2.1 纯 金属的结晶
2.2 合金的结晶
2.3 金属的塑性加工
2.4 钢的热处理
2.5 钢的合金化
2.6 表面技术第 2章 金属材料的组织与性能控制 c
2.5 钢的合金化碳钢：价格低，但是，
力学性能低，淬透性低，回火抗力差，
耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。
合金钢,在碳钢中加入某些合金元素
2.5.1 合金元素与铁、碳的相互作用溶于 F —— 形成合金 F,产生固溶强化。
形成碳化物 —— 稳定性，熔点、硬度比 Cm高得多,显著提高钢的强、硬度。
合金渗碳体，如 (Fe,Mn)3C ；
特殊碳化物，如 Cr7C3,MoC,WC,VC,TiC 。
2.5.2 合金元素对 Fe-Fe3C相图的影响扩大或缩小 A,F 区 —— 如，室温下,1Cr18Ni9 为单相 A,1Cr17Ti 为单相 F 。
使使共析转变点 S左移 → 钢中 P%↑,强度增加 。
使共晶转变点 E 左移 → 钢中出现 Le ' 。
2.5.3 合金元素对热处理的影响
1,对 A化的影响减缓 A化过程（ Ni,Co除外）
合金碳化物难熔，阻碍 C的扩散，需提高加热温度，延长保温时间。
细化晶粒 —— 合金元素及其碳化物（ Mn除外）阻止 A 晶粒长大。
２,对 C曲线 的影响
1) 使 C曲线右移（过冷 A稳定性 ↑ ）,Vk↓，淬透性 ↑（ Co除外）
正火时,S片间距 ↓（ 或 →B,M）,强度 ↑
非碳化物合金元素对碳钢 C曲线的影响 碳化物合金元素对碳钢 C曲线的影响
2）使 Ms,Mf 点下降，淬火后残余 A量 ↑,硬度 ↓
（ Co,Al 除外）
３,对 回火转变 的影响
1） 提高 回火稳定性 （钢对回火软化的抗力）
M 分解,碳化物长大,残余 A转变,F再结晶 被推迟到较高的温度才发生。
回火温度相同时，合金钢中析出的碳化物更细小，其强度更高。
２）产生 二次硬化回火温度较高时析出细小、
高硬度的合金碳化物，如 Mo2C
,使硬度反而提高。
（韧性也大大 ↑ ）
w(C)=0.35%的钼钢的回火温度与硬度的关系二次淬火回火时残余 A中析出合金碳化物
→ A 中 C% ↓ →Ms,Mf ↑，
随后冷却时 →M
弥散硬化
—— 第二相（沉淀）强化
３）增大回火脆性淬火钢在某一温度范围回火时,韧性明显下降 。（ 合金钢较明显）
第一类回火脆性,250～ 400℃,不可逆。
第二类回火脆性,450～ 650℃,可逆，回火后快冷可避免脆化。
铬镍钢的韧性与回火温度的关系
2.5.4 合金元素对机械性能的影响合金钢的强化机制：
合金 F 的固溶强化
M位错强化细晶强化（ F,M晶粒度,P片间距 ↓）
第二相（沉淀）强化小结重点要求
1,合金元素在钢中的作用，合金元素对钢的热处理、机械性能的影响。
2,回火稳定性、回火脆性、弥散硬化、二次硬化等概念。
作 业 2f P 10 ~ 16 week11,Nov 9
2,27)
3,26),28)
5,26),29),33)
作业 2e 参考答案 P 9-11
2,21) 钢的淬透性越高，则其 C曲线的位置越（ ），说明 临界冷却速度越 （ ）。
靠右小
22) 球化退火的主要目的是（ ），它主要适用于（ ）钢。
降低硬度,提高切削性及韧性过共析钢
23) 亚 共析钢的正常淬火温度范围是 （ ），
过 共析钢的正常淬火温度范围是 （ ）。
Ac3 + 30～ 50℃
Ac1 + 30～ 50℃
24) 淬火钢进行回火的目的是 （ ），
回火温度越高，钢的强度与硬度越（ ）。
消除淬火应力，调整力学性能低
3,22) 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（ ）No
23) 经退火后再高温回火的钢，能得到回火 S组织，具有良好的综合机械性能。（ ）No
24) 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。（ ）Yes
25) 表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。（ ）No
作业 2e 参考答案 P 12
4,19) 淬硬性好的钢具有：
a,高的合金元素含量 b,高的含 C量 c,低的含 C量√
20) 对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：
a,高淬透性钢 b,中淬透性钢 c,低淬透性钢√
21) 直径为 10mm的 40钢的常规淬火温度大约为,（ Ac3=780℃ ）
a,750℃ b,850℃ c,920℃√
上述正确淬火后的显微组织为：
a,M b,F + M c,M + P√
22) 完全退火主要适用于：
a,亚 共析钢 b,共析钢 c,过 共析钢√
作业 2e 参考答案 P 13
4,23) 钢的回火处理是在：
a,退火后进行 b,正火后进行 c,淬火后进行√
24) 20钢的渗 C温度范围是：
a,600～ 650℃ b,800～ 820℃
c,900～ 950℃ c,1000～ 1050℃√
25) 钢的淬透性主要取决于：
a,C含量 b,冷却介质 c,合金元素√
26) 钢的淬硬性主要取决于：
a,C含量 b,冷却介质 c,合金元素√
of 2.5 (2c) & Chapter 2
2.2 合金的结晶
2.3 金属的塑性加工
2.4 钢的热处理
2.5 钢的合金化
2.6 表面技术第 2章 金属材料的组织与性能控制 c
2.5 钢的合金化碳钢：价格低，但是，
力学性能低，淬透性低，回火抗力差，
耐热、耐低温、耐蚀等特殊性能差。
合金钢,在碳钢中加入某些合金元素
2.5.1 合金元素与铁、碳的相互作用溶于 F —— 形成合金 F,产生固溶强化。
形成碳化物 —— 稳定性，熔点、硬度比 Cm高得多,显著提高钢的强、硬度。
合金渗碳体，如 (Fe,Mn)3C ；
特殊碳化物，如 Cr7C3,MoC,WC,VC,TiC 。
2.5.2 合金元素对 Fe-Fe3C相图的影响扩大或缩小 A,F 区 —— 如，室温下,1Cr18Ni9 为单相 A,1Cr17Ti 为单相 F 。
使使共析转变点 S左移 → 钢中 P%↑,强度增加 。
使共晶转变点 E 左移 → 钢中出现 Le ' 。
2.5.3 合金元素对热处理的影响
1,对 A化的影响减缓 A化过程（ Ni,Co除外）
合金碳化物难熔，阻碍 C的扩散，需提高加热温度，延长保温时间。
细化晶粒 —— 合金元素及其碳化物（ Mn除外）阻止 A 晶粒长大。
２,对 C曲线 的影响
1) 使 C曲线右移（过冷 A稳定性 ↑ ）,Vk↓，淬透性 ↑（ Co除外）
正火时,S片间距 ↓（ 或 →B,M）,强度 ↑
非碳化物合金元素对碳钢 C曲线的影响 碳化物合金元素对碳钢 C曲线的影响
2）使 Ms,Mf 点下降，淬火后残余 A量 ↑,硬度 ↓
（ Co,Al 除外）
３,对 回火转变 的影响
1） 提高 回火稳定性 （钢对回火软化的抗力）
M 分解,碳化物长大,残余 A转变,F再结晶 被推迟到较高的温度才发生。
回火温度相同时，合金钢中析出的碳化物更细小，其强度更高。
２）产生 二次硬化回火温度较高时析出细小、
高硬度的合金碳化物，如 Mo2C
,使硬度反而提高。
（韧性也大大 ↑ ）
w(C)=0.35%的钼钢的回火温度与硬度的关系二次淬火回火时残余 A中析出合金碳化物
→ A 中 C% ↓ →Ms,Mf ↑，
随后冷却时 →M
弥散硬化
—— 第二相（沉淀）强化
３）增大回火脆性淬火钢在某一温度范围回火时,韧性明显下降 。（ 合金钢较明显）
第一类回火脆性,250～ 400℃,不可逆。
第二类回火脆性,450～ 650℃,可逆，回火后快冷可避免脆化。
铬镍钢的韧性与回火温度的关系
2.5.4 合金元素对机械性能的影响合金钢的强化机制：
合金 F 的固溶强化
M位错强化细晶强化（ F,M晶粒度,P片间距 ↓）
第二相（沉淀）强化小结重点要求
1,合金元素在钢中的作用，合金元素对钢的热处理、机械性能的影响。
2,回火稳定性、回火脆性、弥散硬化、二次硬化等概念。
作 业 2f P 10 ~ 16 week11,Nov 9
2,27)
3,26),28)
5,26),29),33)
作业 2e 参考答案 P 9-11
2,21) 钢的淬透性越高，则其 C曲线的位置越（ ），说明 临界冷却速度越 （ ）。
靠右小
22) 球化退火的主要目的是（ ），它主要适用于（ ）钢。
降低硬度,提高切削性及韧性过共析钢
23) 亚 共析钢的正常淬火温度范围是 （ ），
过 共析钢的正常淬火温度范围是 （ ）。
Ac3 + 30～ 50℃
Ac1 + 30～ 50℃
24) 淬火钢进行回火的目的是 （ ），
回火温度越高，钢的强度与硬度越（ ）。
消除淬火应力，调整力学性能低
3,22) 高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。（ ）No
23) 经退火后再高温回火的钢，能得到回火 S组织，具有良好的综合机械性能。（ ）No
24) 钢的淬透性高，则其淬透层的深度也越大。（ ）Yes
25) 表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改变心部组织和性能。（ ）No
作业 2e 参考答案 P 12
4,19) 淬硬性好的钢具有：
a,高的合金元素含量 b,高的含 C量 c,低的含 C量√
20) 对形状复杂、截面变化大的零件进行淬火时，应选用：
a,高淬透性钢 b,中淬透性钢 c,低淬透性钢√
21) 直径为 10mm的 40钢的常规淬火温度大约为,（ Ac3=780℃ ）
a,750℃ b,850℃ c,920℃√
上述正确淬火后的显微组织为：
a,M b,F + M c,M + P√
22) 完全退火主要适用于：
a,亚 共析钢 b,共析钢 c,过 共析钢√
作业 2e 参考答案 P 13
4,23) 钢的回火处理是在：
a,退火后进行 b,正火后进行 c,淬火后进行√
24) 20钢的渗 C温度范围是：
a,600～ 650℃ b,800～ 820℃
c,900～ 950℃ c,1000～ 1050℃√
25) 钢的淬透性主要取决于：
a,C含量 b,冷却介质 c,合金元素√
26) 钢的淬硬性主要取决于：
a,C含量 b,冷却介质 c,合金元素√
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