金属材料学作业合集详解.docx

为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？答：S容易和Fe结合形成熔点为989℃的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性；P和Fe结合形成硬脆的Fe3P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。所以杂质元素S、P的存在一般是有害的，会影响钢的性能。 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：简单点阵结构和复杂点阵结构。简单点阵结构特点：硬度较高，熔点较高，稳定性较好。复杂点阵结构的特点：相对于简单点阵结构来说，硬度较低，熔点较低，稳定性较低。 简述合金钢中碳化物的形成规律？1.形成什么样的碳化物与合金元素的原子半径有关。2.相似者相溶。3.强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物 4.NM/Nc比值决定了碳化物类型。5.碳化物稳定性愈好，溶解愈难，析出愈难，聚集长大愈难。 合金元素对Fe-Fe3C相图中的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大γ相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭γ相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等；S点左移意味着共析C量减少。E点左移意味着出现莱氏体的含碳量减少。 试解释40Cr13已属于过共析钢，而Cr12钢中出现共晶组织，属于莱氏体钢。 答：由于合金元素Cr的作用是封闭γ相区。使S、E点向左上方移动。意味着共析C量减少。由图1.3可知，含0.4%C、13%Cr的40Cr13不锈钢共析点的含C量小于0.4%。所以属于过共析钢。含1%C、12%Cr的Cr12不锈钢共晶点在含C量小于1%。属于过共晶钢。所以钢中出现共晶组织，属于莱氏体。 什么叫做钢的内吸附现象？其机理和主要影响因素是什么？答：由于钢中存在许多晶体缺陷，合金元素融入后，与这些缺陷产生相互作用，使这些合金元素发生偏聚，偏聚的结果往往是使偏聚元素在缺陷处的浓度大于基体中的平均浓度。这种现象就叫做内吸附。机理：从体系能量角度上分析，溶质原子在缺陷处的偏聚，使系统自由能降低，符合自然界最小自由能原理。合金元素偏聚的热力学理论是：该过程是自发的，其驱动力是溶质原子在缺陷处和晶体的畸变能之差。 影响因素：时间；吸附是原子需要时间来扩散的，所以可控制时间因素来控制吸附。温度；随着温度的下降，C/C0增大，内吸附强烈。缺陷本身；缺陷越混乱，畸变能越高，吸附也越强烈。其他元素；其他元素对偏聚元素的作用主要有间接作用和直接作用两类。不同元素的吸附作用是不同的，也有优先吸附的问题。有些元素的存在往往会影响偏聚元素的吸附过程，这就是其他元素起了一个间接作用。点阵类型；点阵类型对间隙原子有影响。间隙原子在体心立方结构中产生的畸变能要比在面心立方结构和密排立方结构中大，间隙原子在体心立方结构中将产生强烈的吸附。 试述钢在退火态、淬火态及淬火—回火态下，不同合金元素的分布状况。答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。 淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？答：Ti、Nb、V等强碳化物形成元素（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 哪些元素能显著提高钢的淬透性？提高钢淬透性有何作用？答：在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。作用：一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？答：提高回火稳定性的合金元素：Cr、Mn 、Ni、Mo、W、V、Si 作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比同样碳含量的碳钢具有更高的硬度和强度；或者在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而使韧性更好些。 第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生的？如何减轻或消除？第一类回火脆性；脆性特征：①不可逆；②与回火后冷速无关；③断口为晶界脆断。产生原因：钢在200-350℃回火时，Fe3C薄膜在奥氏体晶界形成，削弱了晶界强度；杂质元素P、S、Bi等偏聚晶界，降低了晶界的结合强度。 防止措施：①降低钢中杂质元素的含量；②用Al脱氧或加入Nb（铌）、V、Ti等合金元素细化奥氏体晶粒；③加入Cr、Si调整温度范围；④采用等温淬