金屬材料与热处理(作业题仅供参考).docVIP

热处理原理篇 画出Fe-C 相图，并说明A1，Ac1, Ar1; A3，Ac3, Ar3; Acm，Accm, Arcm各代表什么意义； 简述四种金属材料强化的方法，并用位错理论说明强化其机理 细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度。位错解释：晶粒越细小，位错集群中位错个数（n）越小，根据τ=nτ0，应力集中越小，所以材料的强度越高； 固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。位错解释：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。 第二相强化：当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用。这种强化作用称为第二相强化。位错解释：第二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。 加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。位错解释：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。 用位错理论解释马氏体的高硬度主要与含碳量有关、用位错理论解释红硬性主要与抗回火稳定性有关、用位错理论解释耐磨性主要与碳化物有关 金属材料篇 为什么高速钢能够产生二次硬化，主要有哪几个方面的贡献。 一是合金马氏体在高温回火时合金碳化物的脱溶，引起马氏体回火二次硬化； 二是残留奥氏体的二次淬火，即回火后冷却时转变为马氏体。 钢的二次硬化能力实际上仅取决于合金马氏体二次硬化的过程：析出物的本质和数量，而与残留奥氏体二次淬火无关。 高速钢为什么不能用一次长时间回火代替三次回火 因为高速钢合金元素多而导致残余奥氏体多，淬火后的组织是马氏体+残余奥氏体，第一次回火使得马氏体回火变成为回火马氏体，而残余奥氏体转变为马氏体，这部分马氏体却在第一次回火中没有得到回火，因此，高速钢一次回火不能使所有的残余奥氏体转变成为马氏体。由于多次回火可以较完全消除奥氏体以及残余奥氏体转变成为马氏体时产生的应力，必须多次回火，一般3次。 应力的分类 第Ⅰ类内应力：在材料内较大的区域，既：多个晶粒范围存在着的应力。其平衡遭到破坏时总会产生宏观的尺寸变化。第Ⅱ类内应力：在材料内较小的范围，既：一个晶粒或晶粒内的区域存在着的应力。当这种平衡遭到破坏时也会出现尺寸变化。第Ⅲ类内应力：在材料内极小的区域，既：几个原子间距内存在着的应力。当这种平衡破坏时，不会产生尺寸的变化。 不锈钢不锈的原因 1.氧化膜 2.单相组织 3.高的电极电位 合金钢中经常加入的合金元素有哪些?怎样分类? 答：（1）常加的合金元素有硅、 锰、铬、镍、钨、钼、铁、硼等。 （2）分类：1）合金钢按合金元素总含量分为低合金钢〔总含5％以下)、中合金钢(总含量5％-10％)和高合金钢(总含重10％以上)；2〕合金钢按合金元素种类分为铬钢、镍钢、锰钢、硅钢、铬镍钢、锰硅钢等；3）合金钢按用途分为合金结构钢、合金工具钢和特种合金钢(如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等)。 合金元素Mn、Cr、W、M0、V、Nb、Ni、Si 、AI、Co在室温的退火钢中如何分布?它们对钢中基本相有何影响? 合金元素Mn、Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Ni对钢的C曲线和Ms点有何影响？将引起钢在热处理、组织和性能方面的什么变化？ 答：除Co以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。非碳化物形成元素Al、Ni、Si、Cu等不改变C曲线的形状，只使其右移，碳化物形成元素Mn、Cr、Mo、W等除使C曲线右移外，还将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线，并在此二曲线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区。除Co、Al外，其他合金元素均使Ms点降低，残余奥氏体量增多。 由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移, 从而使退火状态组织中的珠光体的比例增大, 使珠光体层片距离减小, 这也使钢的强度增加, 塑性下降。 由于过冷奥氏体稳定性增大, 合金钢在正火状态下可得到层片距离更小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量下影响很小。合金元素都提高钢的淬透性, 促进马氏体的形成, 使强度大为增加但焊接性能变坏。 合金元素对回火转变有何影响? 答：合金元素对回火转变及性能的影响如下： （1）产生二次硬化 由于合金元素的扩散慢并阻碍碳的扩散,还阻碍碳化物的聚集和长大,因而合金钢中的碳化物在较高的回火温度时,仍能保持均匀弥散分布的细小碳化物的颗粒。并析出碳化物如Mo2C、W2C、VC高度弥散分布在马氏体基体上,并