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金属材料学复习文九巴1.钢中的杂质元素：O H S P2.合金元素小于或等于5%为低合金钢，在5%-10%之间为中合金钢，大于10%为高合金钢3.奥氏体形成元素：Mn Ni Co（开启γ相区）C N Cu（扩展γ相区）4.铁素体形成元素：Cr V Ti Mo W5.间隙原子：C N B O H R溶质/R溶剂<0.596.碳化物类型：简单间隙碳化物MC M2C 复杂间隙碳化物M6C M23C M2C37.合金钢中常见的金属间化合物有σ相、AB2相和B2A相8.二次硬化：淬火钢在回火时在一定温度下，由于特殊碳化物的析出的初期阶段，形成[M-C]偏聚团，硬度不降低，反而升高的现象。
9.二次淬火：淬火钢在回火时，冷却过程残余奥氏体转变为马氏体的现象。
10.合金元素对铁碳相图的影响1.改变奥氏体相区位置2.改变共析转变温度3.改变S和E等零界点的含碳量11.合金元素对退火钢加热转变的影响1.对奥氏体形成速度的影响中强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳化物，减慢奥氏体的形成速度2.对奥氏体晶粒大小的影响大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，影响程度不同。
V Ti强碳化物和适量的AL强烈阻碍晶粒长大，他们的碳化物或氮化物熔点高，高温下稳定，不易聚集长大，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大。
Wu Mo Cr中强碳化物也有阻碍作用，但是影响程度中等。
Si Ni 非碳化物形成元素影响不大。
Mn P等元素含量在一定限度下促进奥氏体晶粒长大12.合金元素对淬火钢回火转变的影响1.提高耐回火性合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残留奥氏体的转变；提高铁素体在结晶温度，使碳化物难以聚集长大，从而提高钢的耐回火性。
2.淬火钢在回火时产生二次硬化和二次淬火，提高钢的性能。
3.对回火脆性的影响产生第一类回火脆性和第二类回火脆性，降低晶界强度，从而使钢的脆性增加13.钢的强化机制：固溶强化、细晶强化、形变强化和第二相强化14.合金元素对钢在淬火回火状态下力学性能的影响1.合金元素一般均能减缓钢的回火转变过程，特别是阻碍碳化物的聚集长大，相对的提高钢中组成相的弥散度2.合金元素溶解于铁素体，是铁素体强化，并提高了铁素体的再结晶温度。
金属材料学文九巴第三章课后答案3-1 在结构钢的部颁标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度，为什么?有什么意义?答:试样直径或钢材厚度影响钢材的淬透性能。
3-2为什么说淬透性是评定钢结构性能的重要指标?答:结构钢一般要经过淬火后才能使用。
淬透性好坏直接影响淬火后产品质量3-3调质钢中常用哪些合金元素?这些合金元素各起什么作用?答:Mn:↑↑淬透性，但↑过热倾向，↑回脆倾向;Cr:↑↑淬透性，↑回稳性，但↑回脆倾向;Ni:↑基体韧度，Ni-Cr复合↑↑淬透性，↑回脆;Mo:↑淬透性,↑回稳性，细晶，↓↓回脆倾向;V:有效细晶，(↑淬透性)，↓↓过热敏感性。
3-6某工厂原来使用45MnNiV生产直径为8mm高强度调质钢筋，要求Rm> 1450Mpa, ReL> 1200Mpa, A>0. 6%,热处理工艺是(920士20) C油淬，(470士10) C回火。
因该钢缺货，库存有25MnSi钢。
请考虑是否可以代用。
热处理工艺如何调整?答:能代替，900C油淬或水淬，200C回火3-7试述弹簧的服役条件和对弹簧钢的主要性能要求。
为什么低合金弹簀钢中碳含量一般在0. 5%~0. 75% (质量分数)之间?答:服役条件:储能减振、一般在动负荷下工作即在冲击、振动和长期均匀的周期改变应力下工作、也会在动静载荷作用下服役:性能要求:高的弹性极限及弹性减退抗力好，较高的屈服比;高的疲劳强度、足够的塑性和韧度;工艺性能要求有足够的淬透性;在某些环境下，还要求弹簧具有导电、无磁、耐高温和耐蚀等性能，良好的表面质量和冶金质量总的来说是为了保证弹簧不但具有高的弹性极限、高的屈服极限和疲劳极限(弹簧钢含碳量要比调质钢高)，还要有一定的塑性和韧性(含碳量太高必然影响塑性和韧性了)。
3-8弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量?弹簧的强度极限高是否也意味着弹簧的疲劳极限高，为什么?答:要严格控制弹簧钢材料的内部缺陷，要保证具有良好的冶金质量和组织均匀性;因为弹簧工作时表面承受的应力为最大，所以不允许表面缺陷，表面缺陷往往会成为应力高度集中的地方和疲劳裂纹源，显著地降低弹簧的疲劳强度不--定高。
金属材料学复习范文一、金属材料的组织金属材料的组织是指金属材料内部的晶粒结构和相组成。
金属材料的晶粒是由一个个金属原子有序排列而成的。
根据晶粒的大小，可将金属材料分为多晶材料和单晶材料。
多晶材料的晶粒多为多个晶粒拼接而成，晶粒之间有晶界，影响材料的力学性能。
单晶材料的晶粒完全连续，没有晶界，具有优异的力学性能。
金属材料的组织还包括相结构的组成。
金属材料中存在多种相，如铁碳合金中存在铁素体、珠光体和渗碳体。
不同的相结构对材料的力学性能有着重要的影响。
二、金属材料的性能金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
常见的力学性能指标包括强度、韧性、硬度和塑性等。
物理性能是指材料的热学、磁学、导电导热等性能。
化学性能是指材料与环境介质发生的化学反应和腐蚀行为。
金属材料的力学性能与组织密切相关。
晶粒尺寸小、均匀的材料具有较高的强度和硬度，但韧性较差；晶粒尺寸大、具有较多的晶界的材料韧性较好。
通过合理的热处理和加工工艺可以改善金属材料的力学性能。
物理性能方面，金属材料具有优异的导电性和导热性，可广泛应用于电子器件和热传导设备中。
金属材料还具有磁性和弹性等特性，能够满足不同领域的需求。
化学性能方面，金属材料在酸、碱等介质中具有较强的腐蚀性，因此需要采取相应的防腐措施，如涂层、表面处理等。
三、金属材料的加工金属材料的加工是指将金属材料通过一系列的工艺操作改变其形状、尺寸、性能和应用特性的过程。
常见的金属加工工艺包括锻造、压力加工、焊接、热处理和表面处理等。
锻造是将金属材料加热至一定温度，然后通过外力使其变形，以改善材料的组织和性能。
锻造可以分为冷锻和热锻两种方式。
压力加工是通过机械力或液压力将金属材料加工成所需形状的工艺。
常见的压力加工工艺有冲压、拉伸、挤压等。
焊接是将两个或多个金属材料通过热源、电弧等加热并施加压力连接在一起的工艺。
焊接可以分为气焊、电焊、激光焊等多种方式。
《金属材料学》复习提纲第一章钢的合金化原理基本概念：●碳素钢：碳量小于1.35%(0.1%-1.2%)，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
●合金渗碳体：Fe3C中的铁原子可以被其他金属原子所置换，形成以间隙化合物为基体的固溶体，一般把它们称为合金渗碳体。
●偏聚：指固溶体内溶质原子富集的小区域(偏聚区)的形成过程。
●等温淬火：把钢件加热使其奥氏体化并均匀化后，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260～400℃），放入温度稍高于Ms点的硝盐浴或碱浴中，等温保持一定时间（一般在工艺。
●第一类回火脆性：第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，低温回火脆性，主要发生在回火温度为250～400℃。
1在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
2与回火后的冷却速度无关；3断口为沿晶脆性断口。
●第二类回火脆性：第二类回火脆性又称可逆回火脆性，高温回火脆性。
发生的温度在400～650℃。
（1）具有可逆性；（2）与回火后的冷却速度有关；回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。
（3）与组织状态无关，但以M 的脆化倾向大；（4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；（5）断口为沿晶脆性断口。
●淬透性表示钢在一定条件下淬火时获得淬硬层（马氏体层）深度。
它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一。
主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速度有关。
淬硬性指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。
主要取决于马氏体中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。
其他合金元素的影响比较小。
淬透性才是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。
其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布表示。
重点内容：1.钢中杂质元素S、P的危害硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，这种现象称为热脆造成热脆的原因是由于FeS的严重偏折。
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γ-Fe不稳定的元素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。
金属材料学复习资料1 金属元素的碳化物以及金属间化合物类型碳化物：强Ti，V Zr,Nb 中强W，Mo,Cr 弱Mn，Fe氮化物：强Ti,V,Zr,Nb 中强W,Mo,Cr 弱Cr，Mn，Fe金属间化合物类型：σ相（脆性相），AB2相（强化相），AB3相（有序相）。
2. 合金元素对铁碳相图的影响。
对回火转变的影响。
（1）合金元素通过改变临界温度点的温度来影响铁碳相图a．奥氏体形成元素锰镍碳氮铜使A3温度下降，除Co外它使A3温度升高b．铁素体形成元素W。
Mo，Si，Al，Ti，Nb，V等使A3温度升高，Mn可以使A1温度下降，使晶粒细化，强度增加。
（2）Me提高抗软化能力，在回火时参与奥氏体转变产物：①回火温度在贝氏体转变区域时，会转变成贝氏体，②在珠光体转变区域时，会等温转变成珠光体，在残余奥氏体稳定区进行保温过冷时γ不转变，在随后的冷却过程中发生马氏体转变合金钢在Ms点以下回火时，残余奥氏体转变成马氏体，马氏体变成回火马氏体回火马氏体的过饱和度不下降，发生碳原子偏聚，与马氏体不同，比马氏体稳定。
3.影响工程结构钢焊接性的因素有哪些？如何判断工程结构钢的焊接性？钢的焊接性的好坏取决于钢的淬透性和淬硬性，合金元素决定淬透性，碳决定淬硬性。
影响因素：①增加淬透性，焊后冷却时发生M 相变，提高内应力②钢中含碳量增加M的比容和硬度，引起内应力的增加③降低Ms点，从而减低M转变温度，钢塑性差④钢种含氢量上升使钢塑性下降，引起氢脆以焊缝热影响区的硬度来判断钢的焊接性，其硬度达到350HV时易于产生裂纹，故一般控制其硬度不超过250HV，碳当量在0.47以上时，影响区的硬度可超过350HV，这是一个界限4.工程结构钢的强化方式有哪些？给出钢种能判断强化机制，及合金元素的作用（1）固溶强化：主要利用Mn，Si，Cu，P等元素溶入铁素体来提高强度。
P的强化作用大，由于低碳钢的塑性储备大，加入一定量的P不至过多的减低塑韧性细晶强化：用铝脱氧生成的细小弥散的AlN质点。
1.钢中的杂质元素：O H S P
2.合金元素小于或等于5%为低合金钢，在5%-10%之间为中合金钢，大于10%为高合
金钢
3.奥氏体形成元素：Mn Ni Co（开启γ相区） C N Cu（扩展γ相区）
4.铁素体形成元素：Cr V Ti Mo W
5.间隙原子：C N B O H R溶质/R溶剂<0.59
6.碳化物类型：简单间隙碳化物MC M2C 复杂间隙碳化物M6C M23C M2C3
7.合金钢中常见的金属间化合物有σ相、AB2相和B2A相
8.二次硬化：淬火钢在回火时在一定温度下，由于特殊碳化物的析出的初期阶段，形
成[M-C]偏聚团，硬度不降低，反而升高的现象。
9.二次淬火：淬火钢在回火时，冷却过程残余奥氏体转变为马氏体的现象。
10.合金元素对铁碳相图的影响
1.改变奥氏体相区位置
2.改变共析转变温度
3.改变S和E等零界点的含碳量
11.合金元素对退火钢加热转变的影响
1.对奥氏体形成速度的影响中强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳
化物，减慢奥氏体的形成速度
2.对奥氏体晶粒大小的影响大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，影
响程度不同。
V Ti强碳化物和适量的AL强烈阻碍晶粒长大，他们的碳化物或氮化物熔点高，高温下稳定，不易聚集长大，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大。
Wu Mo Cr中强碳化物也有阻碍作用，但是影响程度中等。
Si Ni非碳化物形成
元素影响不大。
Mn P等元素含量在一定限度下促进奥氏体晶粒长大
12.合金元素对淬火钢回火转变的影响
1.提高耐回火性合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残留奥氏体的转变；提
高铁素体在结晶温度，使碳化物难以聚集长大，从而提高钢的耐回火性。
2.淬火钢在回火时产生二次硬化和二次淬火，提高钢的性能。
3.对回火脆性的影响产生第一类回火脆性和第二类回火脆性，降低晶界强度，从
而使钢的脆性增加
13.钢的强化机制：固溶强化、细晶强化、形变强化和第二相强化
14.合金元素对钢在淬火回火状态下力学性能的影响
1.合金元素一般均能减缓钢的回火转变过程，特别是阻碍碳化物的聚集长大，相对
的提高钢中组成相的弥散度
2.合金元素溶解于铁素体，是铁素体强化，并提高了铁素体的再结晶温度。
3.强碳化物形成元素提高了钢的耐回火性，并产生沉淀强化的作用
4.钼、钨等有利于防止或消除第二类回火脆性
15.合金元素对钢高温力学性能的影响
1.可以净化晶界，使易熔杂质元素从晶界转移到晶界内，强化晶界
2.可以提高合金原子间的结合力，增大原子自扩散激活能
3.强碳化物形成元素的加入，可以对位错运动有阻碍作用，可提高合金的高温性能16.合金元素对钢热处理性能的影响
淬透性、淬硬性、变形开裂性、过热敏感性、氧化脱碳倾向和回火脆化倾向
17.合金元素对钢的焊接性能影响
1.钢的焊接性能主要由焊后开裂敏感性和焊接区的硬度来评价
2.合金元素对钢的焊接性能影响可用焊接材料的碳当量来估算
3.碳当量越低，钢的焊接性能越好
4.一般合金元素都提高钢的淬透性，进而促进脆性组织的形成而使焊接性能变坏
5.当钢中含有少量Ti和V并形成稳定的碳化物时会使晶粒细化并降低淬透性，从而
改善刚的焊接性能。
18.机器零件用钢合金化特点
提高刚的淬透性，降低钢的过热敏感性，提高钢的耐回火性，消除回火脆性19.调质钢预备热处理的特点
1.根据其化学成分和组织特点不同可采用退火、正火或正火+高温回火
2.合金元素种类和含量较少的调质钢，在调质之前常进行正火预处理，正火后的组
织为索氏体
3.合金元素种类和含量较多的调质钢，可采用退火或正火+高温回火处理，因为正
火后的组织可能为马氏体，硬度较高，不利于切削加工，故正火后应进行高温回火（650-700℃），降低其硬度
20.氮化钢的目的和原理
1.目的：提高钢的表面硬度、耐磨性、热稳定性和耐腐蚀性
2.原理：
21.碳素工具钢碳的质量分数一般为0.65%-1.35%，牌号从T7到T13
22.低合金工具钢的合金化特点
1.合金元素的加入提高了钢的淬透性，可采用油淬等缓慢冷却的方式，减少变形开
裂
2.铬元素可以提高过冷奥氏体的稳定性，从而提高钢的淬透性。
铬元素可以形
成合金渗碳体，又可以溶入奥氏体中阻止渗碳体型碳化物的长大，又能提高马氏体的分解温度，提高钢的耐回火性
3.硅元素减少脱碳倾向。
由于硅强化铁素体的作用明显，使退火钢的硬度提
高，因而增加切削加工的难度
4.锰元素提高钢的淬透性，增加钢淬火后残留奥氏体的数量，可减小钢的变形，
但是又增加钢的过热倾向
5.钨元素防止钢的过热，保证细晶强化。
若钨的含量太多，会使碳化物分布不
均匀，性能恶化
6.钒元素阻止奥氏体晶粒长大，降低钢的过热敏感性，在过共析钢中阻止网状碳化
物的形成，增加钢回火后的韧性
23.高速钢热处理的特点
1.退火降低钢的硬度，以利于切削加工，而且也为淬火做好组织准备
2.淬火高速钢的淬火是通过高温加热获得高合金的奥氏体，而后淬火获得高合金
马氏体通过高温回火时析出弥散合金碳化物产生二次硬化，是刚具有高的硬度和热硬性
3.回火高速钢淬火后组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体，其中过剩碳化物再回火
是不发生变化，只有马氏体和残留奥氏体发生变化，从而引起性能的变化
24.不锈钢中铬元素含量必须大于11.7%的原因
碳是钢中必然存在的元素，它能与铬形成一系列的碳化物，为使钢中固溶体的含铬量不低于11.7%就是实际应用中不锈钢中铬的质量分数不低于13%的原因
25.铁素体不锈钢的耐蚀性和抗氧化性较好，特别是抗应力腐蚀性能较好。
但加工性
能和力学性能较差，还存在室温脆性。
在生产铁素体不锈钢多用于受力不大的耐酸和抗氧化性结构件
26.475℃脆性：在高铬铁素体钢中，当铬的质量分数大于15%时，在425-525℃范
围内长时间加热，或在此温度范围内缓冷，钢在室温下会变得很脆，并且最高脆化温度在475℃左右，这种脆性叫做475℃脆性。
原因：在475℃加热时，铁素体内的铬原子趋于有序化，形成许多富铬小区域，它们与母体共格，引起点阵畸变和内应力，使钢的韧性降低，强度升高
27.奥氏体不锈钢的热处理：固溶处理、消除应力处理和稳定化处理
28.高猛钢的性能及成分特点
1.高锰钢热处理后获得单一奥氏体组织，当它受到剧烈冲击和高的压应力作用时，
表层奥氏体迅速产生加工硬化，同时伴有奥氏体转变为马氏体，导致表层硬度提高到450-550HBW形成硬而耐磨的表面，但是其内部仍保持原有低硬度状态。
当表面一层磨损后，新的表面将产生加工硬化，并获得高的硬度
2.高锰钢具有很强的加工硬化能力，切削加工十分困难，所以基本上都是铸造成型
的
3.碳含量的增加可以提高钢的耐磨性及硬度，但太高容易导致高温下碳化物的析
出，使钢的冲击韧性下降，故一般碳含量在1.15%-1.25%
4.锰有扩大并稳定奥氏体区的作用。
一般锰与碳的比例控制在9-11。
对耐磨性
要求高，冲击韧性要求低的薄壁件，锰与碳的比例可取的更低。
相反对耐磨性要求低，冲击韧性要求高的薄壁件，锰与碳的比例可取的更高
29.高锰钢的热处理
1.一般在1290-1350℃下浇注，冷却过程中沿着奥氏体晶界有碳化物析出，使钢
的出现很大的脆性且耐磨性也很差，不能直接使用。
2.需要经过“水韧处理”（即固溶处理）将铸件加热到1060-1100℃保温一
段时间，使碳化物溶于奥氏体中，然后再水中快冷，碳化物来不及析出，从而获得单相奥氏体组织。
3.水韧处理不再回火，因为重新加热至350℃以上时就有碳化物析出，有损钢的
性能。
4.高锰钢具有高的耐磨性是通过加工硬化而获得的，如果不在剧烈冲击或者挤压条
件下经受摩擦，那么它的高耐磨性就发挥不出来
30.铸铁的定义：碳的质量分数大于2.11%的一系列有铁、碳、硅等元素组成的合金
的总称
31.铸铁分为：白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
灰口铸铁分为灰铸铁、可锻铸
铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁
32.白口铸铁的组织为渗碳体；灰口铸铁为游离的石墨（灰口铸铁片状石墨，可锻铸铁
团絮状石墨，球墨铸铁为球状石墨，蠕墨铸铁为蠕虫状石墨）；麻口铸铁组织为石墨+渗碳体
33.铸铁热处理可以改变基体组织，不能改变石墨形态
34.时效处理的本质
35.钛合金中的马氏体为什么不具有像钢淬火后得到的马氏体那样高的硬度？
因为它所固溶的元素为金属元素，且以置换原子形式存在。
由于置换原子对位错运动的阻碍能力小，因此仍保持着α相软而韧的性能。
