【正文】 ：開放 γ 相區(qū)，并穩(wěn)定 γ 相，提高 α 的形核功（滲碳體可溶解 Ni, Co）Co：擴大 γ 相區(qū)，但能使 A3 溫度提高（特例），使 γ→α 轉(zhuǎn)變在更高的溫度進行，降低了過 冷 γ 的穩(wěn)定性。使 C 曲線向左移。Al, Si ：不形成各自 K，也不溶解在滲碳體中，必須擴散出去為 K 形核創(chuàng)造條件；Si 可提 高 Fe 原子的結(jié)合力。B，P，Re：強烈的內(nèi)吸附元素，富集于晶界，降低了 γ 的界面能，阻礙 α 相和 K 形核。7．合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變有何影響？答：合金元素的作用表現(xiàn)在： 1）對馬氏體點 MsMf 溫度的影響； 2）改變馬氏體形態(tài)及精細(xì)結(jié)構(gòu)（亞結(jié)構(gòu)）。除 Al,Co 外，都降低 Ms 溫度，其降低程度：強 C→Mn→Cr→Ni→V→Mo,W,Si 弱 提高 γ’含量： 可利用此特點使 Ms 溫度降低于 0℃以下，得到全部 γ 組織。如加入 Ni,Mn,C,N 等 合金元素有增加形成孿晶馬氏體的傾向，．如何利用合金元素來消除或預(yù)防第一次、第二次回火脆性？答：1）低溫回火脆性（第 I 類，不具有可逆性）其形成原因：沿條狀馬氏體的間界析出 K 薄片； 防止：加入 Si, 脆化溫度提高 300℃；加入 Mo, 減輕作用。2)高溫回火脆性（第 II 類，具有可逆性）其形成原因：與鋼雜質(zhì)元素向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。防止：加入 W，Mo ．如何理解二次硬化與二次淬火兩個概念的相關(guān)性與不同特點。答：二次硬化:在含有 Ti, V, Nb, Mo, W 等較高合金鋼淬火后，在 500600℃范圍內(nèi)回火時，在 α 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。(但只有離位析出時 才有二次硬化現(xiàn)象)二次淬火：在強 K 形成元素含量較高的合金鋼中淬火后 γ’十分穩(wěn)定，甚至加熱到 500600℃ 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，使鋼的硬度提高。相同點：都發(fā)生在合金鋼中，含有強碳化物形成元素相對多，發(fā)生在淬回火過程中，且回火 溫度 550℃左右。不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中 Ar 轉(zhuǎn)變?yōu)?m，是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現(xiàn)象（由于特殊 k 的沉淀析出）10．一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？答 1）強化的主要途徑 宏觀上：鋼的合金化、冷熱加工及其綜合運用是鋼強化的主要手段。微觀上： 在金屬晶體中造成盡可能多的阻礙位錯運動的障礙； 或者盡可能減少晶體中的可動 位錯，抑制位錯源的開動，如晶須。（主要機制有：固溶強化、細(xì)晶強化、位錯強化、“第二相”強化、沉淀強化、時效強化、彌 散強化、析出強化、二次硬化、過剩相強化）2）韌化途徑：細(xì)化晶粒；降低有害元素的含量； 防止預(yù)存的顯微裂紋；形變熱處理； 利用穩(wěn)定的殘余奧氏體來提高韌性； 加入能提高韌性的 M，如 Ni, Mn； 盡量減少在鋼基體中或在晶界上存在粗大的 K 或其它化合物相。第二章 工程結(jié)構(gòu)鋼1． 對工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？答：（1）足夠高的強度、良好的塑性。（2）適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性。（3）良好的工藝性能。2．合金元素在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是什么？為什么考 慮采用低 C？答：為提高碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的強度，而加入少量合金元素，利用合金元素產(chǎn)生固溶強化、細(xì) 晶強化和沉淀強化。利用細(xì)晶強化使鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的降低，來抵消由于碳氮化物沉淀 強化使鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的升高?？紤]低 C 的原因：（1）C 含量過高，P 量增多，P 為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使 FATT50(℃)增高。（2）C 含量增加，會使 C 當(dāng)量增大，當(dāng) C 當(dāng)量 時，會使鋼的可焊性變差，不利于工 程結(jié)構(gòu)鋼的使用。3．什么是微合金鋼？微合金化元素在微合金化鋼中的主要作用有哪 些？試舉例說明。答：微合金鋼：利用微合金化元素 Ti, Nb, V； 主要依靠細(xì)晶強化和沉淀強化來提高強度； 利用控制軋制和控制冷卻工藝高強度低合金鋼 微合金元素的作用： 1）抑制奧氏體形變再結(jié)晶； 例：再熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出鈮、鈦、釩的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯 上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯的運動，抑制再結(jié)晶過程的進行。2)阻止奧氏體晶粒長大； 例：微量鈦（w≤%）以 TiN 從高溫固態(tài)鋼中析出，呈彌散分布，對阻止奧氏體晶粒長 大很有效。3)沉淀強化； 例： w(Nb)≤%時,細(xì)化晶粒造成的屈服強度的增量Δ ζ G 大于沉淀強化引起的增量 ΔδPh。當(dāng) w(Nb)≥%時, Δ ζ Ph 增量大大增加,而Δ ζ G 保持不變。4)改變與細(xì)化鋼的組織 例：在軋制加熱時，溶于奧氏體的微合金元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低了發(fā)生先共 析鐵素體和珠光體的溫度范圍，低溫下形成的先共析鐵素體和珠光體組織更細(xì)小，并使相間 沉淀 Nb(C,N)和 V(C,N)的粒子更細(xì)小。4．低碳貝氏體鋼的合金化有何特點？解： 合金元素主要是能顯著推遲先共析 F 和 P 轉(zhuǎn)變，但對 B 轉(zhuǎn)變推遲較少的元素如 Mo，B，可得到貝氏體組織。1）加入 Mn, Ni, Cr 等合金元素，進一步推遲先共析 F 和 P 轉(zhuǎn)變，并使 Bs 點下降，可得到 下 B 組織； 2)加入微合金化元素充分發(fā)揮其細(xì)化作用和沉淀作用； 3)低碳,使韌性和可焊性提高。第三章 機械制造結(jié)構(gòu)鋼 1．名詞解釋1）液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小區(qū)域內(nèi)從液態(tài)結(jié)晶時析出的碳化物。2）網(wǎng)狀碳化物：過共析鋼在熱軋（鍛）加工后緩慢冷卻過程中由二次碳化物以網(wǎng)狀析出于 奧氏體晶界所造成的。3）水韌處理：高錳鋼鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強度、韌性和抗磨 性。將高錳鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物充分溶入奧氏體，然后水冷，獲得單一 奧氏體組織。4）超高強度鋼： 一般講，屈服強度在 1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉強度在 1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金鋼稱超高強度鋼。2． 調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各自主要鋼種。答： 成分 熱處理 常用組織 主要性能 調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼~%C 的 C 鋼 淬 火 與 高 溫 回 回火 S 或回火 較高的強度，良好的塑性和 T 或中、低合金鋼 火 韌性 中、高碳素鋼或低合 淬 火 和 中 溫 回 回火 T 金鋼 火 高的彈性極限，高的疲勞強 度，足夠的塑性和韌性主要鋼種: ：按淬透性大小可分為幾級： 1）40，45，45B 2）40Cr，45Mn2, 45MnB, 35MnSi 3）35CrMo, 42MnVB, 40MnMoB，40CrNi 4）40CrMnMo, 35SiMn2MoV，40CrNiMo ：1）Mn 彈簧鋼： 60Mn，65Mn 2）MnSi 彈簧鋼：55Si2Mn，60Si2MnA 3）Cr 彈簧鋼： 50CrMn，50CrVA, 50CrMnVA(使用 T答：形成：均起因于鋼錠結(jié)晶時產(chǎn)生的樹枝狀偏析； 液析碳化物屬于偏析引起的偽共晶碳化物（一次碳化物）； 帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析（固相凝固過程中）危害： 降低軸承的使用壽命，增大零件的淬火開裂傾向，造成硬度和力學(xué)性能的不均勻性（各 向異性）消除方法： 1）控制成分（C，Cr%）； 2）合理設(shè)計鋼錠，改進工藝； 3）大的鍛（軋）造比來破碎碳化物； 4）采用高溫擴散退火（1200℃左右）。4．說明易切削鋼提高切削性能的合金化原理。答： 鋼中加入一定量的 S、Pb、或 Ca 等元素，Te、Se 形成 MnS、CaS、MnTe、PbTe、CaOSiOCaOAl2O3SiO2 等或 Pb 的夾雜物。在熱軋時，這些夾雜物沿扎向伸長，成條狀或紡錘狀，破壞鋼的連續(xù)性，減少切削時對刀具的磨損，而又不會顯著影響鋼材縱向力學(xué)性能。，在合金化、熱處理、強化機制、主要性能等方面有何不同？合金化 熱處理 強化機制 主要性能 馬 氏 1）過大 γ 相區(qū)（Ni、1）高溫奧氏體化后淬火 固溶強化 高強度，同時具有良好 體 時 Co）； 成 馬 氏 體 冷 作 相 變 強 的塑韌性和缺口強度； 效鋼 2）時效強化（Ni，Al,（Ms:100~150 ℃）化 Ti, ； 熱處理工藝簡單； Mo, Nb，Mo）； 2）進行時效，產(chǎn)生強烈 時效強化 淬火后硬度低，冷變形 3）為提高塑韌性，必 沉淀強化效應(yīng)，顯著提 性能和切削性能好； 須嚴(yán)格控制雜事元素含 高強度。焊接性較好 量（C,S,N,P）低 合 1）保證鋼的淬透性（Cr, 淬火 + 低溫回火或等 晶粒細(xì)化、強度高；成本低廉；生 沉 金 超 Mn, Ni）； 溫淬火 淀 硬 化 及 亞 產(chǎn)工藝較簡單； 強鋼 2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)的變化 韌塑性較差； 性（V, Mo）； 較大的脫 C 傾向； 3）推遲低溫回火脆性 焊接性不太好。（Si）4）細(xì)化晶粒 ；（V,Mo）。3． 高錳鋼在平衡態(tài)、鑄態(tài)、熱處理態(tài)、使用態(tài)四種狀態(tài)下各是什么 組織？為何具有抗磨特性？答：平衡態(tài)組織：α+(Fe,Mn)3C； 鑄態(tài)組織：γ +碳化物； 熱處理態(tài)組織：單相 γp；使用狀態(tài)下組織: 表面硬化層 + 內(nèi)部γ 具有抗磨特性的原因：1)高沖擊和強擠壓下，其表面層迅速產(chǎn)生加工硬化，在滑移面上形成 硬化層，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2)加入 24%的 Cr 或適量的 Mo 和 V，能形成細(xì)小碳化物，提高屈服強度、沖擊韌性和抗磨 性。4． GCr15 鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含量約為多少？ 碳和鉻的主要作用分別是什么？其預(yù)先熱處理和最終熱處理分別是 什么？ 答：高碳鉻軸承鋼。C 含量 1%，Cr 含量 %。C 的作用：固溶強化提高硬度。形成碳化物。Cr 的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性 預(yù)先熱處理：（擴散退火，正火）+ 球化退火 最終熱處理：淬火 + 低溫回火 +（穩(wěn)定化處理）8．氮化鋼的合金化有何特點？合金元素有何作用？答：合金化特點：鋼中加入氮化物形成元素后，氮化層的組織有很大變化，在 α 相中形成含 有鉻、鉬、鎢、釩、鋁等合金元素的合金氮化物，其尺寸在 5mm 左右，并與基體共格，起 著彌散強化作用。鋼中最有效的氮化元素是鋁、鈮、釩，所形成的合金氮化物最穩(wěn)定，其次 是鉻、鉬、鎢的合金氮化物。合金元素作用： 加入 Al（HV1000 以上）, V, Cr, Mo, W（HV900 以下）可以提高表面硬度； 加入 Cr，Mn，Mo 提高淬透性； 加入 Mo，V 等可以使鋼在高溫下保持高強度； 加入少量 Mo，可以防止高溫回火脆性。第四章 工具鋼1．從總體看，工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼相比，在主要成分、組織類型、熱處 理工藝、主要性能與實際應(yīng)用方面各自有何特點？答： 結(jié)構(gòu)鋼 成分 組織 熱處理 綜合性能 應(yīng)用 C：中低 C 合金元素:中偏低 P（S,T）,B,M 退、正、淬、回火 強韌 工程或制造結(jié)構(gòu) 工具鋼 中高 C 合金元素:中偏低高 C M,S,T 淬火回火（熱）硬，強 各種工具 2．采用普通素工具鋼的優(yōu)點是什么？局限性是什么？答：優(yōu)點：成本低，冷熱性能較好，熱處理簡單，應(yīng)用范圍較寬。不足處：1）淬透性低,鹽水中淬火,變形開裂傾向大。2）組織穩(wěn)定性差,熱硬性低,工作溫度小于 200 ℃。3． 什么是紅硬性?為什么它是高速鋼的一種重要性能？哪些元素在高 速鋼中提高紅硬性? 答：紅硬性：在高的溫度下保持硬度的能力。提高熱硬性的元素有：W、Mo、V、Co、N(常與 Al 配合加入)。4．1841 高速鋼的鑄態(tài)顯微組織特征是什么？為什么高速鋼在熱處 理之前一定要大量地?zé)峒庸?？答：鑄態(tài)組織：魚骨狀 Le+黑色與白色組織 鑄態(tài)高速鋼組織中粗大的共晶碳化物必須經(jīng)過鍛軋將其破碎，是其盡可能成為均勻分布的顆 粒狀碳化物。7． 高速鋼 1841 的最終熱處理的加熱溫度為什么高達 1280℃？在加 熱過程中為什么要在 600~650℃和 800~850℃進行二次預(yù)熱保溫？ 答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應(yīng)盡可能提高淬火溫度至晶界熔化溫度偏 下（晶粒仍然很細(xì)，89 級）。目標(biāo)：淬火后獲得高合金的 M 組織，具有很高抗回火穩(wěn)定性； 在高溫回火時析出彌散的合金碳化物產(chǎn)生二次硬化，使鋼具有高的硬度和熱硬性。一次或兩次預(yù)熱：由于高合金的高速鋼導(dǎo)熱性差，為防止工件加熱時變形，開裂和縮短加熱 的保溫時間以減少脫碳。8．高速鋼 1841 淬火后三次回火的目的是什么?這種回火在組織上 引起什么樣的變化？答：目的：一方面，增強二次硬化效果； 另一方面，（主要）是為了利用二次淬火來降低殘余奧氏體含量，也間接地提高了性能?；鼗鸷蟮娘@微組織為回火馬氏體加碳化物。9． 高碳、高鉻工具鋼耐磨性極好的原因何在？抗氧化的原因為什么？ 第五章 不銹耐蝕鋼 1．名詞解釋：1）晶間腐蝕：晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富鉻的 Cr23C6 引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū) 成為微陽極而發(fā)生的腐蝕。2）應(yīng)力腐蝕：奧氏體或 M 不銹鋼受張應(yīng)力時，在某些介質(zhì)中經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破 壞，且隨應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時間也越短； 當(dāng)取消張應(yīng)力時，腐蝕較小或不發(fā)生腐蝕。這種腐蝕現(xiàn)象稱為“應(yīng)力腐蝕（破裂）?！?4）n/8 規(guī)律：加入 Cr 可提高基體的電極電位，但不是均勻的增加，而是突變式的。當(dāng) Cr 的含量達到 1/8，2/8，3/8，??原子比時，F(xiàn)e 的電極電位就跳躍式顯著提高，腐蝕也顯著 下降。這個定律叫做 n/8 規(guī)律。2．從電化學(xué)腐蝕原理看，采用哪些途徑可提高鋼的耐蝕性？答：1）使鋼表面形成穩(wěn)定的表面保護膜； 2）得到單相均勻的固溶體組織； 3）提高固溶體（陽極）的電極電位。3．合金元素及環(huán)境介質(zhì)對耐蝕鋼的耐蝕性的影響。答：合金元素：Cr 決定和提高耐蝕性的主要元素； Ni 可提高耐蝕性； C 與 Cr 形成碳化物，降低耐蝕性； Mn，N 提高高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性； Mo 提高不銹鋼的鈍化能力； Cu 少量加入可有效地提高不銹鋼在硫酸及有機酸中的耐蝕性； Si 提高在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中耐蝕性。環(huán)境介質(zhì)：（1）氧化性介質(zhì)如硝酸，NO3 是氧化性的，不銹鋼表面氧化膜容易形成，鈍化時間短。（2）在稀硫酸等非氧化性酸中，由于介質(zhì)中溶有的氧量較低，而 SO4 又不是氧化劑，H+ 濃度又高，一般