1、碳鋼分類方法：1按鋼中碳含量分類（1）鐵碳合金按Fe-Fe3C相圖分類亞共析鋼： 0.0218%wc0.77% 共 析 鋼： wc =0.77% 過共析鋼： 0.77%wc2.11%（2）按鋼中碳含量，碳鋼通常可分為低碳鋼： wc 0.25% 中碳鋼：0.25%wc0.6% 高碳鋼： wc0.6%2 按鋼的質量（品質），碳鋼可分為（1）普通碳素鋼：wS0.05%，wP0.045% （2）優質碳素鋼：wS0.035%， wP0.035%（3）高級優質碳素鋼：wS0.02%，wP0.03% （4）特級優質碳素鋼：wS0.015%，wP0.025%3按鋼的用途分類，碳鋼可分為（1）普通碳素結構鋼：主

2、要用于各種工程構件，如橋梁、船舶、建筑構件等。也可用于不太重要的機件。 （2）優質碳素結構鋼：主要用于制造各種機器零件，如軸、齒輪、彈簧、連桿等。 （3）碳素工具鋼：主要用于制造各種工具，如刃具、模具、量具等。 （4）鑄造碳素鋼：主要用于制造形狀復雜且需一定強度、塑性和韌性零件。4 按鋼冶煉時的脫氧程度分類，可分為（1）沸騰鋼：是指脫氧不徹底的鋼，代號為F。 （2）鎮靜鋼：是指脫氧徹底的鋼，代號為Z。 （3）半鎮靜鋼：是指脫氧程度介于沸騰鋼和鎮靜鋼之間，代號為b。 （4）特殊鎮靜鋼：是指進行特殊脫氧的鋼，代號為TZ。合金鋼分類按鋼中合金元素總質量分數，合金鋼分為： 低合金鋼（Me總質量分數小于

3、5%） 中合金鋼（ Me總質量分數在5%10%） 高合金鋼（ Me總質量分數大于10%）間隙原子的溶解度隨間隙原子尺寸的減小而增加，即按B，C，N，O，H的順序而增加。合金元素對相區影響（1） 相穩定化元素 相穩定化元素使A3降低，A4升高，促使奧氏體形成。 啟相區(無限擴大相區)Mn、Ni、Co，與-Fe無限固溶 擴展相區(有限擴大相區)C、N、Cu、Zn、Au，與-Fe有限固溶（2） 相穩定化元素A4降低，A3升高，促使鐵素體形成。 閉相區(無限擴大相區)Si、Al 和強碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti及P、Be等。含Cr量小于7%時，A3下降；含Cr量大于7%時，A3才上升。 縮小

4、相區(但不能使相區封閉)B、Nb、Zr、Ta等。 合金元素對碳的擴散的影響強碳化物形成元素阻礙碳的擴散，降低碳原子的擴散速度；弱碳化物形成元素Mn以及大多數非碳化物形成元素則無此作用，甚至某些元素如Co還有增大碳原子擴散的作用。l 普通碳素結構鋼牌號中數字代表屈服點數值；l 優質碳素結構鋼中兩位數字代表鋼中平均碳的質量分數的萬倍；l 碳素工具鋼中數字表示碳的質量分數的千倍。層錯能越低，鋼的加工硬化趨勢增大。高Ni鋼易于變形加工， Ni、Cu和C等元素使奧氏體層錯能提高。 高Mn鋼則難于變形加工， Mn、Cr、Ru和Ir則降低奧氏體的層錯能。Me對共析轉變溫度的影響擴大相區的元素使鐵碳合金相圖的

5、共析轉變溫度下降； 縮小相區的元素使鐵碳合金相圖的共析轉變溫度上升。Me對共析點（S）和共晶點（E）成分的影響 幾乎所有合金元素都使共析點碳含量降低；共晶點也有類似的規律，尤其以強碳化物：a.較高的強度與韌性工程結構鋼主要是承受各種載荷，要求有較高的強度與韌性。工程結構鋼一般在-范圍內使用，需具有較高的低溫韌性。低溫韌性的指標是韌-脆轉化溫度FATT50 ()。b.良好的焊接性和成形工藝性。c.良好的耐腐蝕性。影響鋼的沖擊韌性和韌-脆轉化溫度的因素有含碳量,晶粒尺寸，固溶元素，彌散析出相和非金屬夾雜物等。焊接要求：焊縫與母材有牢固的結合，強度不低于母材，焊縫周圍有較高的韌性，沒有焊接裂紋。焊接

6、裂紋產生的原因：焊接是一次熱處理過程，電弧移走以后，焊縫的熱量被周圍的母材迅速吸收，使焊縫的冷卻速度很大，發生局部淬火，產生相變，產生很大的內應力。熱影響區由于溫度高而引起晶粒粗化。這些都促使焊接裂紋產生。合金元素對工程結構鋼焊接性的影響合金元素增加鋼的淬透性，焊后冷卻時發生馬氏體相變，升高內應力；鋼中的碳增高馬氏體的比容和硬度，引起內應力增加；降低Ms點，使馬氏體轉變溫度降低，導致塑性變差；鋼中含氫量高將使鋼的塑性下降，引起氫脆。碳當量：把合金元素對焊接性的影響折合成碳的作用。用碳當量判斷焊接性的好壞。銅和磷共同作用對抗大氣腐蝕最為有效。 控制軋制、控制冷卻工藝的最終目的是：細化晶粒。與相同

7、含碳量的鐵素體-珠光體組織相比，經貝氏體相變強化低碳貝氏體鋼有更高的強度和良好的韌性，屈服強度490780MPa。顯著推遲先共析鐵素體和珠光體轉變，而較少推遲貝氏體的轉變的主要合金元素是：鉬和硼。與上貝氏體相比，下貝氏體有更高的強度和低的多的FATT50（）。雙相鋼組成：2030馬氏體，8070鐵素體減少硫化物的方式：a-減少鋼液中的含硫量；b-鋼液中加入稀土金屬，反應吸收S元素，形成難變形的稀土硫氧化物RE2O2S、稀土硫化物RE2S3，呈小顆粒的圓形或橢圓形。再結晶控制軋制工藝以TiN為奧氏體晶粒粗化的阻礙物，以V（C,N）為沉淀強化相。在彈性范圍內，根據比例極限p來計算，稱為彈性設計。若

8、允許少量塑性變形，根據屈服強度s來計算，稱為塑性設計。在應力遠低于屈服強度下還會發生變形和斷裂。因此脆性也非常重要，要進行韌性設計。臨界直徑尺寸：淬火后，圓棒達到中心50馬氏體的直徑長度。適用于淬火高溫回火工藝的結構鋼稱為調質鋼，具有良好的綜合機械性能。調質鋼顯微組織：回火屈氏體或回火索氏體產生高溫回火脆性的直接因素是：高溫時發生雜質偏聚。低溫回火鋼的顯微組織：回火馬氏體馬氏體時效鋼空冷即可得馬氏體。馬氏體時效鋼的強化作用分類：固溶強化，馬氏體相變冷作硬化和沉淀強化（作用效果依次增強）對軸承鋼的基本質量要求是純凈和組織均勻。滲碳鋼都是低碳鋼。坦克履帶板的材料是：高錳鋼。碳化物的均勻分布程度是考

9、核高速鋼的主要技術指標之一。不均勻碳化物的影響：a-淬火加熱時，碳化物稀少區奧氏體晶粒易粗化，淬火開裂傾向大；碳化物密集區脆性大，易引起崩刃。b-粗大碳化物在淬火加熱時溶解少，使附近奧氏體合金度低，熱處理后刃具的硬度、熱硬性和耐磨性都降低，抗彎強度，韌性因碳化物不均勻而降低。碳化物是高速鋼的主要合金相。鎢和鉬是高速鋼獲得熱硬性的主要元素。在腐蝕過程中，陽極和陰極均產生極化作用。陽極極化引起陽極電位由負向正方向升高，主要是由于陽極表面形成保護膜，阻礙陽極金屬離子進入溶液，降低了陽極表面電荷密度。 陰極極化是由于消耗電子的陰極過程的速度低于陽極流來的電子，造成陰極電子堆積，陰極表面電荷密度升高，導

10、致陰極電位降低。陽極和陰極極化曲線的交點相當于短路狀態，即陽極與陰極間電阻趨于零，此時陽極與陰極間的最大電流Imax,就是腐蝕電流。陽極極化曲線有三個電化學區：活化區(A)，鈍化區(P)，過鈍化區(T)純鐵在濃硝酸中就會處于鈍化狀態鉻是提高鋼鈍化膜穩定性的必要元素。鎳：提高鐵的耐蝕性，特別是在非氧化性的硫酸中。錳：也能提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性，而且比Ni更有效。鉬能防止氯離子對膜的破壞，抵抗點腐蝕。不銹鋼受張應力時，在某些介質中很快就會發生破壞。氯離子Cl-對應力腐蝕危害最大。只要含2510-6質量濃度的Cl- ，甚至濃度更低，都會引起應力腐蝕。耐熱鋼和耐熱合金鋼的基本要求：良好的高溫強

11、度、塑性和足夠高的化學穩定性高溫強度高溫強度三種指標：蠕變強度，持久強度和持久壽命。當FeO出現時，鋼的氧化速度劇增鉻是提高抗氧化的主要元素鎳基耐熱合金采用金屬間化合物作為沉淀強化相，主要采用的是-Ni3(TiAl)相。硼：偏聚于晶界，提高低熔點合金在晶界的擴散激活能。鑄鐵是Fe、C、Si元素為主的鐵基材料白口鑄鐵-滲碳體 灰口鑄鐵-片狀石墨 灰口鑄鐵-滲碳體+游離態石墨 蠕墨鑄鐵-蠕蟲狀石墨球墨鑄鐵-球狀石墨 可鍛鑄鐵-絮狀石墨 灰口鑄鐵-片狀石墨展性鑄鐵由含碳和硅不高的白口鑄鐵經石墨化退火而成。鋁合金分類：鋁合金 分為鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類。變形鋁合金按照性能特點和用途分為防銹鋁、硬

12、鋁、超硬鋁和鍛鋁四種。防銹鋁屬于不能熱處理強化的鋁合金。硬鋁、超硬鋁、鍛鋁屬于可熱處理強化的鋁合金。 鑄造鋁硅合金一般需要采用變質處理，達到細化晶粒的目的。常用的變質劑為鈉鹽。鎂合金是一種輕合金，鎂是最輕的工程金屬。銅是人類最早使用的金屬。工業中廣泛應用的銅和銅合金有：工業純銅（紫銅）、黃銅、青銅和白銅。電工白銅包括：康銅，考銅和B0.6白銅。目前，生產金屬鈦都采用鈦的氯化物熱還原法。鋁是最常見的、最有效的強化元素。能有效提高低溫和高溫(550以下)的強度，同時鋁的密度小，因此鋁是鈦合金中的一個基本合金元素。 鐵，鈷和鎳是室溫下具有強磁性的單質。材料具有超導性，是因為其中的傳導電子借助于與晶格

13、的交互作用，形成了較低能量的電子對。只有溫度T，承載的電流密度j及所處的磁場H均不超過臨界值，材料才處于超導態。超導兩大特性：完全抗磁性和電阻為零。銀，銅和鋁是導電率最好的三種金屬。目前人們所發現的形狀記憶合金，多數發生熱彈性馬氏體相變。金屬鈀分離氫效率最高。簡答題;合金元素對鐵素體-珠光體鋼的強化作用：（）固溶強化加入合金元素形成固溶體，提高強度。常用的合金元素有Mn、Si、u、P、C。合金元素在提高強度的同時降低韌性。（）細晶強化晶粒細化可以提高強度和韌性。細化晶粒的重要途徑是用鋁脫氧、合金化。用鋁脫氧生成細小彌散的AlN顆粒，用鈦、鈮、釩的合金化可以生成彌散的碳化物、氮化物、碳氮化物。這

14、些彌散相都能釘扎晶界，阻礙奧氏體晶粒長大，轉變后細化鐵素體-珠光體晶粒。（）彌散強化（沉淀強化）鈮、鈦、釩的合金化，使過冷奧氏體發生相間沉淀，并從鐵素體中析出碳化物、氮化物、碳氮化物，釘扎晶粒移動，起彌散強化作用。氮化物最穩定，一般在奧氏體中沉淀。碳化物、碳氮化物一般在奧氏體轉變中產生相間沉淀和從鐵素體中析出。沉淀強化相的尺寸nm。微合金元素在控制軋制和控制冷卻工藝過程中，對微合金鋼的組織和性能有很大的影響：（1）抑制奧氏體形變再結晶 在熱加工過程中，通過應變誘導析出Nb、Ti、V的氮化物，沉淀在晶界、位錯上，起釘扎作用，有效的阻止奧氏體再結晶時晶界和位錯的運動，抑制再結晶過程的進行。（2）阻

15、止奧氏體晶粒長大在鍛造和軋制過程中，會發生晶粒長大現象 TiN或Nb(C，N)高溫的穩定性好，其彌散分布對控制高溫下的晶粒有強烈的抑制作用（3）沉淀強化 微合金鋼中的沉淀強化相主要是低溫下析出的Nb（C、N）和VC。（4）改變鋼的顯微組織在軋制加熱過程中，溶于奧氏體的微合金元素提高了過冷奧氏體的穩定性，降低了發生先共析鐵素體和珠光體的溫度范圍，低溫下形成的先共析鐵素體和珠光體組織更細小，并使相間沉淀Nb（C、N）和V（C、N）的粒子更細小。針狀鐵素體鋼 與低碳貝氏體鋼的異同點：相同點：a-組織是貝氏體 b-微合金元素Nb、Ti、 V起細化晶粒與沉淀強化作用 c-加入鉬、錳推遲鐵素體和珠光體轉變

16、。不同點：a-碳含量24%d-高的塑性應變比 1， w-寬度應變， b-厚度應變沖壓件厚度保持均勻。e-高的加工硬化指數 n0.24應力應變關系低應變之后達到高的屈服強度增量。組織特點： 析出鐵素體時，碳集中在奧氏體中，最后奧氏體轉變為中高碳馬氏體，而鐵素體間隙碳原子貧化。馬氏體的轉變引起體積效應，在基體鐵素體中激發出許多位錯。這些位錯是可動的，未被碳、氮間隙原子釘扎。雙相鋼中存在強韌的馬氏體島或纖維，結合牢固的馬氏體/鐵素體界面，鐵素體中又有大量可動的位錯，使加工硬化率增大。鋁合金沉淀強化相應滿足以下的基本條件： 1）硬度高的質點； 2）在鋁基固溶體中高溫下有較大的溶解度；隨溫度降低，溶解度

17、急劇減小，能析出較大體積分數的沉淀相； 3）在時效過程中，沉淀相具有一系列介穩相，并且是彌散分布，與基體形成共格，在周圍基體中產生較大的共格應變區 。共晶中的第二相不溶于鋁基固溶體，又稱為過剩相，其數量達到一定量時可提高合金的強度和硬度，過高會降低韌性。錫青銅鑄造的優點是（1）鑄件收縮率小，適于鑄造形狀復雜、壁厚變化大的零件；（2）錫青銅存在枝晶間的分散縮孔，致密性差，（3）鑄件凝固時含錫高的低熔點液相易從中部向表面滲出，出現反偏析。（4） 錫固溶于固溶體，有強的固溶強化作用。錫青銅的強度和延長率隨錫含量升高而增加。（5） 錫青銅在大氣、海水和堿性溶液中有良好耐蝕性，用于海上船舶、礦山機械零件

18、。陽氮化處理提高疲勞強度和耐磨性的原因a-表面形成高硬度的-Fe4N和-Fe3-2Nb-氮原子與合金元素形成氮化物，彌散強化作用，提高強度、硬度c-表面滲入氮原子后體積膨脹，表面產生了壓應力，能抵消外力作用產生的張應力，減少表面疲勞裂紋的產生。論述題合金元素對鋼的過冷奧氏體分解轉變的影響主要表現在合金元素可以使鋼的CCT圖，具體可以分為以下幾個方面： 對高溫轉變（珠光體轉變）的影響；除Co外，幾乎所有的合金元素使C曲線右移（即增大過冷奧氏體的穩定性，推遲珠光體型的轉變）。C曲線右移的結果，降低了鋼的臨界冷卻速度，提高了鋼的淬透性。合金元素對淬透性影響的大小取決于該元素的作用強度及其可能的溶解量

19、。（2）對中溫轉變（貝氏體轉變）的影響；合金元素對貝氏體轉變的作用是通過對轉變和碳原子擴散的影響而起作用。 首先表現在對貝氏體轉變上限溫度BS點的影響。 碳、錳、鎳、鉻、鉬、釩、鈦等元素都降低BS點，使得在貝氏體和珠光體轉變溫度之間出現過冷奧氏體的中溫穩定區，形成兩個轉變的C曲線。 合金元素還改變貝氏體轉變動力學過程，增長轉變孕育期，減慢長大速度。 碳、硅、錳、鎳、鉻的作用較強 鎢、鉬、釩、鈦的作用較小（3）對低溫轉變（馬氏體轉變）的影響。合金元素的作用表現在對馬氏體點MsMf溫度的影響，并影響鋼中殘留奧氏體含量及馬氏體的精細結構。 除Co、Al以外，絕大多數合金元素都使Ms和Mf下降。Ms和

20、Mf點的下降，使得室溫下將保留更多的殘留奧氏體量。合金元素還影響馬氏體的形態和馬氏體的亞結構。當Ms點溫度較高時，形成位錯結構的馬氏體；在Ms點溫度較低時，形成孿晶結構的馬氏體。常用鑄鐵的石墨形狀及主要力學特點：1.灰口鑄鐵 片狀石墨。 機械性能低，其抗拉強度和塑性、韌性都遠遠低于鋼。耐磨性與消震性好。 工藝性能好。 灰口鑄鐵的可切削加工性優于鋼。2.球墨鑄鐵 球狀石墨 球墨鑄鐵的力學性能主要取決于基體類型 與灰口鑄鐵相比，球墨鑄鐵具有較高的抗拉強度和彎曲疲勞極限、良好的塑性及韌性。球墨鑄鐵的剛性比灰口鑄鐵好球墨鑄鐵的消震能力比灰口鑄鐵低很多。3. 蠕墨鑄鐵 當K0.15時屬于片狀石墨；0.1

21、5K0.8屬于蠕蟲狀石墨；K0.8屬于球狀石墨。（2）蠕墨鑄鐵的性能特點 蠕墨鑄鐵的性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。即強度和韌性高于灰口鑄鐵，但不如球墨鑄鐵。 蠕墨鑄鐵的耐磨性較好 導熱性比球墨鑄鐵要高得多，幾乎接近于灰口鑄鐵 高溫強度、熱疲勞性能大大優于灰口鑄鐵，適用于制造承受交變熱負荷的零件 減震能力優于球墨鑄鐵 鑄造性能接近于灰口鑄鐵，鑄造工藝簡便，成品率高 4.可鍛鑄鐵（展性鑄鐵） 鐵素體基體加團絮狀石墨或珠光體基體加團絮狀石墨。鐵素體基體+團絮狀石墨的可鍛鑄鐵斷口呈黑灰色，俗稱黑心可鍛鑄鐵 。最為常用的一種可鍛鑄鐵。 珠光體基體+團絮狀石墨的可鍛鑄鐵件斷口呈白色俗稱白心可鍛鑄鐵，這種

22、可鍛鑄鐵應用不多。（2）可鍛鑄鐵的性能特點 可鍛鑄鐵不能用鍛造方法制成零件。因為石墨的形態改造為團絮狀，不如灰口鑄鐵的石墨片分割基體嚴重，因而強度與韌性比灰口鑄鐵高。可鍛鑄鐵的機械性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間，有較好的耐蝕性。由于退火時間長，生產效率極低，使用受到限制 。灰口鑄鐵每次熱循環體積膨脹的原因：第一次加熱時的膨脹是滲碳體分解為石墨所造成。第二次以后主要是共析轉變引起的膨脹，它又引起微裂紋，進而微裂紋內又發生氧化，產生附加的體積膨脹。極極化電位與陰極極化電位的相對位置有四種情況：（論述題）a- 陽與陰僅有一個交點A，有一個穩定的A，它不超過鈍化電位P，此時合金處于活化狀態，有較大的腐蝕電流，合金的腐蝕速度大。b- 陽與陰有三個交點B、C、D。C 點是不穩定的，B與D是相對穩定的，即合金可以處在鈍化狀態，也