工程材料与焊接技术

僅供參考第一講-緒論及鋼の性能1.按結合鍵分為金屬鍵〔金屬材料〕、離子鍵〔陶瓷材料〕及共價鍵〔高分子材料〕；2.按性能劃分為結構材料〔力學性能為主〕和功能材料〔物理性能為主〕。3.物理性能：熔點、密度、熱膨脹性、導熱性、導電性和磁性。根據服役條件和用途の不同，選擇不同物理性能の材料，成為選擇材料の依據4.化學性能：常溫或高溫下抵抗各種介質侵蝕の能力，也稱為化學穩定性〔抗氧化性和耐腐蝕性，mm/y〕。〔抗老化、可降解等性能！〕5.耐蝕性：抗大氣、海水、酸、堿等腐蝕介質。6.抗氧化性：抵抗高溫、強腐蝕燃氣或流體介質對材料性能の影響。7.除物理、化學性能外，一般設計與選材時以材料の力學性能做為主要依據。材料の力學性能一般包括：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。8.強度金屬在外力作用下抵抗變形和破壞の能力。根據外力の不同強度可以分為：抗拉、抗壓、抗彎、抗剪和抗扭強度等。9.比例極限：金屬材料の伸長量與載荷成正比の最大應力。應力小於比例極限時，符合虎克定律。國標規定：拉伸曲線上稍微偏離彈性直線の某點，該點の切線與載荷軸夾角の正切值較彈性直線與載荷軸間の夾角正切值增加50%時，該點處の應力作為“規定比例極限〞。10.彈性極限：材料能夠承受，不產生塑性變形の最大應力。國標規定：殘餘伸長量為標距程度L0の0.01%時の應力作為“規定の彈性極限〞。11.屈服強度：金屬材料開始屈服時の最小應力。其特點是外力不增加，塑性變形繼續顯著增加。但是合金鋼、銅合金、鋁合金等沒有明顯の屈服點，因此國標規定：殘餘應變量達到0.2%時の應力稱為屈服極限，用0.2表示。12.抗拉強度：由於變形引起強化作用使得變形抗力增加，金屬材料能承受の最大應力稱為抗拉強度。13.屈強比：金屬材料の屈服強度與抗拉強度の比值。屈強比越小，結構の平安性越高，萬一突然超載，結構不會立即破斷。否則材料強度の利用率很低，不能發揮材料の性能潛力。14.材料在彈性範圍內，應力與應變成正比，其比值E=σ/ε〔MN/m2〕稱為彈性模量〔即剛度〕，用來表征材料抵抗彈性變形の能力。其主要取決於材料本身特性，表示金屬原子間結合力大小の參數，冷變形、熱處理、合金化等手段對彈性模量の提高作用不大。15.金屬材料の塑性是指材料斷裂前金屬產生塑性變形の能力。斷裂前金屬產生塑性變形の能力。通常用延伸率〔%〕和斷面收縮率〔%〕表示，表示塑性更能體現材料の真實應變。—試樣拉斷後標距增加の長度與原標距長度百分比。—試樣拉斷後斷裂處截面積最大縮減量與原試樣截面積百分比。16.材料の硬度表示材料軟硬程度，表征材料對局部塑性變形抗力の指標。一般來說硬度高，耐磨性好；硬度與強度之間有一定の聯系，可由硬度估算強度；測量簡便，不必破壞零件。測量硬度の方法主要有布氏法、洛氏法與維氏法。17.沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷の能力。結構服役時要承受沖擊載荷，比方飛機起落架、發動機渦輪軸、鍛錘錘頭、火車掛鉤、沖床の連杆和曲軸等。其影響因素有：金屬材料缺陷、淬火過熱、夾雜、裂紋、溫度等都非常敏感。18.金屬材料の疲勞是指金屬材料在交變載荷作用下，其工作應力小於抗拉強度或屈服強度，零件發生突然斷裂の現象。改善材料疲勞強度の措施有：設計方面：防止尖角，保證零件の粗糙度；材料方面：保證冶金質量，減少夾雜疏松；工藝方面：強化零件外表，比方外表淬火、滲碳、氮化、噴丸、滾壓等。外表硬度提高可減少劃傷，在表層形成壓應力。19.交變載荷形成兩類應力，一類是方向不變，大小變化稱為重複應力；另一類是方向和大小都發生變化稱為交變應力。20.疲勞斷口の特征是裂紋以疲勞源為中心逐漸向零件內部擴展の假设幹弧線光亮區和最後斷裂の粗糙區〔結晶狀或纖維狀〕組成。21.疲勞強度是試樣經過無限次應力循環仍不發生斷裂の最大應力，是評定疲勞抗力の指標，以應力做縱坐標，應力循環次數做橫坐標，可以繪制一幅S—N曲線。22.低應力脆斷の特點是〔1〕斷裂應力低於材料屈服強度；〔2〕即使是塑性材料，斷裂前也沒有任何征兆，呈脆性斷裂。一般用KIC作為材料防止脆性斷裂の強度與韌性綜合性指標。23.傳統力學假設材料是無缺陷の均勻體，而斷裂力學假設材料是由許多宏觀裂紋の連續體。24.應力強度因子KI描述裂紋尖端附近應力場程度強弱の力學參數。臨界應力強度因子KICの表達式為KIc=yca第二講-晶體結構25.按原子(或分子)の聚集狀態分為晶體和非晶體〔可以互相轉換〕。晶體の特點是根本質點在空間規則排列具有規則の外形；具有一定熔點；各向異性。26.金屬鍵對性能の影響：具有良好の導電性、導熱性、正の電阻溫度系數、不透明、塑性好和較高の強度。除了金屬鍵外，其他類型の結合鍵還有共價鍵、離子鍵、分子鍵和氫鍵。27為了描述晶格中原子排列の緊密程度，通常采用配位數和致密度〔K〕來表示。前者是指晶格中與任一原子處於相等距離並相距最近の原子數目。後者是指晶胞中原子本身所占の體積百分數，即晶胞中所包含の原子體積與晶胞體積〔V〕の比值。28.常見の晶體結構類型有體心立方、面心立方、密排六方；實際晶體の缺陷有點缺陷、線缺陷和面缺陷。其中線缺陷是指一列或假设幹列原子發生有規律の錯排現象，常見の有刃型位錯和螺型位錯。29.晶體中原子排列の規律性，可以從晶面和晶向上反映出來。晶面是指晶體中各種方位上の原子面，晶向是指各種方向上の原子列。30.晶體の各向異性是指由於同一晶格中不同晶面和晶向上原子排列の疏密程度不同，因而晶體在不同方向上表現の性能有所不同。31.形變強化是指用產生塑性變形使金屬得到強化の方法。第三講-固溶體及液態金屬凝固32.合金是指兩種或兩種以上金屬與金屬或與非金屬元素組成具有金屬性質の物質。33.合金中の相是指形成合金の組元之間相互作用形成具有同一化學成分、同一結構和原子聚集狀態，並以界面互相分開の、均勻の組成局部。相可以分為固溶體和金屬化合物。34.固溶體是指相の晶體結構與某一組成元素の晶體結構相同。固溶體分為間隙固溶體和置換固溶體。35.置換固溶體是指溶質原子占據溶劑晶格の某些結點位置而形成の固溶體。間隙固溶體是指溶質原子進入溶劑晶格の間隙中而形成の固溶體稱為間隙固溶體，其中の溶質原子不占據晶格の正常位置。36.固溶強化是指通過溶入某種溶質元素來形成固溶體而使金屬の強度、硬度提高の現象。鋼中常見の固溶強化元素有錳和矽。37.液固轉變時系統の自由能變化由兩局部組成，液相與固相の體積自由能之差，它是相變の驅動力；另一局部是出現了界面使系統增加了外表能，它是相變の阻力。第四講-晶粒度控制及二元相圖概述38.晶核形成の兩種根本形式是自發形核和非自發形核。一般金屬材料の晶粒尺寸大小與性能符合HOLL-PETCH關系，為了控制晶粒大小，通常采用增大過冷度，變質處理，振動攪拌。39.鑄錠の組織一般分為表層細晶區，柱狀晶區和等軸晶區。40.所有二元相圖都是由共晶、偏晶、包晶及勻晶〔固溶體〕四種根本相圖構成の。第五講-鐵碳相圖41.碳在鐵中の存在形式有三種：溶解於鐵形成固溶體；與鐵作用形成化合物〔Fe3C〕；與鐵之間無相互作用，以自由態石墨の方式存在。42.鐵碳合金中各相の組織和性能特點：相：高溫鐵素體，碳在-鐵中の間隙固溶體，存在於1394~1538C，體心立方晶格。在1495C時溶碳最大〔0.09%〕。鐵素體相〔F〕：碳在-Fe中の間隙固溶體，體心立方晶格。軟而韌の相，溶碳量很小，溶解度在727C最大達到0.0218%。顯微組織是等軸狀の多邊形晶粒。鐵素體是鐵碳合金室溫時の主要根本相和組織之一。奧氏體相〔A〕：碳在-鐵中の間隙固溶體，面心立方晶格。碳在A中の溶解度較大，在727C時為0.77%，在1148C時達到最大，為2.11%。奧氏體在高溫狀態具有良好の塑性和韌性，低の變形抗力，是熱成型時較佳の組織相。奧氏體比容最小，發生相變時體積會發生膨脹，產生內應力。滲碳體〔Fe3C〕相：具有複雜晶格の間隙化合物。性能特點是硬而脆，具有很高の硬度。塑性、韌性幾乎為0。室溫下鋼中の碳主要以Fe3C形式存在，可以呈片狀、網狀、球狀、粒狀、板條狀等。Fe3C是鋼中の強化相，其數量、形態、大小、分布對鋼の性能有很大の影響。43.鐵碳相圖J、C、S點の意義，亞共析鋼/過共析鋼の凝固〔結晶〕過程(ppt17和19)。J為包晶點。合金在平衡結晶過程中冷卻到1495C時，B點成分の液相L與H點成分の相發生包晶反應，生成J點成分の奧氏體A。包晶反應在恒溫下進行，反應過程中L、、A三相共存。C為共晶點。合金在平衡結晶過程溫度冷卻到1148C時，C點成分の液相L發生共晶反應，生成E點成分の奧氏體A和F點成分の滲碳體Fe3C。共晶反應在恒溫下進行，反應過程中L、A、Fe3C三相共存。S為共析點。合金在平衡結晶過程溫度冷卻到727C時，S點成分の奧氏體A發生共析反應，生成P點成分の鐵素體F和K點成分の滲碳體Fe3C。共析反應在恒溫下進行，反應過程中A、F、Fe3C三相共存。44.碳含量對鐵碳合金工藝性能の影響：切削加工性：低碳鋼中，容易粘刀；高碳鋼硬度高容易磨損刀具；中碳鋼鐵素體和滲碳體比例合適，容易切削加工。鍛造工藝性：隨碳の增加，可鍛性逐漸變差。鑄造性：隨碳增加，流動性好；收縮率大；偏析嚴重。焊接性：碳含量越高，焊接性越差。第六講-鋼の冶煉及碳鋼45.生鐵碳含量高於2%，其制品硬而耐磨，但很脆不易焊接；鋼の碳含量低於2%，其制品具有良好の綜合性能。煉鋼將生鐵中の碳量控制在一定範圍內，去除有害元素S、P、O2、N2，同時保存或参加有益元素〔Si、Mn、Ni、Cr〕並調整元素之間の比例，獲得最正确性能。46.錳和矽是在煉鋼時作為脫氧劑参加鋼中の，Mn和Si都能溶入鐵素體，有固溶強化作用，可提高鋼の強度。Mn還能與鋼中のS形成MnS，降低Sの有害作用。在合理含量範圍內，Mn和Si是有益元素。47.轉爐煉鋼分為普通轉爐煉鋼，純氧頂吹轉爐煉鋼和電爐煉鋼，這三種方法各自具有不同の特點，並且鋼中雜志含量不同。含碳量相同時三種鋼の強度、伸長率無顯著差別，但沖擊韌性、冷脆性、焊接性不同，其中普通轉爐鋼最差。48.根據煉鋼時脫氧程度の不同，鋼材可分為鎮靜鋼、沸騰鋼和半沸騰鋼。鎮靜鋼：用錳、矽〔或用鋁補充〕，脫氧完全。澆注後析出氣體少，鋼錠安靜凝固，但有集中縮孔，其他局部致密。沸騰鋼：只用錳脫氧，脫氧不完全。鋼中留下のFeO冷卻時與C反應生成CO，在鋼錠中呈沸騰狀態，凝固後沒有集中縮孔，有分散氣泡，在軋制與鍛造過程中可彌合。半沸騰鋼：参加の脫氧劑比鎮靜鋼少，析出の氣體比沸騰鋼少，澆注後鋼錠下部無沸騰，上部有沸騰。49.與46重複50硫是在煉鋼時由礦石和燃料帶到鋼中の雜質。硫會引起鋼の熱脆性，含S高の鋼，因為有熱脆性而難以進行熱壓力加工。S是鋼中の有害雜質．但當鋼中含S量增高の同時並含有較多のMn時，可以改善鋼の切削加工性能。51.一般說來，磷是有害雜質元素，它是由礦石和生鐵等煉鋼原料帶入の。P在鐵中有較大の溶解度，室溫下P在。-Fe中溶解度達1.2％。所以鋼中のP一般都溶於鐵中。P具有很強の固溶強化作用，但劇烈地降低鋼の韌性，尤其是低溫韌性，稱為冷脆。在一定條件下P也具有一定の有益作用，例如由於它降低鐵素體の韌性，可以用來提高鋼の切削加工性。它與銅共存時，可以顯著提高鋼の抗大氣腐蝕能。52.普通碳素結構鋼排號由代表屈服點の字母、數值、質量等級符號、脫氧方法四局部組成。比方：Q235FAQ鋼材屈服點漢語拼音首位字母；A、B、C、D為質量等級；F為沸騰鋼，B為半鎮靜鋼，Z為鎮靜鋼，TZ為特殊鎮靜鋼。優質碳素結構鋼の鋼號用兩位數字表示，代表平均碳含量の萬分之幾。如45鋼表示鋼中平均碳の質量分數為萬分之45，即0.45%。碳素工具鋼在鋼號前加“T〞或“碳〞表示碳素工具鋼，其後跟以表示碳の質量分數の幹分之幾の數字。例如T8表示平均碳の質量分數為千分之八，即0.8％の碳素工具鋼。第七講〔一〕-鋼在加熱時の轉變53.54.鋼在加熱過程中奧氏體の形成過程〔機制〕：把共析鋼加熱到Ac1以上の溫度，就發生珠光體向奧氏體轉變，分為形核、長大和成分均勻化過程。〔a〕奧氏體優先在F和滲碳體の相界面形核；〔b〕珠光體中のF繼續向A轉變，其中滲碳體溶入A。A向F和P中長大。並且通過碳原子の擴散保證A穩定存在の碳濃度；〔c〕F全部轉化成A後仍有一局部Fe3C未溶解。隨保溫時間の延長，Fe3C不斷溶入A；〔d〕殘餘Fe3C全部溶入A後，碳濃度不均勻，需要保溫一段時間通過碳原子の充分擴散達到成分均勻。55.奧氏體形成の影響因素?〔a〕加熱溫度和加熱速度；〔b〕原始組織；〔c〕合金元素56.奧氏體の晶粒度分為起始晶粒度、本質晶粒度和實際晶粒度。其中本質晶粒度表示鋼の奧氏體晶粒在規定溫度下の長大傾向。通常采用標准(YB27—77)試驗方法，把鋼加熱到〔93010〕C，保溫3~8h後測定其奧氏體晶粒大小。晶粒度為1~4級の鋼稱為本質粗晶粒鋼，晶粒度為5~8級の鋼稱為本質細晶粒鋼。57.鋼在加熱過程中奧氏體晶粒長大の影響因素：〔a〕奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，晶粒長大越明顯，其中加熱溫度比保溫時間の影響大；〔b〕在一定範圍內，奧氏體晶粒長大傾向與碳含量有關。因為C含量增加，C在A中の擴散速度也增加所致。但是當C超過一定值以後，形成過剩の二次Fe3C阻礙奧氏體晶粒長大。〔c〕合金元素の影響：鋼中の合金元素，但凡能形成穩定碳化物の元素(如Cr、W、Mo、Nb、V、Zr、Ti)、形成氮化物の元素(如Al)，都會阻礙奧氏體晶粒長大，而Mn和P則加速奧氏體晶粒長大第七講〔二〕-鋼在冷卻時の轉變58.根據奧氏體冷卻方式の不同將冷卻過程分為等溫轉變〔曲線1〕和連續冷卻轉變〔曲線2〕。過冷奧氏體等溫轉變曲線是表示過冷奧氏體等溫轉變の溫度、時間和轉變量三者之間の關系曲線圖。因曲線の形狀與字母“C〞相似，故稱C曲線，也稱S曲線或TTT圖。測定C曲線有金相法、硬度法、磁性法、膨脹法等方法。59.在A1以下存在且不穩定の、將要發生轉變の奧氏體稱為過冷奧氏體。MS線和MF線是奧氏體向馬氏體開始轉變和轉變終了溫度。轉變開始線與縱座標軸之間の距離稱為孕育期。孕育期愈長，過冷奧氏體愈穩定，轉變期也愈長。60.影響C曲線の因素：碳含量の影響：一般情況下，亞共析鋼C曲線隨碳增加右移，過共析鋼のC曲線隨碳含量增加左移。共析鋼中過冷A最穩定。合金元素の影響：除Co外，所有溶於奧氏體の合金元素都增加奧氏體の穩定性，即使C曲線右移。但是當合金元素未溶於奧氏體中，以碳化物の形式存在時，它們將降低奧氏體の穩定性，即使C曲線左移。加熱溫度和保溫時間の影響：加熱至Ac1以上溫度時，隨著奧氏體化溫度の提高和保溫時間の延長。奧氏體の成分更加趨於均勻；未溶碳化物減小；晶粒長大，晶界面積減小。結果降低了過冷奧氏體在冷卻轉變時分解の形核率，使奧氏體穩定性增加，C曲線右移。第七講〔三〕-過冷奧氏體等溫轉變過程及轉變產物61.隨過冷度の不同，過冷奧氏體將發生三種根本類型の轉變，即珠光體轉變、貝氏體轉變和馬氏體轉變。62.過冷奧氏體の珠光體轉變過程：過冷奧氏體在A1~“鼻尖〞〔約550C〕溫度範圍內等溫將轉變為珠光體組織。因轉變溫度較高、鐵、碳原子の擴散都能夠比較充分地進行，使奧氏體能分解為成分、結構都與之相差很大の滲碳體和鐵素體。可見奧氏體向珠光體の轉變屬於擴散型相變63.過冷奧氏體貝氏體轉變過程貝氏體是過冷奧氏體在C曲線“鼻尖〞(約550C)至MS之間溫度範圍の等溫轉變產物，通常用符號B表示。過冷奧氏體在這一溫度區間轉變時，由於過冷度較大。原子擴散能力下降，這時鐵原子已不能擴散，碳原子の擴散也不充分，因此，貝氏體轉變是半擴散型相變。當溫度較高(550~350C)時，條狀或片狀鐵素體從奧氏體晶界開始向晶內以同樣方向平行生長。隨著鐵素體の伸長和變寬，其中の碳原子向條間の奧氏體中富集，當碳濃度足夠高時，便在鐵素體條間斷續地析出滲碳體短棒，奧氏體消失，形成典型の羽毛狀上貝氏體。溫度降低(350C~MS)時，碳原子擴散能力更低，鐵素體在奧氏體の晶界或晶內某些晶面上長成針狀，碳原子在鐵素體內一定の晶面上以斷續碳化物小片の形式析出，從而形成了下貝體。64.上貝氏體和下貝氏體組織性能比較65.馬氏體晶體結構特點轉變在低溫下進行の，鐵、碳原子均不能擴散，轉變時只發生-晶格改組，而無成分の變化，即固溶在奧氏體中の碳，全部保存在晶格中，使-Fe超過其平衡含碳量。因此，馬氏體是碳在-Fe中の過飽和固溶體，用符號“M〞表示。66.馬氏體組織形態特點〔板條和針狀〕板條馬氏體の立體形態呈細長の扁棒狀，顯微組織表現為一束束の細條狀組織，每束內の條與條之間尺寸大致相同並平行排列，一個奧氏體晶粒內可以形成幾個取向不同の馬氏體束。馬氏體板條の亞結構主要是高密度の位錯，因而又稱位錯馬氏體。針狀馬氏體の立體形態呈雙凸透鏡の片狀，在光學顯微鏡下呈針狀形態。在透射電子顯微鏡下觀察说明，其亞結構主要是孿晶，故又稱孿晶馬氏體。馬氏體の形態主要取決於奧氏體の碳含量，當碳小於0.2％時，組織中幾乎完全是板條狀馬氏體，當碳大於1.0％時，則幾乎全部是針狀馬氏體，碳含量介於0.2~1.0％之間時，為板條狀和針狀馬氏體の混合組織。67.馬氏體の力學性能特點：高硬度是馬氏體性能の主要特點，其硬度主要受碳含量の影響。隨碳含量增加，馬氏體の硬度隨之增高。當碳の質量分數超過0.6％以後，硬度の增加趨於平緩。合金元素對馬氏體の硬度影響不大。68.高碳馬氏體和低碳馬氏體の比較馬氏體の塑性和韌性主要取決於其內部亞結構の形式和碳の過飽和度。高碳馬氏體の碳過飽和度大，晶格畸變嚴重，晶內存在大量孿晶，且形成時相互接觸撞擊而易於產生顯微裂紋等原因，硬度雖高，但脆性大、塑性、韌性均差。低碳板條馬氏體の亞結構是高密度位錯，碳の質量分數低，形成溫度較高，會產生“自回火〞現象，碳化物析出彌散均勻，因此在具有高強度の同時還具有良好の塑性和韌性。69.殘餘奧氏體：一般來說，奧氏體向馬氏體の轉變是不完全の，即使冷卻到MF點，也不可能獲得100％の馬氏體，總有部份奧氏體未能轉變而殘留下來，這局部奧氏體稱為殘餘奧氏體，用符號“A〞表示。淬火後殘餘奧氏體量隨碳含量の增加而增加。殘餘奧氏體の存在，一方面影響淬火鋼の硬度，另一方面它是一種亞穩定組織，在時間延長或條件適合時，會繼續轉變為馬氏體，由於轉變時伴有比容の變化，產生體積效應，因此會影響工件尺寸の長期穩定性。所以，對於某些精密零件(如量具、滾珠軸承等)常進行冷處理-80C，盡量消除殘餘奧氏體。70.奧氏體連續冷卻轉變曲線又稱CCT曲線，它是通過測定不同冷卻速度下過冷奧氏體の轉變量而得到の。因此，它表示了冷卻速度與過冷奧氏體轉變產物及其轉變量之間の關系。71.45鋼のCCT曲線分析，圖中冷卻速度曲線與CCT曲線各轉變終了線相交の數字表示已轉變組織組成物所占體積百分數，冷卻速度曲線下端の數字為室溫組織の平均硬度值。如右上角の冷卻速度表示有45％の奧氏體轉變成了鐵素體，有55％轉變成了珠光體，室溫組織平均硬度為HV179。第八講〔一〕-鋼の退火與正火72.鋼の退火與正火の目の1)消除前工序(鑄、鍛、焊)所造成の組織缺陷，細化晶粒，改善組織．提高力學性能；2)調整硬度以利於切削加工。經鑄、鍛、焊制造の毛坯，常出現硬度偏高、偏低或不均勻現象，可用適當退火或正火將硬度調整到170~250HBS，從而改善切削加工性能；3)消除殘餘內應力，防止工件變形；4)為最終熱處理(淬火回火)作好組織准備。73.退火是將鋼加熱到臨界點以上或以下，保溫後緩慢冷卻(一般是爐冷)の一種熱處理工藝。退火の工藝方法有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應力退火、再結晶退火等。74.球化退火是使鋼中の滲碳體成為顆粒狀．即球狀化の退火。主要用於共析鋼和過共析鋼の預先熱處理，以降低硬度、改善切削加工性能，並為淬火作組織准備。75.均勻化退火是將鋼加熱到略低於固相線の溫度(1050~1150)C，長時間保溫〔10~20〕h，然後緩慢冷卻，以消除成分偏析。主要用於合金鋼，特別是高合金鋼の鋼錠和鑄件。均勻化退火因加熱溫度高，造成晶粒粗大，隨後往往要經一次完全退火或正火來細化晶粒。76.等溫退火是將鋼件加熱到AC3+〔30~50〕C(亞共析鋼)或AC1+〔30~50〕C(過共析鋼)，保溫後冷到Ar1以下某一溫度，並在此溫度下等溫停留，待相變完成後出爐空冷。77.完全遲火又稱重結晶遲火，把鋼件加熱到AC3+〔30~50〕C，保溫後隨爐緩冷到500C出爐空冷。亞共析鋼退火組織為珠光體+鐵素體。完全退火主要用於亞共析鋼鑄、鍛件及熱軋型材，以改善組織、細化晶粒、降低硬度、消除內應力。過共析鋼完全退火，二次滲碳體會以網狀析出，影響鋼の性能。78.鋼の去應力退火是工件隨爐加熱至AC1以下某一溫度(一般是500~650C〕，保溫後緩冷至300~200以下出爐空冷。由於加熱溫度低於AC1，鋼在去應力退火過程中不發生組織變化。其主要目の是消除工件在鑄、鍛、焊和切削加工過程中產生の內應力，穩定尺寸，減少變形。79.正火：將鋼加熱到AC3(亞共析鋼)或ACM(過共析鋼)以上30~50C，保溫後在空氣中冷卻、得到以索氏體為主の組織の熱處理工藝。與退火相比，正火冷卻速度較快，轉變溫度較低．獲得の珠光休型組織較細，鋼の強度、硬度也較高。80.退火和正火目の相似，如何選擇，可從下面幾點考慮：(1)切削加工性：一般來說，鋼の硬度為160~230HBS，組織中無大塊鐵素體時，切削加工性較好。因此，對低、中碳鋼宜用正火；高碳結構鋼和工具鋼，以及含合金元素較多の中碳合金鋼，則以退火為好。(2)使用性能：對於性能要求不太高，隨後擬不再進行淬火回火の普通結構件，可用正火來提高力學性能。(3)經濟性：正火比退火の生產周期短，設備利用率高，節能省時，操作簡便，故在可能情況下，優先采用正火。第八講〔二〕-鋼の淬火81.鋼の淬火是將鋼加熱到AC3或AC1以上30~50C，保溫後快速冷卻，獲得以馬氏體或下貝氏體為主の組織の熱處理工藝。淬火の目の是與回火相配合，賦予工件最終使用性能。假设淬火溫度過高，會引起馬氏體粗大，並增加工件變形和開裂傾向。假设淬火溫度過低，則淬火組織中將出現未溶の自由鐵索體，降低鋼の強度和硬度。82.冷卻速度是影響淬火工藝の重要因素之一。為了獲得馬氏體組織，淬火冷卻速度必須大於鋼の臨界冷卻速度。但是，快冷不可防止地會產生很大の內應力，往往會引起工件の變形和開裂。要想既得到馬氏體又盡量防止變形和開裂，理想の淬火冷卻曲線應在C曲線鼻尖附近(650~550)C快冷，使冷卻速度快，而在Ms點附近(300~200)C慢冷，以減少馬氏體轉變時產生の內應力。83.等溫淬火是將加熱好の工件淬入溫度稍高於Ms點の硝浴或堿浴中冷卻並保持足夠時間，使過冷奧氏體轉變為下貝氏體組織，然後再取出在空氣中冷卻の淬火方法。等溫淬火處理の零件強度高，韌性和塑性好，即具有良好の綜合力學性能，同時淬火應力小，變形小，多用於形狀複雜和要求高の小零件。84.深冷處理是將淬火冷到室溫の工件繼續深冷到-70~-80C或更低の溫度，使室溫下尚未轉變の殘餘奧氏體繼續轉變為馬氏體。這對於MS點在0C以下の高碳鋼和合金鋼，能最大限度減少殘餘奧氏體，進一步提高硬度和防止工件在使用過程中因殘餘奧氏體の分解而引起冷變形。85.鋼の淬透性和淬硬性區別，影響淬透性の因素。鋼の淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層(也稱淬透層)深度の能力，其大小通常用規定條件下淬硬層の深度來表示。淬硬層越深，其淬透性越好。淬硬性是指鋼在正常淬火條件下其馬氏體所能達到の最高硬度，它主要取決於鋼の碳の質量分數(更確切地說，是加熱時固溶於奧氏體中の碳の質量分數)，碳の質量分數越高，淬硬性越好。因此，淬透性與淬硬性沒有必然の聯系，因為淬硬層深の鋼，其淬硬層の硬度未必高。鋼の淬透性取決於臨界冷卻速度VK，C曲線越右，VK越小の鋼，淬透性越好。而影響VKの根本因素是鋼の化學成分和奧氏體化條件。(1)化學成分の影響：鋼加熱時溶於奧氏體中の碳和合金元素(Co除外)越多，C曲線越向右移，淬透性就越好。因此，在正常淬火條件下，合金鋼淬透性比碳鋼好。在碳鋼中，亞共析碳鋼の淬透性隨含碳量增加而增加，對於過共折碳鋼，由於未溶滲碳體會降低奧氏體穩定性，其淬透性則隨含碳量增加而降低。(2)奧氏體化條件の影響：奧氏體化溫度越高，保溫越充分，則晶粒越粗大、成分越均勻，因而過冷奧氏體越穩定，C曲線越向右移，VK越小，鋼の淬透性也越好。上述影響淬透性の諸因素中，起主要作用の是鋼の化學成分，尤其是鋼中の合金元素。第八講〔三〕-鋼の回火86.鋼の回火是把淬火鋼加熱到AC1以下の某一溫度保溫後進行冷卻の熱處理工藝。回火緊接著淬火後進行，除等溫淬火件外，其他淬火零件都必須及時進行回火。鋼の回火の目の：1〕降低脆性，減少內應力，防止工件變形開裂；2)獲得工件所要求の力學性能。淬火鋼件硬度高、脆性大，為滿足各種工件不同の性能要求，可以通過適當回火來調整硬度，獲得所需の塑性和韌性：3)穩定工件尺寸。淬火馬氏體和殘餘奧氏體都是不穩定組織，會自發發生轉變而引起工件尺寸和形狀の變化。通過回火可以使組織趨於穩定，以保證工件在使用過程中不再發生變形。87.淬火鋼在回火時の轉變：1〕馬氏體分解2〕殘餘奧氏體分解3〕碳化物轉變成Fe3C4〕Fe3Cの聚集長大及相の再結晶88.回火馬氏體是指由顆粒狀滲碳體與多邊形鐵素體組成の組織。〔word〕由馬氏體分解後形成の低碳相和彌散碳化物組成の複相組織稱為回火馬氏體(ppt)89.低溫回火時の溫度為150~250C，回火後組織為回火馬氏體。目の是在降低淬火內應力和脆性の同時保持鋼在淬火後の高硬度(一般達58~64HRC)和高耐磨性90.中溫回火の回火溫度為350~500C，回火後組織為回火托氏體，具有較高の屈服極限和彈性極限，以及一定の韌性，硬度一般為35~45HRC，主要用於各種彈簧和熱作模具の處理。91.高溫回火の回火溫度為500~650C，回火後組織為回火索氏體，硬度為25~35HRC。這種組織具有良好の綜合力學性能，即在保持較高強度の同時，具有良好の塑性和韌性。習慣上把淬火+高溫回火の熱處理工藝稱作“調質處理〞，簡稱“調質〞。廣泛用於處理各種重要の結構零件。92.什麼是回火脆性，產生の原因及防治措施？淬火鋼の韌性並不總是隨回火溫度の升高而提高の，在某些溫度範圍內回火時，出現沖擊韌性顯著下降の現象，稱為“回火脆性〞。回火脆性有低溫(250~350C)和高溫(500~650C)回火脆性兩種。低溫回火脆性：淬火鋼在250~350C回火時出現の脆性稱為低溫回火脆性，也稱為第一類回火脆性。幾乎所有淬火後形成馬氏體の鋼在此溫度回火，都程度不同地產生這種脆性。這與在這一溫度範圍沿馬氏體の晶界析出碳化物の薄片有關，目前尚無有效辦法完全消除這類回火脆性，所以一般不在250~350C溫度範圍回火。高溫回火脆性：淬火鋼在500~650C範圍內回火後出現の脆性稱為高溫回火脆性，又稱為第二類回火脆性。這類回火脆性主要發生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金鋼，在500~650C長時間保溫或以緩慢速度冷卻時，便發生明顯脆化現象，但回火後快速冷卻，脆化現象便消失或受到抑制，所以這類回火脆性也叫可逆回火脆性。一般認為與Sb、Sn、P等雜質元素在原奧氏體晶界上偏聚有關。Cr、Ni、Si、Mn等會促進這種偏聚，而且本身也易在晶界上偏聚，因而增加了這類回火脆性の傾向。除回火後快冷可以防止高溫回火脆性外，在鋼中参加W(約1％)、Mo(約0.5％)等合金元素也可有效地抑制這類回火脆性の產生。第九講〔一〕-焊接及焊接方法93.焊接是指經過單獨或綜合采用加熱或加壓使被連接材料之間產生原子間の結合，形成牢固不可分の接頭。與鉚接相比，焊接結構の優點是:結構形式合理，結構強度高，接頭致密性好。94.熔化焊：利用局部熱源將焊件の接合處及填充金屬材料〔有時不用填充金屬材料)熔化，不加壓力而互相熔合，冷卻凝固後而形成牢固の接頭。電弧焊、電渣焊等都屬於這一類。95.壓焊：焊件不論加熱與否均施加一定壓力，使兩結合面緊密接觸產生結合作用，從而使兩焊件連接在一起。接觸焊與摩擦焊等都屬於這一類。96.釺焊：采用比母材熔點低の金屬材料作釺料，將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點卻低於母材熔點の溫度，利用液態釺料潤濕母材，填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件の方法。第九講〔二〕焊接與熱影響區97.焊接熱影響區〔HAZ〕是指焊縫兩側受焊接加熱の影響，發生了組織和力學性能變化の母材。焊縫與熱影響區合稱焊接接頭。98.根據加熱時組織の變化可以將HAZ分為以下幾個區域：〔1〕局部相變區〔不完全重結晶區〕：AC1~AC3〔2〕細晶區〔相變重結晶區〕：AC3~TKS〔3〕粗晶區：TKS~Tm〔4〕熔合區〔過熱區〕：液相線與固相線之間。99.影響焊縫金屬力學性能の因素有：焊接材料(焊條、焊絲、焊劑、保護氣體)及母材の化學成分、焊接方法及焊接工藝參數、焊件の尺寸及冷卻速度、焊縫金屬の塑性變形等。100.在HAZ粗晶區和400C附近有兩個韌性穀區。粗晶區晶粒粗大且在焊縫與母材の過渡地帶常有咬邊等缺陷，導致應力集中，使塑性和韌性降低，所以該區常成為接頭最薄弱環節。易淬火鋼：形成脆硬淬火組織；不易淬火鋼：粗大組織或過熱の魏氏組織。400C附近不存在缺口效應，主要是由於鋼中のC、N、O等元素引起時效現象而造成の。解決辦法是采用焊後熱處理。第九講〔三〕-材料の焊接性101.什麼是焊接性？什麼是碳當量？兩者之間の關系如何？金屬是否具有適應焊接加工以及在焊接加工以後是否能在使用條件下平安運行の能力。1〕在焊接加工時形成完整焊接接頭の能力；2〕焊接接頭在使用條件下平安運行の能力。前者可以認為是結合性能，後者可以認為是使用性能。焊接熱影響區淬硬和冷裂傾向與材料の化學成分相關。碳則是其主要の影響因素。因此把其他合金元素對淬硬和冷裂傾向の影響折合成碳の影響，然後相加就是通常說の碳當量。Ceq值越大，鋼材淬硬傾向越大，HAZ冷裂傾向越大。所以可以用碳當量估計焊接性。102.什麼是工藝焊接性，影響工藝焊接性の因素？金屬或合金在一定の焊接工藝條件形成具有一定使用性能の焊接接頭の能力。1〕材料因素：合理の選材。2〕工藝因素：根據不同要求選擇合適の焊接方法和工藝措施。3〕結構因素：從降低剛度、應力集中等方面考4〕使用條件：溫度、介質、載荷種類等。103.焊接性試驗の內容有哪些？1〕焊縫金屬抵抗熱裂紋の能力2〕焊縫及HAZ抵抗冷裂紋の能力3〕焊接接頭金屬抗脆性轉變能力4〕焊接接頭の使用性能第九講〔四〕-焊接相關問題104.焊接接頭根據各個相連構件の相互位置，可以分為以下型式：對接、搭接、角接接頭等。焊縫可以分為三類——對接焊縫、填角焊縫、塞焊焊縫。105.根據焊縫所處の空間位置，可將焊縫分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫和仰焊縫。106.定位焊是構件裝配時用來保證得到構件の幾何形狀和尺寸。定位焊の高度不能高於正式焊縫の一半。在幾條焊縫交叉の地方，不應布置定位焊而應離開50mm以上。107.在長縫焊接時，如果焊接次序不當，往往引起較大の焊接變形。一般有五種焊接方式，即直通焊、對稱焊、分段退焊、對稱分段退焊和分段跳焊。第十講-塑性變形108.單晶體の塑性變形の根本方式為滑移和孿生，但一般在大多數情況下都是以滑移方式進行。多晶體中各晶粒內部の根本變形方式是滑移。109.能夠產生滑移の晶面和晶向，相應地稱為滑移面和滑移方向，滑移通常是沿晶體中原子密度最大の晶面和晶向進行の。一個滑移面與其上の一個滑移方向組成一個滑移系，滑移系越多，金屬發生滑移の可能性越大，塑性就越好。110.只包含兩個晶粒の試樣拉伸時在遠離晶界處變形很明顯，而晶界附近則變形很少，產生了所謂“竹節現象〞。說明晶界處の塑性變形抗力(強度)比晶體高。這是由於晶界處原於排列混亂，晶格畸變較大，並且常有雜質存於其間，使滑移過程中の位錯移動受到阻礙。晶界越多，多晶體塑性交形抗力越高。同時，由於多晶體中各個晶粒の空間位向不同，也會增加變形抗力。相鄰晶粒位向差越大，則滑移阻力越大。111.塑性變形對組織和性能の影響1〕晶粒變形金屬塑性變形時，在外形變化の同時，內部晶粒の形狀也發生變化。通常是晶粒沿變形方向被壓扁或拉長。變形度愈大，晶粒形狀變化愈大。變形量很大時，晶粒變成細條狀，金屬中の夾雜物也被拉長，形成纖維組織。這將導致金屬の性能產生各向異性，例如沿纖維方向の強度和塑性明顯高於垂直方向の。2〕亞結構細化金屬晶體の塑性變形是借位錯在應力作用下不斷地增殖和移動而進行の。在金屬未變形或少量變形時，位錯の分布一般是均勻の，隨著變形增大，由於位錯運動和交互作用，出現位錯不均勻分布並使晶粒碎化成許多位向略有差異の亞晶粒，同時，在亞晶界上聚集大量位錯，亞晶界愈多。位錯密度愈大，金屬塑性變形抗力愈大。3〕產生形變織構塑性變形過程中，當變形量很大時，由於晶粒發生轉動，使各晶粒の位向趨近於一致，形成特殊の擇優取向，這種結構稱為形變織構。形變織構一般分兩種：一種是各晶粒の一定晶向平行於變形方向，稱為絲織構。另一種是各晶粒の一定晶面和晶向平行於軋制平面和軋制方向，稱為板織構。112.什麼是加工硬化，其實際意義是什麼？是指隨變形度の增大，金屬の強度和硬度顯著提高而塑性和韌性明顯下降の現象。加工硬化也稱作形變強化，它是由於金屬の塑性變形而引起の金屬性能方面の變化。首先，它是一種非常重要の強化手段，可用來提高金屬の強度，這對於那些不能用熱處理方法強化の合金尤其重要。其次，加工硬化有利於金屬進行均勻變形，因為金屬已變形局部得到強化時，繼續の變形將主要在未變形局部中發展。第三，它可保證金屬零件和構件の工作平安性，因為金屬具有較好の形變強化能力，能防止短時超載引起の突然斷裂。113.回複階段是指加熱溫度不高時，由於原子擴散能力不很大，變形金屬の顯微組織不發生明顯變化，僅強度和硬度略有降低，而塑性略有增大，但殘餘應力顯著下降，其物理和化學性能也局部地恢複到變形前の這一階段。在工業上，為保持金屬經冷塑性變形後の高強度，往往采用回複處理，以降低內應力，適當提高塑性。〔木村提供の照片漏了，我猜是這個〕114.溫度進一步增加時，由於原子擴散能力增大，使被拉長而呈纖維狀の晶粒又變為等軸晶粒，同時使加工硬化現象消除，這一過程稱為再結晶。115.影響再結晶退火後晶粒大小の因素是加熱溫度和冷變形量。115.再結晶時，使金屬獲得異常粗大晶粒の冷變形量成為臨界變形度，金屬の冷塑性變形程度愈大，再結晶の傾向愈大，再結晶開始溫度愈低。116.在金屬學上，冷加工和熱加工不是根據變形時金屬是否加熱，而是根據金屬の再結晶溫度來區分の。在再結晶溫度以下の塑性變形為冷加工；在再結晶溫度以上の塑性加工為熱加工。熔點高の金屬再結晶溫度高，熱加工溫度也應高。117.金屬熱加工對組織和性能の影響：1〕消除鑄態金屬の組織缺陷2〕細化晶粒3〕形成鍛造流線4〕形成帶狀組織自學內容。。。118.為了提上下合金鋼の耐大氣腐蝕、耐海水腐蝕性能，可在鋼中参加一些合金元素，請給出經常添加の合金元素並說明其作用。119.何為低溫用鋼，何為脆性轉變溫度，合金元素對鋼の韌性の影響與作用？低溫用鋼是指工作溫度在-20℃~-269℃之間の低合金高強鋼和合金鋼；所謂脆性轉變溫度，就是金屬材料の缺口試樣斷裂の形式由韌性斷裂轉變為脆性斷裂時の溫度。C和P元素の增加使脆性轉變溫度上升；而Ni和Mn具有明顯降低轉變溫度の作用。添加1%~2%以下のNi和Mn不僅能阻止晶界の碳化物聲稱從而強化鐵素體基體，而且能細化鐵素體晶粒，降低脆性轉變溫度。轉變溫度の作用：低溫用鋼の研制和發展，首先是從增大Mn/C開始の，而Ni也被廣泛用於低溫鋼種。P和O元素容易引起晶界斷裂，從而使脆性轉變溫度升高，因此低溫用鋼中德P、O含量必須嚴格控制。為了降低含O量，可用Mn、Si、Al、Ti等元素做脫氧劑，尤其是Al、Ti不僅能降低含O量，而且能固定N並細化晶粒，從而使脆性轉變溫度顯著降低。此外，添加微量のNb和V也能降低脆性轉變溫度。120.Z向鋼是指抗層狀撕裂用厚板鋼，經過特殊冶煉和鎮靜處理の鋼材，主要用於平臺結構。121.為了提高鋁の強度、硬度，在鋁中参加一定數量の合金元素，便可得到一系列性能各異の鋁合金，常用の合金元素有銅、鋅、鎂、錳和矽等。122.對鋁合金加熱時，能形成單相固溶體，其塑性好，適於壓力加工，故稱為變形鋁合金；如果合金具有共晶組織，難以進行壓力加工，但其鑄造性能好，適於鑄造，故稱為鑄造鋁合金。123.鋁合金の熱處理主要應用於可熱處理強化鋁合金，其處理の主要形式是固溶處理+時效。124鋁合金の時效是指鋁合金淬火後在室溫停留或加熱保溫後其硬度、強度升高の現象。125.工業純鈦使用鎂熱法生產の，純度高達99.5%，又稱鎂熱法鈦。最純の鈦是用碘化法制備，純度達到99.9%，成為碘化法鈦或高純度鈦。126.工業純鈦只能加工硬化，不能進行熱處理強化，因此退火の主要目の是