金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)提綱第一章鋼的合金化原理基本概念：碳素鋼 ：碳量小于1.35%(0.1%-1.2%)，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。合金滲碳體： Fe3C 中的鐵原子可以被其他金屬原子所置換，形成以間隙化合物為基體的固溶體，一般把它們稱為合金滲碳體。偏聚： 指固溶體內(nèi)溶質(zhì)原子富集的小區(qū)域(偏聚區(qū) ) 的形成過程。等溫淬火： 把鋼件加熱使其奧氏體化并均勻化后，使之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間（ 260 400 ），放入溫度稍高于 Ms 點(diǎn)的硝鹽浴或堿浴中，等溫保持一定時(shí)間（一般在浴槽中保溫時(shí)間為 3060min ），使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)?貝氏體 ，然后取出置于空氣中冷卻的

2、淬火工藝。第一類回火脆性：第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性，低溫回火脆性，主要發(fā)生在回火溫度為250 400 。 1 在出現(xiàn)第一類回火脆性后再加熱到更高溫度回火，可以將脆性消除，使沖擊韌性重新升高。此時(shí)若再在200 350 溫度范圍內(nèi)回火將不再會(huì)產(chǎn)生這種脆性。 2 與回火后的冷卻速度無關(guān)；3 斷口為沿晶脆性斷口。第二類回火脆性：第二類回火脆性又稱可逆回火脆性，高溫回火脆性。發(fā)生的溫度在400 650 。（ 1）具有可逆性；（2 ）與回火后的冷卻速度有關(guān)；回火保溫后，緩冷出現(xiàn)，快冷不出現(xiàn)，出現(xiàn)脆化后可重新加熱后快冷消除。（ 3 ）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以的脆化傾向大；（ 4）在脆化區(qū)內(nèi)回火，回火后脆

3、化與冷卻速度無關(guān)；（ 5）斷口為沿晶脆M性斷口。淬透性表示鋼在一定條件下淬火時(shí)獲得淬硬層 （馬氏體層） 深度。它是衡量各個(gè)不同鋼種接受淬火能力的重要指標(biāo)之一。主要與鋼的過冷奧氏體穩(wěn)定性和鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。淬硬性 指鋼在淬火時(shí)硬化能力， 用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。 主要取決于馬氏體中的含碳量，碳含量越高， 則鋼的淬硬性越高。 其他合金元素的影響比較小。 淬透性才是指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布表示。重點(diǎn)內(nèi)容 ：1. 鋼中雜質(zhì)元素 S、 P 的危害硫的最大危害是引起鋼在熱加工時(shí)開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆造成熱脆的原因是由于

4、FeS的嚴(yán)重偏折。防止熱脆的方法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腻i。由于錳與硫的化學(xué)親合力大于鐵與硫的化學(xué)親合力，所以在含錳的鋼中，硫便與錳形成 MnS，避免了 FeS的形成。磷具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，它使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高，但劇烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱為冷脆。磷的有害影響主要就在于此。此外，磷還具有嚴(yán)重的偏析傾向，并且它在Fe和 Fe中的擴(kuò)散速度很小，很難用熱處理的方法予以消除。2. 合金元素對(duì) Fe-C 相圖的影響3. 影響置換固溶體溶解度的主要因素4. 鋼中復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的碳化物各自的特點(diǎn)5. 合金元素的偏聚機(jī)理（結(jié)構(gòu)學(xué)、能量學(xué)、熱力學(xué)）6. 第一類回火脆性的特點(diǎn)7. 第二

5、類回火脆性的特點(diǎn)8. 鋼強(qiáng)化的主要機(jī)制及其機(jī)理9. 鋼的工藝性能主要包括哪些方面10. 我國(guó)鋼鐵編號(hào)的原則第二章工程結(jié)構(gòu)鋼基本概念：低碳貝氏體鋼低碳貝氏體鋼是以鉬鋼或鉬硼鋼為基礎(chǔ)，同時(shí)加入錳、鉻、鎳以及其他微合金化元素(鈮、鈦、釩 )，從而開發(fā)出一系列低碳貝氏體鋼種。這類鋼的含碳量多數(shù)控制在0 16以下，最多不應(yīng)超過020。雙相鋼又稱復(fù)相鋼。由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構(gòu)成的鋼。一般將鐵素體與奧氏體相組織組成的鋼稱為雙相不銹鋼，將鐵素體與馬氏體相組織組成的鋼稱為雙相鋼。雙相鋼是低碳鋼或低合金高強(qiáng)度鋼經(jīng)臨界區(qū)熱處理或控制軋制后而獲得。重點(diǎn)內(nèi)容：1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法2.

6、脫氧方法符號(hào)：沸騰鋼 F；鎮(zhèn)靜鋼 Z；半鎮(zhèn)靜鋼 b；特殊鎮(zhèn)靜鋼 TZ第三章機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼基本概念：調(diào)質(zhì)鋼一般是指含碳量在0.3-0.6% 的中碳鋼。一般用這類鋼制作的零件要求具有很好的綜合機(jī)械性能，即在保持較高的強(qiáng)度的同時(shí)又具有很好的塑性和韌性，各類機(jī)器上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣泛的一類鋼。調(diào)質(zhì)處理淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、 塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體 。微合金非調(diào)質(zhì)鋼微合金非調(diào)質(zhì)鋼是在軋制溫度下，使鋼中 V，Nb ，Ti 等合

7、金碳氮化合物較充分溶入奧氏體，使奧氏體充分合金化，在軋、鍛冷卻過程中析出大量微細(xì)彌散分布的合金碳氮化合物，并發(fā)生沉淀強(qiáng)化及先共析鐵素體呈細(xì)、小、彌散析出，分割和細(xì)化奧氏體晶粒使鋼的強(qiáng)度與硬度增加，基體組織顯著強(qiáng)化。 為此， 獲得相當(dāng)調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的綜合力學(xué)性能，由于省去了調(diào)質(zhì)處理工序， 因此稱之為微合金非調(diào)質(zhì)鋼。水韌處理 水韌處理實(shí)際為一種固溶處理,常用于高錳鋼， 由于高錳鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體， 碳化物及少量的相變產(chǎn)物珠光體所組成。沿奧氏體晶界析出的碳化物降低鋼的韌性，為消除碳化物，將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100 ，視鋼中碳化物的細(xì)小或粗大而定）并保溫一段時(shí)間（每25mm壁厚保

8、溫 1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后快速冷卻，從而得到單一的過冷奧氏體組織。重點(diǎn)內(nèi)容：1. 合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法2. 彈簧鋼中各種合金元素的作用3. 彈簧鋼常用熱處理工藝4. 滾動(dòng)軸承鋼的成分特點(diǎn)， C、Cr 元素在滾動(dòng)軸承鋼中的作用及其過量后的不利影響5. 表面強(qiáng)化態(tài)鋼的工作環(huán)境6. 滲碳鋼的成分特點(diǎn)、合金元素的作用以及熱處理工藝特點(diǎn)7. 高錳鋼的熱處理及其冷作硬化的本質(zhì)第四章工模具鋼基本概念：一次硬化法二次硬化法重點(diǎn)內(nèi)容：1. 碳素工具鋼及合金工具鋼牌號(hào)的表示方法2. 一般情況下，亞共析鋼采用完全淬火工藝，而過共析鋼采用不完全淬火工藝3. 高速鋼中合金元素的作用

9、4. 高速鋼的鑄態(tài)組織5. 高速鋼的鍛造和熱處理第五章不銹鋼基本概念：不銹鋼不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱，耐空氣、 蒸汽 、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼；而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕（酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕）的鋼種稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異而使他們的耐蝕性 不同，普通不銹鋼一般不耐化學(xué) 介質(zhì)腐蝕， 而耐酸鋼則一般均具有不銹性?；瘜W(xué)腐蝕金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過程。電化學(xué)腐蝕 金屬和電解質(zhì)組成兩個(gè) 電極 ，組成腐蝕 原電池 。例如鐵和氧，因?yàn)殍F的電極電位 總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。點(diǎn)腐蝕 點(diǎn)腐蝕就是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或者腐蝕輕微，而分散發(fā)

10、生的局部腐蝕。 一般點(diǎn)腐蝕的孔徑都小于 1mm ，深度都小于孔徑。 不銹鋼在含有 Cl 的環(huán)境中容易出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕的傾向。晶界腐蝕 局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合， 大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化, 不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合中。應(yīng)力腐蝕 材料、 機(jī)械零件 或構(gòu)件 在靜 應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。它常

11、出現(xiàn)于鍋爐 用鋼、黃銅、高強(qiáng)度鋁合金和不銹鋼 中，凝汽器管、礦山用鋼索、飛機(jī)緊急剎車用高壓氣瓶?jī)?nèi)壁等所產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕也很顯著。n/8 定律塔曼在研究單相(固溶體 )合金的耐蝕性時(shí)發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)蜗嗪辖鹉臀g能力隨耐蝕組分的原子數(shù)與合金總原子數(shù)之比為 n/8 （ 7 ）呈階梯式升高，合金電勢(shì)相應(yīng)升高，這一規(guī)律稱 n/8 規(guī)律。 n 稱為穩(wěn)定性臺(tái)階。 (1) 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，無確切解釋； (2) 適用于二元系統(tǒng)，也適用于多元系統(tǒng)(如鉻鎳不銹鋼) ；(3) 同一合金在不同介質(zhì)中其穩(wěn)定性臺(tái)階值不同，并非任何固溶體合金在各個(gè)介質(zhì)中，對(duì)應(yīng)n=1.2 7 時(shí)均會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性依次突升。475脆性 含有較多鐵素體相(體積分?jǐn)?shù)超過

12、15%20%) 的雙相焊縫金屬，經(jīng)過350500 加熱后， 塑性和韌度會(huì)顯著降低， 性質(zhì)脆化。 由于在 475 時(shí)脆化速度最快，故稱為 “475脆性 ”。鐵素體含量越多，這種脆化現(xiàn)象越嚴(yán)重。已產(chǎn)生 “475脆化 ”的焊縫，可經(jīng) 900 淬火消除。相脆性不銹鋼焊接接頭在375875溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，會(huì)產(chǎn)生一種Fe-Cr金屬間化合物，稱為 相， 相性硬而脆其硬度可達(dá) 68HRC 。由于 相析出的結(jié)果，使焊縫的沖擊韌度急劇下降，這種現(xiàn)象稱為 “相脆化 ”。通常認(rèn)為， 相是由鐵素體演變而來，當(dāng)鋼中鐵素體的體積分?jǐn)?shù)超過 5時(shí)，很快就會(huì)形成 相。因此，對(duì)于高溫下工作的不銹鋼材料， 為了防止出現(xiàn) 相，必須

13、控制鐵素體的含量。 為了消除已經(jīng)生成的相，恢復(fù)焊接接頭的韌度，可以把焊接接頭加熱到 10001050 ，然后快速冷卻。相在1Crl8Ni9Ti不銹鋼的焊縫中一般不產(chǎn)生。重點(diǎn)內(nèi)容：1. 金屬腐蝕的類型2. 不銹鋼的分類（按金相組織）3. 提高鋼耐腐蝕性能的主要途徑4. Cr 元素在不銹鋼中的作用5. Ni 元素在不銹鋼中的作用6. 鐵素體不銹鋼的脆性7. 奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的原因及防止措施8. 奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理第六章耐熱鋼基本概念：耐熱鋼 在高溫下具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼 。它包括抗氧化鋼 （或稱高溫不起皮鋼）和熱強(qiáng)鋼兩類。 抗氧化鋼一般要求較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受

14、的載荷較低。熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。熱強(qiáng)鋼 在高溫下具有良好抗氧化能力且具有較高的高溫強(qiáng)度的鋼熱穩(wěn)定鋼（抗氧化鋼）在高溫下有較好的抗氧化能力且具有一定強(qiáng)度的鋼，常用的抗氧化鋼3Cr18Mn12Si2N、 2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr18Ni25Si2等，它們會(huì)形成 Cr2O3 、 SiO2 、 Al2O3 氧化膜，提高抗氧化性、抗硫蝕性和抗?jié)B碳性，還具有較好的剪切、沖壓和焊接性能。在Cr 鋼中加入La、Ce 等稀土元素，既可以降低Cr2O3 的揮發(fā)，形成更穩(wěn)定的(Cr, La)2O3 ；又能促進(jìn)鉻的擴(kuò)散，有利于形成Cr2O3 ，進(jìn)一步提高抗氧化性。 一般采用固溶處

15、理， 得到均勻的奧氏體組織。 可用于工作溫度高達(dá) 1000 的零件。蠕變固體材料在保持 應(yīng)力不變的條件下， 應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。 它與 塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)， 而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，它在應(yīng)力小于 彈性極限 施加的力時(shí)也能出現(xiàn)。蠕變極限 是表示材料抵抗蠕變能力大小的指標(biāo),一般用規(guī)定溫度下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定總變形量的應(yīng)力值表示和 100000 小時(shí)總變形量為.例如 1/10000 和 1/100000 分別代表經(jīng)歷1% 的蠕變極限 ,又稱為條件蠕變極限.10000小時(shí)抗氧化性 抗氧化性， 是指金屬材料在 高溫時(shí)抵抗氧化性氣氛 腐蝕作用 的能力稱為抗氧化性。熱強(qiáng)性 在室溫下，鋼的力學(xué)性能與加載時(shí)間無關(guān)，但在高溫下鋼的強(qiáng)度及變形量不但與時(shí)間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)，這就是耐熱鋼所謂的熱強(qiáng)性。重點(diǎn)內(nèi)容：1. 碳鋼中的氧化膜及其形成規(guī)律2. 提高鋼抗氧化性的途徑3. 提高熱強(qiáng)性的途徑第七章形狀記憶合金基本概念：?jiǎn)纬绦螤钣洃浶?yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變