1 鋼鐵在工業材料中處於什麼地位?
常見的工業用材料有金屬、陶瓷、塑料、木材、纖維等，用量最多的是金屬材料，而在金屬材料中約有95％是鋼鐵材料，鋼鐵材料的主要優點是：
(1)鐵元素資源豐富，約佔地殼總質量的5％，在所有元素中居第4位，且礦床品位也較高。
(2)鋼鐵冶煉方便，**便宜。
(3)鋼鐵材料的強度、硬度、韌性等效能都較好，經過熱處理以及不同的加工方法還可以得到進一步的提高。
普通鋼鐵材料的缺點是密度較大、容易生鏽等，但這些缺點可以通過開發高強度鋼、不鏽鋼，或用對鋼材表面進行塗層和表面處理等方法加以避免或克服。
2 常見工業化煉鋼方法有哪幾類，各有什麼特點?
工業化煉鋼方法有轉爐煉鋼法、電弧爐煉鋼法、平爐煉鋼法，平爐煉鋼法已被淘汰。各煉鋼法的特點見下表。
表煉鋼方法及特點
5 什麼是合金，什麼是純金屬?
兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素組成的，並具有金屬性質的材料叫合金。如黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，鋼和生鐵是鐵碳合金。
由一種金屬元素組成的物質或材料為純金屬。實際上沒有絕對純的金屬，這只是相對合金而言的一種金屬元素的物質。根據其純度分為工業純金屬和化學純金屬，二者之間沒有嚴格界限。
工業上生產與使用的大多為工業純金屬，化學純金屬的應用範圍極有限，提煉也很困難。
6 什麼是工業純鐵、鋼和生鐵?
工業純鐵、鋼、生鐵都是鐵碳合金，只是其碳含量不同。
金屬學認為w[c]≤0.0218％的鐵碳合金為工業純鐵；0.0218％ 但在實際應用中，鋼是以鐵為主要元素，碳含量一般在2％以下，並含有其他元素材料的統稱。
7 什麼叫鐵素體，什麼叫奧氏體，什麼叫滲碳體?
碳溶解在α-fe中的間隙固溶體稱鐵素體。它可溶解碳量在0．008％～0．0218％之間，鐵素體用「f」表示，是鋼的主要成分；碳溶解於γ-fe中的間隙固溶體稱奧氏體，用a表示，奧氏體是鋼進行軋制以及熱處理的晶體組織，部分高合金鋼在室溫下也以奧氏體形式存在。
滲碳體是質量分數為93．31％的鐵和6．69％的碳化合而成的碳化鐵，即fe3c，滲碳體的硬度高、脆性大，是鋼的強化相。
8 什麼是珠光體，什麼叫馬氏體?
fe-fe3c在相圖中的共析轉變發生在727℃的psk 線，碳含量在0.77％的s 點，同時析出鐵素體與滲碳體的機械混合物，此種機械混合物是在鐵索體基體上分布著片層狀的滲碳體組織，由於它在顯微鏡下呈現珍珠光澤，因此稱其為珠光體。珠光體中鐵素體與滲碳體相對量之比約為7：
1。碳含量為0.77％的鐵碳合金稱共析鋼。
碳含量在0.77％～2.11％之間的鐵碳合金為過共析鋼；奧氏體沿es 線析出滲碳體，碳含量逐漸降低直到等於0.
77％時，發生共析轉變。所以在這個碳含量範圍的鋼平衡組織是滲碳體+珠光體。
碳含量小於0.77％的鐵碳合金稱亞共析鋼，奧氏體沿gs 線析出鐵素體，碳含量逐漸增高，直到碳含量等於0.77％，發生共析轉變。所以亞共析鋼平衡組織是鐵素體+珠光體。
以上是在冷卻速度非常緩慢的情況下，鐵、碳原子有條件充分擴散得到的平衡組織。當奧氏體迅速冷卻到較低溫度(200℃以下)，鐵、碳原子來不及擴散，碳被迫過量溶解在α-fe中。碳在α-fe中形成的過飽和固溶體叫做馬氏體。
馬氏體是一種針狀組織，其硬度比珠光體高，塑性、韌性差，脆性高，是非平衡組織、不穩定組織。
9 什麼叫熱處理?
熱處理是將固態金屬或合金工件採用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結構和效能的工藝。鋼是採用熱處理工藝最廣泛的金屬材料。鋼的熱處理包括退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等。
10 什麼叫淬火處理，常用淬火介質有哪幾種?
將鋼工件加熱到臨界點以上溫度，保溫一段時間，而後急劇冷卻的工藝過程叫淬火。所謂臨界點是使鋼中鐵素體轉變為奧氏體的溫度，從fe-fe3c相圖上看，亞共析鋼應加熱到gsk 線以上30～50℃，共析鋼及過共析鋼應加熱到727+(30～50)℃。
經淬火處理後，亞共析鋼和共析鋼獲得的組織是馬氏體和少量殘餘奧氏體；過共析鋼是馬氏體、少量殘餘奧氏體和少量滲碳體。經過淬火處理，可以提高鋼的硬度，但可能引起工件變形和裂紋。
淬火介質必須滿足兩個要求：
(1)在550～650℃區間，具有較強冷卻能力，避免奧氏體向珠光體轉變。
(2)在200～300℃區間，具有較弱冷卻能力，以避免引起過大的內應力，造成工件變形或開裂。常用的介質有水、鹽水、鹼水、機械油等，可單獨使用或組合使用。
11 什麼叫回火處理?
淬火處理後的鋼件，內應力很大，容易變形開裂，幾乎都要經過回火處理才能使用。回火處理鋼的硬度降低很少，但可以提高塑性和韌性，保證工件的使用效能。
回火處理是將淬火後的鋼件加熱到727℃以下的某一溫度，保溫一定時間，然後以一定的方式冷卻，得到較穩定組織的工藝過程。鋼經過回火處理後，鋼的組織是溶解過量碳的鐵素體和部分細小顆粒的滲碳體。
12 什麼叫退火處理，什麼是不完全退火，什麼是完全退火?
鋼件加熱到臨界溫度(fe-fe3c相圖中的gsk 線)附近，保溫一段時間後緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝稱為退火。
當退火處理時，在加熱過程鋼的組織轉變成奧氏體，緩冷後得到接近fe-fe3c相圖中的室溫組織，退火目的是：
(1)降低鋼的硬度，提高塑性，便於切削和冷變形加工。
(2)細化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的效能，以及為以後的熱處理作準備。
(3)消除鋼中的殘餘內應力，防止工件變形與開裂。
亞共析鋼退火處理鋼的加熱溫度在a3以上20～40℃，保溫後緩慢冷卻叫完全退火。完全退火有細化晶粒、降低硬度、消除內應力的作用。
共析鋼或過共析鋼退火處理鋼的加熱溫度在727+(20～40)℃，保溫後緩慢冷卻叫不完全退火。其目的是滲碳體由片狀轉變為球狀，此工藝也稱球化退火
13 煉鋼的基本任務是什麼，通過哪些手段完成?
煉鋼的基本任務是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度，調整鋼液成分。
供氧、造渣、攪拌、加合金是完成煉鋼任務的手段。
由於煉鋼採用精料、鐵水預處理、爐外精煉技術等，轉爐煉鋼任務將趨向於脫碳和公升溫。
14 煉鋼為什麼要造渣，熔渣的**有哪些，其主要成分是什麼?
煉好鋼首先要煉好渣，所有煉鋼任務的完成幾乎都與熔渣有關。煉鋼造渣的目的是：
(1)去除鋼中的有害元素p、s。
(2)煉鋼熔渣覆蓋在鋼液表面，保護鋼液不過度氧化、不吸收有害氣體、保溫、減少有益元素燒損。
(3)吸收上浮的夾雜物及反應產物。
(4)保證碳氧反應順利進行。
(5)可以減少爐襯蝕損。
如果熔渣過於黏稠，渣—鋼難以分離，會降低金屬收得率，增加鋼中夾雜物。嚴重的泡沫化熔渣會引起噴濺。
頂吹轉爐煉鋼熔渣的**是：
(1)鋼鐵料中的si、mn、p、fe等元素的氧化產物。
(2)冶煉過程中加入的造渣材料。
(3)冶煉過程中被侵蝕的爐襯耐火材料。
(4)固體料帶入的泥沙。
根據熔渣的**，其化學成分見下表。熔渣成分在吹煉過程中是不斷變化的。
表轉爐煉鋼熔渣主要化學成分及**
15 在煉鋼過程中碳氧反應的作用是什麼?
煉鋼過程中碳氧反應不僅完成脫碳任務，還有以下作用：
(1)加大鋼—渣介面，加速物理化學反應的進行。
(2)攪動熔池，均勻成分和溫度。
(3)有利於非金屬夾雜的上浮和有害氣體的排出。
(4)有利於熔渣的形成。
(5)放熱公升溫。
(6)爆發性的碳氧反應會造成噴濺。
16 為什麼要脫除鋼中磷，對鋼中磷含量有什麼要求?
對絕大多數鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷含量高會引起鋼的「冷脆」，降低鋼的塑性和衝擊韌性，並使鋼的焊接效能與冷彎效能變差；磷對鋼的這種影響常隨著氧、氮含量的增高而加劇。磷在連鑄坯(或鋼錠)中的偏析度僅次於硫，同時它在鐵固溶體中擴散速度又很小，不容易均勻化，因而磷的偏析很難消除。
所以脫磷是煉鋼過程中的重要任務之一。
鑑於磷對鋼的不良影響，不同用途的鋼，對磷含量都有嚴格規定。例如：非合金鋼中普通質量級鋼w[p]≤0.
045％；優質級鋼w[p]≤0．035％；特殊質量級鋼w[p]≤0.025％，有的鋼種甚至要求w[p]低於0.010％。
但是，有些鋼種如炮彈鋼、耐腐蝕鋼等，是要加入合金元素磷的。
17 煉鋼為什麼要脫硫，對鋼中硫含量有什麼要求?
硫主要來自原料，對絕大多數鋼種來講硫是有害元素。所以脫硫是煉鋼的基本任務之一。
硫在鋼中是以fes形式存在。硫會造成鋼的「熱脆」性。fes熔點為1193℃，而fe與fes組成的共晶體,其熔點只有985℃。
液態fe與fes可以無限互溶，但fes在固態鐵的溶解度很小，僅為0.015％～0.020％。
所以當鋼的硫含量超過0.020％時，鋼水在冷卻凝固過程中由於偏析，fe-fes以低熔點的共晶體呈網狀分布於晶界處；鋼的熱加工溫度在1150～1200℃，在此溫度下晶界處共晶體已熔化，當鋼受壓後造成晶界的破裂，這就是鋼的「熱脆」性。鋼中氧含量較高時，feo與fes形成的共晶體熔點更低，只有940℃，更加劇了鋼的「熱脆」現象。
除此之外，硫還會明顯地降低鋼的焊接效能，引起高溫龜裂，並在金屬焊縫中產生許多氣孔和疏鬆，從而降低焊縫的強度。當硫含量超過0.06％時，顯著惡化了鋼的耐腐蝕性。
對於工業純鐵和矽鋼來說，隨著鋼中s含量的提高磁滯損失增加，影響鋼的電磁效能。同時連鑄坯(或鋼錠)凝固結構中硫的偏析也最為嚴重。
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