金属材料学复习题(整理版).doc

第一章 合金化 合金元素: 微合金元素 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 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 铁素体形成元素 Ti 等。 原位析出离位析出 如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、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？哪些能在(-Fe中形成无限固溶体？哪些能在(-Fe 中形成无限固溶体？ 铁素体形成元素V、Cr、W、Mo、Ti、Al奥氏体形成元素Mn、Co、Ni、Cu能在(-Fe中形成无限固溶体V、Cr能在(-Fe 中形成无限固溶体Mn、Co、Ni3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？ 3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素 分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与 γ-Fe无限互溶. b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。 （2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 b.缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等 （3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。 4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降； (2)缩小γ相区的元素使A1，A3升高。当Mo8.2%, W12%,Ti1.0%,V4.5%,Si8.5%，γ相区消失。 3.）改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。（提问：对组织与性能有何影响呢？） 5．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。 基本类型MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型； （强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：TiZrNbVW,MoCrMnFe） 各种K相对稳定性如下：MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C 6．主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。答：Ti, Nb, Zr, V W，Mo,Cr：1）推迟K形核与长大； 2）增加固溶体原子间的结合力，降低Fe的自扩散激活能。作用大小为：CrWMo Mn：（Fe,Mn）3C,减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大；扩大γ相区，强烈推迟γ→α转变，提高α的形核功； Ni：开放γ相区，并稳定γ相，提高α的形核功（渗碳体可溶解Ni, Co） Co：扩大γ相区，但能使A3温度提高（特例），使γ→α转变在更高的温度进行，降低了过冷γ的稳定性。使C曲线向左移。 Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在渗碳体中，必须扩散出去为K形核创造条件；Si可提高Fe原子的结合力。 B，P，Re：强烈的内吸附元素，富集于晶界，降低了 γ的界面能，阻碍α相和K形核。 7．合金元素对马氏体转变有何影响？ f温度的影响； 改变马氏体形态及精细结构（亚结构）。 除Al,Co 外，都降低Ms温度，其降低程度：强C→Mn→Cr→Ni→V→Mo,W,Si弱 提高γ’含量：可利用此特点使Ms温度降低于0℃以下，得到全部γ组织。如加入Ni,Mn,C,N等 合金元素有增加形成孪晶马氏体的倾向，且亚结构与合金成分和马氏体的转变温度有关. 8．如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？ 防止：加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚. 9．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。) 二次淬火：在强K形成元素含量较高的合金钢中淬火后γ’十分稳定，甚至加热到500-600℃回火时升温与保温时中仍不分解，而是在冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高。 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） 10．一般地，钢有哪些强化与韧化途径？ 宏观上：钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。 微观上：在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须 。 （主要机制有：固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化、沉淀强化、时效