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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%左右（如B %，

V %）时，会显着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。

15、碳当量：将铸铁中的石墨元素（Si、P)都折合成C的作用所相当的总含碳量。

16、共晶度：铸铁实际含碳量与其共晶含碳量之比,它放映了铸铁中实际成分接近共晶成分的程度。

17、黄铜：以Zn为主要合金元素的铜合金。

18、锌当量系数：黄铜中每质量分数1%的合金元素在组织上替代Zn的量。

19、青铜：是Cu和Sn、Al、Si、Be、Mn、Zr、Ti等元素组成的合金的通称。

20、白铜：是以Ni为主要合金元素的铜合金。

三、问答题：

第一章钢的合金化原理

1、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

答:①奥氏体形成元素：Mn, Ni, Co, Cu；②铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、、Ti、Al；

③Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶；④V、Cr与-Fe无限互溶。

2、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：⑴扩大γ相区：合金元素使A3降低，A4升高。一般为奥氏体形成元素。

分为两类：

1）开启γ相区：与γ-Fe无限固溶，Ni、Mn、Co。一定量后，γ相区扩大到室温以下，使α相区消失—开启γ相区元素。可形成奥氏体钢。

2）扩大γ相区：与γ-Fe有限固溶，C、N、Cu。扩大γ相区，但可与铁形成稳定化合物，扩大作用有限而不能扩大到室温-扩展γ相区元素。

⑵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:

1）封闭γ相区：合金元素在一定含量时使A3和A4汇合，γ相区被α相区封闭，形成γ圈。V、Cr、Si、Ti、W、Mo、Al、P等。其中V和Cr与α-Fe无限互溶，其余有限溶解。Cr、Ti、Si等可完全封闭γ相区，量大时可获得单相铁素体—铁素体钢。

2）缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等。使γ相区缩小，但出现了金属间化合物，不

能完全封闭γ相区-缩小γ相区元素。

⑶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。通过合金元素对相图的影响，可以预测合金钢的组织与性能。在钢中大量加入奥氏体形成元素或铁素体形成元素以获得室温组织为奥氏体的奥氏体钢或高温组织为铁素体的铁素体钢。

3、简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响，有何意义

答：1、合金元素对临界点的影响

(1)A形成元素Ni、Mn等使A1（A3）线向下移动。

(2)F形成元素Cr、Si等使A1（A3）线向上移动。

2、合金元素对S、E点的影响

(1)A形成元素使S、E点向左下方移动。

(2) F形成元素使S、E点向左上方移动。

3、S点左移，共析C量，例如3Cr13为共析钢；E点左移，共晶碳量及莱氏体含碳量下降，例如W18Cr4V(~%C)，组织中有大量莱氏体。同时，A1、A3点的移动是不同温度下的合金组织、性能发生一定的变化。

4、合金钢中碳化物形成元素（V、Cr、Mo、W等）所形成的碳化物基本类型其种类和数量对二次硬化和回火稳定性的影响如何

答：1、按相对稳定性由高到低的顺序：

(1)V，Nb：优先形成间隙相MC。稳定性很高。

(2)Mo，W：含量较高时形成MC，M2C，M6C和M23C6，稳定性高。

(3)Cr：含量较高时形成Cr23C6和Cr7C3，稳定性较高。

(4)Mo，W，Cr：含量较低时只形成合金渗碳体，稳定性低。（但高于渗碳体）

(5)Mn：在钢中只形成合金渗碳体，稳定性最低。

各种K相对稳定性如下：MC →M2C →M6C →M23C6 →M7C3 →M3C

（高----------------------------------低）

5、试说明主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si、B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。为什么合金化原则是“多元少量，复合加入”

答：Ti, Nb, Zr, 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, 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。“多元少量，复合加入”：不同合金元素增加过冷奥氏体稳定性的机制是不相同的。因此，用多种合金元素复合加入时，各元素之间作用相互加强，能大大提高过冷奥氏体的稳定性，其作用绝非单个合金元素作用的简单之和，所以采用“多元少量，复合加入”的合金化原则。

6、主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si等）对珠光体转变的影响机制

7、合金元素对马氏体转变有何影响

答：1、对Ms点的影响除

Co、Al外，绝大多数Me都使Ms和Mf下降。按(C)、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Si顺序递减。

2、对残余奥氏体的影响

Ms越低，室温下保留的残余奥氏体越多。应用：室温单相奥氏体不锈钢的合金化思路。

3、Me一般都增加了形成孪晶马氏体的倾向。

滑移和孪生的分切应力的相对大小与温度的相关性。

9、如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性

答：1）低温回火脆性（第I类，不具有可逆性）

其形成原因：沿条状马氏体的间界析出K薄片；

防止：加入Si, 脆化温度提高300℃；加入Mo, 减轻作用。

2) 高温回火脆性（第II类，具有可逆性）

其形成原因：与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。

防止：加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚.

10、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。

答：相关性：

(1)都发生在中、高合金钢。

(2)都在淬火后，500—600℃回火时发生的。

(3)都表现为硬度升高。

不同点：

(1)二次硬化是指回火后硬度升高的现象，其产生原因包括沉淀强化和二次淬火。

(2)二次淬火是指回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的相变过程，是产生二次硬化的原因之一。

11、一般地，钢有哪些强化与韧化途径为什么一般钢的强化工艺都采用淬火-回火

答：1、强化途径：固溶强化、加工硬化、细晶强化、第二相强化；

韧化途径：①细化晶粒、组织

②提高回火稳定性—如强K形成元素。

③改善基体韧度—Ni。

④细化K—适量Cr、V，使K小而匀。

⑤降低回火脆性—W、Mo。

⑥低碳马氏体强韧化—在保证强度水平下，适当降低含C量。

⑦提高冶金质量。

⑧通过合金化形成一定量的残余奥氏体。

⑨形变热处理—细晶强化、位错强化等的综合作用。

2、淬火-回火工艺：采用淬火-回火的热处理工艺，可以充分发挥各种强化机制作用，所以钢的强化一般采用淬火-回火工艺。

第二章工程结构钢

1．对工程结构钢的基本性能要求是什么

答：足够的强度和韧度；良好的焊接性和成型工艺性；良好的耐腐蚀性

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：强化作用：1、Mn、Si固溶强化铁素体。

2、细晶强化：

（1）V，Ti，Nb细化奥氏体晶粒。

(2) Cr，Mn，Ni增加过冷奥氏体稳定性，降低相变温度，细化铁素体和珠光体。

3、沉淀强化：V，Ti，Nb在铁素体中析出极细小的碳化物颗粒。

4、增加珠光体数量，使抗拉强度增加。

韧化作用：1、细晶强化同时提高韧性。

2、Mn、Ni、Cr降低韧-脆转变温度。Mn、Cr含量较低时可提高韧性，Ni对耐低温钢尤其重要。

考虑低C的原因：（保证塑性、韧性和焊接性）

（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>时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。

3、以低碳贝氏体钢14CrMnMoVB为例，说明其合金化有何特点

答：（1）碳含量低（%），保证韧性和焊接性。

（2）以%Mo+B为基础，显着推迟先共析铁素体及珠光体转变，保证空冷条件下获得贝氏体组织。

（3）Cr，Mn，Ni：增加淬透性，使贝氏体转变温度降低，便于得到下贝氏体组织，具有更低的脆性转变温度。

（4）V，Ti，Nb：细化晶粒，弥散强化。

4．什么是微合金钢主要有哪些微合金元素其主要作用中什么

答：1、微合金钢：在普通低碳钢或低合金高强度钢基本化学成分中加入微量合金元素如Nb、V、Ti、Al等，并采用控制轧制控制冷却工艺使钢的力学性能明显提高的高强度低合金钢。

2、微合金钢中的主要微合金元素：Nb、V、Ti

3、微合金化元素的作用：

(1)抑制奥氏体形变再结晶。

①应变诱导析出Nb、V、Ti的氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上，阻碍晶界和位错运动，抑制再结晶。

②固溶的Ni原子偏聚在奥氏体晶界，增强原子结合力，阻碍晶界运动。

(2)阻止奥氏体晶粒长大。加热时未溶及轧制时析出的TiN，Nb(C,N)。

(3)沉淀强化。微合金元素在铁素体中析出的碳化物、碳氮化物。

(4)细化铁素体组织

①固溶在奥氏体中的Nb、V提高了奥氏体的稳定性，降低相变温度。

②细小的奥氏体和未再结晶的形变奥氏体增加了铁素体形核数量。

5．微珠光体钢是如何获得的其主要强化机制如何

答：1、通过在含碳量小于%的低合金高强度钢基础上，加入%左右的V、Ti、Nb等合金元素，采用控制轧制和控制冷却技术获得的

2、主要强化机制：

1）细晶强化

1、钢坯加热时未溶的TiN，Nb(C,N)阻止γ长大。

2、轧制时在晶界、亚晶界和位错上应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，抑制再结晶，并阻止γ长大。

3、固溶的铌原子偏聚在奥氏体晶界，增强原子结合力，阻碍晶界运动，抑制再结晶。

4、固溶在奥氏体中的Nb、V提高了奥氏体的稳定性，降低相变温度。

2）沉淀强化。

微合金元素在铁素体中析出的碳化物、碳氮化物。

第三章机械制造结构钢

1、．典型调质钢、弹簧钢、氮化钢、渗碳钢中合金元素作用、热处理特点及主要注意事项。

答：热处理

合金元素作用：

3、高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织为何具有抗磨特性

答：(1) 平衡态组织：珠光体和碳化物。

(2) 铸态组织：粗大的铸态奥氏体和碳化物。

(3) 热处理组织：粗大的铸态奥氏体。

(4) 使用组织：表面是形变高碳马氏体，心部是单相奥氏体。

(5) 具有抗磨性的原因：表面应力超过屈服强度时会产生加工硬化，形成马氏体。硬度提高到HB450－500，耐磨性提高。

4、GCr15钢是什么类型的钢这种钢中碳和铬的含量约为多少碳和铬的主要作用分别是什么其预先热处理和最终热处理分别是什么其中的碳化物不均匀性主要表现在哪些方面，各自的成因如何，如何消除

答：（1）GCr15钢是滚动轴承钢。

（2）含碳量为1%，含铬量为%。

(3)碳的主要作用：

形成含碳量为%的回火马氏体基体，提高强度、硬度和耐磨性。

形成数量为8%的、细颗粒未溶合金渗碳体(Fe,Cr)3C，提高耐磨性、细化奥氏体晶粒。

铬的作用：提高淬透性；

细化奥氏体晶粒

提高耐磨性

(4)预先热处理：正火+球化退火

正火：得到细片状珠光体。850-950℃加热，空冷；

球化退火：得到均匀细粒状珠光体组织。780-800℃加热，炉冷。

最终热处理：淬火+回火

淬火：830-860℃加热，油冷；

回火：150-170℃。

（5）碳化物的不均匀性可分为:

液析碳化物：由于枝晶偏析引起的伪共晶碳化物，尺寸一般较大，具有高的硬度和脆性；采用高温扩散退火，一般在1200℃进行扩散退货即可消除

带状碳化物：属于二次碳化物，碳化物偏析区沿轧制方向伸长呈带状分布，直接影响钢的冷、热加工性能，严重损害轴承的接触疲劳寿命；采用长时间退火才能消除

网状碳化物：由二次碳化物析出于奥氏体晶界造成的，他降低了钢的冲击韧度；控制终轧或终锻温度、控制轧制后冷速或正火可防止和消除网状碳化物。

第四章工具钢

1、从总体看，工具钢与结构钢相比，在主要成分、组织类型、热处理工艺、主要性能与实际应用方面各自有何特点

2、采用普通素工具钢的优点是什么局限性是什么

答：优点：成本低，冷热性能较好，热处理简单，应用范围较宽。

局限性：1）淬透性低,盐水中淬火。

2）组织稳定性差,热硬性低,工作温度小于200 ℃。

3）变形开裂倾向大。

3、什么是红硬性对于淬火回火钢而言，与哪些因素有关为什么它是高速钢的一种重要性能哪些元素在高速钢中提高红硬性

答：⒈红硬性：指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力；

2、(1)高合金回火马氏体为基体。(回火稳定性高)

(2)马氏体基体中弥散分布着回火时析出的特殊碳化物。

3、高速钢适用于高速切削刃具，必须保证其在650℃仍具有很高的硬度，即保证其有良好的红硬性，从而具有优良的切削性和耐磨性；

4、为保证高速钢的红硬性,必须加入W、Mo、Cr、V等碳化物形成元素。

4、18-4-1高速钢的铸态显微组织特征是什么为什么高速钢在热处理之前一定要大量地热加工

答：①铸态显微组织：鱼骨状莱氏体（Ld）+黑色组织（δ共析体等）+白亮组织（M+Ar）；

②铸态高速钢中的粗大的共晶碳化物必须在锻造或轧制中将其破碎，使其尽可能成为均匀分布的颗

粒状碳化物。

5、高速钢18-4-1的最终热处理的加热温度为什么高达1280℃在加热过程中为什么要在600~650℃

和800~850℃进行二次预热保温

答:①高速钢淬火加热时，必须保证有足够量的碳化物溶入奥氏体。而高速钢中的合金碳化物都比较稳定，M23C6到1090℃才完全溶解，M6C和MC分别在1037℃和1100℃开始溶解。所以18-4-1高速钢要采用1280℃淬火加热。

②两次预热的目的：

1) 高速钢导热性差，淬火加热温度高，需预热减少加热变形、开裂。

2) 缩短高温加热的保温时间，以减少脱碳。

6、高速钢W18Cr4V（18-4-1）淬火后三次回火的目的是什么这种回火在组织上引起什么样的变化

答：目的：消除淬火应力，减少AR，稳定组织，并产生二次硬化

回火时的组织变化：

①淬火马氏体转变为回火马氏体；

②沉淀强化：马氏体和残余奥氏体中析出弥散分布的合金碳化物颗粒。

③二次淬火：残余奥氏体在回火冷却过程中转变为淬火马氏体。

三次回火的原因

①高速钢的Ar比较稳定，需要通过两次二次淬火才能基本完成转变。

②二次淬火发生在回火保温后的冷却过程中，产生的淬火马氏体还需要再回火，所以共需

要三次回火。

7、热作模具钢的回火温度为什么要高其组织是什么

答：①高温回火原因：以消除淬火应力，获得良好的韧性

②组织：回火索氏体+回火托氏体

8、Cr12型冷作模具钢中是否有莱氏体组织为什么其热处理有哪两种有何针对性

答：1、Cr12型冷作模具钢是含Cr12%左右的高碳亚共晶莱氏体钢；

2、Cr是缩小γ相区的合金元素，是E点左移，意味着莱氏体碳含量的减小，当含Cr量12%时，E点含C量只需%左右即可出现莱氏体组织。

3、热处理工艺有一次硬化法和二次硬化法两种：

①一次硬化法：采用较低的淬火温度和低温回火；淬火温度低，晶粒细小，强韧性好，随温度

的升高，碳化物溶解量增加，奥氏体合金度增加，淬火后A r

残增加，一次硬化法使用比较普遍。

②二次硬化法：采用高的淬火温度，进行多次高温回火，由于淬火后钢中存在大量残留奥氏体，

所以硬度较低，通过多次高温回火，使残余奥氏体转变成马氏体产生二次硬化。主要适用于工作温度较高且载荷不大，或淬火后需要氮化的模具。

第五章不锈耐蚀钢

1、从电化学腐蚀原理看，采用哪三种途径可提高钢的耐蚀性

答：(1)得到单相固溶体组织。（Ni-γ，Cr-α）

(2)表面形成稳定的保护膜。（Cr，Al，Si）

(3)提高固溶体的电极电位。（Cr）

2、合金元素及环境介质对耐蚀钢的耐蚀性的影响。在不同的环境介质中，如何选择不锈钢种

答：1、合金元素：

(1)Cr是提高耐蚀性的主要元素，可提高固溶体的电极电位，形成稳定的保护膜。不锈钢中Cr

含量不低于13%，同时符合n/8规律。

(2)Ni提高铬不锈钢在硫酸、醋酸、草酸及中性盐中的耐蚀性。

(3)Mn提高铬不锈钢在有机酸中耐蚀效果。

(4)Mo提高在热硫酸、稀盐酸、磷酸及有机酸中耐蚀，同时防止氯离子对膜的破坏，抗点腐蚀。

(5)Cu在不锈钢表面作为附加微阴极，易于达到钝化状态，提高耐蚀性，一般加入2-3%。

(6)Si提高不锈钢在盐酸、硫酸及高浓度硝酸中的耐蚀性，一般加入2-4%

(7)Ti、Nb、Mo和RE

1) Ti、Nb先于Cr形成碳化物，防止晶间腐蚀。

2) Mo形成含钼的钝化膜，提高不锈钢钝化能力，扩大钝化介质范围。含Mo钝化膜在许多介质中具有很高的稳定性，不易溶解。可防止氯离子对钝化膜的破坏，抗点腐蚀。

3) Re固溶于基体中，净化晶界、变质夹杂物，改善耐蚀性能。

2、环境介质的影响：

(1)大气、水、水蒸气等弱腐蚀介质中采用Cr13不锈钢。

(2)氧化性酸中采用Cr＞17%以上的高铬不锈钢。

(3)非氧化性酸中一般Cr，Cr-Ni不锈钢难以钝化，需加入Ni、Mo，Cu增加钢的钝化能力。

(4)强有机酸介质中一般Cr，Cr-Ni不锈钢难以钝化，需加入Mo，Cu、Mn增加钢的钝化能力。

(5)含Cl-1介质中需加入Mo增强抗点蚀能力。

3、奥氏体不锈钢晶间腐蚀产生的原因，影响因素与防止方法。

答：1、产生原因：富铬的Cr23C6碳化物沿晶界呈网状连续析出，在晶界附近形成10-5cm宽的贫铬区，当贫铬区Cr含量下降到12%以下时钝化能力急剧下降，贫Cr区作为阳极发生腐蚀，腐蚀集中在晶界附近。

2、消除措施：

(1) 钢中含C量降到%以下，不析出碳化物。

(2) 加入Ti，Nb，生成稳定的TiC、NbC，固定钢中C，不生成铬的碳化物，不产生贫铬区。

(3) 调整化学成分，出现10－50%δ铁素体，使Cr23C6在δ/γ相界δ相一侧呈点状析出，避免了在奥氏体晶界析出。铬在δ相中扩散快，不会产生贫铬区。

(4) 在550-800℃长时间加热，通过铬的扩散消除奥氏体中的贫铬区。

第六章耐热钢及耐热合金

1、耐热钢及耐热合金的基本性能要求有哪两条

答：1、良好的高温强度和塑性；

2、足够高的高温化学稳定性。

2、如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢的高温强度（主要强化机制）

答：1、提高基体强度

(1) 以奥氏体作为基体。（原子排列较致密，原子间结合力强，再结晶温度高，热强性好）

(2) 固溶强化。（Mo、W、Cr）

2、晶界强化

(1) 纯化晶界：使晶界处分布的P，S及其它低熔点杂质形成稳定的难熔化合物。

(2) 填充空位：加入硼填充晶界空位，阻止扩散。

(3) 晶界沉淀强化：沉淀相在晶界不连续析出，形成强化相骨架。

3、沉淀强化（V，Ti ）

在晶内析出具有高的高温强度和高温稳定性的碳化物、金属间化合物。

3、如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢的高温抗氧化性能

答：1、提高氧化膜的稳定性

Cr、Al、Si是Fe3O4稳定剂，缩小FeO区域，升高FeO的形成温度，增加钢氧化膜的稳定性。

2、形成致密、稳定的合金氧化膜

Cr、Al、Si含量高时，可形成致密、稳定、结合牢固的Cr2O3、Al2O3、SiO2氧化膜，阻碍铁、氧原子的扩散。

4、耐热钢有哪些种类

答：耐热钢可分为热强钢和抗氧化钢两大类：

1、热强钢

（1）F-P 热强钢，常用钢种：12CrMoV，15CrMo, 12Cr2MoWVSiTiB

（2）马氏体热强钢，钢种：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV

（4）奥氏体热强钢，分为三类:固溶强化型;弥散沉淀强化型；金属间化合物型;

2、抗氧化钢：分为铁素体型和奥氏体型

5、耐热钢的强化机制与一般结构钢的强化机制在形式上和内容上有什么不同

第七章超高强度钢

1．超高强度是什么概念从所学知识，你认为可以用哪些方法来实现

答：定义：一般将σs>1350 MPa或σb>1800 MPa ，作为结构材料使用的高强度钢称为超高强度钢。

方法：

第八章铸铁

1、灰口铸铁与钢相比，在主要成分、使用组织、主要性能上有何不同

答：铸铁与钢总体比较：（铸铁）

A. 成分：C、Si含量高，S、P含量高；C Si

B. 组织：钢的基体+粗片状石墨；

C. 热处理：去应力退火，G化退火，正火，表面淬火

D. 性能：强度较低，塑韧性低，硬度HB130-270，耐磨性好，减振性好，缺口敏感性小等

E. 生产：铸铁熔化设备简单，工艺操作简便，生产成本低廉

2、对灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分（主要是C与Si）、组织、牌号、主要性能与应用做

答：1、特点：①可锻铸铁石墨呈团絮状，灰口铸铁石墨呈片状；

②可锻铸铁强度、塑性、韧性都都比灰口铸铁好。

③可锻铸铁的合金成分比灰口铸铁略低。

可锻铸铁生产分两步：1）生产白口铸铁；

2）石墨化化退火（900-980度,15h ）

4、球墨铸铁的生产过程如何

答：铁液→球化处理和孕育处理→铸造→热处理

球化处理和孕育处理：球化剂用稀土镁合金，试石墨呈球状析出，孕育剂用硅含量75%的硅铁，促石墨化使石墨细化，分布均匀；

铸造后热处理有：去应力退火，石墨化退火，正火和调质处理，等温淬火处理，表面淬火，化学热处理

第九章铝合金

1．以Al-4%Cu合金为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能（强度）变化。

答：时效过程及主要性能变化：随温度升高，可分四个阶段

(1) 第一阶段，形成Cu原子偏聚区，.[I]区；与基体保持共格关系，共格畸变严重，提高硬度、强度。

(2) 第二阶段，铜原子富集区有序化（.[II]区，θ′′过渡相）；尺寸大于.[I]区，与基体保持共格关系，

共格畸变更严重，强化效果最强烈。

(3) 第三阶段，形成过渡相θ′；与基体保持半共格关系，共格畸变减弱，强化效果下降，处于过时效阶段。

(4) 第四阶段，稳定的θ相的形成与长大；与基体共格关系完全破坏，畸变大大减小，强度、硬度进一步降低。

2、铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化

答：

3、变形铝合金分为几类说明主要变形铝合金之间的合金系、牌号及主要性能特点。

答：1、非热处理强化变形铝合金

(1)铝锰防锈铝合金

合金系：铝-锰。牌号：LF21。

性能特点：在大气和海水中耐蚀性和纯铝相当。良好的工艺性能。

(2)铝镁防锈铝合金

合金系：铝-镁。牌号：LF2-LF12

性能特点：在大气和海水中耐蚀性优于LF21合金，在酸性和碱性介质中比LF21稍差。

2、热处理强化铝合金

(1)硬铝

合金系：Al-Cu-Mg-Mn合金。牌号：LY12。

性能特点：有强烈的时效强化作用，时效后有很高的硬度、强度

(2) 锻铝

合金系：Al-Mg-Si合金。牌号：LD10。

性能特点：有良好的热塑性，可锻制形状复杂的零件。较高的机械性能。

(3) 超硬铝

合金系：Al-Zn-Mg-Cu合金。牌号：LC4。

答：1、铝硅铸造合金

合金系：铝-硅。牌号：ZL102

性能特点：流动性好。比重轻。焊接性好。

2、铝铜铸造合金

合金系：铝-铜。牌号：ZL203

性能特点：较高的强度和热稳定性。耐蚀性降低。铸造性能变差。

3、铝镁铸造合金

合金系：铝-镁。牌号：ZL301

第十章铜合金

1、铜合金主要分为几类不同铜合金的牌号如何其主要性能是什么

答：(1)黄铜：

①二元黄铜：

铜－锌合金。H85，H70，H62。塑性好。

②多元黄铜：

铝黄铜：HAl77-2，提高耐蚀性，增加强度。

锡黄铜：HSn70-1，提高耐蚀性，增加强度。

铅黄铜：提高切削性。

(2)青铜：

①锡青铜：铜-锡合金。QZSn10，铸造收缩率小，适于铸造形状复杂，壁厚变化大的工件。

②多元锡青铜：

锡磷青铜：－(P)，提高强度。

锡锌青铜：QSn4－3（Zn），改善力学性能。

铝青铜：铜-铝合金。QAl10，良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性。

铝铁镍青铜：QAl10－4－4，强度高，耐热，耐磨性好。

(3)白铜：

①普通白铜：铜-镍合金。B20，耐蚀性好，冷热加工性好。

②锌白铜：BZn15－20，（Ni：15%，Zn：20%）高强度，高弹性。

③铝白铜：高强度，高弹性，高耐蚀性。

④电工白铜：康铜，考铜，白铜

第十二章钛合金

1、钛的晶格类型如何钛合金的分类及牌号

答：钛的晶格类型：钛存在两种同素异构转变，882℃以下α-Ti，密排六方；882℃以上β-Ti，体心立方结构。

分类及牌号：

(1)α钛合金。

牌号：TA1，TA2，TA3，TA4,……TA8。其中TA1，TA2，TA3为工业纯钛。

(2)α＋β钛合金。

牌号：TC1，TC2，TC3，……TC10。

(3)β钛合金。

牌号：TB1，TB2。

2．钛合金的总体性能特点如何

答：1、固态下有同素异构转变：882℃以下α-Ti，密排六方；882℃以上β-Ti，体心立方结构；

2、比重小，比强度高：可保持到550-600℃，与高强合金相比，相同强度水平可降低重量40%以上

3、优良的耐蚀性：TiO2氧化膜，纳米尺度，室温下长大极慢；

4、低温性能好：在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而仍保持良好的塑性及韧性；

5、强度较高，塑性好：σs可达~300 MPa，δ可达60%；

6、耐热性好于铝合金，低于铁和镍；

7、导热系数低，线膨胀系数小；

8、无磁性：强磁场中不被磁化，无毒且与人体组织及血液有很好的相容性；

9、易吸气：钛的化学性质非常活泼，室温下钛比较稳定，但高温下易与碳、氢、氮及氧发生反应—真空或惰性气氛下熔炼，加热和焊接宜用氩气保护。

3．为什么几乎所有的钛合金中均有一定含量的铝

答：几乎所有的钛合金中都含有Al，特别是耐热钛合金中的Al含量必须要保持在一定水平。这是由于α相的扩散系数比β相低两个数量级以上，所以合金的抗蠕变性和抗氧化性以及强度随着Al 含量的增加而提高，同时其塑性和变形能力下降，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量效果明显。

4．不同钛合金各有何主要性能特点

答：α-钛合金：高温性能好，组织稳定，焊接性好，但不能热处理强化，常温强度低，塑性不够高；

α+β钛合金：可以热处理，常温强度高，中温耐热性不错，但组织不够稳定可焊性低；

β-钛合金和近β钛合金：塑性加工性能好，机械性能高，合金浓度合适时，热处理后可获得好的常温力学性能，但组织稳定性较差。

第十章镁合金

1．简述变形镁合金的特点、分类及牌号表示方法。

答：特点：成本低，强度高，延展性好，但其工作温度低（不超过150℃）

分类及牌号：牌号为MB＋顺序号；Mg-Zn-Zr系：MB15；Mg-Mn系：MB1、MB8 M g-Al-Zn系：MB2~MB3、MB5~MB7 以及Mg-Re-Zr系、Mg-Li系

2.简述铸造镁合金的特点、分类及牌号表示方法。

答：Mg-Zn-Zr系，Mg-Al-Zn系：较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性，但耐热性较差。

ZM5为Mg-Al-Zn系，ZM1、ZM2、ZM7、ZM8为Mg-Zn-Zr 系

Mg-Re-Zr系：具有良好的铸造性能，常温强度和塑性较低，但耐热性较高。ZM3、ZM4和ZM6 Mg-Th-Zr系、Mg-Al-Ag系

牌号：ZM＋顺序号表示

四、[综合：牌号]

说出下列牌号的种类、主要成分或合金系。

（1）40Cr：低淬透性合金钢（调质钢）

（2）40MnVB：低淬透性合金钢（调质钢）

（3）60Si2Mn：弹簧钢

（4）38CrMoAl：氮化钢～, ~, ~, ~

(5) GCr15：高碳铬轴承钢

(6) W6Mo5Cr4V：钨钼高速钢

(7) W18Cr4V：钨系高速钢～, ～, ～, ~

(8) Cr12MoV：高碳高铬模具钢（冷作模具钢）～, ~ Cr, ~, ~

(9) 40Cr13：马氏体不锈钢

(10) 20CrMnTi：合金渗碳钢

(11) 06Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢

(12) ZGMn13：高锰铸钢（耐磨钢）

(13) LF21：防锈铝合金:, , ,～, , ,

LY12：硬铝合金,,～,~,~, , , ,

(Fe+Ni)

(14) H68：普通黄铜～Cu, 余量Zn

H70：普通黄铜～Cu, 余量Zn

QSn4-3：锡黄铜～Sn, ~ Zn

HAl59-3-2：铝黄铜～Cu, ~ Al, ~ Ni,余量Zn

(15) TA4：α钛合金～Al，~ V

TA8：β钛合金~, 14.~16 Mo, ~ Nb, ~ Si

TB2：β钛合金~, ~, ~ V, ~ Cr

TC4：α+β钛合金~, ~

(16) ZM5：Mg-Al-Zn系铸造镁合金

MB15：Mg-Zn-Zr系变形镁合金

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（）。

南航金属材料学期末考试重点(带答案)

1．试述碳素钢中C的作用。（书上没有，百度的）答：随C含量的增加，其强度和硬度增加，而塑性韧性和焊接性下降。当含碳量大于0.25时可焊性变差，故压力管道中一般采用含碳量小于0.25的钢。含碳量的增加，其球化和石墨化的倾向增加。 2．描述下列元素在普通碳素钢的作用：(a)锰、(b)硫、(c)磷、(d)硅。（P5、P6）答：Mn在碳钢中的含量一般小于0.8%。可固溶，也可形成高熔点MnS（1600℃）夹杂物。 MnS在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆，加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。 Si在钢中的含量通常小于0.5%。可固溶，也可形成SiO2夹杂物。夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。S是炼钢时不能除尽的有害杂质。在固态铁中的溶解度极小。 S和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。P也是在炼钢过程中不能除尽的元素。磷可固溶于α-铁。但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。S和P还可以改善钢的切削加工性能。 3.描述下列元素在普通碳素钢的作用：(a)氮、(b)氢、(c)氧。（P6）答：N在α-铁中可溶解，含过饱和N的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效，降低钢的性能。N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。H在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。常见的有白点和氢致延滞断裂。 O在钢中形成硅酸盐2MnO?SiO2、MnO?SiO2或复合氧化物MgO?Al2O3、MnO?Al2O3。 4.为什么钢中的硫化锰夹杂要比硫化亚铁夹杂好? （P5）答：硫化锰为高熔点的硫化物（1600），在高温下具有一定的塑性，不会使钢发生热脆。而硫化铁的熔点较低，容易形成低熔点共晶，沿晶界分布，在高温下共晶体将熔化，引起热脆。 5. 当轧制时，硫化锰在轧制方向上被拉长。在轧制板材时，这种夹杂的缺点是什么? （P5）答：这些夹杂物将使钢的疲劳强度和塑性韧性下降，当钢中含有大量硫化物时，轧成钢板后会造成分层。 6．对工程应用来说，普通碳素钢的主要局限性是哪些? 答：弹性模量小,不能保证足够的刚度;抗塑性变形和断裂的能力较差;缺口敏感性及冷脆性较大;耐大气腐蚀和海水腐蚀性能差;含碳量高,没有添加合金元素,工艺性差. 7．列举五个原因说明为什么要向普通碳素钢中添加合金元素以制造合金钢? 答：提高淬透性;提高回火稳定性;使钢产生二次硬化;(老师课上只说了这三点) 8、哪些合金元素溶解于合金钢的铁素体?哪些合金元素分布在合金钢的铁素体和碳化物相之间?按照形成碳化物的倾向递增的顺序将它们列出。（P17—P18）答：①Si、Al、Cr、W、Mo、V、Ti、P、Be、B、Nb、Zr、Ta②Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr 9、叙述1.0~1.8％锰添加剂强化普通碳素钢的机理。答：①锰可以作为置换溶质原子形成置换固溶体，通过弹性应力场交互作用、电交互作用、化学交互作用阻碍位错运动；②增加过冷奥氏体稳定性，使C曲线右移，在同样的冷却条件下，可以得到片间距细小的珠光体，同时还可起到细化铁素体晶粒的作用，从而达到晶界强化的目的。③促进淬火效应。淬火后希望获得板条马氏体，造成位错型亚结构。 ④通过降低层错能，使位错易于扩展和形成层错，增加位错交互作用，防止交叉滑移。 10、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？（P15-P16）答：①V、Cr、W、Mo、Ti、Al②Mn、Co、Ni、Cu ③V、Cr、W、Mo、Ti、Al ④Mn、Co、Ni 11、钢中常见的碳化物类型主要有六种，例如M6C就是其中的一种，另外还有其它哪五种？哪一种碳化物最不稳定？答：①MeX、Me2X、Me3X、Me7X3、Me23X6②Me3X

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？

金属材料学复习资料

金属材料学复习资料题型：判断，选择，简答，问答第一章 1.要清楚的三点： 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例：调质钢；工具钢代用调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料，可采用不同工艺。例：T10钢，淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例：602有时也可用作模具。低合金工具钢也可做主轴，15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削

工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理（书24页）钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化；淬火时残留第二相强化。

金属材料学复习思考题及答案

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-Fe x C→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，可使硬度和强度提高（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？（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：(请补充)。 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：（请补充） 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；如：（请补充）

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。

金属材料学简要总结

《金属材料学》复习总结第1章：钢的合金化概论一、名词解释：合金化：未获得所要求的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能或工艺性能而特别在钢铁中加入某些元素，称为合金化。过热敏感性：钢淬火加热时，对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力。回火脆性：淬火钢回火后出现韧性下降的现象。二、填空题： 1.合金化理论是金属材料成分设计和工艺过程控制的重要原理，是材料成分、工艺、组织、性能、应用之间有机关系的根本源头，也是重分发结材料潜力和开发新材料的基本依据。 2.扩大A相区的元素有：Ni、Mn、Co（与Fe -γ无限互溶）；C、N、Cu（有限互溶）； α无限互溶）；Mo、W、Ti（有限互溶）；扩大F相区的元素有：Cr、V（与Fe - 缩小F相区的元素有：B、Nb、Zr（锆）。 3.强C化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V；弱C化物形成元素有：Mn、Fe； 4.强N化物形成元素有：Ti、Zr、Nb、V；弱N化物形成元素有：Cr、Mn、Fe；三、简答题： 1.合金钢按照含量的分类有哪些？具体含量是多少？按含碳量划分又如何？ ●按照合金含量分类：低合金钢：合金元素总量<5%；中合金钢：合金元素总量在5%～10%；高合金钢：合金元素总量>10%； ●按照含碳量的分类：低碳钢：w c≤0.25%；中碳钢：w c=0.25%～0.6%；高碳钢：w c>0.6%； 2.加入合金元素的作用？ ①：与Fe、C作用，产生新相，组成新的组织与结构； ②：使性能改善。 3.合金元素对铁碳相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ (1)A形成元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等； F形成元素均是S、E点向左上方移动，如Cr、V等 (2)S点向左下方移动，意味着共析C含量减小，使得室温下将得到A组织； E点向左上方移动，意味着出现Ld的碳含量会减小。 4.请简述合金元素对奥氏体形成的影响。 (1)碳化物形成元素可以提高碳在A中的扩散激活能，对A形成有一定阻碍作用； (2)非碳化物形成元素Ni、Co可以降低碳的扩散激活能，对A形成有一定加速作用。 (3)钢的A转化过程中存在合金元素和碳的均匀化过程，可以采用淬火加热来达到成分均匀化。 5.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？组织奥氏体晶粒长大有什么好处？ (1)Ti、Nb、V等强碳化物形成元素会强烈阻止奥氏体晶粒长大，因为：Ti、Nb、V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。

金属材料学复习文九巴

1.钢中的杂质元素：O H S P 2.合金元素小于或等于5%为低合金钢，在5%-10%之间为中合金钢，大于10%为高合金钢 3.奥氏体形成元素：Mn Ni Co（开启γ相区） C N Cu（扩展γ相区） 4.铁素体形成元素：Cr V Ti Mo W 5.间隙原子：C N B O H R溶质/R溶剂<0.59 6.碳化物类型：简单间隙碳化物MC M2C 复杂间隙碳化物M6C M23C M2C3 7.合金钢中常见的金属间化合物有σ相、AB2相和B2A相 8.二次硬化：淬火钢在回火时在一定温度下，由于特殊碳化物的析出的初期阶段，形成[M-C]偏聚团，硬度不降低，反而升高的现象。 9.二次淬火：淬火钢在回火时，冷却过程残余奥氏体转变为马氏体的现象。 10.合金元素对铁碳相图的影响 1.改变奥氏体相区位置 2.改变共析转变温度 3.改变S和E等零界点的含碳量 11.合金元素对退火钢加热转变的影响 1.对奥氏体形成速度的影响中强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳化物，减慢奥氏体的形成速度 2.对奥氏体晶粒大小的影响大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，影响程度不同。V Ti强碳化物和适量的AL强烈阻碍晶粒长大，他们的碳化物或氮化物熔点高，高温下稳定，不易聚集长大，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大。 Wu Mo Cr中强碳化物也有阻碍作用，但是影响程度中等。Si Ni非碳化物形成

元素影响不大。Mn P等元素含量在一定限度下促进奥氏体晶粒长大 12.合金元素对淬火钢回火转变的影响 1.提高耐回火性合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残留奥氏体的转变；提高铁素体在结晶温度，使碳化物难以聚集长大，从而提高钢的耐回火性。 2.淬火钢在回火时产生二次硬化和二次淬火，提高钢的性能。 3.对回火脆性的影响产生第一类回火脆性和第二类回火脆性，降低晶界强度，从而使钢的脆性增加 13.钢的强化机制：固溶强化、细晶强化、形变强化和第二相强化 14.合金元素对钢在淬火回火状态下力学性能的影响 1.合金元素一般均能减缓钢的回火转变过程，特别是阻碍碳化物的聚集长大，相对的提高钢中组成相的弥散度 2.合金元素溶解于铁素体，是铁素体强化，并提高了铁素体的再结晶温度。 3.强碳化物形成元素提高了钢的耐回火性，并产生沉淀强化的作用 4.钼、钨等有利于防止或消除第二类回火脆性 15.合金元素对钢高温力学性能的影响 1.可以净化晶界，使易熔杂质元素从晶界转移到晶界内，强化晶界 2.可以提高合金原子间的结合力，增大原子自扩散激活能 3.强碳化物形成元素的加入，可以对位错运动有阻碍作用，可提高合金的高温性能16.合金元素对钢热处理性能的影响淬透性、淬硬性、变形开裂性、过热敏感性、氧化脱碳倾向和回火脆化倾向 17.合金元素对钢的焊接性能影响

金属材料学第二版戴起勋课后题答案

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r C/r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当r C/r M<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。 ③N M/N C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.哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？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著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。作用：一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，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。 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

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。 15、碳当量：将铸铁中的石墨元素（Si、P)都折合成C的作用所相当的总含碳量。 16、共晶度：铸铁实际含碳量与其共晶含碳量之比,它放映了铸铁中实际成分接近共晶成分的程度。 17、黄铜：以Zn为主要合金元素的铜合金。 18、锌当量系数：黄铜中每质量分数1%的合金元素在组织上替代Zn的量。 19、青铜：是Cu和Sn、Al、Si、Be、Mn、Zr、Ti等元素组成的合金的通称。 20、白铜：是以Ni为主要合金元素的铜合金。

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