金属材料学复习资料(共13页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上金属材料学复习资料题型：判断，选择，简答，问答第一章1.要清楚的三点：1) 同一零件可用不同材料及相应工艺。 例：调质钢；工具钢代用调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。2) 同一材料，可采用不同工艺 。例：T10钢，淬火有水、水-油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3) 同一材料可有不同的用途。例：60Si2Mn

2、有时也可用作模具。低合金工具钢也可做主轴，GCr15也可做量具、模具等。60Si2Mn是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。GCr15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削工具、量具和冷轧辊等。2.各种强化机理（书24页）钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。1) 固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2) 位错强化：随着位错密度的增大

3、，大为增加了位错产生交割、缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。3) 细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。4) 第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化；淬火时残留第二相强化。5) 弥散强化等于第二相强化：塑韧性下降总结：对结构钢，贡献最大的是细晶强化和沉淀强化

4、；置换固溶对强化贡献不大。*合金钢与C钢的强度性差异，在于合金元素对钢相变过程的影响。3.合金化原理的重点问题：1) 什么是奥氏体形成元素，什么是铁素体形成元素？答：在-Fe中有较大溶解度并稳定固溶体的元素称为奥氏体形成元素，如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu；在-Fe中有较大溶解度并稳定固溶体的元素称为铁素体形成元素，如：V，Nb, Ti。2) 钢中碳化物稳定性顺序？答：碳化物在钢中的稳定性取决于金属元素与碳亲和力的大小，即d层电子数：电子越少，金属元素与碳的结合强度越大，越稳定。此外，考虑到热效应影响稳定性时，碳化物生成热越大，越稳定。碳化物根据结构类型可分为简单点阵结构和复杂点

5、阵结构。简单点阵结构：有M2C型、MC型，特点是硬度较高，熔点较高，稳定性较好；复杂点阵结构：有M23C6型、M7C3型、M3C型，其特点是硬度较低，熔点较低，稳定性较差。特别指出：M6C型碳化物虽属于复杂点阵结构，但稳定性比M23C6型、M7C3型好。基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：TiZrNbVW,MoCrMnFe）各种K相对稳定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C（高-低）3) 钢的强化机制？提高钢韧性的途径？答：如上，钢的强化机制是几种强化机制的综合结果。 提高钢韧性的途径：教材版本，举例参

6、考上图A. 细化奥氏体晶粒，从而细化了铁素体晶粒与组织，如强碳化物形成元素；B. 提高钢的回火稳定性，如强碳化物形成元素；C. 改善基体韧度，如Ni；D. 细化碳化物；E. 降低或消除钢的回火脆性；F. 在保证强度水平下，适当降低含碳量；G. 提高冶金质量；H. 通过合金化形成一定量的残余奥氏体。4) 钢中的杂质？S、P作用？答：杂质有三类：常存杂质，冶炼残余，由脱氧剂带入，Mn、Si、Al；S、P难清除。隐存杂质，生产过程中形成，如微量元素O、H、N等。偶存杂质，与炼钢时的矿石、废钢有关，如Cu、Sn、Pb、Cr等。典型杂质：S容易与Fe结合形成熔点为989的FeS相，会使钢产生热脆性；P和

7、Fe结合形成硬脆的Fe3P相，使钢在冷加工过程中产生冷脆性；H留在钢中形成所谓的白点，导致钢的氢脆。5) 钢中各合金元素作用？ 如Si，Cr？具体表现在T9和9SiCr（后面有题）答：复习PPT上有归纳。硅和铬具体表现在T9和9SiCr上：对于9SiCr，由于Si、Cr的作用提高了淬透性，一般情况下油淬临界直径小于40mm；回火稳定性较好，经约250回火，硬度仍然大于60HRC；由于Si的存在，脱碳倾向较大，切削加工性相对也差些。6) 第一、第二类回火脆性的典型特征和产生原因（教材24页）答：第一类回火脆性，典型特征有： 不可逆； 脆性的产生与回火后冷却速度无关； 脆性的表现特征为晶界脆断。产

8、生原因： Fe3C薄膜在原奥氏体晶界上形成，削弱了晶界强度； 杂质元素P、S、Bi等由于内吸附现象偏聚晶界，降低了晶界的结合强度。第二类回火脆性，典型特征： 可逆； 脆性是在回火后慢冷产生，快冷可抑制脆性； 脆性的表现特征为晶界脆断。产生原因：回火时，杂质Sb、S、As或N、P等偏聚晶界，形成网状或片状化合物，降低晶界强度。高于回火脆性温度，杂质扩散离开晶界或化合物分解；快冷抑制了杂质元素扩散。4. 正火和淬火、高温回火得到的同样是珠光体组织，但为什么一般钢要经过淬火、回火？答：钢的淬火目的是为了获得马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度、强度和耐磨性，并保持足够的韧性。回火目的是消除淬火应力，

9、降低脆性；稳定工件尺寸；调整淬火零件的力学性能。5. 在这些处理过程中，合金元素存在的形式和所处的位置是怎样变化的，其它组织结构是怎样变化的？6. 固溶强化、位错强化、细晶强化和弥散强化等强化机制是如何相互转化的？7.合金化设计到组织设计的要点答：1) 碳化物的类型及性质： 碳化物的形成规律： 2) 合金元素对相图的影响： 合金元素对C线的影响： 3) 合金元素对过程的影响： 合金元素对工艺性的作用：钢的强韧化矛盾8.合金化原则多元适量，复合加入 （看总复习PPT）9.主要合金元素的作用（总复习PPT）第三、四章1.掌握各类钢的特点（总复习PPT）2.弹簧、热锻模的服役条件及技术要求答：弹簧的

10、服役条件：板簧主要承受弯曲载荷，失效形式是疲劳破坏；螺旋弹簧主要承受扭转应力，失效形式也为疲劳破坏。弹簧的技术要求：高的弹性极限e、屈强比s/b弹性；高的疲劳强度-1避免早期疲劳破坏；有足够的塑性和韧性不产生脆性断裂；足够的淬透性保证e和整体强度；具有良好的表面质量。热锻模的服役条件：1）反复冷、热易产生龟裂、热疲劳；2）表层温度500，冲击力大；3）强烈摩擦磨损；4）模具尺寸比较大。热锻模的性能要求：热疲劳抗力A1，硬度是有利的；热强性韧度高温回火；消除回脆，整体性能好；模具高温耐磨性；淬透性好，导热性好。热锻模的工艺要求：注意保护模面和模尾，以避免脱碳。加热要注意预热，450左右预热，升温

11、速度要慢，50/h；冷却要注意预冷，预冷到780左右，循环油冷，冷至150200取出；淬火后必须立即回火，绝对不允许冷至室温。3. 轴承钢的冶金质量答：对轴承钢的基本质量要求是纯净和组织均匀。纯净就是杂质元素和非金属夹杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。因以上两种原因造成的失效占总失效的65%。非金属夹杂主要有氧化物，硫化物和硅酸盐三种。根据形状划分又可分为脆性夹杂物、塑性夹杂物和球状不变形夹杂物。其中危害最大的是硬而脆的氧化物，主要有刚玉和尖晶石。钢冶炼时彻底脱氧是获得高纯净钢的必要条件。碳化物的不均匀性可分为碳化物液析，可采用高温扩散退火消除；带状碳化物可由较长的退火时间消除

12、；而控制终轧或终锻温度、控制终轧后冷速或正火可消除网状碳化物。老师PPT上的：碳化物细小均布。主要有三类K：K液析 结晶时枝晶偏析而存在高温扩散退火，不允许液析严重；带状K 轧制时二次碳化物偏析高温扩散退火；网状K冷却时在晶界析出正火。4. 高速钢的热处理工艺（后面有题）答：1) 高速钢经锻轧后，要经过退火处理，有普通退火和等温退火两种方式，其中普通退火工艺为860-880保温2-3小时。2) 然后进行淬火前的预热，因为高速钢导热率低，淬火加热温度又很高。预热可减少工件在淬火加热过程中的变形开裂倾向，缩短高温保温时间，减少氧化脱碳。分为一次预热和两次预热。一次预热为800-850，适用于直径小

13、的工件；两次预热是在一次预热之前加一次500-600预热。预热时间一般为淬火时间的两倍。3) 淬火温度和时间的确定。4) 采用分级淬火的冷却方式5. 工具钢的球化处理答：一般要求钢中的碳化物呈球状、细小、均匀分布，这样可保证钢的耐磨性和韧度，而且对热处理工艺也非常有利。因此，一般情况下工具钢的预先热处理都采用球化退火。低合金工具钢在淬火前必须经过球化退火，得到粒状珠光体的原始组织，以利于切削加工，并且淬火过热倾向小。球化退火一般采用等温退火工艺，由退火温度以30-40/h冷至700，等温4h，再炉冷到600出炉。工具钢的工艺特点：锻造 球化退火不完全淬火，淬火工艺参数要求严格。6. 高碳钢的第

14、二相答：指的是碳化物。99页7. 齿轮、轴类零件的选材料齿轮：不同机械的齿轮，其工作条件差别很大，所以在选择材料和热处理工艺上也有很大不同。1) 机床齿轮，载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力，转速也不高。常选用调质钢制造，如45、40Cr、42SiMn等钢，热处理工艺为正火或调质，高频感应加热淬火。一般工艺路线为：备料 锻造 正火 粗加工 调质处理 半精加工 高频淬火+ 回火 磨削2) 汽车、拖拉机的变速箱齿轮，汽车、拖拉机上的变速箱齿轮属于重载荷齿轮。一般都采用渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等，进行渗碳热处理。一般工艺路线为：备料锻造 正火 粗加工 渗碳+淬火+回火 喷丸 磨削 3)

15、 重载齿轮，航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮承受高速和重载，一般多采用高淬透性渗碳钢，如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢。工艺路线较复杂：备料 模锻 正火+高温回火 机械加工 渗碳 高温回火 机械加工 淬火+回火 精加工 检验。轴类零件：轴是各类机械中最基本零件，也是关键零部件。它直接影响精度和使用寿命。1) 轻载主轴。如普通车床主轴，负荷小，冲击力不大，磨损也不严重，一般采用45钢，整体经正火或调质处理，轴颈处高频感应加热淬火。2) 中载主轴。如铣床，中等负荷，有一定冲击力，磨损也较重，一般用40Cr等制造，进行调质处理，轴颈处高频感应加热淬火。如冲击力较大，也可用20Cr等钢

16、进行渗碳淬火。3) 重载主轴。如组合机床的主轴，负荷较大，冲击力大，磨损严重，可用20CrMnTi钢制造，渗碳淬火。4) 高精度主轴。如精密镗床的主轴，虽然负荷不大，磨损也不严重，但是精度要求很高，一般可用38CrMoAlA氮化钢制造，经调质后氮化处理，可满足要求。8. 不同表面强化工艺特点、应用和适用钢种。82页表面强化手段也有很多，如既改变表面化学成分又改变组织的渗碳9.各类钢的工艺特点：总复习PPT除第一章外的其余1. 各类结构钢的特点、应用及演变(后面)2. 工具钢的特点、应用及演变3. 工程结构钢：1) 工程结构钢中的基本服役条件以及性能要求？牌号？Q295基本服役条件：工程结构件长

17、期受静载；互相无相对运动受大气（海水）的侵蚀；有些构件受疲劳冲击；一般在-50100范围内使用；如：桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击。性能要求：足够的强度与韧度（特别是低温韧度）；良好的焊接性和成型工艺性；良好的耐腐蚀性。牌号：铁素体-珠光体（F-P）类型是工程结构钢中最主要的一类钢。有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个牌号。根据质量要求分为A、B、C、D四个等级。A、B级为普通质量级；C级为优质级；D级和E级为特殊质量级，有低温冲击韧性要求。后面的数字表示屈服强度大于等于多少MPa2) 什么是钢的微合金化？在钢中加入少量(一般不大于0.2%，通常在0.1%以下)特殊的合金元

18、素(如铌、钒、钛、硼等)以提高性能的工艺技术。微合金元素的主要作用是细化晶粒组织和析出强化。3) 合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低碳？答：合金元素通过固溶强化、析出弥散强化、细化晶粒强化和增加珠光体含量这四种强化机制提高这类钢的强度。（以下为各种元素的作用：）C：固溶强化效果和珠光体含量，低成本。C，塑、韧性，焊接性、冷成型。如0.1%C，TK为-50，0.3%C，TK为50，一般均应限制在0.2%以下Si：最常用且较经济的元素。强化F较显著，1%Si，s85MPa，TK，量多时可大为降低塑韧性，所以Si控制在1.1%Mn：固溶强化作用大，1%Mn，s33MPa

19、。约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用，TK。同样量多时可大为降低塑韧性.所以Mn控制在NbAlV。Re：脱氧去硫吸氢作用，改善塑韧性，TK碳含量增加使韧脆转变温度提高，又使钢的焊接、成形困难，容易引起结构件发生严重的变形和开裂。所以，低合金高强度钢的基本成分应考虑低碳，稍高的锰含量，并适当用硅强化。网上答案：为提高碳素工程结构钢的强度，而加入少量合金元素，利用合金元素产生固溶强化、细晶强化和沉淀强化。利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低，来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。考虑低C的原因：（1）C含量过高，P量增多，P为片状组织，会使钢的脆性增加，使FATT50()增高。（

20、2）C含量增加，会使C当量增大，当C当量0.47时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。4. 机器零件用钢1) 高锰钢（ZGMn13）在 Acm 以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织？高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms低于室温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奥氏体的合金度降低，Ms上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。2) 高锰钢主要有些什么特点？主要在什么场合使用？高锰钢化学成分的特点是高碳、高锰，并且其成分变化范围比较大。由于该类钢加工非常困难，基本

21、上都是铸件使用。高锰钢冷作硬化的本质是通过大形变在奥氏体基体中产生大量层错，形成孪晶和马氏体，成为位错运动的障碍。强烈冲击后，表面硬度提高，心部仍保持韧性的奥氏体，所以承受强有力的冲击载荷而不破裂。所以被广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的零件，如各式碎石机的衬板、颚板、磨球，挖掘机斗齿，坦克履带板等。5. 工模具钢1) 高速钢在淬火后必须经过三次回火，试论述这种回火的工艺过程以及对组织的影响。高速钢一般需要在560左右三次回火，其过程为：一次回火使大部分的残留奥氏体发生了马氏体转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火马氏体回火，并且使残留奥氏体更多地转变为马氏体，三次回火可将残留奥

22、氏体控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。2) 量具钢的典型应用特征。量具钢最重要的要求是具有稳定而精确的尺寸。没有专用的钢号。尽量降低淬火加热温度，采用油冷，淬火后进行冷处理。有时在淬火回火后还应进行时效处理。6. 不锈钢1) 常见不锈钢牌号马氏体不锈钢：主要有Cr13型不锈钢，如1Crl34Crl3等Crl3型，Crl7Ni2、9Cr18等铁素体不锈钢：如0Cr17Ti ，1Cr25Ti，00Cr27Mo等奥氏体不锈钢：具有单相A组织，如0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等奥氏体-铁素体复相不锈钢：如0Cr21Ni5Ti沉淀硬化不锈钢：如0Cr17Ni4Cu4Nb2) 不锈钢腐

23、蚀类型均匀腐蚀：腐蚀均匀地在材料的表面产生，损坏大量的材料。容易发现，危害性不是很大。点腐蚀：由于应力等原因使腐蚀集中在材料表面不大的区域，向深处发展，最后甚至能穿透金属。晶界腐蚀：晶界腐蚀是指腐蚀过程是沿着晶界进行的，其危害性最大。如虫蛀的苹果。应力腐蚀：钢在拉应力状态下能发生应力腐蚀破坏的现象。没有什么预兆，所以其危害性也是比较大的。磨损腐蚀：在腐蚀介质中同时有磨损，腐蚀和磨损相互促进、相互加速的现象称为磨损腐蚀。3) 不锈钢中n/8定律将较稳定的A组元加入到较活泼的B组元固溶体中，当A组元含量达n/8原子比时，固溶体电极电位突然升高，耐蚀性也有一急剧变化。也称为二元合金固溶体电位的n /

24、 8定律。7. 耐热钢1) 耐热钢中常用的合金元素有铬、钼、铝、硅、镍、钛、铌、钒，试分析哪些是抗氧化性元素？说明其作用机理答：铬Cr，提高钢抗氧化性主要元素。能形成致密而稳定的氧化物Cr2O3，提高钢的抗氧化性。随着温度提高，所需铬的含量也增加，如600650，需要5%Cr ；800时，为12%Cr。也能固溶强化，提高钢的持久强度和蠕变极限。铝Al：提高抗氧化性的有效元素。在1000时， 6%Al相当于18%Cr的水平。但铝会降低冶金工艺性，使钢变脆。因此不能单独加入，作为辅助合金化元素。硅Si：提高抗氧化性的辅助元素。但效果比Al还要有效，使钢脆性大，用Si代替部分Cr。且硅可以促进石墨化

25、，使碳化物聚集长大。一般在23%Si。用于渗碳罐，抗渗性好。除此之外，镍是为了获得工艺性良好的奥氏体而加入，对抗氧化性影响不大；钛、铌、钒是强碳化物形成元素，可生成稳定碳化物，影响也不大。而钼、钨形成的氧化物熔点低，使抗氧化性被破坏。作用机理：铬、铝、硅氧化物点阵结构接近Fe3O4，离子半径也比铁小，会缩小FeO形成区，升高FeO的形成温度。这些合金元素如果溶入氧化膜形成固溶体，氧化膜会得到固溶强化，增加稳定性。致密氧化膜有效阻止了氧原子和铁原子的扩散，提高抗氧化性。8. 铸铁（注意复习PPT上的图）1) 什么是灰铸铁，什么是球铸铁，其性能特点？答：灰铸铁是指断面呈灰色，其中碳主要以片状石墨形

26、式存在的铸铁。其性能特点如下： 抗拉强度低、塑韧性很差； 缺口敏感性小，良好的铸造性、可切削性； 硬度和抗压强度较高； 良好的减震性和减摩性； 存在壁厚敏感效应。球磨铸铁是将铁水经过球化处理，将片状石墨转化为球状石墨而获得的一种铸铁。其性能特点如下：球状G应力集中减小，基体的缩减作用减小，割裂基体作用减小。球墨铸铁基体的利用率大大提高。强度和硬度较高，具有一定韧性，有较好的耐磨性。2) 为什么球铁强度和塑韧性都比灰铁好？答：球铁中，石墨呈球形，灰口铁石墨呈片状。球状石墨对基体的切割作用和石墨的应力集中效应大大小于片状，球铁基体的利用率大大高于灰口铁，所以球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。

27、3) 从热力学和动力学条件分析壁厚铸件可得到石墨组织，而在壁薄时却得到白口组织答：从热力学而言，高温铁水冷却时对石墨的形成是有利的。而从动力学条件看，形成石墨需要高的C浓度起伏和Fe、C长距离的扩散，而Fe3C的形成只需要C浓度起伏和Fe、C短距离的扩散，因此不利于石墨的形成但有利于Fe3C的形成。铸件在壁厚时，由于冷速慢，C原子可充分扩散，石墨形成的动力学条件较好，有利于石墨形成。壁薄时，由于铁水冷却快，C原子不能充分扩散，所以易得到Fe3C白口组织。9. 有色金属1) 青铜、黄铜区别答：黄铜是以锌为主要元素的铜合金。而青铜最早是指铜锡合金 ，含铝、硅、铍、锰和铅的铜基合金，也称青铜。通常把

28、铜锡合金称为锡青铜（普通青铜），其它称为无锡青铜（特殊青铜）。组织不同，性能自然也不同。普通青铜有较高的强度、硬度和耐磨性；普通黄铜有较高的塑性，耐蚀性较好。2) 铝合金分类答：铝合金可分为变形铝合金-1和铸造铝合金-2两种；其中变形铝合金又可分为防锈铝-3不能热处理强化和硬铝/超硬铝/锻铝-4能热处理强化两种。3) 什么是形状记忆合金答：合金在低温下被施加应力产生变形，应力去除后形变保留，但加热会逐渐消除形变，并恢复原来形状，这种现象称为形状记忆效应（shape memory effect），简称SME。具有形状记忆效应的合金称为形状记忆合金(shape memery alloy)，简称SM

29、A.2、结构钢复习小结表1 典型结构钢的特点、应用及演变类型服役条件及性能要求常用牌号C量%常用工艺组织应用要点低强钢静载、大气、海水侵蚀；无相对运动；有时受交变应力，低温。要有良好的综合性能，焊接性好，耐蚀，时效敏感性小16Mn15MnV15MnVN14CrMnMoVB0.2一般不进行热处理，常在热轧态供应F+P；低C-贝氏体低C-马氏体工程构件，船舶，桥梁。建筑等Si、Mn、C有限制范围；低C-贝氏体中B、Mo的作用；双相钢概念低C马氏体良好的强韧性，TK低，缺口敏感性低；冷变形性、焊接性好，脱C、变形开裂倾向小20MnV15MnVB20SiMn2MoVA0.15-0.25淬火+低温回火板

30、条马氏体代调质件、中小尺寸碳钢渗C件低C-马氏体的优越性及合理应用渗碳钢受磨损、接触疲劳应力、弯曲、冲击力；要求表面硬度高、耐磨，心部强度高，有一定塑性、韧度，良好的工艺性能，淬透性、渗C工艺性好20Cr、20CrV20CrMnTi18Cr2Ni4WA0.12-0.25渗C +直接淬火；一次淬火；二次淬火表层：M回+K+AR心部：低C-M回或S回齿轮、凸轮、销等零件20CrMnTi的广泛应用；渗C工艺特点及应用；主要合金元素作用氮化钢高硬度、高耐磨性；高疲劳强度；尺寸稳定35CrMo38CrAl38CrMoAlA0.25-0.45调质+氮化表面硬化层，心部S回主轴、镗杆等重要零件38CrMoA

31、lA钢性能特点；Me作用调质钢常在扭转、弯曲、拉伸、冲击等条件下工作。要求综合性能好，足够的淬透性，防止回火脆性40Cr40CrNi40CrNiMo0.25-0.50调质S回轴类零件为主常用元素作用；淬透性；回脆弹簧钢动载荷，冲击，振动，周期性交变应力。要求高屈服强度，高屈强比，高疲劳强度，一定塑韧性，工艺性能好65Mn60Si2Mn50CrVA55SiMnMoV0.5-0.75淬火+中温回火T回各种弹簧或弹性零件Si-Mn作用；强化成型方法；冶金质量、表面质量轴承钢高速、高应力。要求接触疲劳强度高，抗压强度高，硬度高而均匀，耐磨，尺寸稳定GCr15GCr15SiMn0.95-1.05球化退火

32、；淬火+低回M+K主要用于轴承冶金质量控制，组织控制高锰钢受冲击、强烈磨损。既耐冲击，又耐磨，强韧性好ZGMn131.0-1.3水韧处理A受冲击强烈磨损零件高锰耐磨钢性能特点、原因，水韧处理横向3、合金工具钢复习小结表2 典型工具钢的特点、应用及演变类型常用牌号C量常用工艺组织性能特点应用要点碳素T7-T120.65-1.35球化退火淬火（多种方法）+低回M回+K高硬度，耐磨，加工性好低速，形状简单常用牌号优缺点低合金9SiCrCrWMn0.85-1.50M回+K轻载，小尺寸，要求变形小、形状较复杂工具高速钢18-4-16-5-4-20.70-1.65正确锻造，球退；淬火工艺特点：预热，严格T

33、、t，分级淬火，回火多次M回+K+AR高硬度，耐磨，高红硬性高速切削，重载荷，大进刀量锻造目的，热处理工艺特点，合金元素作用冷作模具钢Cr12Cr12MoV5CrW2Si(9Mn2V)正确锻造，球退；淬火工艺与高速钢相似，一次、二次硬化法 M回+K+AR高硬度，耐磨，有一定韧度，工艺性好各种冷作模具强韧性之间的协调热作模具钢5CrNiMo5CrMnMo3Cr2W8V0.3-0.6正确锻造球化退火淬火+高回工艺操作S(T)或M回+K热强性，耐热疲劳性，热硬性，耐磨，冲击韧度好，淬透性足够锤锻模热挤压模压铸模服役条件，工艺操作，合金元素作用量具钢GCr15CrWMnCr12MoV淬火+低回M回+K

34、高硬度，耐磨，尺寸稳定，表面质量各种量具尺寸稳定性可能会出的典型题1. 一般地，钢有哪些强化与韧化途径？强化的主要途径宏观上：钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。微观上：在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须 。固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化 ）韧化途径：细化晶粒；降低有害元素的含量；防止预存的显微裂纹；形变热处理；利用稳定的残余奥氏体来提高韧性；加入能提高韧性的M，如Ni, Mn；尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。2.

35、 高速钢的成分和热处理工艺比较复杂，试回答下列问题： 1）高速钢中W、Mo、V合金元素的主要作用是什么? 2）高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800左右，但淬火加热温度在12001240，淬火加热温度为什么这样高? 3）常用560三次回火，为什么? 答案要点： 1）W的作用主要是提高钢红硬性。主要形成W6C，淬火加热时未溶K阻碍晶粒长大，溶解部分提高抗回火稳定性，在回火时弥散析出W2C，提高耐磨性。但W降低钢的导热性。Mo作用与W相似。含Mo的高速钢热塑性较好，便于热压力加工或热塑性变形。V显著提高红硬性、硬度和耐磨性，同时可有效降低过热敏感性。 2）高速钢中要使W、Mo、V等元素发挥作用

36、必须使其充分地溶解到奥氏体中，然后在回火时产生二次硬化效果，由于这些元素形成的碳化物稳定，溶解温度在1000以上，故需要高的淬火加热温度。 3）由于高速钢中高合金度M的回火稳定性非常好，在560左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，产生硬化。同时在560左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。一次回火使大部分AR发生M转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火M回火，并使AR更多地转变为M，三次回火可将AR控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。3. 9SiCr钢和T9钢相比，退火后硬度偏高，在淬火加热时脱碳倾向较大。 答案要点：9SiCr虽然与T9含碳量相同，但由于它含有Cr、Si合金元素，S

37、i是非K形成元素，固溶强化基体的作用较大，因此退火后硬度偏高。另外Si提高碳皇度，促进石墨化，因此在加热时脱碳倾向较大。 4. 合金化基本原则是多元适量，复合加入。试举例说明Mn-V和Si-Mn的复合作用。答案要点：Mn-V复合：Mn有过热倾向，而V是减弱了Mn的作用；Mn能降低碳活度，使稳定性很好的VC溶点降低，从而在淬火温度下VC也能溶解许多，使钢获得较好的淬透性和回火稳定性。Si-Mn复合：Si、Mn都是强化铁素体有效的元素，能提高钢的弹性极限，但Si有脱C倾向、Mn有过热倾向，而Si-Mn复合可使钢的脱C、过热倾向降低，这样的合金复合在弹簧钢中得到了很好的应用。5. 试从合金化原理角度分析9SiCr钢的主要特点。答案要点：Si、Cr淬透性，D油60HRC；Si、Cr使碳化物细小、分布均匀不容易崩刃；分级或等温处理，变形较小；Si使脱碳倾向较大，切削加工性相对也差些。适于制作形状较复杂、变形要求小工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。专心-专注-专业