第一章 钢的合金化原理
1．名词解释  
1）合金元素:
2）微合金元素  Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。
3）奥氏体形成元素 Mn,  Ni,  Co,  C,  N,  Cu；
4）铁素体形成元素  Ti 等。
5）原位析出-FexC→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 
6）离位析出  如 V，Nb, Ti等都属于此类型。
2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在(-Fe中形成无限固溶体？哪些能在(-Fe 中形成无限固溶体？ 
铁素体形成元素V、Cr、W、Mo、Ti、Al奥氏体形成元素Mn、Co、Ni、Cu能在(-Fe中形成无限固溶体V、Cr能在(-Fe 中形成无限固溶体Mn、Co、Ni3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？
3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素
分为两类：a.开启γ相区：Mn,  Ni,  Co 与 γ-Fe无限互溶.
b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。
（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 
分为两类:a.封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。
b.缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等
（3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。
4．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。
2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；
(2)缩小γ相区的元素使A1，A3升高。当Mo 8.2%, W 12%,Ti 1.0%,V 4.5%,Si 8.5%，γ相区消失。 
3.）改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。（提问：对组织与性能有何影响呢？）
5．合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
基本类型MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；
（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：Ti Zr Nb V W,Mo Cr Mn Fe）
各种K相对稳定性如下：MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C
（高 
6．主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。答：Ti, Nb, Zr, V
W，Mo,Cr：1）推迟K形核与长大；
2）增加固溶体原子间的结合力，降低Fe的自扩散激活能。作用大小为：Cr W Mo
Mn：（Fe,Mn）3C,减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大；扩大γ相区，强烈推迟γ→α转变，提高α的形核功；
Ni：开放γ相区，并稳定γ相，提高α的形核功（渗碳体可溶解Ni, Co）
Co：扩大γ相区，但能使A3温度提高（特例），使γ→α转变在更高的温度进行，降低了过冷γ的稳定性。使C曲线向左移。 
Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在渗碳体中，必须扩散出去为K形核创造条件；Si可提高Fe原子的结合力。 
B，P，Re：强烈的内吸附元素，富集于晶界，降低了 γ的界面能，阻碍α相和K形核。
7．合金元素对马氏体转变有何影响？
f温度的影响；
改变马氏体形态及精细结构（亚结构）。 
除Al,Co 外，都降低Ms温度，其降低程度：强C→Mn→Cr→Ni→V→Mo,W,Si弱
提高γ’含量：可利用此特点使Ms温度降低于0℃以下，得到全部γ组织。如加入Ni,Mn,C,N等
合金元素有增加形成孪晶马氏体的倾向，且亚结构与合金成分和马氏体的转变温度有关.
8．如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？
防止：加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚.
9．如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。)
二次淬火：在强K形成元素含量较高的合金钢中淬火后γ’十分稳定，甚至加热到500-600℃回火时升温与保温时中仍不分解，而是在冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高。
相同点：都发生在合金钢中，含有强碳化物形成元素相对多，发生在淬回火过程中，且回火温度550℃左右。
不同点：二次淬火，是回火冷却过程中Ar转变为m，是钢硬度增加。
二次硬化：回火后，钢硬度不降反升的现象（由于特殊k的沉淀析出）
10．一般地，钢有哪些强化与韧化途径？
宏观上：钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。
微观上：在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须 。
（主要机制有：固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化 ）
2）韧化途径：细化晶粒；降低有害元素的含量；
防止预存的显微裂纹；形变热处理；
利用稳定的残余奥氏体来提高韧性；
加入能提高韧性的M，如Ni, Mn；
尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。
第二章 工程结构钢
对工程结构钢的基本性能要求是什么？
答：（1）足够高的强度、良好的塑性;
（2）适当的常温冲击韧性，有时要求适当的低温冲击韧性;
（3）良好的工艺性能。
2．合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？
答：为提高碳素工程结构钢的强度，而加入少量合金元素，利用合金元素产生固溶强化、细晶强化和沉淀强化。利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低，来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。
考虑低C的原因：
（1）C含量过高，P量增多，P为片状组织，会使钢的脆性增加，使FATT50(℃)增高。
（2）C含量增加，会使C当量增大，当C当量 0.47时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。
3．什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？试举例说明。
答：微合金钢：利用微合金化元素Ti, Nb, V；
主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度；
利用控制轧制和控制冷却工艺----- 高强度低合金钢
微合金元素的作用：
1）抑制奥氏体形变再结晶；
例：再热加工过程中，通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上，起钉扎作用，有效地阻止奥氏体再结晶的晶界和位错的运动，抑制再结晶过程的进行。 
2)阻止奥氏体晶粒长大；
例：微量钛（w≤0.02%）以TiN从高温固态钢中析出，呈弥散分布，对阻止奥氏体晶粒长大很有效。 
3)沉淀强化；
例： w(Nb)≤0.04%时,细化晶粒造成的屈服强度的增量ΔσG大于沉淀强化引起的增量ΔσPh;当w(Nb)≥0.04%时, ΔσPh增量大大增加,而ΔσG保持不变。
4)改变与
金属材料学复习思考题及答案料061版.doc