金属材料复习 农大.docx

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金属材料复习农大

耐热钢

一．提高抗氧化性的途径：

1、提高钢氧化膜稳定性

2、形成致密、稳定的氧化膜

二．钢的热强性指标

1.蠕变极限：

试样在一定温度下和规定的持续时间内，产生蠕变变形量或蠕变速率等于某规定值时的最大应力。

2.持久强度：

持久强度极限是试样在一定温度和规定的持续时间内引起断裂的最大应力值。

3.高温疲劳强度：

在高温疲劳时只有条件疲劳极限，即把在某一规定的循环次数下而不断裂时的最大应力作为疲劳极限。

4.持久寿命：

在一定温度和规定应力作用下，从作用开始到拉断的时间。

5.应力松弛：

应力松弛现象是在具有恒定总变形的零件中，随时间延长而自行降低应力的现象。

三．提高热强性的途径

1.强化基体

2.强化晶界

3.弥散强化

4.热处理

不锈钢

1．不锈钢的分类

1.M不锈钢（马氏体不锈钢）

2.F不锈钢（铁素体不锈钢）

重点：

3.A不锈钢（奥氏体不锈钢）：

Ⅰ.为什么容易出现晶界腐蚀：

焊缝和热影响区会沿着晶界析出（Cr，Fe）23C6，晶界附近区域产生贫Cr区。

Ⅱ.为防止A不锈钢的晶间腐蚀，可采取以下措施：

（1）降低钢中的含C量；

（2）加入Ti、Nb，析出特殊K，稳定组织；

（3）进行1050~1100℃的固溶处理，保证Cr含量；

（4）对非稳定性A不锈钢进行退火处理，使A成分均匀化，消除贫Cr区;

（5）对稳定性钢，通过热处理形成Ti、Nb的特殊K，以稳定固溶体中Cr含量，保证含Cr量水平。

4.A-F复相不锈钢（奥氏体–铁素体双相不锈钢）

5.沉淀硬化不锈钢

高速钢

1.合金元素的主要作用：

①C：

形成足够数量的各类碳化物

②W：

㈠获得热硬性的主要元素

㈡560℃回火→析出W2C→弥散强化→提高钢的耐磨性

㈢W＞20%时→碳化物不均匀性明显增加→强度、塑性大为降低

㈣强烈降低钢的热导率→高速钢的导热性差→高速钢的加热和冷却必须缓慢进行

③Mo：

㈠1%Mo可取代1.5%~2.0%W：

W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V钢可代用

㈡钨钼系高速钢中碳化物较细小、分布较均匀，具有较好的强韧性和耐磨性；在950~1150℃热塑性良好，便于热加工

㈢碳化钼不如碳化钨稳定→含钼高速钢的脱碳倾向较大→过热敏感性较大→淬火加热时的气氛、温度和时间控制较严

④V：

㈠主要以VC存在。

㈡显著提高钢的热硬性。

㈢提高硬度和耐磨性。

㈣有效细化晶粒，降低过热敏感性。

⑤Co：

㈠含量主要为5%、8%和12%三个级别。

㈡显著提高钢的热硬性。

㈢降低钢的韧性、增大钢的脱碳倾向。

2.热处理特点：

①采用一次或两次预热：

防止工件加热时变形、开裂，减少脱碳。

②淬火温度高：

温度高→合金元素溶入奥氏体的数量多→淬火后马氏体的合金浓度高→高的红硬性。

③采用分级淬火：

减少工件变形并提高韧性。

3.回火温度高，回火次数多的原因：

①马氏体中析出弥散M2C和MC碳化物，产生二次硬化效应，消除残余奥氏体和内应力；

②温度高是为了提高二次硬化效果；

③回火次数多一方面增强二次硬化效果；另一方面主要是为了利用二次淬火来降低残余奥氏体的含量，也间接提高了性能。

4.铸态组织组成

①莱氏体

②马氏体和残余奥氏体

③α和共析体

第三章

1.淬透性原则：

淬透性相同的同类调质钢，可以互相代用。

2.轴承钢基本质量要求

（1）纯净

（2）组织均匀

（3）原始组织必须无缩孔、皮下气泡、白点和过烧

3.碳化物分布类型

（1）碳化物液析：

枝晶偏析引起，尺寸较大，具有高的硬度和脆性

（2）带状碳化物：

二次碳化物偏析，碳化物偏析区沿轧制方向伸长呈带状分布，直接影响钢的冷、热加工性能，严重损害轴承的接触疲劳寿命

（3）网状碳化物：

由二次碳化物析出于奥氏体晶界造成，会降低钢的冲击韧性

4.碳化物分布均匀的原因

非金属夹杂物和碳化物不均匀性会都造成冶金质量缺陷。

轴承钢由这种冶金质量缺陷造成的失效占总失效的65％

5.弹簧钢的基本成型方式

（1）热成型弹簧：

适用于大型弹簧

（2）冷成型弹簧：

适用于小型弹簧

第二章

1.低合金高强度钢的基本成分：

（1）C：

增强固溶强化效果和珠光体含量；

量多时降低塑韧性、焊接性和冷成型性。

（2）Si：

含量多时会大大降低塑韧性

强化铁素体（F）的作用比较显著

（3）Mn：

含量多时会大大降低塑韧性

固溶强化作用大

有一定的细化晶粒作用。

（4）Nb、V、Ti、Al：

形成稳定细小的碳、氮化物+沉淀强化提高强度和韧性

改善焊接性；

（5）稀土元素：

脱氧去硫吸氢，改善塑韧性，降低韧脆转变温度。

综合以上，所以，低合金高强度钢的基本成分应考虑低C、稍高的Mn含量，并用适当的Si强化。

2.会有效提高合金元素耐大气腐蚀的合金元素：

Cu、P、Cr、Ni

第一章

1.淬透性：

在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即钢淬火时获得马氏体的能力。

2.淬硬性：

在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度形成的马氏体能够达到的最高硬度，也称可硬性。

主要和含碳量有关，C越高，淬火后硬度也越高。

3.钢的强化机制（四种）有何特点？

（1）固溶强化：

提高强度的同时，有韧性损失。

（2）位错强化：

强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。

（3）细晶强化：

既提高了钢的强度，又提高了塑韧性，是最理想的强化方法。

（4）第二相弥散强化：

有效提高强度，但稍降低塑韧性。

4.提高钢韧度的合金化途径

（1）细化晶粒、组织：

Ti、Nb、V、Mo等；

（2）提高钢的回火稳定性：

强K形成元素；

（3）改善基体韧度：

Ni；

（4）细化碳化物：

适量Cr、V，使K小而圆；

（5）降低或消除钢的回火脆性：

W、Mo；

（6）在保证强度水平下，适当降低含碳量；

（7）提高冶金质量，减少杂质；

（8）通过合金化形成一定量的残余奥氏体。

5.合金钢的回火转变中回火过程有哪几个阶段（3点）

（1）马氏体分解、

（2）残留奥氏体转变、（3）奥氏体随着碳化物析出

6.钢的回火脆性：

钢回火时，韧度并非单调上升，而是在200~350℃之间和450~650℃之间出现两个低谷，即显著下降。

（1）第一类回火脆性：

出现在250~350℃回火的马氏体中，也称为低温回火脆性或不可逆回火脆性。

特征：

不可逆；

脆性产生与回火后的冷却速度无关；

脆性表现为晶界脆断。

（2）第二类回火脆性：

钢在450~650℃加热或冷却时缓慢通过这一温度区间时出现，也称为高温回火脆性或可逆回火脆性。

特征：

可逆；

由回火后慢冷产生，回火后快冷可以抑制；

脆性也表现为晶界脆断。

7.二次硬化：

Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较高的高合金钢回火时，硬度并不随着回火温度升高而单调降低，而是在某一温度后反而开始增大并在另一更高温度达到峰值。

8.二次淬火：

含碳化物形成元素尤其是强碳化物形成元素含量高的高合金钢中，残余奥氏体十分稳定，甚至在500-600℃回火时仍不分解，而是在冷却过程中部分转变成马氏体，使钢硬度提高。

9.过热敏感性：

钢淬火加热时，奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。

10.合金钢中碳化物形成的一般规律

（1）形成怎样的碳化物和合金元素的原子半径有关。

rc/rM＜0.59，形成简单晶格结构；

rc/rMe＞0.59，形成复杂晶格结构。

（2）合金元素量较少时，会溶解于其它碳化物，形成复合碳化物。

（3）相似者互溶：

有些碳化物之间是可以互溶的。

如果形成碳化物的元素在晶体结构、原子尺寸和电子因素方面都相似的话，两者的碳化物可以完全互溶，否则只能有限溶解。

（4）强者先，依次成：

强碳化物形成元素总是优先和碳结合形成碳化物，随着钢中碳含量的增加，依次形成碳化物。

若碳含量有限，则较弱的碳化物形成元素将溶入固溶体中，而不形成碳化物。

11.决定溶质在间隙固溶体中固溶度的因素：

（1）熔剂金属的晶体结构

（2）原子尺寸

（3）间隙位置

12.合金方面相组成：

（1）铁基固溶体

（2）碳化物和氮化物

（3）金属间化合物

（4）非金属相

13.合金元素对铁碳相图的影响（具体见第一章PPT）

（1）合金元素对S、E点的影响：

缩小γ相区元素使S、E点向左上方移动，GS线上移。

扩大γ相区元素使S、E点向左下方移动，GS线下沉。

（2）合金元素对临界点的影响

奥氏体形成元素降低A3温度

铁素体形成元素使A3温度升高

仅供参考