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第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。
第一章 钢的合金化基础一、合金元素（Me ）的定义合金化：加入适当元素改变金属性能的方法。
合金元素: 为合金化所加入的元素。
（主动加入）锰（Mn ） 铬（Cr ） 钼（Mo ） 钨（W ） 钒（V ） 铌（Nb ） 钛（Ti ） 镍（Ni ） 铜（Cu ） 钴（Co ） 硅（Si ） 硼（B ） 氮（N ） 铝（AL ） 稀土（RE ）碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S 、P 、Si 、Mn 、O 、H 、N ……）合金钢（合金化的钢）： Fe+C+合金元素（Me ）+杂质元素杂质元素：混入钢中的元素硫（S ） 磷（P ） 硅（Si ） 锰（Mn ） 氧（O ） 氢（H ） 氮（N ）二、合金元素的分类及性质1、分类a 、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn ——Mn 3C （固溶态）；强碳化物形成元素（Me 强）Cr 、Mo 、W 、V 、Nb 、Ti ，其中：Cr 、Mo 、W （部分固溶态，部分化合态），V 、Nb 、Ti （化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni 、Si 、Al 、B 、Cu 、Co 、RE （固溶态）b 、按对Fe-Fe 3C 相图各区的影响不同分为：（1）扩大F 区元素（固溶态）：Cr 、Mo 、W 、V 、Nb 、Ti 、Al 、Si （提高A 1、A 3，使S 、E 点左上移）。
（2）扩大A 区元素：Ni 、Cu 、Mn 、C 、N （使使S 、E 点左下移）。
2、碳化物（c’）形成元素的性质a 、愈强的碳化物形成元素，形成的碳化物愈稳定。
b 、愈强的碳化物形成元素，总是优先与C 形成C’。
c 、C’中可溶其他合金元素（Me ），当溶入的Me 与C 的结合力大于原C’中的元素与C 的结合力时，溶入后所形成的新C’的稳定性增加，反之亦然。
d 、过剩型C’的强化效果低于沉淀型的C’的强化效果。
三、钢的几种强化机理（1）提高强度阻止位错运动氏气团小尺寸溶质钉扎位错柯滑移面歪扭溶质产生晶格畸变固溶强化→→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→:（2）第二相强化：弥散均匀在基体中分布的第二相颗位阻止位错运动，提高强度。
第三章机械工程材料第三章机械工程材料工业用钢钢铁材料又称黑色金属材料，是以铁和碳元素为主要化学成分的一系列金属材料—钢、生铁、铸铁和铸钢的总称。
各行各业都用钢，为了保证钢的质量，国家及有关部门对各种钢作了规格和标准。
GB-国家规定的标准；YB—冶金部规定的标准。
一、钢的分类根据合金元素含量可分为：1、非合金钢：普通质量非合金钢优质非合金钢特殊质量非合金钢2、低合金钢：普通质量低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢3、合金钢：优质合金钢特殊质量合金钢二、杂质元素和合金元素在钢钟的影响钢中基本元素为：Fe 、C；杂质元素主要有：Si、Mn、S、P。
1. Si、Mn在碳钢中ωsi≤0.37% ωmn=0.25%--0.8%对力学性能影响不大。
但作为合金元素，可提高钢的力学性能。
2. S、PS: Fe在固态时几乎不溶，液态时溶解大量的S，凝固时FeS析出（熔点1190℃）当钢加热到1000℃--1200℃进行塑性成型加工时，FeS →熔化→导致钢沿晶界开裂—这种现象叫钢的“热脆”。
P：Fe在固态、液态时都能溶解P，固态时P全部溶入铁素体中，P能使铁素体的σ↑，但δ↓↓.ak↓↓。
当ωp=0.3% 时钢室温下的ak≈0这种现象叫钢的“冷脆”。
S→热脆P→冷脆，是有害元素越少越好，因此衡量钢的质量的主要指标为含S、P量。
3. 气体与非金属夹杂物1）氢脆：氢分子—大的气压—白点—氢脆2）氮的时效：来不及逸出的氮，放置一段时间后，以氮化物的形式析出，使钢变脆。
3）氧以氧化物的形式存在于钢中，形成非金属夹杂物，如SiO2、MnO、Al2O3等，降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。
4、合金元素在钢中的作用为了提高钢的性能，在炼钢时有意识地向钢中加入一些合金元素，这样获得的钢称为合金钢。
钢中常加合金元素有：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti、Nb、Zr、Co、B、Re等。
1）对钢的基本相及其性能的影响（1）渗入铁素体，总的趋势：随着合金元素的增加，强度硬度上升，塑性韧性下降。
使外表硬化层剥落，适当提高心部碳含量可使其强度增加，从而防止剥落现象。
所以今年来有提高渗碳钢的碳含量的趋势，但通常也不能太高，否那么会降低其韧性。
〔2〕参加合金元素Cr、Mn、Ni、Si、B等以提高淬透性。
这些元素一方面提高钢材的淬透性，提高机件的强度和韧性；另一方面利用碳化物形成元素Cr在渗碳后于表层形成碳化物，提高硬度和耐磨性。
此外，Ni对渗碳层和心部的韧性非常有利。
〔3〕参加少量阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素。
由于通常的渗碳温度高达930℃左右，对于用Mn、Si脱氧的钢，奥氏体晶粒会发生急剧长大。
为了防止奥氏体晶粒的长大，常参加少量强碳化物形成元素V、Ti、Mo、W等阻止奥氏体的晶粒长大，同时还可增加渗碳层硬度，进一步提高耐磨性。
在航空发动机齿轮用渗碳钢中，常参加Ni，可提高渗层和心部的韧性，并降低韧－脆转变温度。
常用渗碳钢的合金化开展过程及其性能特点如图3-1所示。
由于碳素渗碳钢的淬透性低、热处理变形大，因此开展了淬透性较高的合金渗碳钢。
由图3-1可以看出，合金渗碳钢的开展是一个由低合金含量到较高合金含量、由单一合金化到复合合金化的演变过程，反映在淬透性上由小到大，反映在力学性能上，那么表现为由单一性能到良好的综合性能，从而满足了机器零件制造上不同渗碳零件在不同载荷状态下的实际需要。
图3-1 常用渗碳钢的合金化开展过程及其性能特点必须指出的是，渗碳钢中的合金元素还影响着渗碳速度、渗层深度和表层碳浓度。
非碳化物形成元素，如Ni、Si、Co等，一方面加速C在950℃奥氏体中的扩散；另一方面，又降低C在奥氏体中的溶解度并降低渗碳层中的最大碳含量。
相反，碳化物形成元素虽然降低C在奥氏体中的扩散系数，但由于在钢的表层能强烈的形成碳化物，因此能够提高表层的最大碳浓度〔图3-2〕。
合金元素对渗层深度的影响取决于其对扩散系数和表层碳浓度的影响。
图3-3示出了925℃渗碳时，渗层深度和合金元素含量的关系。
图3-2 沿钢的渗碳层深度，碳的浓度分布图3-3 925℃渗碳时，合金元素对渗碳层深度的影响二、渗碳钢的热处理特点合金渗碳钢零件，在机械加工前的预先热处理通常分两步进行。
