金属材料学思考题答案

金属材料学思考题答案2

绪论、第一章、第二章

1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？

答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。

2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？

答：

回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力

回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显着下降的现象

热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能

合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，

3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？

答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；

凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？

E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。

1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr

2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr

3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo

4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)

5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo

5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。并且合金元素的良好作用，只有在进行适当的热处理条件下才能表现出来”？从强化机理和相变过程来分析（不是单一的合金元素作用）

合金元素除了通过强化铁素体，从而提高退火态钢的强度外，还通过合金化降低共析点，相对提高珠光体的数量使其强度提高。其次合金元素还使过冷奥氏体稳定性提高，C曲线右移，在相同冷却条件下使铁素体和碳化物的分散度增加，从而提高强度。

然而，尽管合金元素可以改善退火态钢的性能但效果远没有淬火回火后的性能改变大。

除钴外，所有合金元素均提高钢的淬透性，可以使较大尺寸的零件淬火后沿整个截面得到均匀的马氏体组织。大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的倾向（Mn除外），从而细化晶粒，使淬火后的马氏体组织均匀细小。

合金元素还能减缓钢的回火转变过程，特别是碳化物形成元素阻碍碳化物聚集长大，提高组成相的弥散度，从而提高强度。

强碳化物形成元素还可以产生沉淀强化，阻止和消除第二类回火脆性。

综上所述，合金元素本身可以形成碳化物或固溶体来提高钢材强度，但更重要的是通过热处理来改变其大小分布，因此相变强化更明显。也就是说，合金元素与碳钢的强度差异。主要在于通过热处理过程产生沉淀强化和细晶强化，提高淬透性和回火稳定性等，来显着提高合

金钢的组织性能。

6.合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？

1）细化晶粒、组织——如Ti、V、Mo；

2）提高回火稳定性——如强K形成元素 Mo，V；

3）改善基体韧度—— Ni ；

4）细化K ——适量Cr、Ti 、V，使K小而匀；

5）降低回火脆性—— W、Mo ；

6）在保证强度水平下，适当降低含C量，提高冶金质量。

7）通过合金化形成一定量残余奥氏体

7. 钢的强化机制有哪些？为什么一般钢的强化工艺都采用淬火－回火？

有细晶强化、固溶强化、第二相强化和位错强化四种。

钢淬火后形成马氏体，由于C的过饱和和合金元素的固溶，钢的强度上升，利用了固溶强化的机制；淬火后的马氏体组织产生大量的位错亚结构，位错密度上升，材料强度增加，体现了位错强化的效果；钢在淬火时由较粗大的奥氏体晶粒变成细小的马氏体针或板条束，组织细化，体现了细晶强化的效果；淬完火后的回火处理，有细小弥散的碳化物析出，能够起到沉淀强化（第二相强化）的效果。

8. 以制造跨海大桥用的工程结构钢为例，说明其基本性能要求是什么，我国制造这类钢的化学成分特点是什么？

答：性能要求：足够强度和韧性，良好的焊接性和成型工艺性，良好的耐海水腐蚀性和大气腐蚀性能

成分特点：低碳，低锰，含Cu、P

9. 09MnCuPTi是低合金高强度钢（普低钢），结合我国普低钢成分特点，分析各合金元素的作用？

答：Mn：固溶强化作用大，1%Mn， ReL↑33MPa。约有3/4量溶入F中，弱的细晶作用，↓TK。量多时可大为降低塑韧性.

Ti：形成稳定细小的K等，粒子2~10nm，既细晶又沉淀强化，↑ReL，↑δ、A K，

综合效果↓TK。改善焊接性。

Cu，P：耐大气腐蚀性最有效的元素。一般含量:0.025~0.25% Cu ，0.05~0.15％ P 。↑P，冷脆和时效倾向增加。复合加入适量元素，则↑钢耐蚀性效果更佳。

10. 为什么贝氏体型低合金高强度钢多采用0.5%Mo和微量B作为基体合金化元素？

低碳贝氏体钢中加入Mo使P右移显着，但Mo却不能使F右移；加入微量B使F右移但贝氏体右移较小，可以空冷得到贝氏体组织。

11. 什么是微合金钢？微合金化元素（NbTiV ）的主要作用是什么？

微合金化高强度钢成分特点是尽量降低碳含量，在保证塑性，韧性和焊接性能的基础上，采用微合金化元素细化晶粒、沉淀强化以及控制扎制和控制冷却的办法进一步提高强度。Nb，V，Ti主要作用是细化晶粒和产生沉淀强化作用。

第三章

1.在结构钢的部分标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度。为什么？有什么意义？

同一材料热处理不同，可以得到不同的性能。而试样尺寸也影响淬火效果，尤其是大尺寸工件的淬硬层深度同样会随尺寸变大而变小。心部往往淬不透不是马氏体组织，而可能变成铁素体和珠光体，或索氏体等。这样在选用材料的时候既要考虑到热处理工艺，还要考虑试样尺寸对淬透层深度的影响。

2.在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。为减少淬火后残余应力和

齿轮尺寸的变化，控制心部硬度不致过高，以保证获得必需的冲击韧性，采用如下工艺：将渗碳后的齿轮加热到850℃左右，保温后淬入200－220℃的第一热浴中，保温10min左右，取出后立即置于550－570℃的第二热浴中，保持1－2小时，取出空冷至室温。

问：此时钢表、里的组织是什么？

已知：该钢的Ms＝310℃，表面渗碳后的Ms＝80℃左右。

答：渗碳后的齿轮等温淬火后心部因含碳量较低，导热慢，第一次盐浴时心部的温度仍高于550－570℃，在第二次热浴时其组织转变为回火索氏体；而表面在第一次热浴时就转变为回火马氏体，碳化物和残余奥氏体，由于该合金含量较高，各类碳化物比较稳定，回火稳定性高，在第二次热浴时组织保持不变。

3.轧制钢板的轧辊尺寸很大，其轴承在工作时受很大的冲击作用，请从以下材料中选择合适的材料制造该轴承，并且说明热处理工艺及使用状态组织.GCr15，W18Cr4V，20Cr2Ni4，40CrNiMo，T10，0Cr8Ni9，20，Cr12MoV，65Mn

答：选择渗碳钢20Cr2Ni4，该钢进行渗碳处理后，可以达到表硬里韧的效果，表面高硬度，耐磨、疲劳强度高，心部韧性好，可以承受较大冲击作用。

热处理：渗碳+淬火+低温回火

4. 调质钢中常用哪些合金元素？这些合金元素各起什么作用？

常用的合金元素有Mn,Cr,Mo,V,Si,Ni,B

Mn:能大为提高钢的淬透性，但容易使钢有过热倾向，并有回火脆性倾向

Cr：提高钢的淬透性的同时还提高回火稳定性，但是有回火脆性倾向

Ni：非碳化物形成元素，能有效的提高钢基体的韧度，并且Ni-Cr复合加入，提高淬透性作用很大，但也有回火脆性倾向

Mo：提高淬透性，既提高回火稳定性，细化晶粒，又能有效的消除或大为降低回火脆性倾向。

V：强碳化物形成元素，有效地细化晶粒，如融入奥氏体能提高淬透性，降低钢的过热敏感性。

5.某工厂原来使用45MnSiV生产φ8mm高强度调质钢筋。要求σb >1450MPa，σS>1200MPa，δ>6%。热处理工艺是920℃±20℃油淬，470℃±10℃回火。因该钢缺货，库存有25MnSi 钢。请考虑是否可以代用？如可以代用，热处理工艺如何调整？

答：可以代用，因为25MnSi钢为低碳马氏体钢，经适当的热处理后能获得与调质钢相当的综合性能，即较高强度和韧性的组合。

工艺调整：

25MnSi钢与45MnSiV 相比不含V元素，但有Mn，过热敏感性较大，因而要降低淬火加热温度

与 45MnSiV相比，25MnSi钢淬透性较低，油淬应改成用盐水淬火

为获得所要求的力学性能应采用低温回火

6.弹簧钢的主要性能要求是什么？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5－0.75％之间？

答：基本性能要求有：高的弹性极限；高的屈强比；高的疲劳强度；高的淬透性；足够的塑性和韧性；还要有一定的冶金质量和表面质量。

含碳量在0.5~0.75%的范围是为了保证经淬火和中温回火后具有足够的弹性减退抗力，另一方面，足够的碳可以和合金元素形成碳化物，提高中温回火强度。但过多的碳，会形成过多碳化物，疲劳性能变差。

7.直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削，为什么？

答:因为40CrNiMo钢中含有Cr，Ni，Mo几种合金元素，能很好的提高钢的淬透性，使钢在正火状态下就能得到较多的马氏体，大大提高合金的硬度（40CrNiMo钢正火后硬度在400HBS

以上）因而难以切削。

8.钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过什么样的热处理，得到什么样的金相组织？

答：钢硬度在170-230HB切削性能最好，对于组织来说P:F=1:1较佳，不同含C量的钢得到较好的切削性，其预备热处理不同，得到组织也不同。

中碳钢：正火 F+S

高碳钢：正火+球化退火+退火 P+粒状K

9.用低淬钢制作中小模数的中高频感应加热淬火齿轮有什么优点？

答：表面硬化而心部仍保持较高的韧性，表面局部加热，零件淬火变形小，加热速度快，可消除表面脱碳和氧化现象，在表面形成残余压应力，提高疲劳强度，小齿轮得到沿轮廓分布硬化层。

10.滚动轴承钢常含有哪些合金元素？各起什么作用？为什么含Cr量限制在一定范围？答：合金元素：Si,Mn,Mo,Cr

作用：Cr：提高硬度，耐磨性

Mo:提高淬透性，防止第二类回火脆性

Si：提高淬透性，耐磨性和提高疲劳寿命

Mn:提高淬透性和冷加工性

含Cr量过高会导致残余奥氏体增加，尺寸稳定性和均匀性变差，降低韧性，Cr含量过低碳化物形成较少，不利于硬度和耐磨性的提高。

11. 高锰耐磨钢有什么特点？在什么情况下适合使用这类钢？

特点：高碳、高锰。铸态使用。铸态组织一般是奥氏体、珠光体、马氏体和碳化物复合组织，力学性能差，耐磨性低，不宜直接使用。经过水韧处理（即固溶处理）后的显微组织是单相奥氏体，软而韧。

广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的零件。

12. 20Mn2钢渗碳后是否适合于直接淬火？为什么？

不适于直接淬火，因为Mn是奥氏体形成元素，降低钢的A1温度，促进晶粒长大，直接淬火时晶粒过大，得不到想要的硬度和强度，脆性过大。

13. 某精密镗床主轴用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮铣床主轴选择了20CrMnTi制造，某普通车床主轴材料为40Cr钢。试分析说明它们各自应采用什么样的热处理工艺及最终的组织和性能特点（不必写出热处理工艺具体参数）。

38CrMoAl钢采用调质处理加渗氮处理，形成γ’（Fe4N）、ε（Fe3-2N）相，合金氮化物，共格关系，弥散强化。表面硬度高，耐磨性好，咬死和擦伤倾向小，疲劳性能高、缺口敏感性低、耐蚀性高。表层组织γ’（Fe4N）、ε（Fe3-2N）相，M回；心部组织M回。

20CrMnTi钢采用渗碳后降温直接淬火＋低温回火，获得组织为心部M回，表层M回+K+A’，较高耐磨性和强韧度，特别是低温韧度较好。

40Cr钢采用调质处理，获得S回，具有强度、塑性和韧性的良好配合。

14. 试述微合金非调质钢的成分、组织、性能特点。

成分：在碳钢中加入Ti、Nb、V、N等微合金化元素。

组织：主要是F+P+弥散析出K；

性能特点：Ti、Nb、V等微量元素以相间析出的形式起沉淀强化的作用，同时又细化了组织，在不经调质处理的条件下达到或接近调质钢的力学性能，即强度高、韧性好。

第四五章

1. 分析比较T9和9SiCr：

（1）为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高？

答：为了让9SiCr钢中的合金元素全部溶入奥氏体中。

（2）直径为φ30－40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透？为什么？答：不能，因为9SiCr中Si和Cr提高了淬透性，9SiCr比T9钢淬透性好，因而相同尺寸的材料9SiCr能在油中淬透。

（3）T9钢制造的刀具刃部受热到200－250℃，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr 钢制造的刀具，其刃部受热至230－250℃，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？答： T9为碳素工具钢，回火稳定性低，其最终回火温度一般在180~200℃，超过200℃后，会发生回火软化现象，即回火马氏体中碳会大量析出，并且渗碳体会聚集长大，使得工具硬度强度降低，失去切削性能。而9SiCr钢因含有合金元素Si、Cr，热稳定性高，在250℃时还能正常工作，另外因为Cr是碳化物形成元素，大量碳化物的存在也使得其耐磨性提高。

（4）为什么9SiCr钢适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？Cr、Si的加入提高了淬透性并使钢中碳化物细小均匀，使用时刃口部位不易崩刀；Si抑制低温回火时的组织转变非常有效，所以该钢的低温回火稳定性好，热处理时的变形也很小。缺点是脱碳敏感性比较大。因此，如果采用合适的工艺措施，控制脱碳现象，适合制造圆板牙等薄刃工具。

2.有一批W18VCr4V钢制钻头，淬火后硬度偏低，经检验是淬火加热温度出了问题。淬火加热温度可能会出现什么问题？怎样从金相组织上去判断？

答：淬火加热温度可能出现过热、过烧或欠热等问题。若金相组织晶粒粗大，晶界上有网状碳化物，则说明出现过热；若出现鱼骨状共晶莱氏体组织和黑色组织，说明出现过烧；若晶粒特别细小，碳化物未溶解，说明出现欠热。

3.在高速钢中，合金元素W、Cr、V的主要作用是什么？

W：钨是钢获得红硬性的主要元素。主要形成M6C型K，回火时析出W2C；W强烈降低热导率但钢导热性差

Cr 加热时全溶于奥氏体，保证钢淬透性，大部分高速钢含4％Cr 。增加耐蚀性，改善抗氧化能力、切削能力。

V提高硬度和耐磨性，细化晶粒，降低过热敏感性。以VC存在。

4.说明下列钢号中Cr、Mn的作用：

15MnTi 、20CrMnTi、GCr15、W6Mo5Cr4V2、5CrNiMo、ZGMn13、0Cr13、40MnB、9Mn2V、CrWMn。15MnTi：是低合金高强度钢。Mn 的作用是提高淬透性。

20CrMnTi：Cr 是强碳化物形成元素，它能强化铁素体和增大淬透性。Mn 提高淬透性。GCrl5：Cr 能提高淬透性和减少热敏感性，与它碳形成的合金渗碳体（Fe·Cr）3C 在退火时集聚的倾向比无 Cr 的渗碳体小，所以 Cr 能使渗碳体细化。Mn 提高淬透性。

W6Mo5Cr4V2，Cr提高淬透性和耐磨性，以及切屑加工性能。

5CrNiMo、Cr提高淬透性和耐磨性

ZGMnl3: Mn 的作用是：保证热处理后得到单相的奥氏体。

0Crl3：铬是使不锈钢获得耐腐蚀性的最基本元素。在氧化性介质中，铬能使钢表面很快生成一层氧化膜，防止金属基体继续破坏。含铬钢在氧化性介质中的耐腐蚀性能随铬量的增加而提高，当含铬最达 13%左右时（1/8原子比)，大大提高了钢的电极电位，使耐腐蚀性发生一个跳跃式突变，所以不锈钢中含铬量一般均在 13%以上

40MnB： Mn提高淬透性。

9Mn2V：高碳低合金冷变形模具钢。Mn 溶入铁素体后起强化作用；溶入渗碳体中形成（Fe·Mn）3C 渗碳体类型的碳化物。

CrWMn：Cr、Mn 能提高淬透性。Cr 是碳化物形成元素，能使钢中有较多的碳化物，因此 Cr

提高了此钢的硬度和耐磨性。

5.指出下列钢号属于什么钢？各符号代表什么意义？ Q235、15、T7、T10A、08F、Y40Mn。Q235：普碳钢，屈服强度>=235MPa

15：优质碳素结构钢，含碳量约为0.15%

T7：碳素工具钢，含碳量约为0.70%

T10A：高级优质碳素工具钢，含碳量约为1.0 %

08F：低合金结构钢，08：含碳量0.08%，F：沸腾钢

Y40Mn：易切削钢，含碳量约为0.40 %，Mn含量小于1.5%

6.指出下列钢的类别、主要特点及用途：

Q215－A.F：普碳钢，屈服强度>=215MPa，质量等级为A级，沸腾钢，塑性好，可轧制成钢板，钢筋，钢管等

Q255-B：普碳钢，屈服强度>=255MPa，质量等级为B级，塑性好，可轧制成钢板，钢筋，钢管等

10钢：优质碳素结构钢，含碳量约为0.10%，用于制造轴承支架

45钢：优质碳素结构钢，含碳量约为0.45%，用于制造轴、齿轮

65钢：优质碳素结构钢，含碳量约为0.65 %，用于制造弹簧

T12A钢：高级优质碳素工具钢，含碳量约为1.2 %，用于制造刀具、量具、模具等

7.材料库中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。现要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。

T13，锉刀：热处理方法有：预备热处理：①正火、②球化退火、③最终热处理：淬火+低温回火。M回+K+A’

42CrMo，齿轮，850℃油淬+560℃回火；回火索氏体。

GCr15，连杆，球化退火+淬火、低温回火；隐晶马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体。

60Si2Mn，弹簧，淬火+中温回火；回火屈氏体。

第六七章

1、提高钢耐腐蚀性的方法有哪些？

（1）形成稳定保护膜，→Cr、Al、Si有效。

（2）↑固溶体电极电位或形成稳定钝化区→Cr、Ni、Si：Ni贵而紧缺，Si易使钢脆化，Cr是理想的。

（3）获得单相组织→Ni、Mn →单相奥氏体组织。

（4）机械保护措施或复盖层，如电镀、发兰、涂漆等方法。

2.为什么低合金热强钢都用Cr、W、Mo、V合金化

作为合金元素加入的Cr、W、Mo、V 等四种元素可与碳结合形成特殊碳化物。这些特殊碳化物对珠光体热强钢的抗回火能力、回火后的硬度和热稳定性有很大的影响。因此在珠光体耐热钢中必须含有Cv、W、Mo、V等元素。

其中Cr可以是提高钢的抗氧化性的主要元素，可以形成致密而稳定的Cr2O3。

Mo可以提高低合金热强钢热强性，固溶强化，析出强化。

V可以形成稳定的碳化物，提高钢的松弛稳定性，增加热强性。

W虽然能提高钢的热强性，但含 W 量过多使热疲劳性敏感性增高。

3.下列零件和构件要求材料具有哪些主要性能？应选用何种材料（写出材料牌号）？应选择何种热处理？

（1)大桥：足够的强度和韧度，良好的焊接性和成型工艺性材料16Mn（Q345）热处理：热轧＋正火

（2)汽车齿轮；对材料的耐磨性、疲劳性能、心部强韧性的要求高，20CrMnTi热处理二次

淬火＋低温回火

（3)镗床镗杆：要求较高硬度和耐磨性，整体要求好的综合机械性能：45热处理：调质、表面淬火＋低温回火

（4）汽车板簧：高的屈服强度高的疲劳性能：60Si2Mn热处理：淬火＋中温回火

（5）汽车、拖拉机连杆螺：能承受交变载荷作用，整个断面要求良好的强韧性：45热处理：调质：

（6）拖拉机履带板：抗强烈冲击磨损：ZGMn13热处理：水韧处理

（7）气轮机叶片：要求更高的蠕变强度、耐蚀性和耐腐蚀磨损性能：Cr12热处理：淬火高温回火。

（8）硫酸、硝酸容器：耐酸性腐蚀介质浸蚀：1Cr18Ni9Ti热处理：固溶处理

（9)锅炉：足够的高温强度和联合的持久塑性；足够的抗氧化性和耐腐蚀性；组织稳定性要好；良好的工艺性能材料：珠光体热强钢15CrMo

热处理：正火加高温回火

（10)加热炉炉底板：同锅炉

4.判断下列钢号的钢种、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织：T8、Q295、ZGMn13、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、15GCr、60Si2Mn、12CrMoV、12CrMoV、3Cr2W8、38CrMoAl、9SiCr、5CrNiMo、W18Cr4V、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2、Cr12。

T8：

碳素工具钢。常用的热处理方法有：预备热处理：①球化退火、②正火、③去应力处理。最终热处理：①淬火、②回火。使用状态下的金相组织是：M回+粒状Fe3C+残余A

20Cr：

合金渗碳钢（低淬透性钢）。常用的热处理方法有：为了改善切削加工性，渗碳钢的预先热处理一般采用正火工艺，渗碳后热处理一般是淬火加低温回火。热处理后表面渗碳层的组织是针状回火马氏体十合金碳化物十残余奥氏体，满足耐磨的要求：全部淬透时心部组织为低碳回火马氏体，未淬透时为铁素体十低碳回火马氏体。

Q345：

低合金结构钢。低合金结构钢一般在热轧或正火状态下使用，一般不需要进行专门的热处理。其使用状态下的显微组织一般为F+P。如果为了改善焊接区性能，可进行一次正火处理。ZGMn13：

耐磨钢。常用的热处理方法有：水韧处理（加热到 1000~1100C，保温一定时间，在水中快速冷却。使用状态下的金相组织是：单相的奥氏体

40Cr：

调质钢。调质钢零件的预备热处理：退火或正火，最终热处理：调质处理。调质后组织为回火索氏体。

20CrMnTi：合金渗碳钢（中淬透性渗碳钢）。常用的热处理方法有：为了改善切削加工性，渗碳钢的预先热处理一般采用正火工艺，渗碳后热处理一般是淬火加低温回火，或是渗碳后直接淬火。热处理后表面渗碳层的组织是针状回火马氏体十合金碳化物十残余奥氏体，满足耐磨的要求：全部淬透时心部组织为低碳回火马氏体，末淬透时为索氏体十铁素体十低碳回火马氏体。

4Crl3：

马氏体型不锈钢。常用的热处理方法有：①淬火+低温回火。使用状态下的金相组织是：回火马氏体。

GCrl5：

常用作轴承钢和量具钢。常用的热处理方法有：预备热处理：①锻造+球化退火。最后热处

理：①淬火、②低温回火。使用状态下的金相组织是：回火马氏体+

粒状碳化物+少量的残余奥氏体。

60Si2Mn：

弹簧钢。常用的热处理方法有：淬火+中温回火。使用状态下的金相组织是：回火托氏体。3Cr2W8V：

常用着压铸模钢，属于过共析钢。常用的热处理方法有：锻造、球化退火、淬火和高温回火。38CrMoAl：

调质钢（中淬透性钢，氮化钢）。零件的热处理主要是毛坯料的预备热处理(退火或正火)以及粗加工件的调质处理。调质后组织心部为回火索氏体，氮化表面为Fe4N+Fe3-2N+M回。

9CrSi：

合金刃具钢，低合金工具钢的预备热处理通常是锻造后进行球化退火，目的是改善锻造组织和切削加工性能。最终热处理为淬火+低温回火，其组织为回火马氏体+未溶碳化物+少量残余奥氏体。

5CrNiMo：

热模具钢。要反复锻造，其目的是使碳化物均匀分布。锻造后的预备热处理一般是完全退火，其目的是消除锻造应力、降低硬度，以便于切削加工。其最终热处理为淬火+高温(中温)回火，以获得回火索氏体或回火托氏体组织。

Wl8Cr4V：

高速钢。常用的热处理方法有：在锻后进行球化退火，以降低硬度，便于切削加工，并为淬火做好组织准备。最终热处理为高温淬火和三次高温回火。

经过三次回火后残余奥氏体基本转变完成。高速钢回火后组织为极细的回火马氏体+较多粒状碳化物及少量残余奥氏体。

Crl2MoV、CrWMn：

冷作模具纲。常用预备热处理是球化退火。最终热处理一般是淬火+低温回火，经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化物+少量残余奥氏体。

1Crl8Ni9Ti：

奥氏体型不锈钢。常用的热处理方法有：①固溶处理、②稳定化处理。使用下组织为单相奥氏体。

Crl2

冷作模具钢。属于莱氏体钢。常用的热处理方法有：预备热处理：锻造+球化退火。

最终热处理：淬火+低温回火，经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化物+少量残余奥氏体。

第七章

1.设计创制马氏体时效钢的基本依据是什么？

以无碳（或微碳）马氏体为基体的，时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同，它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。

2.各类超高强度钢是在哪些钢的基础上发展起来的？各有什么优缺点？

低合金超高强度钢：是由调质钢发展起来的，这类钢的优点是具有较高的强度和韧性，且合金元素含量低，成本低，生产工艺简单；缺点是有较大的脱碳敏感性，热处理后变形大，不易校直，而且焊接性也不太好。

二次硬化型超高强度钢：热作模具钢的改型钢，这类钢的优点是淬透性高，过冷奥氏体稳定，耐热性好，具有较高的中温强度；主要缺点是塑韧性、焊接性和冷变形性较差。

马氏体时效钢：铁—镍基合金，这类钢的特点是强度高，韧性高，屈强比高，焊接性和成形性良好，加工硬化系数小，热处理工艺简单，尺寸稳定性好；缺点是合金度高和生产工艺严

格，钢的成本高，因此其使用范围受到限制。

沉淀硬化超高强度不锈钢：是由不锈钢发展起来的，主要有马氏体沉淀硬化型不锈钢和奥氏体—马氏体沉淀硬化型不锈钢；马氏体沉淀硬化型不锈钢的优点是强度和断裂韧度高，缺点是高温性能差。奥氏体—马氏体沉淀硬化型不锈钢的优点是有较好的塑性、加工性能和焊接性，缺点是化学成分和热处理温度的控制范围很窄，热处理工艺复杂，性能波动大，在温度较高时钢的脆性增大。

第八章

1. 机床的床身、床脚和箱体为什么都采用灰铸铁铸造为宜？能否用钢板制造？将两者的使用性能和经济性能作简要的比较。

因为它有优良的铸造性能，良好的减震性，不能用钢板制造

使用性能：钢的强度，硬度较灰铸铁高，但灰铸铁较钢来说有良好的减震性，减磨性，铸造性能。

经济性能：灰铸铁比钢便宜

2．灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素？为什么在灰口铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？

灰口铸铁的组织和性能决定于含碳量和冷却速度。冷却速度越快珠光体越多，组织越细，性能越高。但过高会出现白口组织。因为碳、硅含量越高，铸铁中的石墨片就越粗大，石墨数量也越多，对基体的破坏就越严重。所以铸铁的强度越低。

3.片状石墨的分布类型有哪些？哪一种类型铸铁性能最好？

根据石墨形态，把片状石墨分为六种类型：A~F。中等大小、均匀分布的A型；B型为中心D 型、边部A型的结合；C、F型为过共晶石墨；D型是奥氏体枝晶间分布的细小石墨；E型是奥氏体枝晶间呈方向性分布的粗大石墨；

中等大小的A型最好（同等石墨大小），对基体性能降低最小。

4.计算下列成分的铸铁的碳当量（ CE）和共晶度（SE），并判断其是为亚共晶合金、共晶合金或过共晶合金？

1）3.2%C, 2% Si, 0.4%P；

CE = 3.2%+1/3×2%+0.4%）= 4.0%

SE = 3.2%/(4.3%-1/3×(2%+0.4%)) = 91.4% <1 亚共晶

2）3.2%C, 2% Si, 1.18%P；

CE = (3.2 + 1/3×(2+1.18))% = 4.26%

SE = 3.2%/(4.3-1/3×(2+1.18))% = 98.8%共晶

3) 3.2%C, 2.9% Si, 1.3% P.

CE = (3.2 + 1/3×(2.9+1.3))% = 4.6%

SE = 3.2%/(4.3-1/3×(2.9+1.3))% = 110.3% 过共晶

第九、十章

1.铝铜合金的时效过程经过下列步骤，试说明各个阶段的性能变化规律？

GP→θ”→θ’→θ。

2.为什么固溶处理之后要进行时效处理，影响时效硬化效果的因素有哪些？

3.牌号H62、B5、QSn4-3、QAl7 、HMn58-2、ZCuZn38、ZCuSn10Zn4、ZCuNi10Fe1属于哪类铜合金？

H62普通压力加工黄铜；

B5白铜；

QSn4-3锡青铜；

QAl7 铝青铜；

HMn58-2、特殊黄铜；

ZCuZn38、ZCuSn10Zn4、ZCuNi10Fe1 铸造黄铜。

4.什么叫黄铜的“自裂”？其自裂的原因是什么

自裂现象：经冷变形黄铜制品在潮湿的大气中，特别是在含氨或海水中，发生自动破裂现象。自裂原因：趋势随含锌量的增加而增大。本质是因为冷加工变形的黄铜制品残留内应力，在应力作用下形成沿晶腐蚀，导致制品破裂。因此也叫应力破裂。

5.单相α黄铜中温脆性产生的原因是什么？

答：（1）原因：一方面，合金中存在微量铅、铋等有害杂质与铜形成低熔点共晶分布在晶界上，热加工时产生晶间破裂；另一方面，在铜锌合金系α相区内存在α1（Cu3Zn）和α2（Cu9Zn）两个有序化合物，在中低温加热时发生有序化转变，使合金塑性下降。

6. 写出“弹壳黄铜”、“金色黄铜”、“易切黄铜”、“海军黄铜”主要牌号及用途。

答：弹壳黄铜：单相α黄铜，H70、H68，用于复杂的冷冲件和深冲件，如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、雷管等。

金色黄铜：H96、H90等：导热性、抗蚀性好。用于冷凝器、散热器和工艺品等

易切黄铜：α铅黄铜，HPb59-1，用于钟表机芯的基础部件、汽车、拖拉机等机械零件如衬套、螺钉、电器插座等，用于制造各种零件和标准件。

海军黄铜：锡黄铜，HSn70-1，用于管材、棒材、板材等舰艇制造工业如冷凝管、船舶零件、船舰焊接件的焊条等。

7. 说出下列材料常用的强化方法：H70；2024 ；ZL102 。

加工硬化，固溶时效，过剩相强化

8.什么是铜的氢病？

指含氧铜在氢气或还原性气氛（CO、CH4）中退火时发生自动变脆或开裂的现象。其本质：H2＋[O]=H2 O

CO＋[O]= CO2

第十一章

1.根据退火组织，钛合金分为哪三类？

α型钛合金，α+β型钛合金，β型钛合金

2.Ti6Al4V属于哪一类钛合金？合金中Al和V对组织各有何作用？

属于TC4即α+β型钛合金。

Al可扩大α相区，能固溶强化和弥散强化，提高热强性、弹性模量、不降低塑性；

V固溶强化，为常用β稳定型元素，稳定β相。

3.为什么在几乎所有的钛合金中，均有一定含量的合金元素铝？为什么铝的加入量都控制在6-7%以下？

钛合金中Al是稳定α相的元素。A1在α相中固溶度很大，固溶强化，Al还提高热强性、弹性模量、不降低塑性。

但当 Al＞6％后，与α共格有序相α2（Ti3Al）。α2是硬而脆中间相，对合金塑韧性不利。Al大于25%后，则出现γ相（TiAl）。所以要控制在6-7%以下。

4.为什么国内外目前应用最广泛的钛合金是Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V即TC4合金？

因为α+β钛合金力学性能变化范围较宽，热热处理强化。可适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70％以上，所以目前国内外应用最广泛的α+β钛合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V，即TC4合金。

5.说明下列符号的物理意义

TA7 表示α型钛合金，Ti-5Al-2.5Sn

TC4 表示α+β型钛合金，Ti6Al4V

6.α稳定型合金是钛与哪些元素形成的合金？Al、Sn

金属材料学基础试题及答案

金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是（）。

最新金属材料学课后习题总结

习题 第一章 1、何时不能直接淬火呢？本质粗晶粒钢为什么渗碳后不直接淬火？重结晶为什么可以细化晶粒？那么渗碳时为什么不选择重结晶温度进行A化？ 答：本质粗晶粒钢，必须缓冷后再加热进行重结晶，细化晶粒后再淬火。晶粒粗大。A 形核、长大过程。影响渗碳效果。 2、C是扩大还是缩小奥氏体相区元素？ 答：扩大。 3、Me对S、E点的影响？ 答：A形成元素均使S、E点向左下方移动。F形成元素使S、E点向左上方移动。 S点左移—共析C量减小；E点左移—出现莱氏体的C量降低。 4、合金钢加热均匀化与碳钢相比有什么区别? 答：由于合金元素阻碍碳原子扩散以及碳化物的分解，因此奥氏体化温度高、保温时间长。 5、对一般结构钢的成分设计时，要考虑其M S点不能太低，为什么? 答：M量少，Ar量多，影响强度。 6、W、Mo等元素对贝氏体转变影响不大，而对珠光体转变的推迟作用大，如何理解? 答：对于珠光体转变：Ti, V：主要是通过推迟（P转变时）K形核与长大来提高过冷γ的稳定性。 W，Mo： 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的自扩散系数，增加Fe的扩散激活能。 3）减缓C的扩散。 对于贝氏体转变：W，Mo，V，Ti：增加C在γ相中的扩散激活能，降低扩散系数，推迟贝氏体转变，但作用比Cr，Mn，Ni小。 7、淬硬性和淬透性 答：淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。 淬透性：指由钢的表面量到钢的半马氏体区组织处的深度。 8、C在γ-Fe与α-Fe中溶解度不同，那个大？ 答：γ-Fe中，为八面体空隙，比α-Fe的四面体空隙大。 9、C、N原子在α-Fe中溶解度不同，那个大？ 答：N大，因为N的半径比C小。 10、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。 答：V：MC型；Cr：M7C3、M23C6型；Mo：M6C、M2C、M7C3型；Mn：M3C型。 复杂点阵：M23C6、M7C3、M3C、稳定性较差；简单点阵：M2C、MC、M6C稳定性好。 11、如何理解二次硬化与二次淬火？ 答：二次硬化：含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。 二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为二次淬火。

(完整版)金属材料学(第二版)课后答案主编戴启勋

第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, 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:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。 5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： ε-FexC→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 6）离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。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a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在g-Fe 中形成无限固溶体？ 答：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a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在g-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．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？ 答：（1）扩大γ相区：使A3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。 答：答：1）改变了奥氏体区的位置 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

金属材料学考精彩试题库

第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种？ 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响？ 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么？ 答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么？举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物 钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素

2008级金属材料学习题

金属材料学习题集 ※<习题一> 第一章复习思考题-1 1．描述下列元素在普通碳素钢的作用：(a)锰、(b)硫、(c)磷、(d)硅。 2．为什么钢中的硫化锰夹杂要比硫化亚铁夹杂好? 3．为什么要向普通碳素钢中添加合金元素以制造合金钢? ※<习题二> 复习思考题-2 8．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α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在 γ-Fe 中形成无限固溶体？ 9．钢中常见的碳化物类型主要有几种？哪一种碳化物最不稳定？ 10．分析合金元素对Fe-Fe3C相图影响规律对热处理工艺实施有哪些指导意义? 11．钢在加热转变时，为什么含有强碳化物形成元素的钢奥氏体晶粒不易长大？12．简述合金元素对钢过冷奥氏体等温分解C曲线的影响规律？ 13．合金元素提高钢的回火稳定性的原因何在? 15．叙述低合金钢的第二类回火脆性？ ※<习题三> 复习思考题-3 16．防止钢铁材料腐蚀途径有哪些? 17．钢材的强度随温度的变化将发生变化,从合金化的角度考虑如何提高钢的热强性? 18略述沉淀强化Al-4％Cu合金所必需的三个主要步骤。 ※<习题四> Ch2 复习思考题 1.对工程应用来说，普通碳素钢的主要局限性是哪些?工程构件用合金结构钢的成分和性能要求是什么? 2. 合金元素在低合金高强度结构钢中的作用是什么？为什么考虑低C？具体分析Mn、Si，Al、Nb、V、Ti，Cu、P、Cr、Ni对低合金高强钢性能的影响？ 3.什么是微合金化钢？什么是生产微合金化钢的主要添加元素？微合金化元素 在微合金化钢中的作用是什么？ 4.根据合金元素在钢中的作用规律，结合低合金高强度结构钢的性能要求，分析讨论低合金高强度结构钢中合金元素的作用 复习思考题-1 1．结合渗碳钢20CrMnTi和20Cr2Ni4A的热处理工艺规范，分析其热处理特点。2．合金元素在机器零件用钢中的作用是什么？就下列合金元素（Cr、Mn、Si、Ni、Mo、Al、Ti、W、V、B）各举一例钢种指出其作用是什么？

金属材料学第二版戴起勋第二章课后题答案

第二章工程结构钢 1.叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点和性能要求。 答：服役条件：①工程结构件长期受静载；②互相无相对运动受大气（海水）的侵蚀；③有些构件受疲劳冲击；④一般在-50~100℃范围内使用； 加工特点：焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺。 性能要求：①足够的强度与韧度（特别是低温韧度）；②良好的焊接性和成型工艺性； ③良好的耐腐蚀性； 2.低碳钢中淬火时效和应变时效的机理是什么对构件有何危害 答：构件用钢加热到Ac1以上淬火或塑性变形后，在放置过程中，强度、硬度上升，塑性、韧性下降，韧脆转变温度上升，这种现象分别称为淬火时效和应变时效。 产生的原因：C、N等间隙原子偏聚或内吸附于位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低塑性和韧度。 危害：在生产中的弯角、卷边、冲孔、剪裁等过程中产生局部塑形变形的工艺操作，由于应变时效会使局部地区的断裂抗力降低，增加构件脆断的危险性。应变时效还给冷变形工艺造成困难，往往因为裁剪边出现裂缝而报废。 3.为什么普低钢中基本上都含有不大于%w(Mn) 答：加入Mn有固溶强化作用，每1%Mn能够使屈服强度增加33MPa。但是由于Mn能降低A3温度，使奥氏体在更低的温度下转变为铁素体而有轻微细化铁素体晶粒的作用。Mn的含量过多时，可大为降低塑韧性，所以Mn控制在<%。 4.为什么贝氏体型普低钢多采用%w(Mo)和微量B作为基本合金化元素 答：钢中的主要合金元素是保证在较宽的冷却速度范围内获得以贝氏体为主的组织。当Mo 大于%时，能显着推迟珠光体的转变，而微量的B在奥氏体晶界上有偏析作用，可有效推迟铁素体的转变，并且对贝氏体转变推迟较少。因此Mo、B是贝氏体钢中必不可少的元素。 5.什么是微合金化钢微合金化元素的主要作用是什么 答：微合金化钢是指化学成分规范上明确列入需加入一种或几种碳氮化物形成元素的钢中。作用：Nb、V、Ti单元或复合是常用的，其作用主要有细化晶粒组织和析出强化。微合金元素通过阻止加热时奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶这两方面作用可使轧制后铁素体晶粒细化，从而具有较好的强韧度配合。 6.在汽车工业上广泛应用的双相钢，其成分、组织和性能特点是什么为什么能在汽车工业上得到大量应用，发展很快 答：主要成分：~%C，~%Si，~%Mn，~%Cr，~%Mo，少量V 、Nb、Ti。（质量分数） 组织：F+M组织，F基体上分布不连续岛状混合型M（<20%）。 F中非常干净，C、N等间隙原子很少；C和Me大部分在M中. 性能特点：低σs，且是连续屈服，无屈服平台和上、下屈服；均匀塑变能力强，总延伸率较大，冷加工性能好；加工硬化率n值大，成型后σs可达500~700MPa。 因为双相钢具有足够的冲压成型性，而且具备良好的塑性、韧度，一定的马氏体还可以保证提高钢的强度。 7.在低合金高强度工程结构钢中大多采用微合金元素（Nb、V、Ti等），它们的主要作用是什么 答：Nb、V、Ti单元或复合是常用的，其作用主要有细化晶粒组织和析出强化。微合金元素通过阻止加热时奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶这两方面作用可使轧制后铁素体晶粒细化，从而具有较好的强韧度配合。 8.什么是热机械控制处理工艺为什么这种工艺比相同的成分普通热轧钢有更高的力学综合

金属材料学思考题标准答案2

金属材料学思考题答案2 绪论、第一章、第二章 1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？ 答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。 2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？ 答： 回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力 回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象 热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能 合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解， 3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等； 凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？ E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。 4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。 1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr 2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr 3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo 4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织) 5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo 5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。并且合金元素的良好作用，只有在进行适当的热处理条件下才能表现出来”？从强化机理和相变过程来分析（不是单一的合金元素作用） 合金元素除了通过强化铁素体，从而提高退火态钢的强度外，还通过合金化降低共析点，相对提高珠光体的数量使其强度提高。其次合金元素还使过冷奥氏体稳定性提高，C曲线右移，在相同冷却条件下使铁素体和碳化物的分散度增加，从而提高强度。 然而，尽管合金元素可以改善退火态钢的性能但效果远没有淬火回火后的性能改变大。 除钴外，所有合金元素均提高钢的淬透性，可以使较大尺寸的零件淬火后沿整个截面得到均匀的马氏体组织。大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的倾向（Mn除外），从而细化晶粒，使淬火后的马氏体组织均匀细小。

金属材料学第二版戴起勋第一章课后题答案

第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？ 答：S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。 S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆； P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。 2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？ 答：简单点阵结构和复杂点阵结构 简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好； 复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 3.简述合金钢中碳化物形成规律。 答：①当rC/rM>0.59时，形成复杂点阵结构；当rC/rM<0.59时，形成简单点阵结构； ②相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成复合碳化物。 ③NM/NC比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难；⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。

4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：A形成元素均使S、E点向_____移动，F形成元素使S、E点向_____移动。 S点左移意味着_____减小，E点左移意味着出现_______降低。 （左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量） 5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。 答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。 淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A 中，未溶者仍在K中。 回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？ 答：Ti、Nb、V等强碳化物形成元素（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 7.哪些合金元素能显着提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？ 答：在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显着的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni 等。

《金属材料学》考试真题及答案

一、选择题 1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能 趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。 4、凡是扩大丫区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn等元素；凡封闭Y区的元素使S、E点向左上方移动，例Cr、Si、Mo等元素。S点左移意味着共析碳含量减少，E点左移 意味着出现莱氏体的碳含量减少。 5、铝合金可分铸造铝合金和变形铝，变形铝又可分硬铝、超硬铝、锻铝和 防锈铝。 6、H62是表示压力加工黄铜的一个牌号，主要成份及名义含量是Cu62% Zn38% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V Nb N等，这些元素的主要作用是____________ 细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小 得多。 9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程,和钢的热处理最大区别是铝合金没有同 素异构相变。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb V Mo W Cr、（按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：r c/r M < 0.59为简单点阵结构，有MC和M2C 型；r°/r M > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、 M7C和M3C型。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr 23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V Nb强 碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：溶剂与溶质原子的点 阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金 元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：r c/ r M< 0.59，为简单点阵结构，有MC和 ______________ 型；r c/ 5> 0.59，为复杂点阵结构,有MC M7C3和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和 稳定性好。 2、凡能扩大丫区的元素使铁碳相图中S、E点向左下方移动，例Mn Ni_等元素（列岀2个）；使丫区缩小的元素使S、E点向左上方移动, 例Cr 、Mo W 等元素（列出3个）。 3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求_________ 、 能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向_______ 。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐 磨，其原因是加工硬化___________ 及________ 。

金属材料学课后习题答案

金属材料学习题与思考题 第七章铸铁 1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？ （1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料 （2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。 ②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？ （1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为： Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。S是强烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性能，控制其含量。 （2）铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。 白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织，。 3、铸铁壁厚对石墨化有什么影响？冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石墨化难以充分进行。 4、石墨形态是铸铁性能特点的主要矛盾因素，试分别比较说明石墨形态对灰铸铁和球墨铸铁力学性能及热处理工艺的影响。墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显著影响。如片状石墨，数量越多对基体的削弱作用和应力集中程度越大。 石墨形状影响铸铁性能：片状、团絮状、球状。对于灰铸铁，热处理仅能改变基体组织，改变不了石墨形态，热处理不能明显改善灰铸铁的力学性能。 球墨铸铁是石墨呈球体的灰铸铁，简称球铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用大为减少，球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。 5、球墨铸铁的性能特点及用途是什么？ 球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等.。 珠光体型球墨铸铁——柴油机的曲轴、连杆、齿轮；机床主轴、蜗轮、蜗杆；轧钢机的轧辊；水压机的工作缸、缸套、活塞等。铁素体型球墨铸铁——受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等。 6、和刚相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同？ 球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。 7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁？数字代表什么意义？各具有什么样的基体和石墨形态？说明他们的力学性能特点及用途。 （1）灰铸铁常用型号为HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350 球墨铸铁常用型号为QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2 黑心可锻铸铁常用牌号为KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06适用于气密性零件,KTH380-08适用于水暖件，KTH350-10适用于阀门、汽车底盘。

金属材料学课后答案1.2.4章

第一章 1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？ 答：S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。 S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆； P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。 4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：A形成元素均使S、E点向_____移动，F形成元素使S、E点向_____移动。 S点左移意味着_____减小，E点左移意味着出现_______降低。（左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量 5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。 答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。 淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。 回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？答：提高回火稳定性的合金元素：Cr、Mn、Ni、Mo、W、V、Si 作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比同样碳含量的碳钢具有更高的硬度和强度；或者在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而使韧性更好些。 10.就合金元素对铁素体力学性能、碳化物形成倾向、奥氏体晶粒长大倾向、淬透性、回火稳定性和回火脆性等几个方面总结下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni。答：Si： ①Si是铁素体形成元素，固溶强化效果显著；（强度增加，韧性减小）②Si是非碳化物形成元素，增大钢中的碳活度，所以含Si钢的脱C倾向和石墨化倾向较大；③Si量少时，如果以化合物形式存在，则阻止奥氏体晶粒长大，从而细化A晶粒，同时增大了钢的强度和韧性； ④Si提高了钢的淬透性，使工件得到均匀而良好的力学性能。在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 ⑤Si提高钢的低温回火稳定性，使相同回火温度下的合金钢的硬度高于碳钢；⑥Si能够防止第一类回火脆性。 11.根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo 答：①淬透性：40CrNiMo>40CrMn >40CrNi >40Cr （因为在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni，而合金元素的复合作用更大。） ②回火稳定性：40CrNiMo>40CrMn >40CrNi >40Cr ③奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn>40Cr >40CrNi>40CrNiMo ④韧性：40CrNiMo>40CrNi>40CrMn>40Cr（Ni能够改善基体的韧度）⑤回火脆性：

金属材料学戴起勋第二版 课后题答案

颜色不同的是课件和课后题都有的题目，水平有限，大家参考哦3-1在结构钢的部颁标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度，为什么？有什么意义？（这个实在不会也查不到，大家集思广益吧！！！） 3-2为什么说淬透性是评定钢结构性能的重要指标？ 结构钢一般要经过淬火后才能使用。淬透性好坏直接影响淬火后产品质量3-3调质钢中常用哪些合金元素？这些合金元素各起什么作用？ Mn：↑↑淬透性，但↑过热倾向，↑回脆倾向； Cr：↑↑淬透性，↑回稳性，但↑回脆倾向； Ni:↑基体韧度， Ni-Cr复合↑↑淬透性，↑回脆； Mo：↑淬透性,↑回稳性，细晶,↓↓回脆倾向； V：有效细晶，(↑淬透性) ，↓↓过热敏感性。 3-4机械制造结构钢和工程结构钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么不同？ 工程结构钢：1、足够的强度与韧度（特别是低温韧度）；2、良好的焊接性和成型工艺性；3、良好的耐腐蚀性；4、低的成本 机械制造结构钢：1具有良好的力学性能不同零件，对钢强、塑、韧、疲劳、耐磨性等有不同要求2具有良好冷热加工工艺性如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等 3-5低碳马氏体钢在力学性能和工艺性上有哪些优点？在应用上应注意些什么问题？ 力学性能：抗拉强度σb ，1150~1500MPa ；屈服强度σs , 950~1250 MPa

ψ≥40% ；伸长率δ，≥10% ；冲击韧度A K≥6J 。这些性能指标和中碳合金调质钢性能相当，常规的力学性能甚至优于调质钢。 工艺性能：锻造温度淬火加自回火 局限性：工作温度<200℃;强化后难以进行冷加工\焊接等工序; 只能用于中小件;淬火时变形大,要求严格的零件慎用. 3-6某工厂原来使用45MnNiV生产直径为8mm高强度调质钢筋，要求Rm>1450Mpa,ReL>1200Mpa,A>0.6%,热处理工艺是（920±20）℃油淬，（470±10）℃回火。因该钢缺货，库存有25MnSi钢。请考虑是否可以代用。热处理工艺如何调整？ 能代替，900℃油淬或水淬，200℃回火 3-7试述弹簧的服役条件和对弹簧钢的主要性能要求。为什么低合金弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%（质量分数）之间？ 服役条件：储能减振、一般在动负荷下工作即在冲击、振动和长期均匀的周期改变应力下工作、也会在动静载荷作用下服役； 性能要求：高的弹性极限及弹性减退抗力好，较高的屈服比；高的疲劳强度、足够的塑性和韧度；工艺性能要求有足够的淬透性；在某些环境下，还要求弹簧具有导电、无磁、耐高温和耐蚀等性能，良好的表面质量和冶金质量 总的来说是为了保证弹簧不但具有高的弹性极限﹑高的屈服极限和疲劳极限（弹簧钢含碳量要比调质钢高），还要有一定的塑性和韧性（含碳量太高必然影响塑性和韧性了）。 3-8弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧的强度极限高是否也

金属材料学复习题(整理版)

第一章合金化 合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。 微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, 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。 奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 铁素体形成元素:在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。 原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： 离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。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α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？ 答：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α-Fe中形成无限固溶体：V、Cr； 能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．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？ 扩大γ相区：使A3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。 答：1）改变了奥氏体区的位置 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。

金属材料学2013年南京航空航天大学硕士研究生考试真题

南京航空航天大学 2013年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码: 830 满分: 150 分 科目名称: 金属材料学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、名词解释（20分，每个5分） 1. 碳钢与合金钢 2. 渗碳体与合金渗碳体 3. 二次硬化与二次淬火 4. 淬火硬化与时效硬化 二、填空题（20分，每空1分） 1. 根据钢中含碳量的多少通常把碳钢分为、和三类。 2. 钢中常加入的与γ-Fe形成无限固溶体且开启γ相区(无限扩大γ相区) 的金属元素是和；与α-Fe形成无限固溶体，使A3升高，A4下降，以致达到某一含量时，封闭γ相区(无限扩大α相区) 的非碳化物形成元素是、。强碳化物形成元素是、、和。 3. 钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：、、及。 4. 对于珠光体型转变来说，向钢中加入合金元素可使C曲线移。 5. 铸铁是是以铁、、为主要组成元素，并比碳钢含有较多的、等杂质元素的多元合金。 三、选择题（20分，每个1分） 1.引起钢轧制或锻造时的晶界碎裂（热脆）的合金元素是 （a）P （b）H （c）N （d）S 2.普通碳素结构钢Q235中的“235”表示 （a）屈服强度（b）抗拉强度（c）弹性极限（d）疲劳强度 3. 在低合金钢中，一般随钢中合金元素增加，M s和M f点继续下降，室温下将保留更多的（a）奥氏体（b）贝氏体（c）马氏体（d）铁素体 4.显著提高铁基固溶体电极电位的常用合金元素 （a）Mn （b）Ni （c）Si （d）Cr 5. 低碳珠光体型热强钢的合金化的主加合金元素是 （a）Cr、Mo （b）Mn （c）Ni （d）N 6. 抗腐蚀性能最好的不锈钢钢种是

金属材料学复习思考题及答案培训讲学

金属材料学复习思考 题及答案

安徽工业大学材料学院金属材料学复习题 一、必考题 1、金属材料学的研究思路是什么？试举例说明。 答：使用条件→性能要求→组织结构→化学成分 ↑ 生产工艺 举例略 二、名词解释 1、合金元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能 的含量在一定范围内的化学元素。（常用M来表示） 2、微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, 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，将这些化学元素称为微合金元素。 3、奥氏体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩大γ相区的合金元素 4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩小γ相区的合金元素。 5、原位析出：回火时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合金渗碳体在原位 转变为特殊碳化物。 6、离位析出：回火时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。 7、二次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较高的高合金钢淬火后回火，硬度不 是随回火温度的升高而单调降低，而是在500－600℃回火时的硬度反而高于在较低 温度下回火硬度的现象。 8、二次淬火：在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到 500-600℃回火时仍不转变，而是在回火冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高的现象。 9、液析碳化物：钢液在凝固时产生严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。当共晶液量很少时， 产生离异共晶，粗大的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带 状。由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。 10、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，二次碳化物沿奥氏体晶界析出呈网 状分布，称为网状碳化物。 11、水韧处理：将高锰钢加热到高温奥氏体区，使碳化物充分溶入奥氏体中，并在此温度迅速水 冷，得到韧性好的单相奥氏体组织的工艺方式。 12、晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。 13、应力腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 14、n/8规律：当Cr的摩尔分数每达到1/8，2/8，3/8……时，铁基固溶体的电极电位跳跃式地 增加，合金的腐蚀速度都相应有一个突然的降低，这个定律叫做n/8规律。

金属材料学-题库 (2)

第1章钢的合金化概论 1、什么是合金元素？钢中常用的合金元素有哪些？ 为合金化目的加入其含量有一定范围的元素称为合金元素。 S i,M n,C r,N i,W,M o,V,T i,N b,A l,C u,B等。 2、哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？ 在γ-F e中有较大溶解度并稳定γ固溶体的元素称为奥氏体形成元素：N i、M n、C o，C、N、C u；无限互溶，有限溶解。 在α-F e中有较大溶解度并稳定α固溶体的元素称为铁素体形成元素：C r、V，W、M o、T i。 3、合金元素在钢中的存在形式有哪几种？ 固溶体、化合物、游离态。（其中，化合物分为：碳化物、金属间化合物、非金属夹杂物） 4、哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？ Z r、T i、N b、V；W、M o、C r；M n、F e（强->弱） 非K：N i、S i、A l、C u。 5、钢中的碳化物按点阵结构分为哪几类？各有什么特点？什么叫合金渗碳体？特殊碳化物？ 1）①简单点阵结构：M2C、M C。又称间隙相。 特点：硬度高，熔点高，稳定性好。 ②复杂点阵结构：M23C6、M7C3、M3C。 特点：硬度、熔点较低，稳定性较差。 2）合金渗碳体：当合金元素含量较少时，溶解于其他碳化物，形成复合碳化物，即多元合金碳化物。如M o，W，C r含量较少时，形成合金渗碳体。3）特殊碳化物：随着合金元素含量的增加，碳化物形成了自己的特殊碳化物。V C，C r7C3，C r23C6。 6、合金钢中碳化物形成规律。 1、K类型的形成K类型与M e的原子半径有关。 r c/r M e<0.59—简单结构相，如M o、W、V、T i； r c/r M e>0.59—复杂点阵结构，如C r、M n、F e。 M e量少时，形成复合K，如（C r,M）23C6型。 2、相似者相溶 形成碳化物的元素在晶体结构，原子尺寸和电子因素都相似，则两者碳化物完全互溶，否则就有限互溶 3、强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。 4、N m/N c比值决定了K类型 5、碳化物稳定性越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。7、合金元素对铁碳平衡相图的影响。 1对临界温度的影响 a）Ni，Mn，Co，N,Cu，等元素扩大A相区，降低A1，A3点 b）其他元素扩大F相区，提高A1，A3点 c）大多数Me使ES线左移，即Acm增加2对E，S点位置的影响所有合金元素都使E，S点向左移动 8、为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢 比较，合金钢有何优点？