欠热 组织有大量的未溶碳化物,晶粒细小;过热组织晶粒粗大,未溶碳化物少而角状化;过烧组 织中有晶界溶化现象,出现莱氏体和黑色组织。 1、调质钢、弹簧钢进行成分、热处理、常用组织及主要性能的比较,并熟悉各自主要钢 种。 成分 调质钢 0.30~0.50%C 的 C 钢 热处理 淬火与高温回 常用组织 回火 S 或回 主要性能 较高的强度,良好的塑性 或中、低合金钢 弹簧钢 中、高碳素钢或低 合金钢 火 淬火和中温回 火 火T 回火 T 和韧性 高的弹性极限,高的疲劳 强度,足够的塑性和韧性 A.调质钢:按淬透性大小可分为几级: 1)40,45,45B 2)40Cr,45Mn2, 45MnB, 35MnSi 3)35CrMo, 42MnVB, 40MnMoB ,40CrNi 4)40CrMnMo, 35SiMn2MoV,40CrNiMo B.弹簧钢:1)Mn 弹簧钢: 60Mn,65Mn 2)MnSi 弹簧钢:55Si2Mn,60Si2MnA 3)Cr 弹簧钢: 50CrMn, 50CrVA, 50CrMnVA (使用 T<300℃ ) 4)耐热弹簧:30W4Cr2VA (可达 500℃) 5)耐蚀弹簧:3Cr13, 4Cr13, 1Cr18Ni9Ti (温度<400℃ ) 1. 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织?为何具有抗磨特 性? 答:平衡态组织:α + (Fe,Mn)3C; 铸态组织:γ +碳化物; 热处理态组织:单相γ p;使用状态下组织: 表面硬化层 + 内部γ 具有抗磨特性的原因:1)高冲击和强挤压下,其表面层迅速产生加工硬化,在滑移面上形成 硬化层,即冷作硬化,使其具有抗磨性。 2)加入 2-4%的 Cr 或适量的 Mo 和 V,能形成细小碳化物,提高屈服强度、冲击韧性和抗 磨性。 2. GCr15 钢是什么类型的钢?这种钢中碳和铬的含量约为多少?碳和铬的主要作用分别是 什么?其预先热处理和最终热处理分别是什么? 答:高碳铬轴承钢 。 C 含量 1%,Cr 含量 1.5%。 C 的作用:固溶强化提高硬度; 形成碳化物。 Cr 的作用:提高淬透性、耐磨性、耐蚀性 预先热处理: (扩散退火,正火)+ 球化退火 最终热处理:淬火 + 低温回火 +(稳定化处理 ) 1、奥氏体不锈钢: 1)晶间腐蚀:晶界上析出连续网状富铬的 Cr23C6,引起晶界周围基体产生贫铬区,贫铬区成 为微阳极而发生的腐蚀。防止办法:降低含碳量;加入 Ti、Nb,析出特殊碳化物,稳定组 织;固溶处理;进行退火处理,使奥氏体成分均匀化或者热处理形成 Ti、Nb 的特殊碳化物。 2)应力腐蚀:奥氏体或 M 不锈钢受张应力时,在某些介质中经过一段不长时间就会发生破 坏,且随应力增大,发生破裂的时间也越短; 当取消张应力时,腐蚀较小或不发生腐蚀。这种腐蚀现象称为“应力腐蚀(破裂)。 ” 1) n/8 规律:加入 Cr 可提高基体的电极电位,但不是均匀的增加,而是突变式的。当 Cr 的含量达到 1/8,2/8,3/8,??原子比时,Fe 的电极电位就跳跃式显著提高,腐蚀也 显著下降。这个定律叫做 n/8 规律。 2)介质:含有 Cl-和 OH-腐蚀介质中特别敏感;2)应力:应力越大,越严重; 3)介质温度:温度越高,越严重;4)不锈钢组织与成分: 对应力腐蚀的影响. 防止措施: 1) 提高纯度(降低 N, H 以及杂质元素含量) ;2)加入 2-4%Si 或 2%Cu 或提高 Ni%(>35%) ; 2) 采用高纯度 15-25%F 不锈钢;4)采用奥氏体和铁素体(50-70%)双相钢。 1、高锰钢(ZGMn13)在 Acm 以上温度加热后空冷得到大量的马氏体,而水冷却可得到全部奥 氏体组织。 高锰钢在 Acm 以上温度加热后得到了单一奥氏体组织,奥氏体中合金度高(高 C、高 Mn) ,使 钢的 Ms 低于室温以下。如快冷,就获得了单一奥氏体组织,而慢冷由于中途析出了大量的 K,使奥氏体的合金度降低,Ms 上升,所以空冷时发生相变,得到了大量的马氏体。 2、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。 球铁中,石墨呈球形,灰口铁石墨呈片状。球状石墨对基体的切割作用和石墨的应力集中效 应大大小于片状, 球铁基体的利用率大大高于灰口铁, 所以球墨铸铁的强度和塑韧性都要比 灰口铸铁好。 3、4Cr13 含碳量(质量分数)为 0.4%左右,但已是属于过共析钢。 Cr 元素使共析 S 点向左移动,当 Cr 含量达到一定程度时,S 点已左移到小于 0.4%C,所以 4Cr13 是属于过共析钢。 1、试总结 Mo 元素在合金中的作用,并简要说明原因。 Mo 元素在合金中的主要作用归结如下: (1)降低回火脆性,一般认为 Mo 可以抑制有害元素在晶界的偏聚; (2)提高贝氏体的淬透性,因为 Mo 大大推迟珠光体的转变而对贝氏体转变影响较小; (3)细化晶粒,提高回火稳定性。Mo 是强碳化物形成元素,与碳的结合力较大形成的碳化 物稳定,不易长大。 (4)提高热强性,因为 Mo 可以较强地提高固溶体原子的结合力。 (5)提高防腐性,特别是对于非氧化性介质。因为 Mo 可以形成致密而稳定的 MoO3 膜; (6)提高红硬性,因 Mo 与 C 原子结合力强,故回火稳定性比较好并且形成的在高温下碳化 物稳定。 1、试总结 Si 元素在合金钢中的作用,并简要说明原因。 Si 的作用如下:1)提高钢强度; Si 是铁素体形成元素,有较强的固溶强化作用; 2)提高钢的淬透性;可阻止铁素体形核和长大,使“C”曲线右移; 3)提高低温回火稳定性;因 Si 可以抑制回火时 K 的形核、长大及转变; 4)提高淬火加热温度; ,Si 提高 A1 温度。 5)提高抗氧化性,因为它可以形成致密稳定的氧化膜,同时可以提高 FeO 的形成温度。 6)加热时易脱碳;Si 是促进石墨化的元素。 1、试总结 Ni 元素在合金钢中的作用,并简要说明原因。 (10 分) 1)↑基体韧度 → Ni↓位错运动阻力,使应力松弛; 2)稳定 A,→ Ni↓A1 ,扩大γ 区,量大时,室温为 A 组织; 3)↑淬透性→↓Δ G,使“C”线右移,Cr-Ni 复合效果更好; 4)↑回火脆性 → Ni 促进有害元素偏聚; 5)↓Ms ,↑Ar → ↓马氏体相变驱动力。 3、钢的强化机制主要有哪些?从合金化角度考虑,提高钢的韧度主要有哪些途径? 钢的强化机制主要有:固溶强化、细化强化、位错强化、第二相强化。从合金化角度考虑, 提高钢的韧度主要途径有: 1)细化奥氏体晶粒。如强碳化物形成元素 Ti、Nb、V、W、Mo 等。2)提高钢的回火稳定性。 在相同强度水平下能提高塑性和韧度。3)改善基体的韧度。如加 Ni。4)细化碳化物。碳 化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利。5)降低或消除回火脆性。如加入 W、Mo。 6)保证强度时,降低含 C 量。