材料科學(xué)知識點梳理

　　1.何謂鋼的熱處理?鋼的熱處理操作有哪些基本類型?

　　答：(1)為了改變鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以滿足對零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一種綜合的熱加工工藝過程。

　　(2)熱處理包括普通熱處理和表面熱處理;普通熱處理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理，表面淬火包括火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火，化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等。

　　2.為什么要對鋼件進行熱處理?

　　答：通過熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。

　　3.珠光體類型組織有哪幾種?它們在形成條件、組織形態(tài)和性能方面有何特點?

　　(1)三種。分別是珠光體、索氏體和屈氏體。

　　(2)珠光體是過冷奧氏體在550℃以上等溫停留時發(fā)生轉(zhuǎn)變，它是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。索氏體是在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體是在600～550℃溫度范圍內(nèi)形成片層極細(xì)的珠光體。珠光體片間距愈小，相界面積愈大，強化作用愈大，因而強度和硬度升高，同時，由于此時滲碳體片較薄，易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因此細(xì)片珠光體又具有較好的韌性和塑性。

　　4.鋼中的雜質(zhì)元素有哪些

　　答：鋼中的雜質(zhì)一般是指Mn、Si、P、S。1、Mn:<0.8%時為雜質(zhì),是有益元素。

　　作用為：①強化鐵素體;②消除硫的有害作用。2、Si：<0.5%時為雜質(zhì)，是有益元素。作用為①強化鐵素體;②增加鋼液流動性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點共晶(985℃)，熱加工時(1150~1200℃)，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆性.鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下.Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔點高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。

　　oP一般控制在0.045%以下

　　5.鋼的淬透性、淬硬性(書P316)

　　答：淬透性是指模具在淬火時獲得淬硬層深度的能力反映了鋼在淬火時能夠獲得馬氏體的能力，淬硬性指模具鋼在正常淬火條件下馬氏體所能達到的最高硬度，影響淬透性因素主要為化學(xué)成分，除Co外，合金使VK↓,淬透性↑奧氏體的均勻性、晶粒大小及是否存在第二相等;淬硬性主要與馬氏體中碳的含量有關(guān)，碳含量越高，淬火硬度越高

　　6.馬氏體組織有哪幾種基本類型?它們在形成條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點?馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何?

　　(1)兩種，板條馬氏體和片狀馬氏體。(2)奧氏體轉(zhuǎn)變后，所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于奧氏體中的含碳量，含碳量<0.6%的為板條馬氏體;含碳量在0.6—1.0%之間為板條和針狀混合的馬氏體;含碳量大于1.0%的為針狀馬氏體。低碳馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方。隨含碳量增加，逐漸從體心立方向體心正方轉(zhuǎn)變。含碳量較高的鋼的晶體結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)體心正方。低碳馬氏體強而韌，而高碳馬氏體硬而脆。這是因為低碳馬氏體中含碳量較低，過飽和度較小，晶格畸變也較小，故具有良好的綜合機械性能。隨含碳量增加，馬氏體的過飽和度增加，使塑性變形阻力增加，因而引起硬化和強化。當(dāng)含碳量很高時，盡管馬氏體的硬度和強度很高，但由于過飽和度太大，引起嚴(yán)重的晶格畸變和較大的內(nèi)應(yīng)力，致使高碳馬氏體針葉內(nèi)產(chǎn)生許多微裂紋，因而塑性和韌性顯著降低。(3)隨著含碳量的增加，鋼的硬度增加。

　　7.線型無定型高聚物在不同溫度下表現(xiàn)出的三種力學(xué)狀態(tài)

　　答：玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài)。

　　8.奧氏體化的過程

　　答：奧氏體化四個基本過程：奧氏體晶核的形成→奧氏體晶核的長大→殘余滲碳體的溶解→奧氏體成分的均勻化。

　　9.不銹鋼的成份特點(書p383)

　　答：1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。

　　2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素

　?、傩纬煞€(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位(n/8規(guī)律)

　　3、Ni：獲得單相奧氏體組織。

　　4、Mo：耐有機酸腐蝕。

　　5、Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕.

　　10.合金鋼按用途可分為三類

　　答:合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼

　　11.何謂球化退火?為什么過共析鋼必須采用球化退火而不采用完全退火?

　　(1)球化退火是為使鋼中碳化物的球狀化而使用的退火工藝,其工藝是將工件加熱到Ac1±(10～20)℃，保溫后等溫冷卻或緩慢冷卻。

　　(2)過共析鋼組織若為層狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產(chǎn)生淬火變形及開裂。通過球化退火，使層狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榍驙顫B碳體，以降低硬度，均勻組織、改善切削加工性。

　　12.分析CCT連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線工藝及產(chǎn)物。(書中300頁圖)

　　13.正火與退火的主要區(qū)別是什么?生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火?(書p311)

　　答：正與退火的區(qū)別是①加熱溫度不同，對于過共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上30～50℃而正火加熱溫度在Accm以上30～50℃。②冷速快，組織細(xì)，強度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時，正火后組織：S，而退火后組織：P。

　　選擇：(1)從切削加工性上考慮

　　切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等。一般金屬的硬度在HB170～230范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過硬，難以加工，且刀具磨損快;過低則切屑不易斷，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大。對于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。

　　(2)從使用性能上考慮

　　如工件性能要求不太高，隨后不再進行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應(yīng)采用退火。

　　(3)從經(jīng)濟上考慮

　　正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。

　　14.常用的淬火方法有哪幾種?說明它們的主要特點及其應(yīng)用范圍。

　　答：單液淬火：是將奧氏體化后的鋼件淬入一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻獲得馬氏體組織的一種淬火方法

　　雙液淬火：是先將奧氏體化后的鋼件淬入冷卻能力較強的介質(zhì)中冷至接近MS點溫度時快速轉(zhuǎn)人冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

　　分級淬火：是將奧氏體化后的鋼件淬入稍高于MS點溫度的鹽浴中，保持到工件內(nèi)外溫度接近后取出，使其在緩慢冷卻條件下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。

　　等溫淬火：是將奧氏體化后的鋼件淬入高于MS點溫度的鹽浴中，等溫保持，以獲得下貝氏體組織的一種淬火工藝。(書p314)

　　15.為什么工件經(jīng)淬火后往往會產(chǎn)生變形，有的甚至開裂?減小變形及防止開裂有哪些途徑?

　　答：淬火中變形與開裂的主要原因是由于淬火時形成內(nèi)應(yīng)為。