金属材料学复习题

09级金属材料学复习题材料分析

名词解释

1．淬透性：指以规定条件下刚式样淬透层升读呵硬度分布来表征的材料的特征，主要取决于钢的临界淬火冷速大小。

2．淬硬性：材料在理想条件下进行淬火后所能达到的最高硬度的能力。主要取决于淬火加热时固溶与A中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高

3．回火脆性：淬火钢在某温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间冲击韧性降低的脆化现象。4．“C”曲线：过冷奥氏体等温转变曲线，综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下等温转变过程，由转变开始曲线、转变终了曲线及马氏体转变温度线构成。

5．调质处理：淬火+高温回火（500到650度），得到强度、塑性和韧性都较好的回火索氏体。6．时效处理：又称沉淀强化，通过室温放置或热处理工艺使过冷A发生相间沉淀和F中析出弥散的碳化物和氮化物，产生沉淀强化效应

7.弥散强化：合金冶炼过程加入高熔点，高硬度合金相，弥散分布，钉扎晶界阻碍位

错运动引起合金强化效应。

高锰钢（ZGMn13）

成分设计

室温铸态下为奥氏体加碳化物，当受到强烈冲击时能发生形变诱发马氏体相变形成马氏体，

强烈地加工硬化使材料表面为马氏体，具有较高的耐磨性能，而里面仍为奥氏体，具有较

高的韧性，可承受较大的冲击（不适用于纯摩擦）。故要求主添加元素具有以下特征：

1.获得单一奥氏体，需扩大奥氏体相区

2.大量使用，故加入的元素必须廉价

3.室温为奥氏体，故Ms降低在室温以下

4.使用时能发生形变诱导马氏体相变，故Md控制在室温附近

5.为提高耐磨性能，必须能形成碳化物

以上的特征也正是Mn所以到的作用。故高锰钢一般都是高Mn（10%到14%）高C（0.9%到1.4%）。另外，高锰钢中加入2~4%的铬或适量的Mo和V能形成细小的碳化物，提高冲击韧性屈服强度和抗磨性。

（加稀土金属可以近一步提高金属液的流动性，增加钢液填充铸型的能力，减小热裂倾向，显著细化奥氏体晶粒，延缓在铸后冷却时在晶界析出碳化物，稀土金属还能显著提高高锰钢的冷作硬化效应及韧性，提高使用寿命。）

热处理

水韧处理 1050到1100度水冷得到单一奥氏体

（细化晶粒的处理：610到650度保温12h，奥氏体共析分解，再加热到1050度水韧处理）

缺陷及防止

1.由于冷却速度必须快，故不能应用于厚大部件

2.非奥氏体组织对受冲击性能有降低

3.650到800度缓冷会导致Mn3C析出，材料“敏化”，即脆化，故焊接性能差。

4.Mn使Fe的A1点降低，粘度上升，不利于Mn的扩散，故偏析加大。需提高浇注温度，并添加稀土净

化元素

高速钢

W18Cr4V

成分： C 0.7%到0.8% W 17.5%到19% Cr3.8%到4.4%

V1.0%到1.4% Mo低于0.3%

W6Mo5Cr4V2

成分： C0.8%到0.9% W5.5%到6.75% Cr3.8%到4.4%

Mo4.5%到5.5% V1.75%到2.2%

元素作用：

1）W是高速钢获得红硬性的主要元素，在钢中形成M6C淬火加热时将阻碍奥氏体晶粒长大，改善钢的韧性，同时溶于奥氏体中的W淬火后，部分留于M中，提高马氏体的抗回火稳定性，回火时弥散析出，弥散强化。2）Mo减小碳化物的不均匀性，锻轧后含钼M6C颗粒细小

3）V在钢中以Vc，淬火加热时部分溶于奥氏体中，淬火后使马氏体抗回火稳定性提高，阻碍马氏体分解，并弥散析出碳化物产生次生强化，未容的碳化物可以阻碍奥氏体晶粒的长大

4）Cr在高速钢，淬火时几乎全部溶于奥氏体，增加淬透性，提高耐腐蚀性，抗氧化能力，减少粘到现象，改善切削加工性。

5）C对高速钢的硬度影响很大，是高速钢的主要强化元素含碳量增高，淬火后硬度和热硬性升高。

热处理工艺

预处理

改锻，均匀化退火，正火，球化退火

正火：改善切削加工性，消除网状碳化物，细化晶粒，便于球化退火。

均匀化退火：消除枝晶偏析和区域偏析，使成分组织均匀化。

球化退火：降低硬度，均匀组织，改善切削加工性，为淬火做准备。

终处理

1280℃（或1220℃）淬火+560℃（*3次）回火

高温淬火的必要性：高速钢使用环境温度较高，高温时要求有优良的切削性和耐磨性。合金度高，高温淬火为得到高速钢的红硬性，W.Mo抑制元素的偏聚使C和合金元素扩散降低。

高温淬火的可行性：即使在1280的超高温下，由于V能与C形成高熔点碳化物，一直存在。有强烈的抑制奥氏体晶粒长大作用，仍然不会引起奥氏体粗大，使得该温度下淬火称为可能

高温回火的必要性：a.只有高于550度时才会有WC、W2C（MoC、Mo2C）高硬度的碳化物析出，阻碍位错运动，大大提高红硬性。

b．淬火态的W18Cr4V含40%的淬火马氏体，很硬但也很脆，含大于50%的残余奥氏体（因为奥氏体中的W、V是奥氏体强化，转变为马氏体需克服的应力增强），软而韧，

不耐磨。只有通过三次回火，才能将40%左右的淬火马氏体转化为回火马氏体，将

大于50%的残余奥氏体转变成回火马氏体，A减少到百分之5到7，得到一回火马

氏体为主的材料，既有硬度又有韧性，从而大大提高材料性能。

高温回火的可行性：由于W（Mo）对碳元素的扩散系数降低的作用，即使在560度的高温下，马氏体不会转变分解，仍然为马氏体。

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