原因:钢在 450~650℃回 火时,杂质元素 Sb、S、As 等偏聚于晶界;或 N、P、O 等杂质元素偏聚于晶界,形成网状或 片状化合物,降低了晶界强度。消除:回火后快冷或者高温回火。 固溶强化:提高强度,降低塑韧性。机理:原子固溶与钢的基体中,使晶格发生畸变,从 而在基体中产生弹性应力场,弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。 C>N>Si>Mn. 位错强化:机理:随着位错密度的增大,增加了位错产生交割、缠结的概率,有效地阻止 了位错运动,从而提高钢的强度。体心立方>面心立方。 细晶强化:提高强度也提高塑韧性。对多晶体来说,位错运动要克服晶界的阻力,晶粒越 小,阻力越大,用细化晶粒的途径来提高强度,称为细晶强化。钢中的晶粒越细,晶界、亚 晶界越多,可有效阻止位错的运动,并产生位错塞积强化。 第二相强化:钢中的微粒第二相对位错运动有很好的钉扎作用,位错通过第二相要消耗能 量,这就起到了强化效果。主要有切割机制和绕过机制。回火时第二相弥散沉淀析出强化, 淬火时残留第二相强化。 淬透性:指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性,也就是钢在淬火时获得马 氏体的能力。在相同情况下,钢的淬硬层深度愈大,淬透性越好,其淬透性大小主要取决于 化学成分、奥氏体化等因素,与工件大小、冷却条件等外部因素无关。而淬硬层深度不仅与 淬透性直接相关,还与工件大小、冷却条件等外部因素有关。钢的淬透性好,可使工件获得 均匀而良好的力学性能, 同时在淬火时可选用较缓和的冷却介质, 以减小工件的变形与开裂 倾向。 淬硬性: 在理想淬火条件下, 以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。 钢的含碳量越高,淬火后硬度也越高,其它合金元素的影响比较小。0.6%碳含量时,淬火钢 的硬度接近最大。 6、合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么?为什么考虑采用低 C? 答:为提高碳素工程结构钢的强度,而加入少量合金元素,利用合金元素产生固溶强化、 细晶强化和沉淀强化。利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低,来抵消由于碳氮化物 沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。 考虑低 C 的原因: (1)C 含量过高,P 量增多,P 为片状组织,会使钢的脆性增加,使 FATT50(℃)增高。 (2)C 含量增加,会使 C 当量增大,当 C 当量>0.47 时,会使钢的可焊性变差,不利于工 程结构钢的使用。 7、什么是微合金钢?微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些?试举例说明。 答:微合金钢:利用微合金化元素 Ti, Nb, V;主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强 度;利用控制轧制和控制冷却工艺----- 高强度低合金钢 8、微合金元素的作用: 1)抑制奥氏体形变再结晶; 例:再热加工过程中,通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物,沉淀在晶界、亚晶界和位错 上,起钉扎作用,有效地阻止奥氏体再结晶的晶界和位错的运动,抑制再结晶过程的进行。 2)阻止加热时奥氏体晶粒长大; 例:微量钛(w≤0.02%)以 TiN 从高温固态钢中析出,呈弥散分布,对阻止奥氏体晶 粒长大很有效。 3)沉淀强化; 例: w(Nb)≤0.04%时,细化晶粒造成的屈服强度的增量Δ σ G 大于沉淀强化引起的增量 Δ σ Ph;当 w(Nb)≥0.04%时, Δ σ Ph 增量大大增加,而Δ σ G 保持不变。 4)改变与细化钢的组织 例:在轧制加热时,溶于奥氏体的微合金元素提高了过冷奥氏体的稳定性,降低了发生先共 析铁素体和珠光体的温度范围, 低温下形成的先共析铁素体和珠光体组织更细小, 并使相间 沉淀 Nb(C,N)和 V(C,N)的粒子更细小。 1、 弹簧钢的典型牌号:60Si2Mn,55SiMnV,50CrV,60Si2CrV。常用热处理工艺:淬火加中 温回火,得到回火屈氏体。 2、 轴承钢典型牌号:GCr15。工艺路线:锻(轧)-球化退火-机械加工-淬火(保护气氛 炉或真空炉中进行) 、回火(160℃保温 3 小时或更长、回火 M+弥散分布 K+少量残余 奥氏体)-磨加工。 3、 碳化物的不均匀性及消除方法。 1) 液析碳化物: 由于枝晶偏析引起的伪共晶碳化物, 在局部微小区域内从液态结晶时析出 的碳化物(熔炼结晶时产生) 。尺寸一般较大,具有高的硬度和脆性。高温(1200℃) 扩散退火消除。 2)带状碳化物:二次碳化物偏析,沿轧制方向伸长呈带状分布。高温扩散长时间退火消除。 3)网状碳化物:过共析钢在热轧(锻)加工后缓慢冷却过程中由二次碳化物以网状析出于 奥氏体晶界所造成的。