金属材料学--工程材料基础重点概念知识..docVIP

金属材料学—工程材料基础 第一章，钢的合金化原理 ?固溶强化：利用点缺陷对金属基体进行强化的一种合金化方法。方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。 2）当钢种碳化物形成元素含量较高时可形成一系列合金碳化物，如：MC, M2C,M23C6、M-C3和M3C等。合金元素之间也可以形成化合物即金属间化合物，一般来说，合金碳化物以及金属间化合物的熔点高、硬度高，加热时难以溶入奥氏体，故对钢的性能有很大的影响。 ?回火稳定性：钢对于回火时所发生的软化过程的抗力。许多合金元素可以使回火过程中各阶段的转速大大减慢，并推向更高的温度发生，提高回火温度性较强的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。 b 产生二次硬化现象：?若钢种含有足够的碳化物形成元素如W、V、Mo等，淬火后在500-600℃回火时，将形成并析出如W2C、Wo2C和VC等弥散分布的合金碳化物，使合金钢的强度、硬度不降反升，并可达到一个峰值，此称为“二次硬化”现象。 为什么合金元素能够改变金属的使用性能和工艺性能？ 因为合金元素加入后改变了钢和铁的组织结构。合金元素的加入产生了合金元素与铁、碳及合金元素之间的相互作用，改变了钢铁中各相的稳定性，并产生了许多新相，从而改变了原有的组织或形成新的组织。这些元素之间在原子结构、原子尺寸及晶体点阵之间的差异，则是产生这些变化的根源。 ■ 为什么要在钢中加入合金元素？ 因为碳钢在性能方面存在不足：强度和屈强比较低；回火稳定性差；不能满足特殊性能要求。 第二章 工程结构钢 碳≤0.25的原因是： 1低温韧性要求高：随着钢中含碳量的增加，钢中珠光体含量相应增加，珠光体中因有大量脆性的片层状渗碳体，故有高的韧脆转化温度。 2焊接性能要求高：钢的焊接性能的好坏主要决定于刚得淬透性和淬硬性，这两者取决于钢中合金元素的含量和碳含量，而碳是最有害的元素。 3冷成型性能要求高：碳含量越高，塑性变形能力越差。 为什么我国的低合金高强钢用Mn作为主要的合金元素？ 因为该钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆等大型钢结构，在性能上要求有比碳素结构钢更高的强度和更好的韧性。我国的Mn资源丰富，锰除了能产生较强的固溶强化效果外还能大大降低A3温度，细化铁素体晶粒，并使珠光体片变细，消除晶界上的粗大片状碳化物，是提高低合金高强钢强度和韧性的即经济又有效的合金元素。 ▲微合金钢：凡是在基体化学成分中添加了微量（不大于0.20％）的合金元素（钛铌钒），从而使其中一种或几种性能具有明显变化的钢。 ▲控制轧制：通过控制轧制过程中的各种参数，使已变形的奥氏体或发生再结晶但晶粒来不及长大，或仅达到回复状态而未发生再结晶，从而得到细化的铁素体晶粒和珠光体体团，使钢强韧化的工艺过程。 ? Ti/Nb/V等微合金元素的作用： 1抑制r形变再结晶； 2阻止r晶粒长大； 3沉淀相与沉淀强化； 4改变钢的显微组织 第三章 机械制造结构钢 ?淬透性：钢的淬透性是衡量零件淬火时获得马氏体层深度的能力。 ?水韧处理，将钢加热到1000-1100℃，保温，使碳化物全部溶解，然后在水中快冷，在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。此时钢的硬度很低（约为210HB），而韧性很高。当工件在工作中受到强烈冲击或强大压力而变形时，表面层将产生强烈的加工硬化，并发生马氏体转变，使硬度显著提高，心部则仍保持原有的高韧性状态。 第四章 工具钢小结 ▲ 红硬性（热硬性）：指钢在高温下保持高硬度的能力（当刃具温度升到500-650℃时，仍能保持较高的硬度（HRC55）。红硬性与钢的回火稳定性和特殊碳化物的弥散析出有关。 第五章，不锈钢小结 主要合金元素:Cr提高钢钝化膜稳定性；Ni提高铁的耐蚀性；Mo提高不锈钢钝化能力及扩大其钝化介质范围；Si提高钢在酸中耐蚀性；Cu提高钢耐蚀性，抗应力腐蚀性能。 第六章，耐热钢和耐热合金小结 ?抗氧化性：抗氧化性是指金属在高温下的抗氧化能力，是零件在高温下持久工作的基础。 ?热强性：热强性是指钢在高温下的强度。 提高钢的热强性措施： 1提高合金基体的原子间结合力，固溶强化基体（加入W、Mo、Cr）。 2晶界强化。晶界在高温下的强度低，所以耐热钢采用“适当地租化晶粒”的方法提高抗蠕变性能。 3钢中加入B、稀土（RE）等元素，强化晶界。 4沉淀强化。加入合金元素Mo、W、V、Ti等。 5获得奥氏体基体。如Ni、Mn的作用。 提高钢的抗氧化性措施： 加入Cr/Al/Si可形成致密稳定的合金氧化膜层，提高氧化膜的稳定性。 为什么要获得奥氏体基体？ 因为奥氏体基体比铁素体基体耐热钢使用温度更高。对于铁基体合金来说，面心立方晶体的原子间结合力比较强，而体心立方晶体则较弱。此外，γ-Fe晶体的原子排列比较致密，合金元素在γ-Fe晶体中不容易扩散，而且γ-Fe晶界上原子