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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

强化物形成元素提高了原子间结合力，同时使界面表面张力增大，从而组织了奥氏

体晶粒长大。

(2)细化奥氏体晶粒可以细化冷却后的组织，从而提高钢的强度和塑韧性。

6.合金元素对C曲线（奥氏体等温转变曲线）有何影响？

①：Co元素不改变C曲线形状，但是使其左移；

②：非碳化物形成元素不改变C曲线形状，但是使其左移；

③：碳化物形成元素大致保持C曲线形状，只是使其向右做不同程度的移动；

④：Ni、Si、Mn使C曲线只有一个过冷河津奥氏体最不稳定的鼻子区；

⑤：Cr、Mo、W、V等使C曲线出现两个过冷奥氏体最不稳定的鼻子区；

⑥：Cr元素是C曲线只有珠光体转变区；

⑦：W、Mo等元素使C曲线只有贝氏体转变区；

⑧：Ni、Mn元素使C曲线无珠光体、贝氏体转变区。

7.简述合金元素对珠光体转变的影响。

除了Co元素以外的合金元素总是不同程度地推迟珠光体转变没事珠光体转变曲线向右移。按照其推迟程度依次为：Mo、W、Mn、Cr、Ni、Si、V。

8.钢强化的形式有哪些？强化机理是什么？

(1)固溶强化：

原子固溶与钢的集体中，使晶格发生畸变，产生弹性应力场，从而增加位错交互作用的阻力，从而提高钢的强度。

(2)位错强化：

随着位错密度的增大，增加了位错产生交割、缠结的概率，所以有效地阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。

(3)细晶强化：

晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻止位错的运动，并产生位错塞积强化，从而既提高钢的强度，又提高了塑性和韧性。

(4)第二相强化：

钢中的微粒第二相对位错运动有很好的钉扎作用没错通过第二相需要消耗能量，从而起到强化效果

9.提高钢韧度的合金化途径：

●细化奥氏体晶粒；

●提高钢的回火稳定性；

●改善机体韧度；

●细化碳化物；

●降低或消除钢的回火脆性；

●在保证强度水平下。适当降低含碳量；

●提高冶金质量；

●通过合金化形成一定量的参与奥氏体，利用稳定的残余奥氏体来提高材料的韧度。

10.请写出钢按照化学成分、用途、组织的分类。

组织：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢；（退火态分类）珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢、双相钢（正火态分类）；铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、双相钢（室温组织分类）；用途：工程结构钢、机械零件钢、工模具钢、特殊性能钢；化学成分：碳素钢、合金钢、高速钢。

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、回火脆性等方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。

●淬透性：合金元素越多，淬透性越好，且Mn比Ni好，故：

40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo

●回火稳定性：合金元素越多，回火稳定性越好，且Mn比Ni好，故：

40Cr<40CrNi<40CrMn<40CrNiMo

●奥氏体晶粒长大倾向：Ti、Nb、V强烈阻止奥氏体晶粒长大，Mn在低碳钢中有细

化晶粒作用，Ni为奥氏体形成元素，故：

40CrNiMo<40CrMn<40CrNi<40Cr

●韧性：元素越多越好，Ni能改善韧性，故：

40Cr<40CrMn<40CrNi<40CrNiMo

●回火脆性：Mo降低回火脆性：

40CrNiMo<40Cr<40CrMn<40CrNi

12.与碳素钢相比，一般情况下合金钢有哪些主要优缺点？

工艺上：合金钢制备工艺较碳钢而言比较复杂；

性能上：合金钢强度、塑韧性较好、淬透性好、回火稳定性好，但是回火脆性较差；

组织上：合金钢的晶粒更加细；

加工性能上：合金钢冷加工性能和焊接性比碳素钢好；

经济成本上：合金钢较碳素钢而言较贵；

环境因素上：合金钢环境适应更好，有更好的耐蚀性。

第2章：工程结构钢

一、名词解释：

微合金化：在钢中加入少量特殊的微合金元素以提高性能的工艺技术

微合金化钢：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。

二、简答题：

1.为什么贝氏体型普低钢采用0.5%w(Mo)和微量B作为基本合金元素？

因为：Mo>0.3%时，能显著推迟珠光体转变，而微量的B（0.002%B）在奥氏体境界上有偏析作用，可有效推迟铁素体的转变，且对贝氏体转变推迟较少。

2.什么是微合金化钢？微合金化元素的主要作用是什么？

微合金化钢指：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。微合金化元素的主要作用如下：

(1)Nb、V、Ti单元或复合的使用主要起：细化组织晶粒和析出强化作用；

(2)微合金化元素通过阻止奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体形变再结晶，使轧制后有较

细的铁素体晶粒，从而获得更好的塑韧性配合。

第3章：机械制造结构钢

一、名词解释：

调质钢：经过调质处理后的中碳钢。

二、各种钢种的性能分类：

钢种性能典型牌号

弹簧钢高的抗拉强度、弹性极限、疲劳强度；一定的淬透性；足够的塑

性和韧性；

65Mn

60Si2Mn

50CrVA

55SiMnMoV

轴承钢高而均匀的硬度和耐磨性；高的接触疲劳强度；高的弹性极限和

一定的韧度；尺寸稳定性好；一定的耐蚀性；具有良好的冷、热

加工性能；

GCr15

GCr15SiMn

渗碳钢

表面：高硬度、高耐磨型，高接触疲劳抗力；

芯部：高强度和韧度，以及良好的综合力学性能；

20Cr、20CrV

20CeMnTi

18Cr2Ni4WA

三、简答题：

1.调质钢的合金元素有哪些？有什么作用？

合金元素：Mn、Cr、Ni、Mo、V，其中：

Mn：提高钢的淬透性，但是易产生过热倾向，并伴有回火脆性倾向；

Cr：提高淬透性同时，提高回火稳定性；

Ni：提高钢基体的韧度；

Mo：提高淬透性、回火稳定性、细化晶粒、有效地消除或降低回火脆性倾向。

V：细化晶粒，降低钢的过敏感性，如溶入奥氏体能提高淬透性。

2.氮化钢（渗氮钢）的热处理工艺有哪些？

零件在氮化之前没要经过调质处理得到稳定的回火索氏体组织；常用的渗氮方法有：气体氮化、离子氮化。

3.直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削，为什么？

40CrNiMo为调质钢，钢中含有Cr、Ni、Mo元素，提高的钢的淬透性，在进行正火处理后会得到较多马氏体组织，合金钢硬度大大上升故难以切削。

4.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，某普通车窗主轴材料为40Cr钢，试分析说明它们各自应采用说明样的热处理工艺及最终的组织性能特点。

(1)38CrMoAl采用调质处理+渗氮处理，形成γ’相（Fe4N）和相（Fe3-2N），以及合金氮

化物，与基体共格，起着弥散强化的作用。处理后其表面硬度高、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。

表面组织：γ’相（Fe4N）；芯部组织：M回；

(2)20CrMnTi采用渗碳后直接淬火+低温回火处理，处理后具有较高的耐磨性和强韧度，

特别是低温韧度。表面组织为：M回，芯部组织为：高碳M回+渗碳体+Ar；

(3)40Cr采用调质处理，具有强度、塑性、韧性的良好配合。其组织为：S’。

第4章：工模具钢

一、工具钢、刃具钢、冷热作模具钢、高速钢、量具钢的性能要求：

钢种性能要求

工具钢较高的高温硬度、红硬性；高温耐磨性；适当的韧性；尺寸稳定性；

刃具钢高硬度、高耐磨型、一定的韧度和塑性；红硬性；

冷作模具钢高硬度、高耐磨、一定韧度、回火稳定性；

热作模具钢高抗热塑性变形能力、高韧度、高抗热疲劳性和良好的抗热烧蚀性；

高温硬度、高耐磨型红硬性

高速钢优良的切削性；高硬度、高耐磨性、足够的韧性；红硬性；

量具钢高硬度、高耐磨、尺寸稳定性

二、简答题：

1.哪些因素影响尺寸稳定性？提高尺寸稳定性的途径有哪些？

①淬火组织中的残余奥氏体不稳定性，室温下会自发分解，向马氏体转变，从而引起体

积的膨胀；

②马氏体分解析出细小的碳化物，造成马氏体正方度减小，使体积收缩；

③残余应力的重新分布，造成弹性变形和部分塑性变形转变，引起量具最长边方向的尺

寸缩小。

途径：淬火、回火后进行时效处理。

2.分析比较T9和9SiCr：

(1)为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9高？

(2)直径为30~40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢呢？为啥？

(3)T9钢制造的刀具刃部受热到200~300°C，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr制造的刀具，其刃部受热至230~250°C，硬度仍然不低于60HRC，耐磨性好，还能正常工作，为什么？

(4)为什么9SiCr钢适合制作要求变形小、硬度较高的耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？

答：因为合金元素要全部溶入奥氏体中。

答：不能。因为Si、Cr元素提高了淬透性，相同尺寸的T9钢淬透性没有9SiCr好。

答：T9钢为碳素钢；回火稳定性差，超过200°C后，发生软化。M回中C析出，渗碳体聚集长大，使得其硬度降低，失去切削性能。9SiCr因为有Si、Cr的存在，热稳定性好，且Cr是碳化物形成元素，可以使其耐磨性增强。

答：因为Cr、Si的加入使得其淬透性提升，钢中碳化物细小均匀，使用时不易崩刀；Si 提高了其回火稳定性，所以其热处理时变形量小，Cr增强了它的耐磨性，但脱碳敏感性大，如果工艺合适，控制脱碳，适合制造圆板牙等薄刃工具。

3.在高速钢中：合金元素W（Mo）、Cr、V的主要作用是什么？

W（Mo）：获得红硬性；形成碳化物，淬火时阻碍奥氏体晶粒长大；回火时产生弥散强化，提高钢的耐磨性；降低钢的热导率。

Cr：形成碳化物，提高淬透性，增加高速钢耐蚀性、抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃具切削能力。

V：提高钢的红硬性、硬度、耐磨性；降低过热敏感性；细晶强化；形成碳化物提高回火稳定性，在一定温度下碳化物弥散析出，产生二次强化。

4.5CrW2Si钢中的合金元素有什么作用？该钢常用作什么工具？

Cr、Si：提高钢的回火稳定性、淬透性、强度、和耐磨性，推迟第一类回火脆性；

W：削弱第二类回火脆性，470°C回火后获得更好的韧度。

常作：剪刀片、风动片具、冲头等使用。

有色金属部分

1.铝合金的概念：

铝和其他合金元素混合形成的合金

2.铝合金的分类：

变形铝合金、铸造铝合金、不能热处理清华的铝合金、能热处理强化的铝合金。

3.铝合金的特点：

密度小；优良的导电性、导热性；良好的耐蚀性；优良的塑性和加工性能；

一、不锈钢的定义与分类：

定义：在空气、水、盐水、酸碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢；

分类：马氏体不锈钢；铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢；奥氏体-铁素体复相不锈钢；沉淀硬化不锈钢；

不锈钢中Cr、Ni元素的作用：

Cr：强烈形成并稳定铁素体，缩小奥氏体区；

含量为18%时，为获得稳定的单一奥氏体组织，所需Ni含量最低，大为8%；

Cr含量的上升可以提高奥氏体基体组织的稳定性;

可以提高钢的抗蚀性，在表面形成致密的氧化膜；

提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的能力；

提高钢耐局部腐蚀，如晶界腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀的能力。

Ni：形成稳定奥氏体，增强钢的塑性、韧性配合，强度降低；

使钢具有良好的冷、热加工性能和焊接、低温与无磁等性能；

显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。

二、腐蚀的分类和防护：

腐蚀类型解释

均匀腐蚀材料表面均匀产生的腐蚀，破坏大量材料

点腐蚀由于应力等原因是腐蚀集中在表面不大的区域，向深处发展，最后甚至穿透金属晶界腐蚀沿着晶界进行的腐蚀（最危害的腐蚀）

应力腐蚀钢在拉应力状态下发生应力腐蚀破坏现象

磨损腐蚀在腐蚀介质中同时又磨损，腐蚀和磨损相互促进、相互加速的现象

提高钢耐腐蚀性能的途径：

使钢的表面形成稳定的保护膜（添加Cr、Al、Si合金元素）；

提高不锈钢固溶体的电极电位或形成稳定的钝化区；

使钢获得单相组织（加入足够的Ni、Mn）；

采用机械防护措施或覆盖层，如电镀、喷漆等。

三、简答题：

1.Cr、Mo、Cu元素在提高不锈钢抗蚀性方面有什么作用？

Cr：强烈形成并稳定铁素体，缩小奥氏体区；

可以提高钢的抗蚀性，在表面形成致密的氧化膜；

提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的能力；

提高钢耐局部腐蚀，如晶界腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀的能力。

Mo：增加不锈钢的抗点蚀能力，改善耐缝隙腐蚀能力

Cu：增加非氧化性气氛的耐蚀性；3%以上的Cu有析出强化效果；降低不锈钢加工硬化效应，使之易冷作成形；但热加工性差、会发生热脆化

一、耐热钢的定义、分类：

1.定义：高温条件工作的钢称为耐热钢；

2.分类：热强钢（热强性）；抗氧化钢（抗氧化性）。

3.提高钢抗氧化性的途径：

A.加入合金元素，提高氧化膜稳定性：钢中加入Cr、Al、Si可以改善钢的高温化

学稳定定；

B.加入合金元素，形成致密、稳定的氧化膜：钢中加入Cr、Al、Si、Ti等元素师，

可以使氧化膜底层逐渐富集为稳定氧化物的膜层，如：Al2O3等。

5.钢的热强性指标：

热强性指标解释

蠕变极限金属在一定温度和静载和长时间作用下，发生缓慢的塑性现象叫蠕变。

持久强度试样在一定温度和规定的持续时间内引起断裂的最大应力值

高温疲劳强度在某一规定循环循环应力下而不断裂时的最大应力持久寿命在一定温度和规定应力作用下，从作用开始到拉断的时间

应力松弛在具有恒定总变形的零件中，随时间延长而自行降低应力的现象

6.提高热强性的途径：

A.强化基体、提高固溶体中原子间结合力；

B.强化境界：净化境界、填充晶界空位；

C.弥散相强化；

7.耐热钢的合金化元素：

Cr：提高钢的抗氧化性，产生固溶强化、提高钢的持久强度和蠕变极限。

Mo、W：提高低合金耐热钢的热强性，提高钢的再结晶温度。

Al：提高钢的抗氧化性。

Si：提高钢的抗氧化性，可以用Si代替部分Cr。

二、简答题：

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。

(1)抗氧化性：Cr、Al、Si；

Cr：Cr能形成附着性很强的致密稳定氧化物：Cr2O3；

Al：含Al的耐热钢在其表面形成一层保护性良好的Al2O3膜；

Si：提高抗氧化性的辅助元素，在含Si的耐热钢表面形成致密的、保护性好的SiO2膜；

(2)强化元素：Mo、W、Ti、Nb、V；

Mo、W：提高热强性，Mo溶入基体产生固溶强化，提高再结晶温度，析出稳定相，从而提高热强性，W的作用于Mo类似；

Ti、Nb、V：强碳化物形成元素，形成稳定碳化物，提高钢的松弛稳定性、热强性。

(3)Ni：奥氏体形成元素，扩大奥氏体相区。

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（）。

金属材料重点复试

金属材料重点题型：填空（30-40%），选择(20%,有多选)，简答（10%+10%），问答（10%+10%+20%）一、钢的物理冶金基础（15%） 1、钢的分类（填空、多选）结构钢：工程结构钢：铁素体－珠光体钢、低碳贝氏体钢、马氏体钢机械制造结构钢：渗碳钢、调质钢、轴承钢、高合金超高强度结构钢、弹簧钢等工具钢：碳素工具钢、低合金工具钢、高速工具钢、冷作模具钢、热作模具钢等不锈耐蚀钢耐热钢 2、铁碳相图中的反应及平衡温度：包晶转变：LB+δH→γJ（1495℃，单相A）共晶转变：LC→γB+Fe3C（1148℃，A体+Fe3C：Ld ）共析转变：γS→αP+Fe3C（727 ℃，F体+Fe3C：P） 3、退火的定义、目的及得到的组织：退火：将钢加热到奥氏体化温度Ac1（727℃）以上或以下温度，保温，炉冷以获得平衡状态组织（扩散型相变，加热速度为0.125℃/分时A1的温度为Ac1）。目的：稳定组织，成分和组织均匀，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善成形和加工性能。 4、马氏体（M）转变特点（简答）：

1) 无扩散：Fe 和C 原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。 2) 瞬时性：M 的形成速度很快，106mm/s。温度↓则转变量↑。 3) 不彻底：M 转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf ↓，残余A含量↑ 4) M形成时体积↑，造成很大内应力。 5）切变共格性：表面产生浮凸。 ☆5、钢中杂质的种类（填空）：常存杂质：Mn、Si、Al、S、P等由脱氧剂带入（Mn、Si、Al）的或矿石中存在的（S、P）隐存杂质：O、H、N，极其微量，有溶解度偶存杂质：Cu、Sn、Pb、Ni、Cr等，与矿石和废钢有关 ☆6、合金元素在钢中的分布/存在方式/状态：溶解于固溶体中，置换和间隙固溶体；溶于渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等作用形成碳、氮化合物；形成金属间化合物；形成氧化物、硫化物等夹杂物；以纯金属相存在，如Cu、Pb等；偏聚 7、什么叫奥氏体形成元素、铁素体形成元素？在γ-Fe中有较大溶解度并能稳定γ-Fe的元素称为奥氏体形成元素；而在α-Fe中有较大溶解度并使γ-Fe不稳定的元素，称为铁素体形成元素。 △8、金属间化合物的种类（填空，掌握重要类型）：合金钢中比较重要的金属间化合物有σ相、AB2相（laves拉维斯相）及AB3相（有序相）。 9、合金钢的回火脆性，原因及解决办法：提高韧性、降低脆性、稳定组织，但200~350 ℃，450~650℃之间回火，冲击韧性出现两个低谷，称为回火脆性。（a）第一类回火脆性/低温回火脆性（200~350 ℃）原因：Fe3C薄膜在原A或M晶界形成，降低晶界强度；P、S、Bi等元素偏聚于晶界合金元素作用：Mn、Cr、Ni促进，Mo、Ti、V等改善，Si推迟脆性温度区。（b）第二类回火脆性/高温回火脆性（450~650 ℃）原因：Sb、S、As、P、O、N等杂质元素偏聚于晶界，或形成网状化合物，高于回火温

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？

金属材料学总结

第一章 1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的方法有哪些？答：S与Fe形成FeS，会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P，使钢在冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处发生偏析。硫化物形态控制：a、加入足量的锰，形成高熔点MnS；b、控制钢的冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大于0.02%；d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。 2、钢的强化机制有哪些?为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？答：a、固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、强化） b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错运动、强化） c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化） d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化）淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低；回火可有效改善钢的韧性。淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。 3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？答：a、加入可细化晶粒的元素Mo、W、Cr； b、改善基体韧性，加Ni元素；

c、提高冲击韧性，加Mn、Si元素； d、调整化学成分； e、形变热处理； f、提高冶金质量； g、加入合金元素提高耐回火性，以提高韧性。 4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr12钢中已出现共晶组织，属于莱氏体钢。答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到碳含量小于0.4%，所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12%的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。 5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率高，不利于冷变性加工。答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。 6、合金钢中碳化物形成规律①②③④⑤⑥⑦ 答：①、K类型：与Me的原子半径有关；②、相似相容原理；③、强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；④、NM/NC比值决定了K类型；⑤、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。第二章 1、简述工程钢一般服役条件、加工特点和性能要求。答：服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。加工特点：简单构件是热轧或正火状态，空气冷却，有焊接、剪切、

金属材料考试复习资料

1.工程材料的主要性能分为（1）使用性能和（2）工艺性能。（1）又包括力学性能、物理性能和化学性能等。 2.金属的变形包括弹性变形和塑性变形。 3.通过拉伸试验可测得的强度指标主要有屈服强度和抗拉强度；可测得的塑性指标有延伸率和断面收缩率。 4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种类型。α–Fe 属于体心立方晶格，γ–Fe属于面心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。 5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。 6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。 7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度提高，塑性、韧性提高；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。 8.合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。 9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号P表示。 10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体；其中铁素体是碳在α–Fe中形成的固溶体。 11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增高，而塑性和韧性降低。但当w C>1.0%时，强度随其含碳量的增加而降低。 12.铁碳合金中，共析钢w C为0.77%，室温平衡组织为P；亚共析钢w C为<0.77%，室温平衡组织为P+F；过共析钢w C为>0.77%，室温平衡组织为P+Fe3C；共晶白口生铁w C为4.3%，室温平衡组织为Ld'；亚共晶白口生铁w C为<4.3%，室温平衡组织为P+Fe3C II+Ld'；过共晶白口生铁w C为>4.3%，室温平衡组织为Fe3C I+Ld'。 13.按碳的质量分数的不同.碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢三类；钢硫、磷杂质质量分数的不同，钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢三类。二、简答题与应用题 1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造成的？ (1)常用力学性能指标有: 强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。 (2) 零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成的。 2．画出低碳钢的应力-应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。 oe段：弹性变形

材料科学基础知识点总结

金属学与热处理总结一、金属的晶体结构重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。二、纯金属的结晶重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，

材料化学考试重点整理

第一章 1、材料的基本概念材料是人类赖以生存的基础，材料的发展和进步伴随着人类文明发展和进步的全过程。材料是国民经济建设，国防建设和人民生活不可缺少的重要组成部分，是社会现代化的物质基础与先导。材料，尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。材料特别是新材料与社会现代化及现代文明的关系十分密切，新材料对提高人民生活，增加国家安全，提高工业生产率与经济增长提供了物质基础，因此新材料的发展十分重要。材料是一切科学技术的物质基础，而各种材料的起点主要来源于材料的化学制备和化学改性。 2、什么是材料科学工程具有物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。 3、什么是材料化学材料化学在研究开发新材料中的作用，就是用化学理论和方法来研究功能分子以及由功能分子构筑的材料的结构与功能关系，使人们能够设计新型材料，提供的各种化学合成反应和方法使人们可以获得具有所设计结构的材料。采用新技术和新工艺方法，合成新物质和新材料，通过化学反应实现各组分在原子或分子水平上的相互转换过程。涉及材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。材料化学既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。同时又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。是材料学专业学生的一门重要的专业基础知识课程。 4、材料的分类（1）按照材料的使用性能：可分为结构材料与功能材料两类结构材料的使用性能主要是力学性能；功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。（2）以材料所含的化学物质的不同将材料分为四类：金属材料、非金属材料、高分子材料及由此三类材料相互组合而成的复合材料。第二章 1、原子结合---键合两种主要类型的原子键：一次键和二次键。（1）一次键的三个主要类型：离子键、共价键和金属键。（一次键都涉及电子的转移，或者是电子的共用。）一次键通常比二次键强一个数量级以上。 ①金属键：自由电子和正离子组成的晶体格子之间的相互作用就是金属键。没有方向性和饱和性的。 ②离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型为离子键。阴阳离子的电子云通常都是球形对称的，故离子键没有方向性和饱和性。 ③共价键：由两个原子共有最外层电子的键合，使每个原子都达到稳定的饱和电子层。共价键具有方向性和饱和性。（2）二次键：范德华键（二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用。）以弱静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的，比前3种键合力要弱得多。包含色散效应、分子极化、氢键。 ①色散效应：对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的极化，形成诱导瞬间电偶极子，就会产生很弱的吸引力，这样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结合。 ②分子极化：原子、离子及分子的电荷并不是固定在一定部位上，它们在相互靠近时，电荷会发生偏移，形成

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》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

材料科学基础知识点大全

点缺陷1范围分类1点缺陷.在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷.2线缺陷在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷.其具体形式就是晶体中的位错3面缺陷在三维空间的两个方向上的尺寸很大,另外一个方向上的尺寸很小的晶体缺陷 2点缺陷的类型1空位.在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”2.间隙原子.在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子.它们可能是同类原子,也可能是异类原子3.异类原子.在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子替换原有的原子占有其应有的位置3点缺陷的形成弗仑克耳缺陷:原子离开平衡位置进入间隙,形成等量的空位和间隙原子.肖特基缺陷:只形成空位不形成间隙原子.（构成新的晶面）金属:离子晶体:1 负离子不能到间隙2 局部电中性要求 4点缺陷的方程缺陷方程三原则: 质量守恒, 电荷平衡, 正负离子格点成比例增减. 肖特基缺陷生成:0＝V M,,+ V O··弗仑克尔缺陷生成: M M＝V M,,+ M i ·· 非计量氧化物:1/2O2(g)＝V M,,+ 2h·+ O O不等价参杂:Li2O＝2Li M,+ O O + V O··Li2O+ 1/2O2 (g) ＝2Li M, + 2O O + 2h· .Nb2O5＝2Nb Ti ·+ 2 e, + 4O O + 1/2O2 (g) 5过饱和空位.晶体中含点缺陷的数目明显超过平衡值.如高温下停留平衡时晶体中存在一平衡空位,快速冷却到一较低的温度,晶体中的空位来不及移出晶体,就会造成晶体中的空位浓度超过这时的平衡值.过饱和空位的存在是一非平衡状态,有恢复到平衡态的热力学趋势,在动力学上要到达平衡态还要一时间过程. 6点缺陷对材料的影响.原因无论那种点缺陷的存在,都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡即造成小区域的晶格畸变.效果1提高材料的电阻定向流动的电子在点缺陷处受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速运动提高局部温度(发热)2加快原子的扩散迁移空位可作为原子运动的周转站3形成其他晶体缺陷过饱和的空位可集中形成内部的空洞,集中一片的塌陷形成位错4改变材料的力学性能.空位移动到位错处可造成刃位错的攀移,间隙原子和异类原子的存在会增加位错的运动阻力.会使强度提高,塑性下降. 位错 7刃型位错若将上半部分向上移动一个原子间距,之间插入半个原子面,再按原子的结合方式连接起来,得到和(b)类似排列方式(转90度),这也是刃型位错. 8螺型位错若将晶体的上半部分向后移动一个原子间距,再按原子的结合方式连接起来(c),同样除分界线附近的一管形区域例外,其他部分基本也都是完好的晶体.而在分界线的区域形成一螺旋面,这就是螺型位错 9柏氏矢量.确定方法,首先在原子排列基本正常区域作一个包含位错的回路,也称为柏氏回路,这个回路包含了位错发生的畸变.然后将同样大小的回路置于理想晶体中,回路当然不可能封闭,需要一个额外的矢量连接才能封闭,这个矢量就称为该位错的柏氏矢10柏氏矢量与位错类型的关系刃型位错,柏氏矢量与位错线相互垂直.(依方向关系可分正刃和负刃型位错).螺型位错,柏氏矢量与位错线相互平行.(依方向关系可分左螺和右螺型位错).混合位错,柏氏矢量与位错线的夹角非0或90度. 柏氏矢量守恒1同一位错的柏氏矢量与柏氏回路的大小和走向无关.2位错不可能终止于晶体的内部,只能到表面,晶界和其他位错,在位错网的交汇点, 11滑移运动--刃型位错的滑移运动在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体上部向有发生移动的趋势.假如晶体中有一刃型位错,显然位错在晶体中发生移动比整个晶体移动要容易.因此,①位错的运动在外加切应力的作用下发生;②位错移动的方向和位错线垂直;③运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移);④位错移出晶体表面将在晶体的表面上产生柏氏矢量大小的台阶.螺型位错的滑移在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体的左右部分发生上下移动的趋势.假如晶体中有一螺型位错,显然位错在晶体中向后发生移动,移动过的区间右边晶体

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

服装材料学考试重点

一、名词解释 1.机织物：用两组纱线（经纱和纬纱）在织机上按照一定规律相互垂直交织成的片状纺织品。 2.针织物：用一组或多组纱线通过线圈相互串套的方法勾连成片的织物。 3.非织造布：以纺织纤维为原料经过粘合、溶合或其他化学、机械方法加工而成的薄皮或毛毡状制品。 4.毛皮：又称裘皮，是经过鞣制的动物毛皮，由皮板和毛被组成。 5.皮革：经过加工处理的光面或绒面动物皮板。 6.衬料：介于面料与里料之间起支撑作用的服装材料 7.纤维：把长度比直径大千倍以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质统称为纤维。 8.纤维的体积质量：单位体积纤维的质量，影响植物的覆盖性 9.纤维的疲劳：纤维因蠕变也会逐渐损伤，以致断裂，这种现象称为疲劳 10.热定型：利用纤维的热塑性进行的加工处理 11.抗熔孔性：在穿着过程中，织物某个局部受到或接触到温度超过熔点的火花或热体时候，接触部位会形成熔孔，抵抗熔孔称为抗熔孔性 12.纤维的吸湿性：纤维能吸收空气中气相水分 13.纤维的吸水性：从水溶液中吸收液相水分的能力 14.丝光：棉纤维耐碱性较好，在常温或低温下浸入浓度为18%-25%的烧碱溶液中，纤维的直径膨胀、长度缩短，此时若施加外力，限制收缩，则可提高光泽度，易于印花染色 15.混纺纱线：是由两种或两种以上的纤维混合纺成的纱线 16.线密度：指1000m长的纱线，在公定回潮率时的重量克数 17.旦数：指9000m长的纱线在公定回潮率时的重量克数 18.公制支数：在公定回潮率时，1g重的纱线所具有的长度米数 19.花式纱线：通过各种加工方法而获得的具有特殊外观、手感、结构和质地的纱线 20.织物：由纺织纤维和纱线按照一定方法制成的柔软且有一定的力学性能的片状物，分为机织物、针织物、编织物和非织造布四大类 21.印花织物：经印花加工后表面有花纹图案的织物 22.色织物：将纱线全部或部分染色，再织成各种不同色的条、格及小提花织物 23.织物组织：机织物中，经纬纱线相互交错、上下沉浮的规律 24.非织造布：不经过传统纺纱、机织或针织的工艺过程 25.树脂整理：以单体、聚合物或交联剂对纤维素纤维及其混纺织物进行处理，使其具有防皱性能的整理方法 26.毡缩：毛织物在洗涤过程中，除了内应力松弛而产生的缩水现象外，还会因为羊毛纤维的弹性特点尤其是定向摩擦效应而引起纤维之间发生缩绒，即毡缩 27.洗可穿性能：织物洗涤后不经熨烫或稍加熨烫就达到平整的性能 28.织物手感：用手触摸、撰握织物时，织物的某些物理机械性能作用于人手并通过人脑产生的对织物特性的综合判断 29.织物的成衣加工性能：指面料在服装加工中形成优良的服装外观的难易程度 30.织物悬垂性：在自然悬垂状态下呈波浪屈曲的特性称为织物的静态悬垂性 31.天然毛皮是动物毛皮经过加工而制成。天然毛皮是有皮板和毛被组成 32.服装辅料包括里料、絮料、衬料、垫料、线料、扣紧材料、商标标志 33.衬料：是介于服装面料和里料之间的材料，它是服装的骨骼 34.粘合衬：是以机织物、针织物、非织造布为基布，以一定方式涂热熔胶而制成，因此粘合衬得基本性能主要取决于基布、热熔胶盒涂层方式。 35.纽扣分为：合成材料纽扣、金属材料纽扣、天然材料纽扣、复合纽扣 36.拉链按使用功能分为：开尾型、闭尾型和隐形拉链拉链按材质可分：金属类拉链和非金属拉链 37.编织花边：以棉纱为经纱，以棉纱、粘胶丝或金银丝等为纬纱，编织成各种各样色彩鲜艳的花边 38.机织花边：由提花织机织成，花边质地紧密，立体感强，色彩丰富，图案多样 39.刺绣花边：由手工或电脑绣花机按设计图案直接绣在服装所需的部位，形成花边 40.用于服装的标志有：品质标志、规格标志、产地标志、使用标志、质量标志 41.标志：用于说明服装原料、性能、使用及保养方法、洗涤及熨烫方法等的一种标牌 42.服装的外观和性能是由纤维、纱线、织物结构和后整理四个方面共同决定的

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。

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