金属材料学

名词解释合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。

（常用Me表示）微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。

奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，且能α-Fe稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。

碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。

如Cr钢碳化物转变异位析出：含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。

（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出）网状碳化物：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。

水韧处理：高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和抗磨性。

将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中快冷，使碳化物来不及析出，从而获得获得单相奥氏体组织。

（水韧后不再回火）超高强度钢：用回火M或下B作为其使用组织，经过热处理后抗拉强度大于1400 MPa （或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢，均可称为超高强度钢。

晶间腐蚀：沿金属晶界进行的腐蚀（已发生晶间腐蚀的金属在外形上无任何变化，但实际金属已丧失强度）n/8规律：随着Cr含量的提高，钢的的电极电呈跳跃式增高。

即当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也跳跃式显著下降。

这个定律叫做n/8规律。

黄铜： Cu与Zn组成的铜合金青铜： Cu与Zn、Ni以外的其它元素组成的铜合金白铜： Cu与Ni组成的铜合金灰口铸铁：灰口铸铁中碳全部或大部分以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色。

名词解释1、碳当量：一般以各元素对共晶点实际含C量的影响，将这些元素的含量折算成C的百分数，用这种方法的含C量称为碳当量。

2、共晶度：普通铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值3、孕育处理：把孕育剂加入到浇注前的铁液中，以改变铁液的冶金状态，从而改善铸铁的组织与性能。

4、可锻铸铁：将一定成分铁水浇注成的白口铸铁，然后经过长时间的石墨化退火使白口铁的游离渗碳分解成团絮状石墨体，从而得到由团絮状石墨和不同基体组织的铸铁。

这种铸铁即为可锻铸铁。

5、球化处理：在铁水浇注前，向铁水中加入球化剂，使片状石墨转化为球状石墨，而所得的一种铸铁处理过程。

6、AL热处理特点：固溶时效，Mg和AL相似，组织粗大，淬火加热温度低，合金元素在镁中扩散的速度快，退火保温时间长，氧化倾向大，加热炉保护。

7、合金元素：为了得到一定的物理、化学或机械性能而添加到钢中的有一定范围的化学元素。

8、微合金元素：在钢中加入某些元素时，只能加入极少的量，即是……9、奥氏体形成元素：合金元素中，在γ-Fe中有较大溶解度，并能稳定γ-Fe的元素10、铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，并使α-Fe不稳定的元素11、二次淬火：在强合金形成元素含量较多的合金钢中，淬火后奥氏体十分稳定，甚至加热到500-600度回火升温与保温时仍不分解，而是在冷却部分转变成马氏体，使钢的硬度提高。

12二次硬化：从α相中直接析出的特殊碳化物尺寸细小，稳定性好，并与母相保持着共格关系，故强化效果比较显著，伴随着这类特殊碳化物的析出，合金钢的硬度会升高，在硬度与回火温度的关系曲线上出现峰值，这种现象称为….13、合金：在金属中加入的非基体元素，使基体的组织和性能得到改善14、475°C脆性：合金钢（含Cr、Ni、Mn、Si等元素）淬火并在450°C-650°C回火后产生低韧性现象，也称为高温回火脆性和第二类回火脆性15、原位析出：碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体的溶解度时，合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。

金属材料学1. 简介金属材料学是研究金属材料的性质、结构、制备和应用的学科。

金属材料具有良好的导电性、导热性和可塑性，广泛应用于制造业、建筑业、能源领域等众多行业。

金属材料学的研究内容包括金属材料的晶体结构、力学性能、热处理、腐蚀行为以及金属材料的应用和发展趋势等。

2. 金属材料的分类金属材料可以根据其成分和结构进行分类。

常见的金属材料分类包括： - 纯金属：由单一元素组成的金属材料，如铜、铁、铝等。

- 合金：由两种或更多种金属元素组成的金属材料，通过合金化可以改变金属材料的性能和特点，如钢、青铜、铝合金等。

- 亚共晶合金：由两种金属元素组成的合金，具有不同的熔点，通常表现为固溶体和共晶组织。

- 基体金属：组成合金中总量较大的金属元素，起到支撑和固定其他金属元素的作用。

- 异质金属：由两种或更多种具有不同性质的金属组成。

3. 金属材料的制备方法金属材料的制备方法种类繁多，常见的制备方法有以下几种： - 熔炼法：将金属原料加热至熔点以上，使其熔化后进行凝固。

- 混合熔炼法：将不同金属原料按一定比例混合后进行共熔。

- 电解法：通过电解过程，在电解质溶液中制备金属。

- 粉末冶金法：将金属粉末加以压制和烧结以获得所需形态和性能的材料。

- 涂层法：将一种或多种金属材料涂覆在基体上。

4. 金属材料的性能和测试金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能。

常用的测试方法有： -拉伸试验：用于测定金属材料的强度、塑性和韧性等力学性能。

- 硬度测试：用于测定金属材料的硬度，常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和巴氏硬度等。

- 压缩试验：用于测定材料的抗压性能，常常用于金属材料的强度测试。

- 磨损测试：用于测定金属材料的耐磨性能，常见的磨损测试方法有滚动磨损试验和滑动磨损试验等。

- 腐蚀测试：用于测定金属材料在不同环境条件下的耐蚀性能，常见的腐蚀测试方法有盐雾试验和电化学腐蚀测试等。

5. 金属材料的应用领域金属材料广泛应用于各个领域，包括： - 制造业：金属材料是制造业的基础材料，广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造等行业。

金属材料学金属材料学是关于金属材料的研究学科，是材料科学的一个分支领域。

金属材料学主要研究金属的结构、性能和应用，并通过研究金属的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能等方面来揭示金属材料的宏观和微观特性。

金属是一类常见的材料，具有导电、导热、强度高、韧性好等优点，广泛应用于工业、建筑、交通、电子等领域。

金属材料学的研究内容包括金属结构与相变、金属的物理性能和化学性能、金属的机械性能等。

金属结构与相变是金属材料学的基础研究内容之一。

金属材料的结构由晶体结构和晶体缺陷组成，晶体结构可以通过X射线衍射、电子显微镜等方法来研究。

金属材料的相变包括固溶体的形成、金属相变温度的确定、金属的亚稳相等等。

金属的物理性能和化学性能对金属材料的应用具有重要影响。

金属材料的物理性能包括电导率、热导率、磁性、反射率等，而化学性能则涉及金属的腐蚀性、韧性等方面。

通过研究金属的物理性能和化学性能，可以为金属材料的应用提供理论依据和技术指导。

金属的机械性能是金属材料学的重要内容之一。

金属的机械性能包括强度、硬度、韧性、延展性等方面。

通过研究金属的机械性能，可以提高金属材料的强度、硬度和韧性，降低金属的脆性，从而提高金属材料的使用寿命和安全性。

金属材料学的研究对推动金属材料的应用具有重要意义。

通过研究金属材料的结构、性能和应用，可以开发出新的金属材料和制备工艺，提高金属材料的性能和降低成本。

同时，金属材料学的研究成果也可以为金属材料的应用提供理论基础和技术支持，推动金属材料在各个领域的广泛应用。

总之，金属材料学是一门研究金属材料结构、性能和应用的学科，对于提高金属材料的性能和开发新型金属材料具有重要作用。

通过研究金属材料的结构、物理性能、化学性能和机械性能等方面，可以更加深入地了解金属材料的特性和行为，为金属材料的应用提供理论基础和技术支持。

名词解释：1、钢的淬透性是指钢在淬火时能获得马氏体的能力，是钢本身固有的一个属性2、淬硬性是指在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度3、过热敏感性是指钢淬火加热时，对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性4、极限合金化理论：每个合金元素都有一个最佳范围，可使钢获得最佳性能。

往往超过一定量，会导致钢的性能破坏。

5、调质钢的淬透性原则是指淬透性相近的同类调质钢，可以相互代用。

6、热硬性是指钢在较高的温度下，仍能保持较高硬度的性能7、晶间腐蚀是指沿着金属晶粒间的分界面向内扩展的腐蚀8、铸件壁厚敏感性是指把铸件壁厚的变化对其强度的影响9.脱碳：在各种热加工工序的加热或保温过程中，由于周围氧化气氛的作用，使钢材表面的碳全部或部分丧失掉，这种现象称为填空题：1.钢淬火后进行回火，目的是降低脆性，提高韧度，稳定组织2.钢强化的形式及其机理固溶强化、位错强化、细晶强化、第二相强化3.钢的淬透性好，一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求。

另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减少工件的变形与开裂倾向4.合金元素对马氏体转变的影响表现在对马氏体转变临界温度Ms的影响，并影响刚中残余奥氏体量及马氏体精细结构5.弹簧钢常用的热处理工艺是淬火和中温回火，得到回火托氏体。

6.根据夹杂物形状，轴承钢按三项夹杂物评级，即脆性夹杂物，塑性夹杂物和球状不变形夹杂物。

7.碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大的影响，大颗粒碳化物和密集的碳化物带都是极为有害的。

8.根据其产生条件，碳化物的不均匀性可分为：液析碳化物、带状碳化物、和网状碳化物9.随着含C量的增加，钢的强度升高，耐蚀性降低；随着含Cr量的增加，耐蚀性提高。

10.所谓的石墨化就是铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程。

合金元素对S、E点的影响1、凡是扩大γ相区的元素均使S、E点向左下方移动2、凡是封闭γ相区的元素均使S、E点向左上方移动3、S点左移，意味着公析C含量减小4、E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减少碳（氮）化物在奥氏体中的溶解规律①碳（氮）化物的稳定性越好，在钢中的溶解度越小②随着温度的下降，各种碳化物的溶解度都会降低③奥氏体中存在比较弱的碳化物形成元素，则会降低奥氏体中的碳活度ac，从而促进了稳定性较好的碳化物的溶解④碳化物稳定性相对较差的碳化物在加热奥氏体过程中先溶解合金元素是通过对贝氏体转变过程和碳原子扩散的影响而起作用的碳是结构钢中最主要的元素，它决定了钢的淬硬性，即淬成马氏体的硬度，同时碳也是一个有效增加淬透性的元素P261.12回火稳定性合金钢比碳钢的回火稳定性好，所以要达到同样的回火硬度，合金钢的回火温度比碳钢高，回火时间也可以长些。

第一章 合金化原理主要内容：概念：⑴合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。

⑵杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。

⑶碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。

⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。

①低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。

②中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。

③高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。

④微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。

1.1 碳钢概论一、碳钢中的常存杂质1.锰（ Mn ）和硅（ Si ）⑴Mn ：W Mn ％<0.8％ ①固溶强化 ②形成高熔点MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减少钢的热脆（高温晶界熔化，脆性↑）；⑵Si ：W Si ％<0.5％ ①固溶强化 ②形成SiO2脆性夹杂物；⑶Mn 和Si 是有益杂质，但夹杂物MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。

2.硫（S ）和磷（P ）⑴S ：在固态铁中的溶解度极小， S 和Fe 能形成FeS ，并易于形成低熔点共晶。

发生热脆 (裂)。

⑵P ：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。

磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。

⑶S 和P 是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。

3．氮（N ）、氢（H ）、氧（O ）⑴N ：在α-铁中可溶解，含过饱和N 的钢析出氮化物—机械时效或应变时效（经变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变）。

N 可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。

⑵H ：在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。

⑶O ：在钢中形成硅酸盐（2MnO•SiO2、MnO•SiO2）或复合氧化物（MgO•Al2O3、碳钢中的常存杂质 碳钢的分类 碳钢的用途 1.1 碳钢概论 主要内容 1.2 钢的合金化原理： ①Me 在钢中的存在形式 ②Me 与铁和碳的相互作用 ③Me 对Fe-Fe3C 相图的影响 ④Me 对钢的热处理的影响 ⑤Me 对钢的性能的影响 1.3合金钢的分类MnO•Al2O3）。

1.A、F、K、非K形成合金元素。

A形成元素：1.完全固溶。

Mn、Co、Ni（Mn脆Co贵都少见，Ni有工业价值）（fcc）；2.部分固溶。

Cu、C、N（C、N间隙，有工业价值，Cu 置换）。

F形成元素：1.完全固溶体（无限置换固溶体）：Cr、V（bcc）；2.有限互溶：Ti、Mo、W、Al、P、Sn、Sb、As等。

K形成元素：1.强K：Ti、Zr、Nb、V，熔点3000℃左右，一般热处理工艺中不熔化；2.中强K：W、Mo、Cr，熔点1500℃左右；3.弱K：Mn、Fe。

非K 形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、P、S等。

2.为什么要在钢中加入合金元素？对相图的影响？对C曲线的影响？相图：①改变A相区位置。

A形成元素使A存在区域扩大，其中开启γ相区的元素如Ni、Mn含量较多时，可使钢在室温下得到单相A组织；F 形成元素均使A存在区域减小，其中封闭γ相区的元素如Cr、Ti、Si等超过一定含量时，可使钢在室温获得单相F组织。

②改变共析转变温度。

扩大γ相区元素使铁碳相图中的共析转变温度下降，缩小γ相区的元素则使其升高。

③改变S和E等临界点的含碳量。

几乎所有合金元素都使共析点（S）和共晶点（E）的含碳量下降。

即使S和E点左移。

C曲线：①除Co外，几乎所有合金元素都增加A的稳定性，推迟A向P组织的转变。

使C曲线右移，提高了钢的淬透性。

②非K形成元素Ni、Si和弱K形成元素Mn，大致保持碳钢C曲线形状，只是使其向右作不同程度的移动。

③非K形成元素Co，不改变C曲线形状，使其左移。

④K形成元素不仅使C曲线右移，并且改变其形状。

因对P和B转变推迟作用的影响不同，产生两个“鼻子”，C曲线分成上下两条，两个相区完全分开。

(机械性能：①对退火下的机械性能无明显影响；②对正火、淬火、回火状态下钢的强化作用明显，提高强度、回火稳定性，有些可提高高温性能。

工艺性能：①对铸造性能取决于对Fe-Fe3C相图的影响:固、液相的温度差下降，性能提高,共晶成分处最好；能形成强K的元素，会降低流动性，恶化铸造性能。