第三版材料科学知识点整理
材料科学知识点梳理
1.何谓钢的热处理?钢的热处理操作有哪些基本类型?
答：(1)为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。
(2)热处理包括普通热处理和表面热处理;普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
2.为什么要对钢件进行热处理?
答：通过热处理可以改变钢的组织结构，从而改善钢的性能。热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。
3.珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?
(1)三种。分别是珠光体、索氏体和屈氏体。
(2)珠光体是过冷奥氏体在550℃以上等温停留时发生转变，它是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体是在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度和硬度升高，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性和塑性。
4.钢中的杂质元素有哪些
答：钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。1、Mn:<0.8%时为杂质,是有益元素。
作用为：①强化铁素体;②消除硫的有害作用。2、Si：<0.5%时为杂质，是有益元素。作用为①强化铁素体;②增加钢液流动性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易与Fe在晶界上形成低熔点共晶(985℃)，热加工时(1150~1200℃)，由于其熔化而导致开裂，称热脆性.钢中的硫应控制在0.045%以下.Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔点高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降，称冷脆性。
oP一般控制在0.045%以下
5.钢的淬透性、淬硬性(书P316)
答：淬透性是指模具在淬火时获得淬硬层深度的能力反映了钢在淬火时能够获得马氏体的能力，淬硬性指模具钢在正常淬火条件下马氏体所能达到的最高硬度，影响淬透性因素主要为化学成分，除Co外，合金使VK↓,淬透性↑奥氏体的均匀性、晶粒大小及是否存在第二相等;淬硬性主要与马氏体中碳的含量有关，碳含量越高，淬火硬度越高
6.马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点?马氏体的硬度与含碳量关系如何?
(1)两种，板条马氏体和片状马氏体。(2)奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于奥氏体中的含碳量，含碳量<0.6%的为板条马氏体;含碳量在0.6—1.0%之间为板条和针状混合的马氏体;含碳量大于1.0%的为针状马氏体。低碳马氏体的晶体结构为体心立方。随含碳量增加，逐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体结构一般出现体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是因为低碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较小，晶格畸变也较小，故具有良好的综合机械性能。随含碳量增加，马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加，因而引起硬化和强化。当含碳量很高时，尽管马氏体的硬度和强度很高，但由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏体针叶内产生许多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低。(3)随着含碳量的增加，钢的硬度增加。
7.线型无定型高聚物在不同温度下表现出的三种力学状态
答：玻璃态，高弹态，粘流态。
8.奥氏体化的过程
答：奥氏体化四个基本过程：奥氏体晶核的形成→奥氏体晶核的长大→残余渗碳体的溶解→奥氏体成分的均匀化。
9.不锈钢的成份特点(书p383)
答：1、低碳：碳高，则降低耐蚀性。
2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素
①形成稳定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。③提高基体电极电位(n/8规律)
3、Ni：获得单相奥氏体组织。
4、Mo：耐有机酸腐蚀。
5、Ti,Nb:防止奥氏体钢晶间腐蚀.
10.合金钢按用途可分为三类
答:合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢
11.何谓球化退火?为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火?
(1)球化退火是为使钢中碳化物的球状化而使用的退火工艺,其工艺是将工件加热到Ac1±(10～20)℃，保温后等温冷却或缓慢冷却。
(2)过共析钢组织若为层状渗碳体和网状二次渗碳体时，不仅硬度高，难以切削加工，而且增大钢的脆性，容易产生淬火变形及开裂。通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，以降低硬度，均匀组织、改善切削加工性。
12.分析CCT连续冷却转变曲线工艺及产物。(书中300页图)
13.正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?(书p311)
答：正与退火的区别是①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上30～50℃而正火加热温度在Accm以上30～50℃。②冷速快，组织细，强度和硬度有所提高。当钢件尺寸较小时，正火后组织：S，而退火后组织：P。
选择：(1)从切削加工性上考虑
切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及对刀具的磨损等。一般金属的硬度在HB170～230范围内，切削性能较好。高于它过硬，难以加工，且刀具磨损快;过低则切屑不易断，造成刀具发热和磨损，加工后的零件表面粗糙度很大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢和工具钢则以退火为宜。至于合金钢，由于合金元素的加入，使钢的硬度有所提高，故中碳以上的合金钢一般都采用退火以改善切削性。
(2)从使用性能上考虑
如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能，但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。
(3)从经济上考虑
正火比退火的生产周期短，耗能少，且操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑以正火代替退火。
14.常用的淬火方法有哪几种?说明它们的主要特点及其应用范围。
答：单液淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入一种介质中连续冷却获得马氏体组织的一种淬火方法
双液淬火：是先将奥氏体化后的钢件淬入冷却能力较强的介质中冷至接近MS点温度时快速转人冷却能力较弱的介质中冷却，直至完成马氏体转变。
分级淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入稍高于MS点温度的盐浴中，保持到工件内外温度接近后取出，使其在缓慢冷却条件下发生马氏体转变。
等温淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入高于MS点温度的盐浴中，等温保持，以获得下贝氏体组织的一种淬火工艺。(书p314)
15.为什么工件经淬火后往往会产生变形，有的甚至开裂?减小变形及防止开裂有哪些途径?
答：淬火中变形与开裂的主要原因是由于淬火时形成内应为。