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第一章钢的合金化概论1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？P1P2①S和Fe结合形成熔点为989℃的FeS相，使钢在热加工过程中产生热脆性②P和Fe结合形成硬脆的Fe3P相，使钢在在冷加工过程中产生冷脆性③杂质元素S、P容易偏聚于晶界，降低晶界结合强度，导致合金钢的回火脆性2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？P12简单点阵结构：硬度较高、熔点较高、稳定性较好。
复杂点阵结构：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
3.简述合金钢中碳化物形成规律。
P13①强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物②碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难③NM/NC比值决定了碳化物类型④当rC/rM>0.59时，形成复杂点阵结构；当rC/rM<0.59时，形成简单点阵结构⑤相似者相溶：形成碳化物的元素在晶体结构、原子尺寸和电子因素都相似,则两者的K可以完全互溶，否则有限溶解4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？P9①扩大γ相区的元素均使S、E点向左下方移动②封闭γ相区的元素均使S、E点向左上方移动③S点左移意味着共析C量减小，E点左移意味着出现莱氏体的碳含量减小5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。
①退火态：非K形成元素绝大多数固溶于基体中，而K形成元素视C和本身量多少而定。
优先形成碳化物，余量溶入基体。
②淬火态：Me的分布与淬火工艺有关。
溶入A体的元素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。
③回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。
非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。
6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？ P18Ti、Nb、V等强K形成元素好处：细化晶粒，使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能7.哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？P30结构钢中，提高马氏体淬透性作用的元素从大到小排列：（B）Mn、Mo、Cr、Si、Ni等作用：①使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求②淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？P28P32提高回火稳定性的合金元素：V、Mo、W、Cr、Mn、Si①使合金钢在相同的温度下回火时，比同样碳含量的碳钢具有更高的硬度和强度②或在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而使韧性更好些9.第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生的？如何减轻和消除？P24P34第一类回火脆性原因：钢在200-350℃回火时，Fe3C薄膜在原奥氏体晶界上或马氏体板条间形成，削弱了晶界强度；杂质元素S、P、Bi等偏聚于晶界，降低了晶界的结合强度。
第1章1.1钢铁中的合金元素热脆性 —— S —— FeS(低熔点989℃)；？ 冷脆性 —— P —— Fe3P（硬脆）； ？ 氢 脆 —— H —— 白点。
2、合金元素（alloying-element） 为合金化目的加入，其加入量有一定范围 的元素称为合金元素。
钢中常用合金元素： Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti等。
Me和Fe基二元相图一、钢中的Me 1、杂质元素（impurity- element）常存杂质 冶炼残余，由脱氧剂带入。
Mn、Si、Al；S、P难清除。
生产过程中形成， 微量元素O、H、N等。
与炼钢时的矿石、废钢有关， 如Cu、Sn、Pb、Cr等。
隐存杂质常存杂质二、Me在钢中的存在形式1、Me在不同状态下的分布1、退火、正火态 非K形成元素基本上固溶于基体中， 而K形成元素视C和本身量多少而定。
优先形成K，余量溶 入基体。
2、淬火态 Me分布与淬火工艺有关。
溶入A体的元素 淬火后存在于M、B中或AR中；未溶者仍在K中。
2、Me的偏聚（segregation ）偏聚 现象Me偏聚 → 缺陷处C’> 基体平均C 这种现象也称为吸附现象。
偏聚现象对钢的组织和性能产生了较大影响， 如晶界扩散、晶界断裂、晶界腐蚀、相变形核等 都与此有关.Me+⊥：溶质原子在刃型位错处吸附，形成柯氏气团； 3、回火态 低回: Me不重新分布；> 400℃，Me开始 重新分布。
非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进 入析出的K中，其程度决定于回火温度和时间。
Me+≡ ：溶质原子在层错处吸附形成铃木气团； Me+◎ ：溶质原子在螺位错吸附形成Snoek气团.1偏聚 机理溶质原子在缺陷处偏聚，使系统自由能↓， 符合自然界最小自由能原理。
结构学：缺陷处原子排列疏松，不规则，溶质原 子容易存在； 能量学：原子在缺陷处偏聚，使系统自由能↓， 符合自然界最小自由能原理。
（在没有强制外 力作用下，事物总是朝着↓能量的方向发生。
第一章钢的合金化概论
1.1 合金元素和铁的作用
1.金属材料可以分为和。
2.指出钢中的杂质类型，并举例说明。
3..合金元素对铁的影响分为哪两类，并分别指出其特点。
4.能与α无限互溶的元素有等，当合金足够大时，钢在室温
时称为；能与γ-Fe有限互溶的元素有等，能形成和。
5.封闭γ相区的元素有，封闭γ相区的元素
有。
6.凡是扩大γ相区的S、E点向移动，如；凡是封闭(缩小)γ相区的S、E点向移动，如；
1.2合金钢中的相作用
1.决定组元在置换固溶体中的溶解条件是，，。
2.指出与α-Fe无限互溶的条件，并举例说明。
3.指出与γ-Fe有限互溶、无限互溶的条件，并举例说明。
4.间隙固溶体总是固溶体，影响溶解度的因素有，。
5碳化物具有和的特点，以，占优。
1.3
1.指出合金元素在钢中的存在状态。
2.合金元素的偏聚机理有，，，的原理。
3.简述碳化物在奥氏体中的溶解规律。
4.影响γ相形成的因素有哪些？请详细说明。
5.指出合金元素对奥氏体颗粒长大的影响因素。
1.4
1.指出不同合金成分的奥氏体等温转变的规律。
2.合金元素对奥氏体转变可以分为，和的影响。
3.分析合金对珠光体转变的影响规律。
4.合金元素对贝氏体转变的主要影响途径。
杂质：由冶炼原材料及冶炼时所带入合金中的合金元素为杂质。
对杂质有一定的限制。
3. Fe 基二元相图Fe-M二元相图。
A4A3电化学因素相近，原子尺寸相形成间隙固溶体，受畸变能制约。
（有限溶解）电化学、点阵因素差）形成，使属于此类。
A3A4(a) Ni ，Mn ，Co(b) C ，N ，Cu(c) Cr ，V(d) Nb,B 等图1 合金元素和Fe的作用状态合金元素对共析温度的影响合金元素对共析碳量的影响铬对钢γ区的影响锰对钢γ区的影响置换固溶体合金元素在铁点阵中的固溶情况MeTi V Cr Mn Co Ni Cu CN 溶解度αFe~7(1340℃)无限无限~376100.20.020.1γFe 0.68~1.412.8*无限无限无限8.52.062.8注：有些元素的固溶度与C量有关不同元素的固溶情况是不同的。
为什么?简单地说：这与合金元素在元素周期表中的位置有关。
常用合金元素点阵结构、电子结构和原子半径第四周期Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu点阵结构bcc bcc bcc bcc 或fcc fcc/h cp fcc fcc电子结构235567810原子半径/nm 0.1450.1360.1280.1310.1270.1260.1240.128ΔR ，%14.27.10.8 3.1—0.8 2.40.8注：1、电子结构是3d层电子数；2、原子半径是配位数12的数值（1）Ni 、Mn 、Co 与γ-Fe 的点阵结构、原子半径和电子结构相似——无限固溶；（2）Cr 、V 与α-Fe 的点阵结构、原子半径和电子结构相似——无限固溶；（3）Cu 和γ-Fe 点阵结构、原子半径相近，但电子结构差别大——有限固溶；（4）原子半径对溶解度影响：ΔR ≤±8%，可以形成无限固溶；≤±15%，形成有限固溶；>±15%，溶解度极小。
结论合金元素的固溶规律，即Hume-Rothery 规律决定组元在置换固溶体中的溶解度因素是点阵结构、原子半径和电子因素，无限固溶必须使这些因素相同或相似.(2) 间隙固溶体由原子半径较大的过渡族金属元素和原子半径较小的准金属元素H ，B ，C ，N ，Si 等形成的金属间化合物称为间隙化合物或间隙相。
