金属材料学第二版戴起勋课后题答案

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④Mn提高钢的回火稳定性,使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢; ⑤Mn促进有害元素在晶界上的偏聚,增大钢回火脆性的倾向。 Cr:

①Cr是铁素体形成元素,固溶强化效果显着;(强度增加,韧性减小) ②Cr是碳化物形成元素,能细化晶粒,改善碳化物的均匀性; ③Cr阻止相变时碳化物的形核长大,所以提高钢的淬透性; ④Cr提高回火稳定性,使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢; ⑤Cr促进杂质原子偏聚,增大回火脆性倾向; Mo:(W类似于Mo)

①是铁素体形成元素,固溶强化效果显着;(强度增加,韧性减小)

②是较强碳化物形成元素,所以能细化晶粒,改善碳化物的均匀性,大大提高钢的回火稳定性;

③阻止奥氏体晶粒长大,细化A晶粒,同时增大了钢的强度和韧性;

④能提高钢的淬透性,使工件得到均匀而良好的力学性能。在淬火时,可选用比较缓和的冷却介质,以减小工件的变形与开裂倾向。

⑤能有效地抑制有害元素的偏聚,是消除或减轻钢第二类回火脆性的有效元素。 V:(Ti、Nb类似于V)

①是铁素体形成元素,固溶强化效果显着;(强度增加,韧性减小)

②是强碳化物形成元素,形成的VC质点稳定性好,弥散分布,能有效提高钢的热强性和回火稳定性;

③阻止A晶粒长大的作用显着,细化A晶粒,同时增大了钢的强度和韧性; ④提高钢的淬透性,消除回火脆性。 Ni:

①是奥氏体形成元素,促进晶粒长大,增大钢的过热敏感性;(强度增加,韧性增加) ②是非碳化物形成元素,增大钢中的碳活度,所以含Ni钢的脱C倾向和石墨化倾向较大; ③对A晶粒长大的影响不大;

④能提高钢的淬透性,使工件得到均匀而良好的力学性能。在淬火时,可选用比较缓和的冷却介质,以减小工件的变形与开裂倾向。

⑤提高回火稳定性,使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢; ⑥促进钢中有害元素的偏聚,增大钢的回火脆性。 总结:

Si Mn Cr Mo W V Ni F的力学 增加增加同上 强度,强度、性能 减小增加强同上 度,减同上 增加强度、韧韧性 韧性 小韧性 性 K形成倾非向 K弱K形中强K中强K中强K强K形非K形形成成元形成元形成元形成元成元素 成元素 元素 素 素 素 素 A晶粒长细化 大倾向 促进 阻碍作阻碍作阻碍作大大阻影响不用中等 用中等 用中等 碍 大 淬透性 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 回火稳提高提高 定性 低温回火 提高 提高 提高 提高 影响不大 回火脆推迟促进 性 低温回脆,促进高温回脆 促进 大大降降低 低 降低 促进 11.根据合金元素在钢中的作用,从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo 答:①淬透性:40CrNiMo>40CrMn >40CrNi >40Cr

(因为在结构钢中,提高马氏体淬透性作用显着的元素从大到小排列:Mn、Mo、Cr、Si、

Ni,而合金元素的复合作用更大。)

②回火稳定性:40CrNiMo>40CrMn >40CrNi >40Cr ③奥氏体晶粒长大倾向:40CrMn>40Cr >40CrNi >40CrNiMo ④韧性:40CrNiMo>40CrNi>40CrMn>40Cr(Ni能够改善基体的韧度) ⑤回火脆性:40CrNi>40CrMn>40Cr>40CrNiMo(Mo降低回火脆性)

12.为什么W、Mo、V等元素对珠光体转变阻止作用大,而对贝氏体转变影响不大?

答:对于珠光体转变,不仅需要C的扩散和重新分布,而且还需要W、Mo、V等K形成元素的扩散,而间隙原子碳在A中的扩散激活能远小于W、Mo、V等置换原子的扩散激活能,所以W、Mo、V等K形成元素扩散是珠光体转变时碳化物形核的控制因素。 V主要是通过推迟碳化物形核与长大来提高过冷奥氏体的稳定性

W、Mo除了推迟碳化物形核与长大外,还增大了固溶体原子间的结合力、铁的自扩散激活能,减缓了C的扩散。

贝氏体转变是一种半扩散型相变,除了间隙原子碳能作长距离扩散外,W、Mo、V等置换原子都不能显着地扩散。W、Mo、V增加了C在y相中的扩散激活能,降低了扩散系数,推迟了贝氏体转变,但作用比Cr、Mn、Ni小。

13.为什么钢的合金化基本原则是“复合加入”?试举两例说明合金元素复合作用的机理。

答:因为合金元素能对某些方面起积极的作用,但许多情况下还有不希望的副作用,因此材料的合金化设计都存在不可避免的矛盾。合金元素有共性的问题,但也有不同的个性。不同元素的复合,其作用是不同的,一般都不是简单的线性关系,而是相互补充,相互加

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