第六章 工业用钢(含答案)

第六章金属材料

一、填空题（在空白处填上正确的内容）

1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的

________，当含碳量________时，则不予标出。

答案：千分之几、大于或等于1.0%

2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。

答案：化学成分、冷却速度

3、黄铜是________合金。

答案：铜锌

4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。

答案：Ni、Mn、淬火＋高温回火

5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。

答案：不锈、耐磨

6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。

答案：铸造铝合金

7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。

答案：力学性能

8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。

答案：化学成分、冷却速度

9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。

）

答案：0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S

回

10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。

答案：冷脆

11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。

答案：呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位

12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。

答案：铸造铝合金

13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。

答案：促进、阻碍

14、铝合金的时效方法可分为________和________两种。

答案：人工时效、自然时效

15、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨的化元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。

答案：促进、阻碍

16、合金渗碳钢的含碳量为________之间，以保证零件心部具有足够的________。

答案：0.10%～0.25%、塑性和韧性

17、铜与锌、镍以外的元素组成的合金统称为________。

答案：青铜

18、工具钢按其用途，一般可分为________、________和________。

答案：刃具钢、模具钢、量具钢

19、不锈钢是在________和________介质中耐腐蚀的钢。

答案：大气、弱腐蚀

20、合金元素在钢中的基本作用是强化________，形成________，阻碍________长大，提高钢的________，提高钢的________。

答案：铁素体（F）、碳化物、奥氏体晶粒（A晶粒）、淬透性、回火稳定性

21、铝合金经过________或________后，其强度可以进一步提高。

答案：冷变形(冷加工)、热处理

22、与40钢相比，40Cr钢的特点是C曲线________（左或右）移， Ms点________（上升或下降）。

答案：右、下降

23、根据主加元素的不同铜合金分为________、________和________三类。

答案：黄铜、青铜、白铜

24、普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢是按________分类，根据钢中________的含量来划分的。

答案：钢的质量、有害杂质磷和硫

25、铝合金经过________和________其强度可以进一步提高。

答案：冷加工、热处理

26、一般认为碳钢中的常存杂质中________和________是有益的元素；________和

________是有害的元素。

答案：Si、Mn、S、P

27、在机器制造中，应用较广泛的铜合金是________和________。

答案：黄铜、青铜

28、由于FeS与Fe形成低熔点（985℃）的共晶体分布在晶界上，使钢在高温（1000～1200℃）下进行压力加工时________的现象叫做热脆性。

答案：开裂

29、铸铁中的石墨呈球状存在时称为________铸铁。

答案：球墨

30、铝合金不仅可以通过冷变形提高强度，还可以用________来大幅度改善性能。

答案：热处理

二、单项选择（下列题中选项可能多个正确，但只选择其中最佳的一项）

1、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是（）。

A、细化晶粒

B、防止回火脆性

C、防止晶间腐蚀

答案：C

2、35Si2MnMoVA钢的含锰量是( )。

A、0％

B、大于1.5％

C、小于1.5％

答案：C

3、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13属于（）。

A、渗碳钢

B、弹簧钢

C、不锈钢

答案：C

4、钢中（）的质量分数的多少是评定钢质量的主要指标。

A、碳

B、硫

C、锰

答案：B

5、合金渗碳钢是( )。

A、09F

B、20CrMnTi

C、Q345

答案：B

6、拖拉机履带、挖掘机铲齿应采用（）钢制作。

A、Crl2MoV

B、9SiCr

C、ZGMnl3-1

答案：C

7、大于10mm的弹簧，最终热处理应选用( ) 。

A、完全退火

B、淬火后低温回火

C、淬火后中温回火

答案：C

8、经渗碳处理后，要求工件表面有高硬度，高耐磨性，而中心有很高韧性，因此应选用( )来制造工件。

A、20钢

B、45钢

C、T8钢

答案：A

9、原采用40Cr钢制作的轴，现因材料短缺，可采用( )钢代替。

A、65

B、T10

C、40MnB

答案：C

10、9SiCr刃具钢的回火脆性区温度范围为（）。

A、200～240℃

B、200～250℃

C、250～300℃

答案：B

11、在一定含量内既能显著强化铁素体，同时又能提高韧性的合金元素是( )。

A、S

B、Mn

C、Ni

答案：C

12、在下列钢中属于调质钢的有( )。

A、1Crl3、1Crl8Ni9

B、9Mn2V、CrW5

C、35CrMn、40MnVB

答案：C

13、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是（）。

A、细化晶粒

B、防止回火脆性

C、防止晶间腐蚀

答案：C

14、用于制造床身、机座及轴承座等的铸铁为（）。

A、灰口铸铁

B、可锻铸铁

C、球墨铸铁

答案：A

15、要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（）。

A、45钢经正火处理

B、60Si2Mn经淬火和中温回火

C、45Cr钢经调质处理

答案：C

16、在下列钢中，属于中合金钢的是( )。

A、20Cr2Ni4A

B、20Cr

C、W18Cr4V

答案：A

17、原采用40Cr钢制作的轴，现因材料短缺，可采用( )钢代替。

A、6514MnMoV

B、T10CrMn

C、40MnB

答案：C

18、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是( )。

A、细化晶粒

B、防止回火脆性

C、防止晶间腐蚀

答案：C

19、采用45钢制作的连杆，要求具有良好的综合力学性能，应采用（）。

A、正火

B、淬火、低温回火

C、调质

答案：C

20、高速钢是一种( )。

A、低碳高合金钢

B、中碳高合金钢

C、高碳高合金钢

答案：C

21、钳工用的錾子和锯条宜采用（）钢制；

A、20

B、W18Cr4V

C、T12

答案：C

22、制造屈服极限要求较高的螺旋弹簧应选用( )。

A、65钢

B、Q235钢

C、30钢

答案：A

三、是非题（判断下列说法正确与否,正确用√错误用×表示）

1、硫对钢的性能有良好的影响，是一种有益元素。 ( )

答案：(×)

2、W18Cr4V是钨系高速钢的代表；其W

w 为18%，W

Cr

为4％，W

V

小于1.5％(均为质量分数)。

( )

答案：(√)

3、碳素结构钢和低合金高强度结构钢主要用于制作机械零件。 ( )

答案：(×)

4、合金弹簧钢的含碳量一般在0.45%~0.70%之间。( )

答案：(√)

5、GCr9中铬的质量分数为9%。 ( )

答案：(×)

6、65Mn钢的质量优于65钢，45钢的质量优于20钢。( )

答案：(×)

7、碳素工具钢的含碳量都在0.7％以上，而且都是优质和高级优质钢。（）

答案：(√)

8、球墨铸铁常常需要进行热处理，获得不同的组织，以满足不同的使用要求。 ( ) 答案：(√)

9、纯铝的导电、导热性仅次于铁。 ( )

答案：(×)

10、铜与锡以外的元素组成的合金统称为青铜。( )

答案：(×)

11、灰口铸铁的组织由金属基体和石墨组成的。( )

答案：(√)

12、特殊黄铜是不含锌的黄铜。 ( )

答案：(×)

13、球磨机衬板、铁道道岔等高锰钢零件，都是用压力加工或切削加工而成的。 ( )

答案：(×)

14、碳素工具钢一般都是过共析钢，这类钢必须经过热处理后使用。 ( )

答案：(√)

15、可锻铸铁生产过程包括浇铸灰口铸铁件，然后进行长时间高温石墨化退火。 ( )

答案：(×)

16、滚动轴承钢GCr15的含铬量为1.5%。（）

答案：(√)

17、钢中的硅、锰都能溶入铁素体，对钢有强化作用，故硅、锰在钢中是有益元素。 ( ) 答案：(√)

18、钢中的硅、锰都能溶入铁素体，对钢有强化作用，故硅、锰在钢中是有益元素。 ( ) 答案：(√)

19、合金弹簧钢热成型弹簧后，应进行淬火和低温回火，得到回火马氏体组织。 ( ) 答案：(×)

20、W18Cr4V是钨系高速钢的代表；其W

w 为18%，WCr为4％，W

V

小于1.5％(均为质量分数)。

( )

答案：(√)

21、黄铜是铜锌合金，青铜是铜镍合金。 ( )

答案：(×)

22、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的化学成分和冷却速度。 ( )

答案：(√)

23、铬镍不锈钢含碳量低、含镍量高，目的是使钢具有良好淬透性，塑性、焊接性及低温韧性。 ( )

答案：(×)

24、铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。（）

答案：(√)

25、除黑色金属以外的其他金属称为有色金属。（）

答案：(√)

26、1Cr18Ni9Ti比1Cr18Ni9不锈钢的耐晶间腐蚀性好。（）

答案：(√)

27、铸铁中的碳和硅是阻止石墨化的因素。（）

答案：(×)

28、高速钢是一种高碳高合金钢。（）

答案：(√)

四、问答题（回答下列问题，有计算时应列出公式、算式及计算步骤）

1、什么是钢的回火稳定性？为什么在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火稳定性？

答案：淬火钢回火时，抵抗硬度下降的能力称为回火稳定性（1分）。

在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火稳定性，这是由于碳化物形成元素与碳的亲和力大（1分），从而影响了回火过程中碳原子的扩散（1分），致使马氏体分解困难（1分）。

另外，合金元素的原子扩散能力差（1分），形成合金渗碳体或特殊碳化物稳定性高，不宜聚集长大，从而提高了回火稳定性（1分）。

2、指出下列牌号金属材料的种类：

Q215A ；25SiMnMoA； 0Cr18Ni9Ti； T9A；W18Cr4V；QT400-18 。

答案：Q215A：普通碳素结构钢（1分）； 25SiMnMoA ：装甲钢（合金调质钢）（1分）；0Cr18Ni9Ti：不锈钢（1分）； T9A：碳素工具钢（1分）；W18Cr4V：高速钢（1分）； QT400-18：球墨铸铁（1分）。

3、简述铸铁的特点。

答案：生产成本低廉（1分）；铸造性能好（1分）；良好的切削性能（1分）；良好的耐磨性能和消震性能（1分）；缺口敏感性低（1分）；强度、塑性、韧性较差（1分）。

4、请说明38CrSi中各符号的含义及平均含量。

答案：38为平均含碳量（1分），平均含碳量为0.38%（1分）；

Cr、Si表示该钢含合金元素Cr和Si（1分）；其平均含量都为1%（1分）。

5、有色金属及其合金与钢的一般强化方法的主要不同是什么？

答案：

一般钢经淬火获得马氏体（1分）或下贝氏体强化（1分）；

有色金属及合金大多采用固溶处理加时效强化（1分）或冷加工硬化（1分）。

6、为什么在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火抗力？

答案：由于碳化物形成元素与碳的亲和力大（0.5分），从而影响了回火过程中碳原子的扩散（0.5分），致使马氏体分解困难（1分）。

另外，合金元素的原子扩散能力差（0.5分），形成合金渗碳体或特殊碳化物稳定性高（0.5分），不宜聚集长大，从而提高了回火抗力（1分）。

7、指出下列牌号金属材料的种类：

38CrMoAlA；65Mn；T11A；GCr15；HT100；0Cr19Ni9。

答案：38CrMoAlA：调质钢（1分）；65Mn ：弹簧钢（1分）；T 11A：碳素工具钢（1分）；GCr15：滚动轴承钢（1分）；HT100：灰口铸铁（1分）；0Cr19Ni9：不锈钢（1分）。

8、通常所说的“普通钢”、“优质钢”、“高级优质钢”其含义是什么？

答案：主要指钢中所含杂质磷、硫的质量分数不同（1.5分）

普通钢：≤0.045%， w(S)≤0.05%；（1.5分）

优质钢： w(P)≤0.035%， w(S)≤0.035%；（1.5分）

高级优质钢： w(P)≤0.025%， w(S)≤0.025%。（1.5分）

9、试分析ZGMn13的合金化原理，指出其热处理、组织、性能特点及应用场合。

答案：1.合金化原理：ZGMn13中的主要合金元素是13%Mn（0.5分），其作用是扩大奥氏体区（0.5分），降低Ms点（0.5分）。

2.热处理特点：使ZGMn13经水韧处理后获得单一奥氏体组织（1.5分）。

3.性能特点：该组织硬度低（0.5分），具有良好的抗冲击能力（0.5分），并在外力作用下，通过加工硬化而具有高的硬度和耐磨性（0.5分）。

4.适合制造坦克履带板和主动轮齿轮圈、挖掘斗和推土铲等零件。（1.5分）

10、指出下列牌号金属材料的种类：

3Cr2W8V； 08F；55Si2Mn； 38CrMoAl；4Cr13； GCr15。

答案：3Cr2W8V：合金工具钢（1分）；08F：普通碳素结构钢；（1分）；55Si2Mn：合金弹簧钢；（1分）；38CrMoAl：调质钢（1分）；4Cr13：不锈钢（1分）；GCr15：轴承钢（1分）。

11、合金元素提高淬透性的原因是什么？常用以提高淬透性的元素有哪些？

答案：提高淬透性的原因：使C曲线右移（1分），淬火临界冷却速度降低（1分）。

常用元素：Cr（0.5分）、Ni（0.5分）、Mn（0.5分）、Si（0.5分）等。

12、指出下列牌号金属材料的种类：

15，40Cr，60Si2，ZGMn13，QT400-18，1Cr17。

答案：15：碳素渗碳钢（1分）；40Cr：合金调质钢（1分）；60Si2：合金弹簧钢（1分）；ZGMn13：铸钢（1分）；QT400-18：球墨铸铁（1分）；1Cr17：不锈钢（1分）。

13、为什么含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量1.0%，含铬12%的钢属于莱氏体钢。

答案：合金元素的加入使共析点S和共晶点E的含碳量下降（2分），使得合金钢平衡组织发生变化（1分），作为强碳化物元素Cr，这一作用更为明显（1分）。

14、指出下列牌号金属材料的种类：

20Mn2；35CrMo；GCr15；Cr12；1Cr13；H70。

答案：20Mn2：渗碳钢（1分）；35CrMo：调质钢（1分）；GCr15：轴承钢（1分）；Cr12：工具钢（1分）；1Cr13：不锈钢（1分）； H70：黄铜（1分）。

15、合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？

答案：合金钢中的合金元素能溶入基体中起固溶强化作用（1分），只要加入量适当并不

降低钢的韧性（1分）；除了Co和Al以外其它合金元素均使C曲线右移（1分），可使合金钢淬火时临界冷却速度变小（1分），提高淬透性（1分），从而使力学性能在整个截面上较为均匀（尤其是屈服极限和冲击韧性）（1分）。因此合金钢的力学性能好。

16、指出下列牌号金属材料的种类：

40MnB；15CrMn；65； 9SiCr；1Cr18Ni9； LF5。

答案：40MnB：调质钢（1分）；15CrMn：渗碳钢（1分）；65：弹簧钢（1分）；9SiCr ：工具钢（1分）；1Cr18Ni9：不锈钢（1分）；LF5：防锈铝合金（1分）。

17、按钢的化学成分，可将钢分为碳钢和合金钢两大类。请问什么是碳钢？什么是合金钢？答案：含碳量小于2.11%的铁碳合金称为碳钢；（2分）

在碳钢的基础上，为了某种目的特意加入一定量合金元素的钢称为合金钢。（2分）

18、合金元素提高淬透性的原因是什么？常用以提高淬透性的元素有哪些？

答案：提高淬透性的原因：使C曲线右移（1分），淬火临界冷却速度降低（1分）。

常用元素：Cr（0.5分）、Ni（0.5分）、Mn（0.5分）、Si（0.5分）等。

五、综合分析题（根据题目给出内容，用所掌握知识综合分析下列各题）

1、现欲制配一根直径为25毫米的重要轴（轴长100毫米），其硬度要求为HB302～255，请说明下列材料哪种最为合适，并制定出热处理工艺原则，指出热处理后的组织。

（1）45钢 D

0＝8mm；（2）45CrNi D

＝85mm；

（3）38CrSi D

0＝35mm ；（4）60Si2Mn D

＝30mm。

答案：1．从使用性能看，应选择调质钢45钢（1分）、45CrNi（1分）、38CrSi （1分）；2．从淬透性来看，应选择45CrNi（1分）、38CrSi （1分）；

2．从经济性来看，应选择38CrSi （1分）；

4．热处理原则：淬火＋高温回火（2分）；

5．热处理后组织：回火索氏体（2分）。

2、渗碳钢、调质钢、弹簧钢都属于结构钢，但其成分特点各不相同。请说明它们的碳含量各为多少，碳含量不同的主要原因是什么，主加合金元素有哪些，各类钢的热处理特点是什么。

答案：渗碳钢的含碳量一般为0.1%～0.25%（0.5分），以保证心部有较高的塑形和韧性（0.5分），主加元素为铬(＜2%)、锰(＜2%)、镍 (＜4%)、硼（＜0.004%）（1分）；热处理为渗碳、淬火+低温回火（1分）。

大多数调质钢的含碳量为0.25%～0.50%（0.5分），碳量过低，不宜淬硬，回火后强度不足（0.5分）；碳量过高而韧性不够（0.5分）。因为合金元素起了强化作用，故含碳量可偏低（0.5分），主加元素为锰（＜2%）、硅（＜2%）、铬（＜2%）、镍（＜4.5%）、硼（＜0.004%）（1分）；热处理为调质处理，以获得良好的力学性能(1分)。

由于弹簧件要求高的弹性极限及疲劳强度故含碳量不能过低（0.5分），但太高了脆性增加，因此弹簧钢含碳量一般为0.6%～0.9%（0.5分），主加元素为锰（＜1.3%）、硅（＜3%）、铬（＜1.0%）（1分）；热处理为淬火+中温回火（1分）。

工业用钢习题参考答案

第七章工业用钢 习题参考答案 一、解释下列名词 1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢)：是指含碳量在%～%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。 低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。 合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。 合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。 2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。 合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。 轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。 不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。 耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。 3、热硬性(或称红硬性)：钢在高温下保持高硬度的能力。 回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。 二次硬化：含W、Mo、V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。 二、填空题 1、Ni、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大Fe-FeC 相图的γ区，使临界点A4_上升__，A3_下降_。 2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余奥氏体。 3、含Cr、Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。 4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、__S__、_Pb_、_Ca_，这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。 5、对40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。

第六章 工业用钢(含答案)

第六章金属材料 一、填空题（在空白处填上正确的内容） 1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的 ________，当含碳量________时，则不予标出。 答案：千分之几、大于或等于1.0% 2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。 答案：化学成分、冷却速度 3、黄铜是________合金。 答案：铜锌 4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。 答案：Ni、Mn、淬火＋高温回火 5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。 答案：不锈、耐磨 6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。 答案：铸造铝合金 7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。 答案：力学性能 8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。 答案：化学成分、冷却速度 9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。 ） 答案：0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S 回 10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。 答案：冷脆 11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。 答案：呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位 12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。 答案：铸造铝合金 13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。 答案：促进、阻碍 14、铝合金的时效方法可分为________和________两种。 答案：人工时效、自然时效 15、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨的化元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。 答案：促进、阻碍

金属材料学第7-11章课后习题答案

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。

工业用钢习题集参考材料标准答案.docx

^. 第七章工业用钢 习题参考答案 一、解释下列名词 1、非合金钢 ( 或碳素钢简称碳钢 ) ：是指含碳量在 0.0218%～ 2.11%之间并含有少量 Si 、Mn、P、 S等杂质元素的铁碳合金。 低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。 合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。 合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一 些化学元素。 2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。 合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。 轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。 不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。 耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。 3、热硬性 ( 或称红硬性 ) ：钢在高温下保持高硬度的能力。 回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。 二次硬化：含 W、 Mo、 V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体 转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。 二、填空题 1、Ni 、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大 3 A4_上升 __，A3_ Fe-Fe C 相图的γ区，使临界点 下降 _ 。 2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余 奥氏体。 3、含 Cr、 Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。 4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、 __S__、_Pb_、 _Ca_，这类元素在钢中的主要 作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。 5、对 40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类 回火脆性。

金属工艺学第6章 工业用钢.

第六章工业用钢 以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2%以下,并含有其他元素的材料称为钢. 按照化学成分分为:碳钢和合金钢两大类。碳钢:指碳含量wc<2.11%的铁碳合金。 合金钢:指为改善钢的组织、性能,在冶炼时特意加入合金元素的钢。 钢材及其生产过程 一、钢铁材料的生产过程 铁矿石生铁钢锭型材铸铁 轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼 原料:铁矿石 燃料:焦炭 熔剂:石灰石 设备:高炉2、钢的冶炼原料:生铁、废钢燃料:焦炭熔剂:石灰石;氧化剂,脱氧剂设备:电弧炉 (钢板、型 钢、钢管 高炉

电弧炉 第一节碳钢 一、碳钢中的长存杂质元素及其作用 碳钢中除铁以外的主要元素是碳,其它长存的杂质元素有硅、锰、硫、磷等,还有熔炼中夹杂进入的氧、氢、氮等气体元素。 1、有益元素 锰——能溶于 F ,使 F 强化,也能溶于渗碳体,提高其硬度; 能增加并细化 P ,从而提高钢的强度和硬度; 可与 S 形成 MnS ,以消除硫的有害作用。硅——能溶于 F 使之强化,从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。 2. 有害元素: 硫——形成低熔点的 FeS ,使钢产生热脆。 热脆:FeS 与 Fe 形成的熔点(985 ℃共晶体分布在晶界上当钢加热到 1000-1200℃进行锻压或轧制时, 由于晶界上的共晶体已经熔化,使钢在晶界开裂。这种现象称。

磷——部分溶于 F 形成固溶体,部分在结晶时形成脆性很大的 Fe 3 P ,使钢在室温下的塑、韧性急剧下降。冷脆:低温时由磷导致钢严重变形的现象称钢的通常钢材的质量等级以硫磷含量的控制来划分 3. 气体元素(钢中有害元素 : N :钢中过饱和 N 在常温放置过程中会发生时效脆化。加 Ti 、 V 、 Al 等元素可消除时效倾向。 O :钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源。 H :原子态的过饱和氢时将降低韧性 , 引起氢脆。当氢在缺陷处以分子 态析出时,会产生很高内压, 形成微裂纹,其内壁为白色, 称白点或发裂。钢中白点 O 、 H 、 N 三种气体元素在高温时融入钢液,而在固态钢中溶解度极小,冷却时来不及溢出而积聚在组织中形成高压细微气孔,使钢的塑性、韧性和疲劳强度急剧降低,严重时会造成裂纹、脆断,是必须严格控制的有害元素。 二、碳钢的分类、牌号和用途 (一碳钢的分类 1、按碳的含量分类: (1低碳钢 wc=0.08%~0.25%, 塑性好,多用作冲压、焊接和渗碳工件。 (2中碳钢 wc=0.25%~0.6%,

工业分析第七章(精)

第七章钢铁分析 第一部分复习与思考题 一.简述钢铁试样中各组分存在的形式及性能 钢铁是铁和碳的合金,大部分是铁,碳、硅、锰、硫、磷是主要杂质元素, 俗称为“五大元素”。 1.碳 存在形态:游离态:无定形碳、退火碳、石墨碳等 化合态:Fe 2 C , Mn 3 C,WC,Cr 3 C 2 性能:碳是钢铁中的重要元素,对钢铁性能起决定性作用的元素。当碳含量高时, 钢的硬度和强度增加, 压延性和冲击韧性降低 ; 含碳量低时, 硬度较低, 压延性和冲 击韧性增强,熔点较高 钢铁的分类常常以碳含量的高低为主要依据。 含碳低于 0.2%称为纯铁; 含碳量在 0.05%-2%之间的称为钢 含碳量高于 2%即为生铁 存在状态对钢铁性能的影响: 灰口铁,石墨碳多,软而韧,易于铸造;白口铁,化合物碳多,硬而脆 2. 硅 存在形态:

主要以硅化物:FeSi 、 MnSi 、 FeMnSi 存在, 有少部分则以硅酸盐形态存在, 形成钢中非金属夹杂物。 性能: (1增强钢的强度,弹性,提高抗氧化能力及耐蚀性 (2促使 C 游离态为石墨状态,使钢富于流动性,易于铸造 (3硅也是钢的有效脱氧剂 硅直接控制钢铁性能,控制一定量 3. 锰 存在形式 : 钢铁中主要以 MnS 、 Mn 3C 、 MnSi 、 FeMnSi 及固溶体状态存在 性能: (1锰与氧硫具有较强的化合能力,故为良好的脱氧和脱硫剂,降低钢的热脆性,提高热加工性能 (2锰提高钢的可锻性和机械强度 (3含量达 14%时,使钢具有良好的耐磨性 锰直接影响钢铁性能,控制一定量 4.硫 存在形态: 主要以 MnS 或 FeS 状态存在

第六章 工业用钢1

一、名词解释 热脆性：FeS与Fe易在晶界上形成低熔点的共晶体，当钢在 1000~1200℃进行热加工时，由于共晶体的熔化而导致刚才脆性开裂的现象。 冷脆性：磷能全部溶于铁素体中，有强烈的固溶强化作用，虽可提高强度硬度，但却显著降低钢的塑性和韧性的现象。 耐回火性：淬火钢在回火过程中的抗硬度下降的能力。 水韧处理：把钢加热到1100℃，是碳化物完全溶于奥氏体，并进行水淬，从而获得均匀的过饱和单相奥氏体。 二次硬化：含有高W、Mo、Cr、V等元素的钢在淬火后回火加热时，由于析出细小弥散的这些元素的碳化物以及回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体，是钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象。 热硬性：是指钢在高温下保持高硬度的能力。 晶间腐蚀：是一种沿晶粒周界发生腐蚀的现象。 二、填空 1．钢的热脆性是由于＿＿硫＿＿元素与铁在＿＿晶界＿＿上形成低熔点共晶引起的，在钢中加入＿锰＿＿＿元素可以消除热脆性。2．在碳素钢中，低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为＿≤0.25%＿＿＿、＿＿0.25~0.6%＿＿和＿＿＞0.6%＿＿ 3．钢的质量是按＿硫＿＿＿和＿＿磷＿＿含量的高低进行分类的。4．扩大奥氏体区的元素有（举出四个）＿＿Ni＿＿、＿＿Co＿＿、＿＿＿Mn＿、＿＿＿N＿；缩小奥氏体区的元素有（举出四个）＿

＿＿Cr＿、＿＿Mo＿＿、＿＿＿Si＿、＿＿＿W＿；碳化物形成元素有（举出四个）＿Ti＿＿＿、＿Nb＿＿＿、＿＿V＿＿、W＿＿＿＿。 5．几乎说有的合金元素（除Co、Al外）都使M s、M f点＿＿下降＿＿，因此在相同含碳量条件下，合金钢淬火后残余奥氏体量＿＿＿＿比碳钢的多，使钢的硬度下降＿＿＿＿。 6．一些含有铬、＿镍、＿锰＿元素的合金钢，容易第二类回火脆性，防止第二类回火脆性的方法是：①在钢中加入W、Mo＿＿＿＿＿，②回火后快冷＿＿＿ 7．从合金变化的角度出发，提高钢耐腐蚀性的的主要途径有：①＿使合金成均匀的单相组织＿＿＿②＿＿提高合金的电极电位＿＿③使合金表面形成致密稳定的保护膜，切断原电池的电流。＿＿＿＿8．除＿＿Co＿＿之外凡溶入奥氏体的合金元素都使C曲线向＿右移＿＿＿移动，使钢的临界冷却速度＿＿下降＿＿，其淬透性＿提高＿＿＿ 9．填表