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金屬材料學（原稿）

第1章鋼的合金化概論

1、什么是合金元素？鋼中常用的合金元素有哪些？

為合金化目的加入其含量有一定范圍的元素稱為合金元素。

Si,Mn,Cr,Ni,W,Mo,V,Ti,Nb,Al,Cu,B等。

2、哪些是奧氏體形成元素？哪些是鐵素體形成元素？

在Y-Fe中有較大溶解度并穩定丫固溶體的元素稱為奧氏體形成元

素：Ni、Mn、Co,C、N、Cu；無限互溶，有限溶解。

在a-Fe中有較大溶解度并穩定a固溶體的元素稱為鐵素體形成元

素：Cr、V,W、Mo、Tio

3、合金元素在鋼中的存在形式有哪幾種？

固溶體、化合物、游離態。（其中，化合物分為：碳化物、金屬間

化合物、非金屬夾雜物）

4、哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？

Zr、Ti、Nb、V；W、Mo、Cr；Mn、Fe（強?＞弱）

非K：Ni、Si、Al、Cu。

5、鋼中的碳化物按點陣結構分為哪幾類？各有什么特點？什么叫合金

滲碳體？特殊碳化物？

1）①簡單點陣結構：M2C、MCO又稱間隙相。

特點：硬度高，熔點高，穩定性好。

②復雜點陣結構：M23C6、M7C3、M3C。

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特點：硬度、熔點較低，穩定性較差。

2）合金滲碳體：含有合金元素的滲碳體，即滲碳體內一部分鐵原子

被合金元素所代替，晶體結構并未改變。（Fe,Me）3C

3）特殊碳化物：隨著合金元素含量的增加，碳化物形成了自己的特

殊碳化物。VC,Cr7C3,Cr23c6。

6、合金鋼中碳化物形成規律。

1、K類型的形成K類型與Me的原子半徑有關。

rc/rMe<0.59—簡單結構相，如Mo、W、V、Ti；

rc/rMe>0.59—復雜點陣結構，如Cr、Mn、Feo

Me量少時，形成復合K,如（Cr,M）23c6型。

2、相似者相溶

完全互溶：原子尺寸、電化學因素均相似。

有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成復合K

3、強碳化物形成元素優先與碳結合形成碳化物。

4、NM/NC比值決定了K類型

5、碳化物穩定性越好，溶解越難，析出越難，聚集長大也越難。

7、合金元素對鐵碳平衡相圖的影響。

1）改變了奧氏體區的位置

2）改變了共晶溫度擴大y相區的元素使3As下降；縮小丫相區的元素

使A,升高。

3）改變了共析含碳量所有合金元素均使S點左移。

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8、為什么比較重要的大截面的結構零件都必需用合金鋼制造？與碳鋼

比較，合金鋼有何優點？

1）合金鋼比碳鋼回火脆性好，所以要達到同樣的回火硬度，合金鋼

的回火溫度可以比碳鋼高，回火時間也可以長些，合金鋼回火后

內應力比碳鋼小，塑性也高。

2）優點：晶粒細化，淬透性高，回火穩定性好。

9、合金元素對奧氏體晶粒長大的影響？

I）Ti、Nh、VII,W、MoI晶粒長大；--阻礙

2）C、N、Bf晶粒長大；--促進

3）非K元素Ni、Co、Cu作用不大。

1。、合金元素對回火轉變的影響？

淬火合金鋼進行回火時，其組織轉變與碳鋼相似。但由于合金元素的加入，使其在回火轉變時

具有如下特點：（1）提高淬火鋼的回火穩定性（2）產生二次硬化（3）防止第二類回火脆性

一、對馬氏體分解期的影響

低溫回火：C和Me擴散較困難，Me影響不大；

中溫以上：Me活動能力增強，對M分解產生不同程度影響：

1）Ni、Mn的影響很小；

2）K形成元素阻止M分解，其程度與它們與C的親和力大小有關。這些Mcl碳活度

ac,阻止了滲碳體的析出長大；

3）Si比較特殊：＜300C。時強烈延緩M分解。

二、對殘余奧氏體轉變的影響

三、對碳化物析出的影響

【合金結構鋼之所以具有抗回火穩定性是因為在添加合金元素的情況下，馬氏體分解、殘余奧氏體轉

變及滲碳體析出、集聚，均不同程度地被推向較高的溫度范圍，

不同合金元素在減慢回火軟化方面作用不同。非碳化物形成元素Ni、Al和弱KMn對回火鋼的軟化

較小，在抗回火軟化方面比較有效的是K形成元素。

K形成元素能較多地把碳保留在馬氏體中，從而阻礙馬氏體的分解：強碳化物形成元索V、W、

Mo、Cro碳化物形成元素還阻礙殘余奧氏體轉變，阻礙了合金滲碳體的集聚，使含碳化物形成元素的鋼

能在更高的回火溫度下保持細小的滲碟體顆粒。

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非碳化物形成元索磚在回火轉變中的作用比較獨特，低溫下Si擴散，添加硅可提高馬氏體的分解溫

度，硅也阻礙滲碳體顆粒的集聚長大。】

11、哪些合金元素提高鋼的淬透性作用顯著？

淬透性：鋼淬火時獲得M的能力。B、Mn、Mo、Cr、Si、Nio

12、什么叫回火穩定性？提高回火穩定性的合金元素有哪些？提高鋼

的回火穩定性有何作用？

淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力稱為回火穩定性。

Cr,Mn,Ni,Mo0

作用：提高回火穩定性，也就可以再相同強度水平下，提高回火溫度從而提高

材料的韌度。

13、什么是回火脆性？各在什么條件下產生？如何消除或減輕？

淬火鋼在某些溫度區間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區間的脆化現

象，回火脆性可分為第一類回火脆性和第二類回火脆性。

1）第一類回火脆性,主要發生在回火溫度為200?3500C。時，具有不可逆性、與回火后的冷卻速度

無關、斷口為沿晶脆性斷口。防止方法：無法消除,不在這個溫度范圍內回火，

（1）降低鋼中雜質元索的含量；（2）用AI脫氧或加入Nb、V、Ti等合金元索細化A晶粒；

（3）加入Cr、Si調整溫度范圍；（5）采用等溫淬火代替淬火叵火工藝。

2）第二類回火脆性，發生的溫度在450~650C。，具有可逆性、與回火后的冷卻速度有關、斷口為

沿晶脆性斷口。防止方法：（1）降低鋼中的雜志元素；（2）加入能細化A晶粒的元素（Ti,Nb,V）；

（3）加入適量Mo、W元素；（4）避免在第二類回火脆性溫度范圍回火。

14、合金元素對“C”曲線、珠光體轉變、貝氏體轉變、Ms點的作

用？

一、對“C”曲線

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1)Ni、Si、Mn大致保持“C”線形狀，使“C”線向右作不同程

度的移動；

2)C。不改變“C”線，但使“C”線左移；

3)K形成元素，使"C”線右移，且改變形狀。Me不同作用，

使“C”曲線出現不同形狀，大致有五種。

二、過冷A體的P、B轉變

P轉變:需要C和Me都擴散；

綜合影響順序：Mo、W、Mn、Cr、Ni、Si；

B轉變:C原子作短程擴散，Me幾乎沒有擴散。

影響順序：Mn、Cr、Ni、Si,而W、Mo等影響很小。

三、對Ms點：除Co、Al外，所有溶于奧氏體的合金元素都使

Ms、Mf點下降，使鋼在淬火后的殘余奧氏體量增加。

15、白點的形成原因是什么？

由于鋼中氫的重新分布與聚集，破壞了鋼的可塑性，使鋼變脆。失去

塑性的鋼在氫壓力與鋼中的內應力的同時作用下很容易在氫聚集處沿金屬強度

弱的方向產生局部脆性開裂，即形成所謂氫致裂紋——白點。

17、什么是內吸附現象？

合金元素溶入基體后，與鋼中的晶體缺陷產生相互作用，導致偏

聚元素在缺陷處的濃度大于基體中的平均濃度。這種現象稱為內吸附

或偏聚現象。

21、合金鋼的二次硬化現象的本質及其實際意義。

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二次硬化：在含有Ti,V,Nb,Mo,W等較高合金鋼淬火后,在500-600C。范

圍內回火時，在c（相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物，并使鋼的硬度和強度提

高。二次硬化使鋼在高溫下能保持較高的硬度，這對工具鋼極為重要，如

身速鋼。

22、總結合金元素對……的影響。

一、變形開裂傾向

淬火內應力有三種，綜合作用控制著工件的變形和開裂傾向：

熱應力一變形；組織應力T開裂；附加應刀較復雜。

二、過熱敏感性

指淬火鋼加熱時，奧氏體晶粒急劇長大的敏感性一>含Mn鋼過熱敏感性較

大。

三、氧化脫碳傾向含硅鋼氧化脫碳傾向較大。

四、回火穩定性合金鋼回火穩定性要比碳鋼好。

五、回火脆性

六、白點敏感性在C>0.3%的Ni?Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-W馬氏體

鋼中白點敏感性最大。

七、冷成形性

P、Si、C等元素ff冷作硬化率，需要冷成型的材料應嚴格控制P、N

量，

盡可能ISi、C等量。

八、熱壓力加工性

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Me溶入基體一＞熱壓力加工性能I。如Mo、W、Cr、V等元素影響較大。

九、切削加工性

不同含C量的鋼要得到較好的切削性，其預處理是不同的。

25、鋼的強化機制有哪些？為什么一般鋼的強化均用淬火、回火？

固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相彌散強化。

在眾多的熱處理方法中，以淬火、回火工藝對金屬材料的強化最為顯著，這是

因為它充分利用了以上四種強化機制。

網、試解釋含Mn稍高的路銀鋼易過熱，而含Si的鋼淬火加熱溫度應

稍高。且冷作硬化率較高，不利于冷變形加工。

27、微量元素的作用。鋼中的微合金化元素。

常用微合金化元素：B,N,V,Ti,Zr,Nb,RE;

改善切削加工性：S,Se,Bi,Pb,Ca;

能凈化、變質、控制夾雜物形態：Ti"r,RE,Ca;

有害元素：P,S,As,Sn,Pbo

28、提高韌性的合金化途徑。

1）細化晶粒、組織一如Ti、Nb、Mo；

2）T回火穩定性——如強K形成元素；

3）改善基體韌度——Ni；

4）細化K適量Cr、V,使K小而勻；

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5）I回脆——W、Mo；

6）在保證強度水平下，適當I含C量冶金質量。

眼、怎樣理解“合金鋼與碳素鋼的強度性能差異，主要不在于合金元

素本身的強化作用，而在于合金元素對鋼相變過程的影響，且合

金元素的良好作用，只有在適當的熱處理條件下才能表現出

,dr”

o

提綱【合金的主要作用：

a.產生相變，如擴大某個相區（奧氏體區）以得到某種對應的特殊性能.

b.細化晶粒，改善機械性能，如缺口敏感性、淬透性。

c.改變熱處理工藝，如提高鋼材的熱處理組織的穩定性，降低熱處理溫度、縮

短熱處理時間、提高熱處理質量。】從強化機制分析。

第2章鋼的編號方法

寫出下列鋼號的類屬、碳和合金元素的含量：

15Mn：優質碳素結構鋼，較高Mn量，0.15%C；

16Mn：低合金高強度結構鋼，0.16%C；

20g：優質碳素結構鋼，鍋爐用，0.2%C；

T10A：高級優質碳素工具鋼，1%C；

65Mn：優質碳素結構鋼，較高Mn量，（）.65%C；

18Cr2Ni4W：合金結構鋼，0.18%C,2%Cr,4%Ni,W＜1.5%；

25CrMnTiBRe：合金結構鋼，0.25%C,其余＜1.5%;

30CrMnSi:合金結構鋼,0.3%C,其余＜1.5%;

5OCrV:合金結構鋼，0.5%C,其余＜1.5%;

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CrWMn:合金工具鋼，平均碳含量＞=1.0%；

5CrNiMo:合金工具鋼，0.5%C,其余＜1.5%;

GCrl5：滾動軸承鋼，1.5%Cr；

W6Mo5Cr4V2：高速工具鋼，合金元素百分含量；

00Crl8Nil0：不銹鋼，“00”表示＜=0.03%,410"表示＜=0.08%;

lCrl8Ni9Ti:不銹鋼，0.1%C,其余百分含量。

第3章工程構件用鋼

1、敘述構件用鋼一般的性能要求。

1、足夠的強度與韌度（特別是低溫韌度）；2、良好的焊接性和成型工藝

性；

3、良好的耐腐蝕性4、低的成本。

2、與普通碳素結構鋼相比，普低鋼有何性能特點？主要用途是什么？

比普通碳素結構鋼有較高的屈服點QS或屈服強度。0.2和屈強比os/ob,較好的

冷熱加工成型性,良好的焊接性，較低的冷脆傾向、缺口和時效敏感性，以及有較

好的抗大氣、海水等腐蝕能力。

該鋼多軋制成板材、型材、無縫鋼管等，被廣泛用于橋梁、船舶、鍋爐、

車輛及重要建筑結構中O

3、為什么普低鋼中差不多都含有不大于1.8%Mn?

Mn固溶強化作用大，l%Mn,osf33MPa。約有3/4量溶入F中，弱的細

晶作用，；TKO同樣量多時可大為降低塑韌性。所以Mn控制在＜1.8%。

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4為什么貝氏體型普低鋼多采用累黑：囂盤雷

0.5%Mo和微量的B作為基本合金故一般用0.5%Mo+（0.002⑷007）%B。

元素？

6、合金元素是通過哪幾個途徑強化普低鋼的？

固溶強化、細晶強化、沉淀強化（彌散強化）、增加P的相對量。

第4章機器零件用鋼

1、為什么機器零件用鋼一般都在淬火、回火態使用，而不在退火態使

用？

因為淬火和回火可以得到M、下B,有較好的綜合力學性能；

而退火后的組織為F+P,綜合性能低。

2、什么是“淬透性原則”？

淬透性相同的調制鋼，可以互相代用。

3、為什么說淬透性是評定結構鋼性能的重要指標？

鋼經不同的熱處理會產生不同的組織，從而呈現不同的機械性能。淬透性就

是反應鋼材在經過熱處理后其斷面組織整體差異的重要指標，淬透性高的

鋼材，其徑向組織差異就小，機械強度變化梯度也小，更接近于等強度。

4、調質鋼中常用哪些合金元素？這些合金元素主要起什么作用？調質

鋼在強韌結合方面有何缺點？

缺點：強度不很高。Mnrt泮透性，但t過熱徑向，tI可脆傾向：

Chtt淬透性.t回穩性，但t回Jft便向：

Ni：t基體慟度，NiYi?更合tI泮透性，［回脆：

收集于網絡，如仃侵權靖聯系彳Mo：f淬透性,t回程性，細晶,1I13脆岬］:

V：有效細晶，（t淬透性），II過結敏感性.

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5、什么是非調質鋼？

非調制鋼是在中C鋼中加入微量Ti、Nb、V等元素，通過控制鍛軋的溫

度和冷卻速度，從而獲得近似調制鋼性能的鋼種。

6、什么是低碳馬氏體鋼？低碳馬氏體在力學性能和工藝性能上有哪些

突出優點？

低碳馬氏體鋼是指低碳鋼或低合金鋼經淬火+低溫回火處理，得到低

碳馬氏體組織作為應用狀態的鋼。

1）實現了強度、韌度和塑形的最佳配合，低的缺口敏感性，低的疲

勞缺口敏感度，冷脆傾向較小；

2）良好的工藝性能，冷變形能力好，焊接性能優良，熱處理脫碳傾

向小，淬火變形和開裂傾向小。

7、B元素在哪些條件下才能顯著提高鋼的涔透性？

微量；最佳含量為0.0010%,一般控制在0.0005%~0.0030%；低

碳、低合金鋼中硼的淬透性效果最顯著；在某一特定奧氏體化溫度下

硼的淬透性效果最佳。

8、為什么Si-Mn彈簧鋼得到了廣泛應用？

淬透性優良、回火穩定性高、脫碳與石墨化傾向低；綜合力學性能

佳，有一定的耐蝕性。

9、試述提高板簧質量的主要措施。

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(1)形變熱處理-將鋼的變形強化與熱處理強化兩者結合起來，以進一步提高鋼的強度和韌性。

(2)彈簧的等溫淬火-不僅能減少變形，而且還能提高強韌性。

(3)彈簧的松弛處理

(4)低溫碳氮共滲--回火與低溫碳氮共滲相結合的工藝，能顯著提高彈簧的疲勞壽命及耐蝕性。

(5)噴丸處理--改善彈簧表面質量,提高表面強度，提高彈簧疲勞強度和使用壽命。

10、分析合金元素在滲碳鋼和氮化鋼中的作用。

1)Mn,Cr,Ni—提高滲碳鋼的淬透性；改善滲碳層性能。

Ti,V,W,Mo—細化晶粒。

2)合金元素對氮化層深度和表面硬度有影響。要得到滿意的氮化

層，鋼中應含1%左右的A1；

Cr,Mo,Mn—提高淬透性，以滿足調質處理要求；

Mo,V—使調質后的組織在長時間氮化處理時保持穩定，也防止

了鋼的高溫回火脆性。

11、為什么板簧不能強化后成形？而線徑很細的彈簧不能用熱成形后

強化？

1)不好加工。

2)細徑----淬火、回火----變形會很大。

12、彈簧為什么要求很高的冶金質量和表面質量？彈簧的強度極限

高，是否就意味著疲勞極限一定高？為什么？

1)彈簧鋼在交變載荷下工作，要有較好的冶金質量，嚴格控制材料

的內部缺陷；由于彈簧工作時表面承受的應力為最大，所以

應具有良好的表面質量。表面缺陷會成為造成應力高度集中，是

疲勞裂紋源，降低彈簧的疲勞強度。

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2)不一定。因為足夠的淬透性保證強度極限，但在拉伸過程中，表

面質量影響較大，缺陷。應力、裂紋。疲勞。

13、為什么合金彈簧鋼把Si作為重要的主加合金元素？彈簧淬火后為

什么要進行中溫回火？

Si與Mn共同作用提高鋼的淬透性，Si有效提高回火穩定性，促

進脫碳傾向。

中溫回火-)可使彈簧鋼具有一定的沖擊韌度，較高的彈性極限、

屈強比和最高的疲勞強度。

14、為什么滾動軸承鋼的含C量均為高C?滾動軸承鋼中常含有哪些

合金元素？各起什么作用？為什么Cr量限制在一定范圍？

1)C是軸承鋼中主要強化元素，軸承鋼含碳量一般較高，以提高鋼的耐磨

性。滾動軸承鋼應具有高的抗壓強度和抗疲勞強度，有一定的韌性、塑性、耐

磨性和耐蝕性，鋼的內部組織、成分均勻，熱處理后有良好的尺寸穩定性。故

用含碳0.95%~1.10%、含絡0.40%~1.60%的高碳低鋁軸承鋼。

2)Cr是形成碳化物的主要元素。絡可提高鋼的力學性能、淬透性和組織均

勻性。還能增加鋼的耐蝕能力。

Mn在軸承鋼中能提高淬透性。鎰還可和鋼中的硫生成穩定的

MnS,硫化物常能包圍氧化物，形成以氧化物為核心的復合夾雜物，減輕氧化

物對鋼的危害作用。

3)Cr含量的范圍為0.4%~1.65%,此時淬火+低溫回火后，具有較好的疲勞

強度、耐磨性、彈性極限、屈服強度。

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15、滾動軸承鋼的主要性能要求是什么？

1）高而均勻的硬度和耐磨性；

2）高的接觸疲勞強度；

3）高的彈性極限和一定的韌度；

4）尺寸穩定性好；

5）一定的耐蝕性；

6）具有良好的冷、熱加工工藝。

16、易切鋼中常加入哪些元素？它們對提高切削性的作用機理是什

么？

S、Ca、Te、Se、Pbo

S與Mn在鋼中形成MnS,使切屑易于折斷，因而提高了切削加工性能，

而且MnS具有潤滑作用，其本身硬度低，能減少對刀具的磨損。但會降低鋼的

橫向塑性及韌性；

Ca加入鋼中后對夾雜物具有一種變質作用，提高了切削加工性能；

Te、Se硒、璐的化合物也有利于提高切削加工性能；

Pb在鋼中溶解度極小，降低切削阻力，易斷屑、有潤滑作用。

回、為獲得好的切削加工性能。低C鋼，中C鋼和高C鋼各應經過什

么樣的熱處理，得到是什么樣的金相組織？

低：

中：

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高：

18、對低淬鋼來說，從成分上如何保證獲得低淬性？

1）限制提高淬透性的元素

2）加Ti（先形成碳化物，降低固溶體中的碳量）

19、說明合金滲C鋼中，常用合金元素Cr、Mn、Ti、Ni、Mo等對滲

C鋼的工藝性能和機械性能的作用。

Mn,Cr,Ni—提高滲碳鋼的淬透性，以使較大尺寸的零件在淬火時

心部能獲得大量的板條馬氏體組織。還可改善滲碳層性能。

Ti,V,W,M。一阻止奧氏體晶粒在高溫滲碳時長大，細化晶粒。

20、說明20Cr、20CrMnTi.18Cr2Ni4WA鋼的主要性能特點及用

途。

1）20Cr：有較高的強度及淬透性,但韌性較差，滲碳后需二次淬火以提高

零件心部韌性，無回火脆性；冷應變塑性高；可切削性在高溫正火或調質狀態

下良好，但退火后較差；焊接性較好。

^多用于制造滲碳零件，如：機床變速箱齒輪、齒輪軸、凸輪等；對熱處理變

形小和高耐磨性的零件，如模數小于3的齒輪、地、花鍵軸等。

2）20CrMnTi：是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，良好的加工性，加工變

形微小，抗疲勞性能相當好。

^用于齒輪，軸類，活塞類零配件等.用于汽車，飛機各種特殊零件部位。

3）18Cr2Ni4WA：是常用的合金滲碳鋼，強度，韌性高，淬透性良好，也可在

不滲碳而調質的情況下使用。

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^一般用做截面較大，載荷較高且韌性良好，缺口敏感性低的重要零件。

21、說明38CrMoAlA鋼中各合金元素的作用。

CrsM。元素，主要是提高鋼的淬透性。M。元素兼有細化晶粒、消除回火

脆性作用。加入A1元素，有兩方面作用：一是A1元素與鋼中極少的N元素形

成氮化物A1N,起細化晶粒作用；二是AI元素與氮化時表面滲入的N元素在鋼

的表面形成氮化物A1N,提高鋼表面的疲勞強度、表面硬度、耐磨性、耐蝕

性、耐熱性以及抗咬合性。

肉、生產上某些機器零件選用工模具鋼制造，可獲得良好的使用性

能。試舉例討論哪些機器零件選用工模具鋼制造可得到滿意的效

果，并分析其原因和實質。

23、分別簡述普低鋼、滲C鋼、低C馬氏體鋼、不銹鋼等鋼類的含C

量都較低的原因。

1）低合金高強度鋼：C含量過高，P量增多P為片狀組織，會使鋼的脆

性增加；C含量增加會使C當.增大，當C當.〉0.47時，會使鋼的可焊性變

差，

不利于工程結構鋼的使用。

2）滲碳鋼：保證淬火時得到強韌性好的板條狀M組織。（含碳量低，以保證

心部有足夠的塑性和韌性，碳高則心部韌性下降。）

3）低C馬氏體鋼：保證淬火后獲得板條M組織。

4）不銹鋼：碳會降低耐腐蝕性能。

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第5章工具用鋼

1、說明碳素工具鋼的優缺點、用途及淬火方法。

1)優點：成本低，加工性能好，熱處理簡單。

2)缺點：淬透性低，必須用鹽水或堿水淬火，適合于制造斷面尺

寸〈15mm的工具，變形開裂傾向大，工作溫度應低于200C。，組織穩

定性差且無熱硬性，綜合性能欠佳。

3)用途：制作低速切削的刃具和簡單的冷沖模。

4)不完全淬火+低溫回火。

2、試用合金化原理分析說明9SiCr、CrWMn鋼的優缺點。

1)①Si/Crf淬透性；

②Si/Crf回穩性，經25()C°回火，硬度刃＞6()HRC；

③K細小、分布均勻一不容易崩刃；

④分級淬火或等溫淬火處理，變形較小；

⑤Si使鋼的脫碳傾向較大，切削加工性能相對差些。

2)①Cr、W、Mn復合，［淬透性。

②AR在18~20%,淬火后變形小；

③含Cr、W碳化物較多且較穩定，晶粒細小-高硬度、高耐磨性；

④回穩性較好，＞250C°回火，＜60HRC；

⑤W使碳化物易形成網狀。

3、什么是紅硬性？

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紅硬性即熱穩定性，是鋼在較高溫度下能俁持一定強度的性質。

4.W18Cr4V鋼中各合金元素的作用是什么？

W：鴇是鋼獲得紅硬性的主要元素。

Cr：絡加熱時全溶，保證鋼淬透性，改善抗氧化能力、切削能力。

v：顯著T紅硬性、T硬度和耐磨性，細化晶粒，I過熱敏感性。

5、18-4-1鋼的鑄態組織是什么？畫出示意圖。

魚骨狀萊氏體（Ld）+黑色組織（6共析體等）+白亮組織

(M+AR)0

不意圖：

6、何謂“定比C”經驗規律？

在鋼設計時，如果碳和碳化物形成元素滿足合金碳化物中分子式的

定比關系，可以獲得最大的二次硬化效應，這就是定比碳經驗規律，

7、高速鋼回火為什么采用560C。左右的溫度回火？

由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩定性非營好，在560C。左右回火，才能

彌散析出特殊碳化物，產生硬化。同時在560C。左右回火，使材料的組織和性

能達到了最佳狀態。

8、高速鋼每次回火為什么一定要冷到室溫再進行下一次回？

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為什么不能用較長時間的一次回火代替多次回火？

這是因為高速鋼淬火后大部分轉變為馬氏體，殘留奧氏體量是20—25%,

甚至更高。一次回火使大部分的殘留奧氏體發生了馬氏體轉變，二次回火使第

一次回火產生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉變為馬氏體，三

次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內應力消除得更徹底。

9、碳化物分布不均勻對高速鋼刀具的性能和壽命有什么影響？

①各向異性②形變時易應力集中開裂③熱處理工藝性變壞。

（碳化物不均勻性嚴重時，使熱處理工藝性變壞；K密集區由于合金

元素多，AR量大，會造成回火不足，使組織不穩定，內應力增大，脆

性大，容易變形開裂，工作時易引起崩刃；粗大K使熱處理后刃具的

硬度、熱硬性和耐磨性都比較低，力學性能降低；K不均勻性還可能

使鋼產生各向異性。）

10.為了進一步提高高速鋼刀具壽命，可采用哪幾種化學熱處理？這

些化學熱處理方法各有什么特點？

表面化學熱處理有：表面氮化、表面硫氮共滲、硫氮硼等多元共滲、

蒸氣處理等。

這些處理溫度均不超過560C。，工件的顯微組織性能均為改變。

11、高速鋼在退火態、淬火態、回火態各有些什么類型的碳化物？

退火態：M23c6,MeC,MC；

淬火態：M6C,MC；

回火態：M6C,MC,M2C；

12、根據各種刃具的主要性能要求，對比C素工具鋼、低合金工具

鋼、高速鋼的特點，說明各適于做什么樣的工具。

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①由于碳素工具鋼淬透性低，熱處理時變形又比較大，只適宜制造小

尺寸、形狀簡單、受輕載荷的模具；

②低合金鋼的淬透性比較高，熱處理變形較小，耐磨性也較好，所以

可以制造尺寸較大，形狀比較復雜，精度要求相對較高的模具；

③高速鋼具有變形小，淬透性好，耐磨性高的特點，廣泛應用于制造

負載大、生產批量大、耐磨性要求較高、熱處理變形要求小的形

狀復雜的冷作模具。

13、簡述冷作模具用鋼的性能要求。冷作模具鋼有哪些類型？

D①高的硬度及耐磨性；②高的強度和足夠的韌性；

③良好的工藝性能（具有足夠的淬透性，淬火變形小）。

2）碳素工具鋼，低合金工具鋼，高銘和中銘模具鋼，基體鋼。

14、CC2MoV鋼的主要優缺點是什么？

優點：高的淬透性、強度和耐磨性；

缺點：高溫塑性較差。

同、Crl2型鋼和高速鋼在成分上、組織上、熱處理工藝上有什么相似

之處？

16、CC2型鋼的熱處理工藝為什么常用一次硬化法，而不用二次硬化

法？

一次硬化法即較低溫度淬火+低溫回火，晶粒細小，強韌性好；二次

硬化法即較高溫度淬火+多次高溫回火，得到一定紅硬性和耐磨性，此

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法鋼的韌性較低，適合于工作溫度比較高（400?500C。）且受載不大

或淬火后表面需要氧化處理的模具。

17、有些廠，為了減少Crl2MoV鋼淬火變形開裂，只淬到200C。左右

就出油，出油后不空冷，立即低溫回火，而且只回火一次。這樣

做有什么不適？為什么？

淬火結束溫度過高，沒有空冷，回火次數少。

出油后不空冷，無法獲得大量馬氏體，使得硬度降低。

只回火一次，還有大量殘余奧氏體未轉變為馬氏體。

同、某廠制造Crl2型鋼冷模時，往往用原料直接在機械加工或稍加

改鍛后就機械加工，這樣做有什么不妥？

含較多共晶碳化物，粗大，若不（淬），性能差。

20、熱錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模的主要性能要求有哪些異同點？

1）共同點：具有高抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的

抗熱燒蝕性。

2）不同點：

熱錘鍛模鋼：具有高的熱疲勞抗力，熱強性\韌度，高溫耐磨性，

良好的淬透性和導熱性；

熱擠壓模鋼：要求有高的熱穩定性、較高的高溫強度、耐熱疲勞性

和高的耐磨性；

壓鑄模鋼：有高的耐熱疲勞性、較高的導熱性、良好的耐磨性及耐

蝕性和一定的高溫強度等。

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21、錘鍛模的工作條件及主要性能要求是什么？

錘鍛模具是在高溫下通過沖擊強迫金屬成形的工具。工作時受到比

較高的單位壓力和沖擊力，以及高溫金屬對模具型腔的強烈摩擦作

用。模具型腔表面經常被升溫且模具的截面較大而型腔形狀復雜。因

此，錘鍛模具鋼應具有較高的高溫強度與耐磨性；良好的耐熱疲勞性

和導熱性；高的淬透性；良好的沖擊韌度和低的回火脆性傾向。

22、對熱錘鍛模的回火硬度要求小型模略高，大型模略低，模面硬度

較高，模尾硬度較低，為什么？

高的硬度雖然可保證具有良好的耐磨性，但對熱疲勞比較敏感，容

易引起裂紋。硬度過低，容易被壓下和變形。小型鍛模由于冷卻較

快，硬度相對較高；大型鍛模由于尺寸很大，淬火時的應力和變形較

大，工作時應力分布不均勻，鍛件的溫度也較高，故需要硬度較低。

鍛模由型腔和燕尾兩部分組成，高溫金屬對模具型腔有強烈的摩擦

作用，因此模面需要較高的硬度；燕尾部分承受沖擊，因此模尾需犧

牲硬度，提高韌性。

23、對形狀復雜的5CrNiMo（或5CrMnMo）鋼制熱鍛模，為減小變形、

防止開裂，在淬火操作上應采取哪些措施？

1）注意保護模面和模尾，以避免脫碳。

2）加熱要注意預熱，450C。左右預熱，升溫速度要慢，＜50Co/h；

3）冷卻要注意預冷，預冷到780C。左右，循環油冷，冷至150~200C。

取出；

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4）淬火后必須立即回火，絕對不允許冷至室溫。

T淬830?860C。；T回450~580C。。

24、3Cr2W8V鋼的主要優缺點是什么？

優點：高的熱穩定性、耐磨性和淬透性；

缺點：韌度和抗疲勞性差。

25、高速鋼和經過二次硬化的Crl2型鋼都具有很高的紅硬性。能否

制作熱作模具？為什么？

不能。因為熱作模具是在反復受熱和冷卻條件下工作的，許多模具

還受到比較大的沖擊力，所以模具的苛刻工作條件要去模具鋼具有高

抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的抗熱燒蝕性。而高

速鋼和經過二次硬化的Crl2型鋼不能完全達到這些要求。

26、影響鋼材尺寸穩定性的因素有哪些？

27、什么是基體鋼？它有何優點？

基體鋼是指其成分與高速鋼的淬火組織中基體成分相似的鋼種。

優點：這類鋼既具有高速鋼的高強度、高硬度，有因為不含有大量的

K而使韌度和疲勞強度優于高速鋼。

28、我國塑料模具鋼有哪些種類？

按模具制造方法分為兩大類：

1）切削成形塑料模具用鋼

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（包括調質鋼、易切削預硬鋼、失效硬化型鋼）

2）冷擠壓成形塑料模具鋼

29、常用量具鋼有哪幾種？量具鋼的熱處理有何特點？

①低合金工具鋼②碳素工具鋼③表面硬化鋼④不銹鋼。量具鋼

的熱處理特點：

1.重視先HT；

2.淬火加熱時進行預熱，加熱溫度宜取下限；

3.淬火冷卻用油冷，一般不用分級；

4.淬火后立即進行冷處理減小AR量，延長回火時間，回火

或磨削之后進行長時間的低溫失效處理等。

30、簡述硬質合金的性能及應用。

①硬度高、耐磨性好、使用壽命長；

②抗壓強度高；

③導熱率低及線膨脹系數小；

④耐腐蝕性、耐氧化性好，耐酸、耐堿；

⑤不需要熱處理，不存在尺寸和硬度等變化問題；

⑥脆性大；

⑦加工困難。

硬質合金作為模具材料，主要應用于拉絲模、冷擠壓模等模具。

第6章特殊性能鋼

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1、什么是腐蝕？腐蝕的主要形式有哪些？

腐蝕：在外界介質作用下，金屬逐漸受到破壞的現象。

均勻腐蝕、點腐蝕、晶界腐蝕、應力腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞。

2、提高金屬耐蝕性的方法有哪些？

(1)使鋼的表面形成穩定保護膜，-Cr、Al、Si有效。

(2)T不銹鋼固溶體的電極電位或形成穩定鈍化區，降低微電池的電

動勢-Ni貴而緊缺，Si易使鋼脆化，Cr理想。

(3)使鋼獲得單相組織-Ni、Mn一單相奧氏體組織。

(4)機械保護措施或復蓋層，如電鍍、發蘭、涂漆等方法。

3、何謂塔馬定律(即n/8規律)？

將較穩定的A組元加入到較活潑的B組元固溶體中，當A組元含量

達n/8原子比時，固溶體電極電位突然升高，耐蝕性也有一急劇變

化。也稱為二元合金固溶體電位的“8定律。

4、A不銹鋼的固溶處理與穩定化處理的目的各是什么？

固溶處理：軟化處理，鋼的強度和硬度降至最低，

耐蝕性能達到最高。

穩定化處理：消除晶間腐蝕傾向。

5、鐵素體型不銹鋼的主要性能特點、用途。

①含碳量＜0.25%,為提高某些性能，可加入Mo,Ti,Al,Si等元素；

②在硝酸、氨水等介質中有較好的耐蝕性和抗氧化性；

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③力學性能和工藝性較差，脆性大，韌脆轉變溫度TK在室溫左右。

④無同素異構轉變，多在退火軟化態下使用。

用途：多用于受力不大的有耐酸和抗氧化要求的結構部件。

6、何謂“475C。脆”和相脆”?

475C。脆性：當鋼中＞15%Cr時，隨Crf其脆化傾向也f。在

400?525C。長時間加熱或緩慢冷卻時，鋼就變得很脆，以475C。加熱為

最甚，所以把這種現象稱為475C。脆性。

。相脆行：。相具有高的硬度，形成時伴有大的體積效應，且又常沿晶

界分布，使鋼產生了很大的脆性，并可能促進晶間腐蝕。

7、奧氏體不銹鋼的主要優缺點是什么？

優點：①具有很高的耐腐蝕性；

②塑性好，容易加工變形成各種形狀鋼材；

③加熱時沒有同素異構轉變，焊接性好；

④韌度和低溫韌度好，一般情況下沒有冷脆傾向，

有一定的熱強性；

⑤不具有磁性；

缺點：價格較貴，切削加工較困難，導熱性差。

8、什么是晶間腐蝕？

奧氏體不銹鋼焊接后，在腐蝕介質中工作時，在離焊縫不遠處會產

生嚴重的晶間腐蝕。沿金屬晶界進行的腐蝕稱為晶間腐蝕。

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9、說明奧氏體型不銹鋼產生晶界腐蝕的原因及防止辦法。

1)在焊縫及熱影響區(450?800C。)，沿晶奧析出了(Cr,Fe)23c6碳

化物，晶界附近區域產生貧Cr區(低于1/8定律的臨界值)。

2)防止辦法：

(1)降低鋼中的含C量；

(2)加入強K形成元素Ti、Nb,析出特殊K,穩定組織；

(3)進行l()5()~ll()0C。的固溶處理，保證Cr含量；

(4)對非穩定性A不銹鋼進行退火處理，使A成分均勻化，

消除貧Cr區；

(5)對穩定性鋼，通過熱處理形成Ti、Nb的特殊K,

以穩定固溶體中Cr含量，保證含Cr量水平。

10.常用的耐熱鋼有哪幾種？用途如何？

根據不同服役條件，將耐熱鋼分為熱強鋼和熱