沿金属晶界进行的腐蚀（已发生晶间腐蚀的金属在外形上无任何变化，但实际金属已丧失强度）    应力腐蚀：钢在拉应力状态下能发生应力腐蚀破坏的现象 n/8规律 ：随着Cr含量的提高，钢的的电极电呈跳跃式增高。即当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也跳跃式显著下降。这个定律叫做n/8规律。 黄铜 ：以Zn为主要合金元素的铜合金。 青铜 ：除黄铜和白铜（铜-镍）合金之外的铜合金。 白铜 ： 以镍为主要添加元素的铜基合金。 灰口铸铁：灰口铸铁中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色。（片状石墨对基体产生割裂作用，并在尖端造成应力集中，故灰口铸铁力学性能较差） 可锻铸铁：可锻铸铁中的碳全部以或大部分以图案絮状的石墨形式存在，它是由一定成分的白口铸铁经长时间高温石墨化退火而形成的。又称韧性铸铁。 蠕墨铸铁：蠕墨铸铁中的碳大部分以蠕虫状石墨形式存在。（高耐热性） 麻口铸铁：：麻口铸铁中的碳一部分以渗碳体形式存在，另一部分以石墨形式存在，端口呈黑白相间。（无实用价值）。 基体钢：指其成分含有高速钢淬火组织中除过剩余碳化物以外的基体化学成分的钢种。（高强度高硬度，韧性和疲劳强度优于高速钢，可做冷热变形模具刚，也可作超高强度钢） 双相钢：是指显微组织主要是由铁素体和５％－２０％体积分数的马氏体所组成的低合金高强度结构钢，即在软相铁素体基体上分布着一定量硬质相马氏体。 黑色组织：高速钢在实际铸锭凝固时，冷速＞平均冷速。合金元素来不及扩散，在结晶和固态相变过程中转变不能完全进行，共析转变形成δ共析体为两相组织，易被腐蚀，在金相组织上呈黑色，而称作黑色组织。 低（中高）合金钢：合金元素总量小于５％的合金钢叫低合金钢。合金含量在５％－１０％之间的合金钢叫中合金钢。大于１０％的高合金钢。 二次硬化:在含有Ti, V, Nb, Mo, W等较高合金钢淬火后，在500- 600℃范围内回火时，在M中析出弥散的W,Mo及V的碳化物，并使钢的硬度明显提高。称二次硬化现象) 二次淬火：贫化的残留A中合金元素和C的含量下降，是Ms点升高，在回火过程中转变为M使钢的硬度提高。 第一章 1、合金元素V、Cr、W、Mo、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？ 答：奥氏体形成元素：C,N,Cu,Mn,Ni,Co,等。 铁素体形成元素： Cr，V，Si，Al，Ti，Mo，W。 V、Cr与α-Fe可形成无限置换固溶体； Mn、Co、Ni与γ-Fe可形成无限置换固溶体。 铁素体不锈钢 1cr17  0cr13Al  奥氏体不锈钢  00cr19Ni10  0cr18Ni9 2、简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量等等临界点）的影响。 答：1．改变奥氏体相区位置  奥氏体形成元素均使奥氏体存在的区域扩大，其中开启γ相区的元素如,Ni Mn含量较多时可使钢在室温下得到单相奥氏体相区。铁素体形成元素均使奥氏体的相区缩小，其中封闭γ相区的元素如Cr Ti Si等超过一定含量时，可使钢在室温获得单相铁素体组织。 2．改变共析转变温度  扩大γ相区的元素，使共析转变温度降低。缩小γ相区的元素，使其升高。） 3．改变Ｓ和Ｅ等临界点的含碳量  几乎所有合金元素均使共析点（S）和共晶点（E）含碳量降低，即S点和E点左移。 ３.合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。 答：答：基本类型：根据碳元素原子半径与过渡族金属元素原子半径的比值将碳化物分为第一类和第二类。第一类：当rc/rMe＜0.59时形成具有有简单晶体结构的碳化物间隙相，称简单间隙碳化物。如W、MO、V、TI等形成的碳化物。rc/rMe>0.59时，形成具有复杂结构的碳化物,称复杂间隙碳化物。如Cr、Mn、Fe形成的碳化物。第二类比第一类稳定性低。 ４．如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？ 答：1）低温回火脆性（第I类，不具有可逆性） 其形成原因：沿条状马氏体的间界析出K薄片； 防止：加入Mo,Ti,V,Al可改善脆性；Si可有效的推迟脆性温度去。 2)高温回火脆性（第II类，具有可逆性） 其形成原因：与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。 防止：在钢中加入适当的W，Mo,Ti等可有效地抑制其它元素偏聚，稀土元素也能抑制回火脆性的产生. ５．如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。 相同点：都发生在合金钢中，含有强碳化物形成元素相对多，发生在淬回火过程中，且回火温度550℃左右。 不同点：二次淬火，，是回火冷却过程中Ar转变为m，是钢硬度增加。二次硬化：回火后，钢硬度不降反升的现象（由于特殊k的沉淀析出） ６．一般地，钢有哪些强化与韧化途径？ 强化　固溶强化　细晶强化　形变强化　第二相强化 韧化　1、细化晶粒2、提高钢的耐回火性3、改善基体韧性4、细化碳化物5、调整化学成分6、形变热处理7、低碳马氏体强韧化８提高冶金质量 █７.２０Ｓｉ２Ｍｎ２ＭｏＶ钢合金化与强韧化机理 答：采用“多元少量”的合金化原则，获得强度塑韧性良好配合，提高钢的淬透性，回火稳定性，抑制回火脆性。 强化：1，固溶强化：加入 Si、Mn、Mo溶于钢的基体中，使晶格畸变产生弹性应力场，与阻碍位错运动，而达到强化效果。2沉淀强化 由于高温下VC沿晶界的析出起钉扎作用，增大位错运动阻力，达到强化效果。3细晶强化 由于VC的弥散分布阻止A晶粒长大，相界面增加，位错阻力增加位错塞积而强化； 韧化：细化晶粒，细化碳化物，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｖ等碳化物形成元素，阻止渗碳体析出长大，从而细化K，而强碳化物形成元素Ｍｏ，Ｖ阻止A晶粒长大，细化基体组织，提高韧度 第二章 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 结构钢 1． 对工程结构钢的基本性能要求是什么？ 答：（1）足够高的强度和韧性；（2）良好的焊接性及一定的耐蚀性（3）良好的成形工艺性。 2．低合金高强度钢的合金化特点 答：以锰为主，Cr，镍 含量较低；微合金化元素有V,Ti,Nb,Mo,B;利用少量磷提高耐大气腐蚀性；加入微量稀土元素，以便脱硫、去气、消除有害杂质、改善夹杂物的形态与分布，提高钢的力学性能，对工艺性能也有好处。 3．微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？试举例说明。   成分 热处理 常用组织 主要性能 调质钢 0.25~0.45%C的C钢或中、低合金钢 退火或正火或正火+高回 淬火＋高温回火+淬或表氮 回火S或回火托氏体 较高强韧性和良好的综合力学性能 弹簧钢 中、高碳素钢或低合金钢 淬火＋中温回火 回火托氏体 高的弹性极限，高的疲劳强度和屈强比，足够的韧性，良好的表面质量，一定的淬透性，良好的耐热性和耐蚀性。           作用：铌，钒或钛作为微合金元素，其作用之一是通过他们的碳化物、氮化物质点阻止奥氏体晶粒在加热时长大，例：微量钛（w小于等于0.02%）以TiN从高温固态钢中析出，呈弥散分布，对阻止奥氏体晶粒长大很有效；作用二是在轧制时延迟奥氏体的再结晶，例:在热加工过程中，通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上，起钉扎作用，有效地阻止奥氏体再结晶的晶界和位错的运动，抑制再结晶过程的进行。 １.调质钢、弹簧钢进行成分、热处理、常用组织及主要性能的比较，并熟悉各自主要钢种。 主要钢种:A.调质钢：按淬透性大小可分为几级： 1）低淬透性钢45，40Cr，45Mn2,  45MnB,  35MnSi 3）中淬透性钢635CrMo,  42MnVB,  40MnMoB ，40CrNi 4）高淬透性钢40CrMnMo,  35SiMn2MoV，40CrNiMo B.弹簧钢：1）Mn弹簧钢：    60Mn，65Mn 2）MnSi弹簧钢：55Si2Mn，60Si2MnA 3）Cr弹簧钢：  50CrMn， 50CrVA, 50CrMnVA  (使用T<300℃ ) 4）耐热弹簧：30W4Cr2VA (可达500℃) 5）耐蚀弹簧：3Cr13, 4Cr13,  1Cr18Ni9Ti （温度<400℃ ） ２.马氏体时效钢与低合金超强钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？   合金化 热处理 强化机制 主要性能 马氏体时效钢 1） 过大γ相区（Ni、Co）； 2） 时效强化（Ni，Ti, Al, Mo, Nb ，Mo）； 3） 为提高塑韧性，必须严格控制杂事元素含量（C,S,N,P） 1）高温奥氏体化后淬火成马氏体（Ms:100~150 ℃ ）； 2）进行时效，产生强烈沉淀强化效应，显著提高强度。 固溶强化 第二相强化 位错强化 高强度，同时具有良好的塑韧性和缺口强度； 热处理工艺简单； 淬火后硬度低，冷变形性能和切削性能好； 焊接性较好 低合金超强钢 1）保证钢的淬透性（Cr, Mn, Ni）； 2）增加钢的抗回火稳定性（V, Mo）； 3）推迟低温回火脆性（Si）； 4）细化晶粒（V,Mo）。 淬火 + 低温回火或等温淬火 使用状态下的组织为回火马氏体或下贝氏体 加入一定量的合金元素如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、V等进行综合合金化来有效地提高钢的过冷奥氏体的稳定性 强度高；成本低廉；生产工艺较简单； 韧塑性较差； 缺口敏感性大； 焊接性不太好。           3、 GCr15钢是什么类型的钢？这种钢中碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？其预先热处理和最终热处理分别是什么？