[精品]工程材料学.doc

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1、碳化物高温稳定性对刚的影响：①稳定性大则可显著提高钢的回火温度，使基体恢复得比较充分，残余A转变较完全，碳化物保持高弥散度，使钢在强度和韧性方面得到较好配合。②碳化物作为强化相，稳定性大，在温度及应力长期作用下不易聚集长大，保持原组织形貌，可大大提高材料高温使用寿命。合金元素与铁的相互作用的工程实际意义：为了保证钢具有良好的耐蚀性（如不锈钢），需要在室温下获得单一相组织，就是运川合金元素与铁的相互作川规律，通过控制钢中合金元素的种类和含量，使钢在室温条件下获得单相奥氏体或铁素体等单一组织来实现。合金元素与碳相互作用的实际意义：一方面关系到所形成

2、碳化物的种类、性质和在钢中的分布，而所有这些都会直接影响到钢的性能；同时对钢的热处理亦有较大影响。另一方面由于合金元素与碳有着不同的亲和力，对相变过程中碳的扩散速度有较大影响；碳化物形成元素阻碍碳的扩散，降低碳原子的扩散速度；弱碳化物形成元素及大多数非碳化物形成元素则无此作用，甚至某些元素（如钻）还有增大碳原子扩散的作用。钢的四种强化机制:固溶强化（溶质原子溶入基体金属形成固溶体（间隙式或置换式），造成基体晶格畸变，阻碍位错移动而强化）晶界强化（利用合金元素改变晶界特性阻碍位错移动或细化晶粒，提高晶界面积阻碍位错移动而强化）第二相强化（形成大量

3、细小、弥散的第二相粒子（沉淀或弥散）阻碍位错移动而强化）位错强化（提高位错密度，改变位错组态使材料强化）强碳化物形成元素为何提高火稳定性：钢经过淬火后回火几个过程均由C和Me的扩散所控制，〜本身扩散困难，与碳结合力又强，抑制了碳的扩散，而推迟了M分解，使晶格畸变的M保持到更高的温度，随温度升高，强碳化物元素形成合金Fe3C和特殊碳化物产生二次硬化，进一步提高冋火温度。延缓a相的冋复和再结晶过程，提高再结晶温度，提高回火稳定性。加入合金元素的作用：主加MN：固溶强，细化P、F提高基体中P含量。A1：形成A1N细小质点，强化并降低塑脆转变温度，V、

4、Ti、Nb：产牛沉淀强化并细化晶粒提咼强韧性，Cu、P：提咼耐大气腐蚀性。RE：脱硫去气，净化钢材，改变夹杂物形态与分布。机器零件用钢：性能要求：塑性变形抗力、韧性、抗疲劳、抗冲击、抗接触疲劳和耐磨等，最基本耍求是在具有尽可能高的强度的同时具有足够的韧性。工艺：淬火成M再回火，综合应用相变强化，固溶强化、沉淀强化。齿轮用钢：根部受交变弯曲应力，齿面接触疲劳、磨损，齿牙受冲击。采川低碳或低碳合金钢，经渗碳一淬火+低温回火，表面至心部由高碳（0.8%-1」％）至低碳（0.10%-0.25%）,表面组织为回火M和细粒状碳化物及少量残余A,高硬度+高耐

5、磨性+高接触疲劳强度。心部仍为低碳，组织为低碳M（淬透的条件下）或低碳M加F（未淬透），具有较高的强韧性。调质钢：用于重要机器零件，机床主轴、连杆等。具有良好的强韧性，采川中碳钢（0.3%-0.5%）经淬火M+高温回火得回火索氏体组织。刃具钢化学成分、组织结构、性能之间的关系：成分：高碳（0.65-1.35%）碳素钢、合金钢，热处理：淬火+回火。组织：㈠高碳造成强烈固溶强化,基体中大量高硬度未溶碳化物颗粒＞高硬度、高耐磨性㈡冋火析出的弥散特殊碳化物〉高耐磨性、高红硬性㈢极细的隐晶回火M基体〉高塑韧性㈣回火过程降低M的方止废＞提咼基体塑韧性。工具

6、钢：咼碳，二者共同的性能要求：咼硬搜、咼耐磨性、高的红硬性、使用寿命长。刃具钢红硬性指：钢在高温条件下仍能保持足够高的硬度和切削能力的性能，其实质是抵抗多次高温回火软化的能力（回火抗力）。如何在钢中得到红硬性：耍求有一定数量的Me溶入a—Fe基体起固溶作用，使基体有一定的热强性。钢中高碳含量，高合金元素（W、Mo、V等）在很高的加热温度下得到高合金度A,淬火得高合金度M,然后高温回火，析出大量特殊碳化物,并发生二次淬火,钢的强硬度达到峰值。高速钢:高碳高合金元素,为适应高速切削的需要而发展起來的一种合金工具钢。性能与化学成分和组织结构的关系：高

7、合金元素（Cr、V、Co）使钢淬透性提高，高碳高合金元素配合淬火+高温冋火得到大量弥散的特殊碳化物，使钢具有很高的红硬性，同时基体高温回火后较为均匀，使钢具有适宜的塑韧性。高速钢二次硬化：高速钢淬火后在560°C左右回火时，M析出大量弥散特殊碳化物（W、Mo、V的）稳定性好，600°C以下聚集长大慢，使钢的强硬度达到峰值。高速钢中C及Me作用：C:0.7〜1.65%①大量固溶于A-形成CM-强烈固溶强化②与Me形成稳定特殊C化物一提高红硬性，强硬度，耐磨性，但碳含量增加，碳化物不均匀性增大，影响塑韧性⑵w,Mo,V形成高速钢①红硬性主要元素之一

8、②高耐磨。（3）Cr提高淬透性；Co提高淬火加热温度，增大A合金度，提高钢红硬性，使合金C化物分布更弥撒细小。高速钢中钻的作用：一般为5%、8%和13