《金属材料学》复习总结第1章：钢的合金化概论一、名词解释：合金化：未获得所要求的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能或工艺性能而特别在钢铁中加入某些元素，称为合金化。
过热敏感性：钢淬火加热时，对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。
回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力。
回火脆性：淬火钢回火后出现韧性下降的现象。
二、填空题：1.合金化理论是金属材料成分设计和工艺过程控制的重要原理，是材料成分、工艺、组织、性能、应用之间有机关系的根本源头，也是重分发结材料潜力和开发新材料的基本依据。
2.扩大A相区的元素有：Ni、Mn、Co（与Fe-γ无限互溶）；C、N、Cu（有限互溶）；α无限互溶）；Mo、W、Ti（有限互溶）；扩大F相区的元素有：Cr、V（与Fe-缩小F相区的元素有：B、Nb、Zr（锆）。
3.强C化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V；弱C化物形成元素有：Mn、Fe；4.强N化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V；弱N化物形成元素有：Cr、Mn、Fe；三、简答题：1.合金钢按照含量的分类有哪些？具体含量是多少？按含碳量划分又如何？●按照合金含量分类：低合金钢：合金元素总量<5%；中合金钢：合金元素总量在5%～10%；高合金钢：合金元素总量>10%；●按照含碳量的分类：低碳钢：w c≤0.25%；中碳钢：w c=0.25%～0.6%；高碳钢：w c>0.6%；2.加入合金元素的作用？①：与Fe、C作用，产生新相，组成新的组织与结构；②：使性能改善。
3.合金元素对铁碳相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？(1)A形成元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；F形成元素均是S、E点向左上方移动，如Cr、V等(2)S点向左下方移动，意味着共析C含量减小，使得室温下将得到A组织；E点向左上方移动，意味着出现Ld的碳含量会减小。
4.请简述合金元素对奥氏体形成的影响。
(1)碳化物形成元素可以提高碳在A中的扩散激活能，对A形成有一定阻碍作用；(2)非碳化物形成元素Ni、Co可以降低碳的扩散激活能，对A形成有一定加速作用。
(3)钢的A转化过程中存在合金元素和碳的均匀化过程，可以采用淬火加热来达到成分均匀化。
5.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？组织奥氏体晶粒长大有什么好处？(1)Ti、Nb、V等强碳化物形成元素会强烈阻止奥氏体晶粒长大，因为：Ti、Nb、V等强化物形成元素提高了原子间结合力，同时使界面表面张力增大，从而组织了奥氏体晶粒长大。
(2)细化奥氏体晶粒可以细化冷却后的组织，从而提高钢的强度和塑韧性。
6.合金元素对C曲线（奥氏体等温转变曲线）有何影响？①：Co元素不改变C曲线形状，但是使其左移；②：非碳化物形成元素不改变C曲线形状，但是使其左移；③：碳化物形成元素大致保持C曲线形状，只是使其向右做不同程度的移动；④：Ni、Si、Mn使C曲线只有一个过冷河津奥氏体最不稳定的鼻子区；⑤：Cr、Mo、W、V等使C曲线出现两个过冷奥氏体最不稳定的鼻子区；⑥：Cr元素是C曲线只有珠光体转变区；⑦：W、Mo等元素使C曲线只有贝氏体转变区；⑧：Ni、Mn元素使C曲线无珠光体、贝氏体转变区。
7.简述合金元素对珠光体转变的影响。
除了Co元素以外的合金元素总是不同程度地推迟珠光体转变没事珠光体转变曲线向右移。
按照其推迟程度依次为：Mo、W、Mn、Cr、Ni、Si、V。
8.钢强化的形式有哪些？强化机理是什么？(1)固溶强化：原子固溶与钢的集体中，使晶格发生畸变，产生弹性应力场，从而增加位错交互作用的阻力，从而提高钢的强度。
(2)位错强化：随着位错密度的增大，增加了位错产生交割、缠结的概率，所以有效地阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。
(3)细晶强化：晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻止位错的运动，并产生位错塞积强化，从而既提高钢的强度，又提高了塑性和韧性。
(4)第二相强化：钢中的微粒第二相对位错运动有很好的钉扎作用没错通过第二相需要消耗能量，从而起到强化效果9.提高钢韧度的合金化途径：●细化奥氏体晶粒；●提高钢的回火稳定性；●改善机体韧度；●细化碳化物；●降低或消除钢的回火脆性；●在保证强度水平下。
适当降低含碳量；●提高冶金质量；●通过合金化形成一定量的参与奥氏体，利用稳定的残余奥氏体来提高材料的韧度。
10.请写出钢按照化学成分、用途、组织的分类。
组织：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢；（退火态分类）珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢、双相钢（正火态分类）；铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、双相钢（室温组织分类）；用途：工程结构钢、机械零件钢、工模具钢、特殊性能钢；化学成分：碳素钢、合金钢、高速钢。
11.根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性、回火脆性等方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
●淬透性：合金元素越多，淬透性越好，且Mn比Ni好，故：40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo●回火稳定性：合金元素越多，回火稳定性越好，且Mn比Ni好，故：40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo●奥氏体晶粒长大倾向：Ti、Nb、V强烈阻止奥氏体晶粒长大，Mn在低碳钢中有细化晶粒作用，Ni为奥氏体形成元素，故：40CrNiMo<40CrMn<40CrNi<40Cr●韧性：元素越多越好，Ni能改善韧性，故：40Cr<40CrMn<40CrNi<40CrNiMo●回火脆性：Mo降低回火脆性：40CrNiMo<40Cr<40CrMn<40CrNi12.与碳素钢相比，一般情况下合金钢有哪些主要优缺点？工艺上：合金钢制备工艺较碳钢而言比较复杂；性能上：合金钢强度、塑韧性较好、淬透性好、回火稳定性好，但是回火脆性较差；组织上：合金钢的晶粒更加细；加工性能上：合金钢冷加工性能和焊接性比碳素钢好；经济成本上：合金钢较碳素钢而言较贵；环境因素上：合金钢环境适应更好，有更好的耐蚀性。
第2章：工程结构钢一、名词解释：微合金化：在钢中加入少量特殊的微合金元素以提高性能的工艺技术微合金化钢：化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素的钢。
二、简答题：1.为什么贝氏体型普低钢采用0.5%w(Mo)和微量B作为基本合金元素？因为：Mo>0.3%时，能显著推迟珠光体转变，而微量的B（0.002%B）在奥氏体境界上有偏析作用，可有效推迟铁素体的转变，且对贝氏体转变推迟较少。
2.什么是微合金化钢？微合金化元素的主要作用是什么？微合金化钢指：化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素的钢。
微合金化元素的主要作用如下：(1)Nb、V、Ti单元或复合的使用主要起：细化组织晶粒和析出强化作用；(2)微合金化元素通过阻止奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶，使轧制后有较细的铁素体晶粒，从而获得更好的塑韧性配合。
第3章：机械制造结构钢一、名词解释：调质钢：经过调质处理后的中碳钢。
二、各种钢种的性能分类：钢种性能典型牌号弹簧钢高的抗拉强度、弹性极限、疲劳强度；一定的淬透性；足够的塑性和韧性；65Mn60Si2Mn50CrVA55SiMnMoV轴承钢高而均匀的硬度和耐磨性；高的接触疲劳强度；高的弹性极限和一定的韧度；尺寸稳定性好；一定的耐蚀性；具有良好的冷、热加工性能；GCr15GCr15SiMn渗碳钢表面：高硬度、高耐磨型，高接触疲劳抗力；芯部：高强度和韧度，以及良好的综合力学性能；20Cr、20CrV20CeMnTi18Cr2Ni4WA三、简答题：1.调质钢的合金元素有哪些？有什么作用？合金元素：Mn、Cr、Ni、Mo、V，其中：Mn：提高钢的淬透性，但是易产生过热倾向，并伴有回火脆性倾向；Cr：提高淬透性同时，提高回火稳定性；Ni：提高钢基体的韧度；Mo：提高淬透性、回火稳定性、细化晶粒、有效地消除或降低回火脆性倾向。
V：细化晶粒，降低钢的过敏感性，如溶入奥氏体能提高淬透性。
2.氮化钢（渗氮钢）的热处理工艺有哪些？零件在氮化之前没要经过调质处理得到稳定的回火索氏体组织；常用的渗氮方法有：气体氮化、离子氮化。
3.直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削，为什么？40CrNiMo为调质钢，钢中含有Cr、Ni、Mo元素，提高的钢的淬透性，在进行正火处理后会得到较多马氏体组织，合金钢硬度大大上升故难以切削。
4.某精密镗床主轴用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮铣床主轴选择了20CrMnTi制造，某普通车窗主轴材料为40Cr钢，试分析说明它们各自应采用说明样的热处理工艺及最终的组织性能特点。
(1)38CrMoAl采用调质处理+渗氮处理，形成γ’相（Fe4N）和 相（Fe3-2N），以及合金氮化物，与基体共格，起着弥散强化的作用。
处理后其表面硬度高、耐磨性好、咬死和擦伤倾向小，疲劳性能高、缺口敏感性低、耐蚀性高。
表面组织：γ’相（Fe4N）；芯部组织：M回；(2)20CrMnTi采用渗碳后直接淬火+低温回火处理，处理后具有较高的耐磨性和强韧度，特别是低温韧度。
表面组织为：M回，芯部组织为：高碳M回+渗碳体+Ar；(3)40Cr采用调质处理，具有强度、塑性、韧性的良好配合。
其组织为：S’。
第4章：工模具钢一、工具钢、刃具钢、冷热作模具钢、高速钢、量具钢的性能要求：钢种性能要求工具钢较高的高温硬度、红硬性；高温耐磨性；适当的韧性；尺寸稳定性；刃具钢高硬度、高耐磨型、一定的韧度和塑性；红硬性；冷作模具钢高硬度、高耐磨、一定韧度、回火稳定性；热作模具钢高抗热塑性变形能力、高韧度、高抗热疲劳性和良好的抗热烧蚀性；高温硬度、高耐磨型红硬性高速钢优良的切削性；高硬度、高耐磨性、足够的韧性；红硬性；量具钢高硬度、高耐磨、尺寸稳定性二、简答题：1.哪些因素影响尺寸稳定性？提高尺寸稳定性的途径有哪些？①淬火组织中的残余奥氏体不稳定性，室温下会自发分解，向马氏体转变，从而引起体积的膨胀；②马氏体分解析出细小的碳化物，造成马氏体正方度减小，使体积收缩；③残余应力的重新分布，造成弹性变形和部分塑性变形转变，引起量具最长边方向的尺寸缩小。
途径：淬火、回火后进行时效处理。
2.分析比较T9和9SiCr：(1)为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9高？(2)直径为30~40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢呢？为啥？(3)T9钢制造的刀具刃部受热到200~300°C，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr制造的刀具，其刃部受热至230~250°C，硬度仍然不低于60HRC，耐磨性好，还能正常工作，为什么？(4)为什么9SiCr钢适合制作要求变形小、硬度较高的耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？答：因为合金元素要全部溶入奥氏体中。