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1 钢分类的措施有哪几个？钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素？中强碳化物形成元素?
钢的分类措施有5种：1）按化学成份，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有一般钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢措施，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇定钢，沸腾钢，半镇定钢。
强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V
中强碳化合物形成元素：W,Mo
2 合金钢的重要优点是什么？常用以提升钢淬透性的元素有哪些？强烈妨碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些？提升回火稳定性的元素有哪些？
合金钢重要优点：优秀的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。
提升钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni
强烈妨碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V
提升回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W
3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具备较高的回火稳定性；（3）含碳量为0.4%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为1.5%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷取得马氏体钢。
1) 热处理目标是让碳及合金元素充足溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。
2) 因为合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。因此，合金钢具备较高的回火稳定性。
3) 按照金相组织来看，含碳量为0.4%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为1.5%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。
4）因为高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度不小于临界冷却速度时，空冷即可取得马氏体。
4 有资料表白，南京长江大桥采取16Mn钢比一般碳素钢节约钢材15％，简明解释原因。
低合金高强度钢是在碳素工程钢基础上加入少许合金元素（Mn,Si,Ti,Nb,V,Al等）形成的，以此取得很好的塑性，韧性，焊接性能，性能的提升使得在相同的工程条件要求下大大减少了钢材的使用量。16Mn属于低合金高强度结构钢，此类钢适应大型工程结构，减轻结构重量，提升使用的可靠性及节约钢材，因此与碳素钢相比能够节约15%材料。
5 试比较45钢与40Cr钢的应用范围，以此阐明合金元素Cr在调质钢中的作用。
45钢属优质碳素结构钢，大量的模具生产会用到，做模具钢使用。
40Cr钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具备耐磨性、截面上实体厚度在25mm如下的零件，如蜗杆；经调质并高频表面淬火后用于制造具备高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如套筒；另外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。
Cr能增加钢的淬透性，提升钢的强度和回火稳定性，具备优良的机械性能。
6 阐明渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的化学成份、最后热处理及组织、性能特点。
渗碳钢：一般都是低碳钢，碳的质量分数一般在0.12%-0.25%范围，重要合金元素有Ni,Cr,Mn等。最后热处理是淬火加低温回火。一般渗碳表面是高碳回火马氏体和细小的碳化物，因而具备很高的硬度和耐磨性，非渗碳表面和基体部分（心部）依钢的淬透性大小分别为经受回火的低碳马氏体和低碳马氏体加贝氏体，也能够是屈氏体，这些组织使基体具备愈加好的强硬度与韧塑性。
调质钢：一般是中碳钢，碳的质量分数一般在0.3%-0.5%范围，加入合金元素有Cr,Mn,Si,Ni,B等，还会加入少许抑制回火脆性的合金元素Mo,W。最后热处理是淬火加高温回火。采取500°C~600°C回火，取得回火索氏体，有高塑性，高韧性及一定强度；采取200°C~250°C回火，取得回火马氏体，或者采取450°C左右回火，取得回火屈氏体，具备很高强度和适当塑性和韧性。
弹簧钢：碳含量一般很高在0.6%-1.05%范围，一般加入Si,Mn作为合金元素，还加入Cr,W,V,Nb等元素以克服硅锰弹簧钢的不足。冷成型后的弹簧钢需要进行200°C~400°C低温回火以清除应力；热成形后的弹簧钢进行淬火加中温回火，得到回火屈氏体，具备一定的冲击韧性，较高的弹性极限，屈强比和最高的疲劳强度。
轴承钢：碳含量一般很高在0.95%-1.15%范围，属于过共析钢，主加合金为Cr,还加入Si,Mn,V等深入提升淬透性。最后热处理是淬火加回火。轴承钢在使用条件下显微组织是回火马氏体基体上分布的细小碳化物颗粒，并含有少许残存奥氏体，具备高的强度，硬度，耐磨性好且具备较高的疲劳寿命。
7 阐明下列牌号钢的大体化学成份、合金元素的重要作用、用途及最后热处理工艺： 20CrMnTi 40CrNiMo 60Si2Mn GCr15
20CrMnTi: 渗碳钢，一般为含碳量为0.17%～0.24%的低碳钢，还含有硅0.17%～0.37%，锰0.80%～1.10%，铬1.00%～1.30%以及微量S,P等元素。Cr,Mn,Ti等元素的复合作用使得淬透性较高，Ti还能减少热敏感性，晶粒长大倾向小。重要用于齿轮，轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。最后热处理工艺是先正火，然后淬火加低温回火。
40CrNiMo:调质钢，含碳量0.37%～0.44%，铬0.60%～0.90%，镍1.25%～1.65%，钼0.15%～0.25%以及微量的S,P等元素。Cr,Ni,Mo等元素的复合作用大大提升了钢的淬透性，提升回火稳定性，使晶粒细化。重要用于高强零件如航空发动机轴、轴类、齿轮、紧固件等。最后热处理工艺为淬火加高温回火。
60Si2Mn: 弹簧钢，含碳量0.56%～0.64%，含硅1.50%～2.00%，含锰0.60%～0.90%以及微量的S，P等元素。加入Si,Mn的目标是提升淬透性，强化铁素体，大大提升弹性极限。重要用于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm如下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 ℃如下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。最后热处理工艺是淬火加中温回火。
GCr15:轴承钢，含碳量0.95%～1.05%，铬1.30%～1.65%以及Mn,Si等元素。加入Cr,Mn等提升钢的淬透性，适量的Si还能明显的提升钢的强度和弹性极限。重要用于制作各种轴承套圈和滚动体。最后热处理工艺是淬火加低温回火。
8 工具钢分几类？低合金工具钢与碳素工具钢相比有何优点？何谓二次硬化？何谓红硬性？提升红硬性的重要元素是什么？各举出1～2个碳素工具钢、低合金工具钢、高速钢的经典钢种，简明阐明合金元素的作用。
按用途分：刃具钢，模具钢和量具钢三类；按化学成份分：碳素工具钢，合金工具钢和高速钢三类。
低合金工具钢是在碳素工具钢中加入Si、M、Cr、W、V等合金元素的钢，低合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高。
二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经数次回火后，才深入提升其硬度的现象。
红硬性：指材料在通过一定温度下保持一定期间后，能保持其硬度的能力。加入W、Mo、Cr、V能够明显提升红硬性。
碳素工具钢：T8Mn，合金Si,Mn等的加入使得钢的淬透性好，韧性很好，有适当的硬度。
合金工具钢：9SiCr，合金Si,Cr等的加入使得钢的淬透性较高，切屑寿命提升。
高速钢：W18Cr4V，Cr的加入使得钢的淬透性提升，W,V的加入提升了耐磨性与热硬性。
9 高速工具钢淬火后为何需要进行三次以上回火？在560℃回火是否是调质处理？
高速钢淬火加热后的奥氏体中含有大量碳和合金元素，Ms和Mf点明显减少，淬火后钢中保存大量残存奥氏体，影响尺寸稳定性。在560°C一次回火不能使所有残存奥氏体转变成马氏体，为了尽也许多的消除高速钢残留奥氏体，一般要在560°C进行三次回火，每次回火1小时，通过三次回火后残存奥氏体降到1%-2%。
560°C回火不是调质处理。
10 为何Cr能提升金属的腐蚀抗力？常用的含Cr量是多少？C对钢的耐腐蚀性能有何影响？
当Cr加入铁中形成固溶体时，固溶体的电极电位随Cr含量增加呈突变式变化（n/8规律），当固溶体中含铬量分别达成摩尔比1 /8， 2/8…… n/8时，固溶体的电极电位忽然明显提升，腐蚀则跳跃性的明显减弱。
常用的含铬量在13%以上。C含量增加，钢的耐腐蚀性能减少。
11 1Cr13钢和Cr12钢中的含铬量都不小于11.7%，现1Cr13属于不锈钢，而Cr12钢不属于不锈钢，阐明原因。
Cr12中含碳量很高达成2.00%～2.30%，虽然Cr含量达成了11.7%，不过碳含量提升会使得钢的耐腐蚀性能减少，一般不锈钢含碳量较低，不会超出0.4%，1Cr13的含碳量小于0.15%，属于马氏体不锈钢。
12 讨论题：C 及合金元素Mn、Cr、Si、Ni、W、Mo、V、Ti、B等在钢中一般重要有哪些作用？
C：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性减少,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性,碳量高还会减少钢的耐大气腐蚀能力。
Mn：；强烈增加钢的淬透性,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,能消除或减弱因为硫所引起的钢的热脆性，提升钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；细化珠光体提升珠光体钢强度的作用。
Cr：铬在调质结构钢中的重要作用是提升淬透性,提升材料表面的耐磨性。含量超出12%时,使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提升高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；还增加钢的热强性，铬为不锈耐酸钢及耐热钢的重要合金元素。铬能提升碳素钢轧制状态的强度和硬度。减少伸长率和断面收缩率。含铬的弹簧钢在热处理时不易脱碳。铬能提升工具钢的耐磨性、硬度和红硬性。有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提升合金的抗氧化性、电阻和强度。
Si：硅能提升钢的硬度和强度，但含硅超出3%时,将明显减少钢的塑性和韧性。硅能提升钢的弹性极限、屈服强度和屈服比,以及疲劳强度和疲劳比等。硅能减少钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化。减少矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向，使磁化轻易，磁阻减小，使硅钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。硅因有强的脱氧力，从而减小了铁的磁时效作用。含硅的钢在氧化气氛中加热时提升钢在高温时的抗氧化性。硅能减少钢的焊接性能。硅还是良好的脱氧剂。
Ni:高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、 高的耐腐蚀性。
W:细化晶粒，大大提升淬透性,不减少塑性，提升韧性、强度、热稳定性、硬度、耐磨性,提升回火稳定性。
Mo：能提升淬透性和热强性，预防回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性，提升钢的抗回火性或回火稳定性，提升塑性。能在渗碳层中相对地增加表面层的耐磨性。
V：细化晶粒作用强，可提升钢的强度和韧性，减小过热敏感性，提升热稳定性，提升马氏体的回火稳定性，延长渗碳进行时间，亦是强碳化物元素。
Ti:可细化晶粒，减少钢的过热倾向性,能预防产生晶间腐蚀现象,改进不锈钢的焊接性能,是强碳化物形成元素，还能减少硫的热脆作用。
B：可明显提升钢的淬透性，提升强度和疲劳强度，提升热加工性能，增加钢的热强性。
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