金属材料期末复习

奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度并稳定γ相的元素称为奥氏体形成元素。

铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度并使γ相不稳定的元素称为铁素体形成元素。回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度和硬度下降的能力。

二次硬化：高速钢淬火后在500至600℃之间回火时，硬度不仅不降低，反而升高到接近淬火钢的高硬度的现象

二次淬火：在某些淬火高合金钢中，因残留奥氏体在回火冷却过程中转变为马氏体而引起钢的硬度和强度升高的现象。

回火脆性：淬火钢在回火时的冲击韧性显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性。

固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。

细晶强化：随晶粒细化，晶界增多、材料强度升高的现象

形变强化：金属材料在冷变形（再结晶温度以下的进行的塑性变形）过程中强度逐渐升高的现象称为形变强化。

沉淀硬化：金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。

红硬性：外部受热升温时工具钢仍能维持高硬度的性能。

固溶处理：将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

时效：指金属或合金工件经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸，性能随时间而变化的热处理工艺。

调质处理：淬火加高温回火的热处理方法，目的是得到良好的综合性能。

不锈钢：指一些在空气、水、盐溶液、酸及其它腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。灰口铸铁：铸铁中碳大部分以石墨形式析出，断口呈灰暗色。

白口铸铁：铸铁中碳除溶于铁素体部分外，以Fe3C形式析出，断口呈白亮色

球墨铸铁：球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性。

可锻铸铁：由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件，再经退火而成的铸铁，有较高的强度、塑性和冲击韧度。

灰铸铁：灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。

回归处理：指经自然时效已经被明显的强化的铝合金，迅速的加热到200~250℃或比较此温度略高的温度，保温很短的时间后，在水中冷却的热处理工艺。

应力腐蚀：材料、机械零件或构件在静应力和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。

蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

蠕变强度：蠕变强度是指材料在某一温度下,经过一定时间后，蠕变量不超过一定限度时的最大允许应力。

晶间腐蚀：晶间腐蚀是局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。

1. 钢中合金元素与铁的相互作用（奥氏体、铁素体）

（1）奥氏体形成元素：扩大奥氏体的稳定温度范围

开启γ 相区：随着Mn、Ni、Co等元素的增加，将γ相区扩大到室温以下，使α 相区消失。扩展γ相区：C、N、Cu、Zn等扩大γ相区，但不能扩大到室温。

（2）铁素体形成元素：缩小奥氏体的稳定温度范围。

封闭γ区：使γ相区被α+δ相区完全包围，形成γ圈。V, Ti, W, Mo, Al, P, Cr, Si等

缩小γ区：使γ相区缩小，但不能使其完全被两相区封闭。B, Zr, Nb, Ta, S等

2. 合金元素与碳的相互作用（碳化物）

与碳的相互作用（与碳的化学亲和性）

碳化物形成元素: Ti, Zr, Nb, V, W, Mo, Cr, Mn, Fe…

非碳化物形成元素: Ni, Co, Cu, Si, Al, N, P, S…

3. 二次硬化的机理、工艺及产生该效应的合金元素

机理：在含强碳化物形成元素（W、Mo、V等）的淬火钢中，较低温度回火时，由于马氏体的分解，会使钢的硬度和强度降低；而在较高温度（约450℃以上）回火时，钢中开始析出弥散稳定的难熔碳化物Mo2C、W2C、VC等，这些难熔碳化物与α相保持共格关系，产生强烈的弥散强化，钢的硬度和强度升高，这种现象称为二次硬化。若继续升高温度，由于碳化物的长大，弥散度减小，共格性被破坏，共格畸变消失，从而使硬度迅速下降。

工艺：高速钢高温淬火，500-600多次高温回火。产生该效应的元素为Cr,Mo,W,Ti,Nb等。

4. 低碳钢的应变时效机理及控制措施

应变时效（机械时效）：冷加工后，钢的性能随时间而变化。

机理：钢中存在的游离C、N原子在错位附近偏聚，阻碍位错运动，当外加切应力足够大时，位错可以挣脱溶质原子的钉扎，于是滑移可以发生在较低的应力条件下，这就是出现上屈服点和平台的原因。卸载后，短时间内进行再次变形，不会出现屈服平台；若长时间放置后再次变形，C 、N原子又重新聚集到错位附近，于是再次出现屈服平台，即应变时效。

控制措施：加入少量V Ti Nb Zr或A1可以抑制甚至完全消除应变时效现象

5. 典型钢号的用途及成分和热处理特点：20CrMnTi、45、40Cr、50CrV、65Mn、60Si2Mn、1Cr13、3Cr13、Cr12、Cr12MoV、1Cr17Ni2、3Cr2W8V、W18Cr4V

20CrMnTi：0.2%C,1%Mn,1%Cr,0.1%Ti，渗碳钢，用于要求抗冲击耐磨损的零件，如汽车、拖拉机重要齿轮，热处理正火+渗碳后预冷直接淬火加低温回火。

45：0.45%C,用于形状简单，中等强度韧性零件，如主轴、曲轴、齿轮等，热处理为正火后淬火加高温回火。

40Cr：0.4%C,1%Cr,调质钢，用作重要调质零件，如轴类、齿轮、气阀等，热处理为正火后淬火加高温回火。

50CrV：合金弹簧钢，成分0.5%C,Cr1%,V0.1%,用于制作较大弹簧，退火后淬火加中温回火。65Mn：0.65%C，1%Mn，碳素弹簧钢，用作小型弹簧，退火后淬火加中温回火。

60Si2Mn：0.6%C,2%Si,1%Mn,合金弹簧钢，制作大截面弹簧，退火后淬火加中温回火。

1Cr13：<0.15%C,13%Cr,马氏体不锈钢，完全退火或高温回火后，淬火加高温回火。

3Cr13：0.3%C，13%Cr，完全退火或高温回火后，淬火加低温回火。

Cr12：2%-2.3%C,12%Cr,高速工具钢，用作滚动轴承、冷作模具、精密量具等，球化退火后，一次硬化处理为低温淬火与低温回火。二次硬化处理高温淬火加多次高温回火。

Cr12MoV：1.45-1.7%C,12%Cr,0.5%Mo,0.15-0.3%V,冷作模具钢，硬度耐磨性更高，处理方式相同。

1Cr17Ni2：< 0.12%C,17%Cr,2%Ni,不锈钢，淬火后低温回火或高温回火，不在350-550回火。3Cr2W8V：0.3%C,2%Cr,8%W,0.2-0.5%V,热作模具钢，退火后高温淬火加高温回火。

W18Cr4V：18%W,4%Cr,1-1.4%V,高速工具钢，淬火加三次高温回火。