金属材料学戴起勋版第六章耐热钢课后习题答案

期末复习总结

第六章耐热钢

1.在耐热钢的常用合金元素中,哪些是抗氧化元素?哪些是强化元素?哪些是奥氏体形成元素?说明其作用机理。

答:①Cr:提高钢抗氧化性的主要元素,Cr能形成附着性很强的致密而稳定的氧化物Cr2O3,提高钢的抗氧化性。

②Al:是提高钢抗氧化性的主要元素,含铝的耐热钢在其表面上能形成一层保护性良好的Al2O3膜,它的抗氧化性能优于Cr2O3膜。

③Si:是提高抗氧化性的辅助元素,效果比Al还要有效。高温下,在含硅的耐热钢表面上形成一层保护性好、致密的SiO2膜。钢中含硅量达1%~2%时,就有较明显的抗氧化效果。 ④Mo、W:是提高低合金耐热钢热强性能的重要元素,Mo溶入基体起固溶强化作用,能提高钢的再结晶温度,也能析出稳定相,从而提高热强性。W的作用于Mo相似。

⑤Ti、Nb、V:是强碳化物形成元素,能形成稳定的碳化物,提高钢的松弛稳定性,也提高热强性。当钢中有Mo、Cr等元素时,能促进这些元素进入固溶体,提高高温强度。 ⑥Ni:是奥氏体形成元素,获得奥氏体组织。

2.为什么锅炉管子用珠光体热强钢的含C量都较低(<0.2%)?有一锅炉管子经运行两年后,发现有“起瘤”现象,试分析原因,并提出改进设想。

答:因为含碳量高了,使珠光体球化和聚集速度加快,石墨化倾向增大,合金元素的再分配加速,并且钢的焊接、成型等工艺性能有所降低。在保证有足够强度的前提下,尽可能降低碳量。

3.提高钢热强性的途径有哪些?

答:(1)强化基体:耐热温度要求越高,就要选用熔点越高的金属作基体。合金元素的多元适量复合加入,可显著提高热强性。

(2)强化晶界:①净化晶界:在钢中加入稀土、硼等化学性质比较活泼的元素;②填充晶界空位:晶界上空位较多,原子易快速扩散。B易偏聚于晶界,减少晶界空位。

(3)弥散相强化:金属基体上分布着细小、稳定、弥散分布的第二相质点,能有效地阻止位错运动,而提高强度。获得弥散相的方法有直接加入难熔质点和时效析出两种。

(4)热处理:珠光体耐热钢进行热处理,一方面可获得需要的晶粒度,另一方面可以提高珠光体热强钢的蠕变强度。

4.为什么y-Fe基热强钢比a-Fe基热强钢的热强性要高?

答:因为金属或合金的晶格类型也影响原子间结合力。对Fe基合金来说,面心立方晶体的原子间结合力较强,体心立方晶体较弱。所以奥氏体型钢要比铁素体型钢、马氏体型钢、珠光体型钢的蠕变抗力高。因为奥氏体晶体y-Fe的原子排列比较致密,合金元素在y-Fe晶体中不容易扩散,并且y-Fe晶界上原子有序度比较好,晶界强度较高。

5.什么叫抗氧化钢?常用在什么地方?

答:抗氧化钢:在高温下有较好的抗氧化能力且具有一定强度的钢。

常用于工业炉子中的构件、炉底板、料架、炉罐等。

6.为什么低合金热强钢都用Cr、Mo、V合金化?

答:因为Cr是提高钢抗氧化性的主要元素,Cr能形成附着性很强的致密而稳定的氧化物Cr2O3,提高钢的抗氧化性。Cr也能固溶强化,提高钢的持久强度和蠕变极限。Mo是提高低合金耐热钢热强性能的重要元素,Mo溶入基体起固溶强化作用,能提高钢的再结晶温度,也能析出稳定相,从而提高热强性。V是强碳化物形成元素,能形成稳定的碳化物,提高钢的松弛稳定性,也提高热强性。当钢中有Mo、Cr等元素时,能促进这些元素进入固溶体,提高高温强度。

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