钢结构

一：为什么碳钢在室温下不存在单一奥氏体或单一铁素体组织，而合金钢中有可能存在这类组织？

合金元素对碳钢的重要影响是改变临界点的温度和含碳量。

扩大奥氏体相区的奥氏体形成元素如镍﹑锰﹑钛﹑铜﹑氮等使A3温度下降，A4温度升高，因此有可能在常温下得到单相奥氏体组织。

缩小奥氏体相区的铁素体形成元素钼﹑钨﹑硅﹑铝﹑铌﹑钒﹑钛等将使A3温度升高使单相奥氏体区消失，从而有可能常温下得到单相的铁素体组织。

而碳钢室温温下是得不到单相的铁素体或奥氏体组织的。

二：分析Me（Ni、Co、Mn、Cr、V、Cu；C、N）在Fe中的溶解度

尺寸较大的原子与铁形成置换固溶体，决定组元在置换固溶体中的溶解度条件是：溶剂与溶质的点阵类型，原子尺寸以及组元的电负性；

Ni、Co与-Fe均为面心立方点阵，原子尺寸相差不大，电负性相近，形成以—Fe为基的无限固溶体，而Cr、V与—Fe 均为体心立方点阵，则形成以—Fe 为基的无限固溶体。

Cu虽处于有利条件中，但在铁中仅能有限溶解，主要是电子轨道因素起作用。Cu的3d层电子已满10个，但它可以分解，其中一个3d层电子可参与铁的金属键结合，故在铁中尚有一定的溶解度。

尺寸较小的原子与铁形成间隙固溶体。决定组元在间隙固溶体中的溶解条件：溶剂金属的晶体结构和间隙元素的原子尺寸。

C、N与铁形成间隙固溶体，C、N在—Fe中的最大溶解度高于—Fe；由于N的原子半径较小，所以N在Fe中的最大溶解度高于C。

三：分析合金元素对C曲线的影响

1）对C曲线位置和淬透性的影响

除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素均使C曲线右移，淬透性提高。

2）对C曲线形状的影响

钛、铌、钒、钨、钼等强和中强碳化物形成元素强烈推迟珠光体转变，推迟贝氏体转变较少；升高珠光体转变温度范围，降低贝氏体转变温度范围，明显出现珠光体和贝氏体两条C曲线。

铬和锰等中、弱碳化物形成元素强烈推迟珠光体和贝氏体转变，推迟后者更显著，因而出现另一种两条C曲线形式。

非碳化物形成元素铝和硅都增加过冷奥氏体的稳定性，而推迟贝氏体转变更强烈。镍强烈推迟珠光体转变，钴降低过冷奥氏体的稳定性。但镍和钴不改变碳钢C曲线的形状。

钢中晶界偏聚强烈的元素如硼、磷、稀土等元素使先共析铁素体转变显著推迟，对珠光体和贝氏体转变推迟较弱，但不改变碳钢C曲线的形状。

四：解释下列现象；

1)在相同含碳量情况下，除了含的合金钢外，大多数合金钢的热处理加热温度都比碳钢高；

除了Ni和Mn外，大多数的合金元素缩小或封闭相区，升高临界温度，影响合金钢的热处理温度，这就是多数合金钢的奥氏体化温度较碳钢高的原出。

2)在相同含碳量情况下，含碳化物形成元素的合金钢具有较高的回火抗力；答：回火抗力是指钢在回火时抵抗软化的能力，也叫耐回火性、抗回火性和回火稳定性。碳化物形成元素与碳具有较强的亲和力，阻碍马氏体的分解，在马氏体

中保留更多的碳，因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢，即合金钢具有较高的回火抗力

3）含碳≥0。40％，含Cr12％的钢属于过共析钢，而含碳1。5％、含Cr12％的钢属于莱氏体钢；

所有合金元素均使E点和S点左移。S点左移，共析成分点左移，使得含碳量小于0。77％钢属于过共析钢；E点左移，意味着奥氏体中溶碳能力的下降，即共晶反应时碳在奥氏体中的溶解度小于2。11％。这样使得含碳1。5％、含Cr12％的钢属于莱氏体钢。

4)高速钢在热锻或热轧后，经空冷获得马氏体组织。

主要是由于高速钢中含有大量合金元素，尤其是含有4％的Cr，大大提高了它的淬透性致使其热轧或热锻后空冷得马氏体组织。

五：热变形磨具钢的合金化原则及热处理的工艺特点如何？

热变形模具钢成分与合金调质钢的成分相似，一般含碳量不大于0.5％(个别钢种含0.6％～0.7％)，含碳量高时导热性低；加Mn、Cr、Ni：提高淬透性，Cr 和Ni一起提高回火稳定性，Ni还增加韧性；加Mo、W、V等，产生二次硬化，提高热硬性，Mo防止第二类回火脆性，提高高温强度和回火稳定性。

热变形模具的热处理一般都采用淬火十高温回火，得到回火索氏体，保证较好的综合机械性能，有较好的强韧性配合