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金属材料学答案

(1)黄铜：铜锌合金称为黄铜，再加入其他元素后称为多元黄铜。

(2)锌当量系数：每1%合金元素在组织上替代锌的数量。

(3)青铜：是铜和Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr和Ti等合金的通称。

(4)白铜：是以镍为主要合金元素的铜合金。

1）碳当量：是将硅含量折合成相当的碳量与实际碳含量之和。

2）共晶度：是铸铁的碳含量与其共晶点碳含量的比值。

(1)蠕变极限：在规定温度和规定时间产生一定蠕变变形量的应力。

(2)持久强度：在规定温度和规定时间引起断裂的应力。

(3)持久寿命：在规定温度和规定应力作用下引起断裂的时间。

(1)液析碳化物：钢液在凝固时产生的严重枝晶偏析，局部地区碳和铬浓度达到共晶成分，产生离异共晶，粗大的共晶碳化物经轧制被拉成条带状。

(2)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。

(3)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。

(4)超高强度钢：室温强度为σb>1370MPa或σs>1245MPa的钢。

(1)晶间腐蚀：富铬的Cr23C6碳化物沿晶界呈网状连续析出，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)应力腐蚀：在拉应力作用下，不锈钢在某些介质中经过不长的时间就会发生破裂，而且拉应力越大，越易发生破裂。

(3)n/8规律：当Cr的摩尔分数每达到1/8，2/8，3/8……时，合金的腐蚀速度都相应有一个突然的降低。

第一章钢的合金化原理

3．简述合金元素对扩大和缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？

奥氏体形成元素：扩大奥氏体相区，含量高时可以使奥氏体稳定到室温，成为室温组织。

铁素体形成元素：缩小奥氏体相区，含量高时可以使奥氏体相区完全消失，使铁素体成为高温组织。

生产中的应用：在钢中加入大量奥氏体形成元素或铁素体形成元素，得到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，满足特殊性能的要求。。

5、合金钢中K形成元素（V 、Mo、Cr、 Mn）所形成的K基本类型及相对稳定性。

V：即使在钢中含量很低（<0.1%）时，也要优先形成间隙相VC。稳定性很高。

Mo：含量较高时可形成间隙相MoC和Mo2C；间隙化合物Fe3Mo3C和Fe21Mo2C6。稳定性高。含量较低时只能溶入Fe3C中，形成合金渗碳体。稳定性低。

Cr：含量较高时可形成间隙化合物Cr23C6和Cr7C3，稳定性较高。

含量较低时只能溶入Fe3C中，形成合金渗碳体。稳定性低。

Mn：在钢中只形成合金渗碳体。稳定性最低。

8．如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？

第一次回火脆性：强和中强碳化物形成元素及硅、铝可以提高其发生的温度，延缓其发生。

第二次回火脆性：加钼、钨可以消除。

9、如何理解二次硬化和二次淬火的相关性和不同点？

相关性： (1)都是在高温回火时发生的。 (2)都使硬度升高。

不同点：

(1)二次硬化是指回火后硬度升高的现象；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。

(2)二次淬火只是产生二次硬化的原因之一；沉淀强化也能产生二次硬化。

10．一般的，刚有哪些强化与韧化途径？

强化：固溶强化；细晶强化；加工硬化；沉淀强化。

韧化：减少缺陷；降低杂质；细化晶粒；加入适量的镍、锰。

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

(1)较高的屈服强度、良好的塑性和韧性；(2)低温韧性和耐大气腐蚀；

(3)良好的成形性，包括冷变形性和焊接性。

2．合金元素在低合金高强结构钢中主要作用是什么？为什么考虑采用低C？

㈠强化作用1、固溶强化：Mn、Si固溶强化铁素体。

2、细晶强化：V，Ti，Nb和Al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、V，Ti，Nb在铁素体中析出极细小的碳化物颗粒，产生沉淀强化。

4、增加珠光体数量，使抗拉强度增加。

㈡工程结构钢的韧化

1、Mn、Ni、Cr降低韧-脆转变温度。Mn﹤1.5%，Cr含量较低，Ni对耐低温钢尤其重要。

2、、V，Ti，Nb产生的细晶强化可以补偿弥散强化对韧性的损害。

㈢低碳：提高塑性、韧性和焊接性。

3、什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中主要作用有哪些？举例说明。

微合金钢：加入微合金元素(V、Ti、Nb)的高强度低合金钢。

除了微合金元素外，主要加入Mn、Si、Cr、Mo、N等合金元素。

微合金化元素的作用

(1)抑制奥氏体形变再结晶。

①应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，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固溶的铌原子偏聚在奥氏体晶界，阻碍晶界运动。

(2)阻止奥氏体晶粒长大(3)沉淀强化(4)细化铁素体组织

①固溶在奥氏体中的铌、钒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。

4、低碳B钢的合金化有何特点？

（1）碳含量低（0.10-0.20%），保证韧性和焊接性。

（2）以0.5%Mo（+B）为基础，保证空冷条件下获得贝氏体组织。

（3）Cr，Ni，Mn：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。

第三章机械制造结构钢

2、.调质刚、弹簧钢进行成分、热处理、常用组织及主要性能的比较，并熟悉各自主要钢种。3．液析碳化物和带状碳化物的形成、危害及消除方法。

形成：都起因于钢锭结晶时产生的树枝状偏析。液析碳化物属于偏析引起的伪共晶碳化物，带状碳化物属于二次碳化物偏析，这种碳化物偏析区沿轧向伸长呈带状分布。

危害：(1)淬火时易开裂；(2)组织和硬度不均匀；(3)机械性能呈各向异性；(4)降低接触疲劳强度。消除：高温扩散退火。

4．说明易切削钢提高切削性能的合金化原理。

原理：形成夹杂物，起以下作用。

(1) 夹杂物作为应力集中源，破坏金属连续性，减少切削能量。

(2) 夹杂物阻断工件向刀具传热，减少刀具温升。

(3) 夹杂物与刀具摩擦系数较低，减少刀具的磨耗。

方法：

(1) 加Ca、S生成MnS等非金属夹杂物。

(2) 加Pb以单质存在，也能起断屑、减少磨损的作用。

6．高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用状态下各是什么组织？为何具有抗磨性？

(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，内部仍保持原来软而韧的状态。

7. GCr15钢是什么类型的钢？C和Cr的含量约为多少？C和Cr的主要作用是什么？其预先热处理和最终热处理分别是什么？

(1) GCr15钢是滚动轴承钢。含碳量为1%，含铬量为1.5%。

(2)碳的主要作用：

含碳量为0.45%的回火马氏体基体，提高强度、硬度和耐磨性。

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。

(3)铬的作用：提高淬透性；提高合金渗碳体的稳定性，淬火加热时保持细小颗粒，细化奥氏体晶粒，提高耐磨性。

(4)预先热处理

球化退火：得到均匀细粒状珠光体组织。780-800℃加热，炉冷。

正火：得到细片状珠光体。850-950℃加热，空冷。

(5)最终热处理

淬火：830-860℃加热，油冷。回火：150-170℃。

8．氮化钢的合金化有何特点？合金元素有何作用？

特点：在中碳调质钢的基础上满足氮化工艺性能要求。

合金元素作用：

(1)提高淬透性，保证心部组织达到规定的强度。

(2)氮化工艺性能(氮化物形成元素Al、Nb、V、Cr、Mo、W);

(3)回火稳定性(Mo、V)；

(4)防止高温回火脆性(Mo)。

2．采用普通碳素工具钢的优点是什么，局限性是什么？

优点：成本低，冷热加工性好。

缺点：只宜作尺寸较小，形状简单，受热温度不高的工件。

(1) 淬透性差，临界直径小：油冷为5mm，水冷为15mm。

(2)淬火变形开裂倾向大。(3) 组织稳定性差，高于200℃硬度明显下降。

3．什么是红硬性，为什么它是高速钢是一种重要性能，哪些元素在高速钢中能提高红硬性？

红硬性：当刃具温度为650℃时，硬度HRc＞50。

高速钢在高速切削时，刃具温度可上升到600-650℃，所以红硬性是高速钢的一种重要性能。。

提高红硬性的合金元素：W、Mo、V、Co、及微合金元素N。

☆强烈阻碍回火时马氏体中碳原子析出，提高回火稳定性。

☆回火时在马氏体中弥散析出W2C、Mo2C造成二次硬化。

4、18-4-1高速钢铸态显微组织特征是什么，为什么高速钢在热处理前一定要大量热加工？

(1)实际铸态组织：大量鱼骨状Ld′和黑色屈氏体及白亮马氏体和残余奥氏体。

①黑色组织：由于包晶和包共晶转变需要固相扩散，使δ达到所需C和Me，才能转变为γ，所以不能充分进行。部分δ被保留，随后发生共析转变，δ→γ＋K，称为δ共析。在金相组织中呈黑色。

②白亮组织：γ的共析反应被抑制，过冷到较低温度转变为M＋AR，在金相组织中呈白色。

③共晶组织增多：包晶和包共晶转变不彻底，δ没有完全消失，L相对增加，使Ld′增多。

(2)由于铸态高速钢中有粗大的鱼骨状共晶碳化物，所以必须经过锻轧将其粉碎，使其成为均匀分布的颗粒状碳化物。如变形量不足，会存在粗的网状碳化物和密集的带状碳化物，淬火易开裂，并降低硬度、热硬性、强度、韧性和耐磨性。

7、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℃进行二次预热处理？

高速钢淬火加热时，必须保证奥氏体中固溶大量的合金元素，即有足够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。

高速钢是高合金钢，导热系数小，为了防止工件加热时变形、开裂和缩短高温加热时间以减少脱碳，需要在500-600℃和800-850℃进行二次预热保温，保温时间比加热时间长一倍。

8．高速钢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？

(1)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：残余奥氏体由于合金度降低，在冷却过程中转变为淬火马氏体。

(2)三次回火的目的

二次淬火产生的淬火马氏体需要回火，残余奥氏体需要两次回火才能基本消除，所以要采用三次回火。

9、高碳，高铬工具钢耐磨性极好的原因是什么，抗氧化的原因？

(1)耐磨性好的原因：

马氏体基体的硬度高。未溶碳化物数多(退火时体积分数为16-20%)。

未溶碳化物是铬碳化物中硬度最高的Cr7C3，HV为1700。

(2)抗氧化的原因：形成了稳定、致密、结合牢固的Cr2O3保护膜。

第五章不锈耐蚀钢

2．从电化学腐蚀原理看，采用哪些途径可以提高钢的耐蚀性？

(1)得到单相固溶体组织。(2)表面形成稳定的保护膜。(3)提高固溶体（阳极）的电极电位。3．合金元素及环境介质对耐蚀钢的耐蚀性的影响？

合金元素的影响：

(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%。

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。

4．奥氏体不锈钢晶间腐蚀产生的原因，影响因素及防止方法？

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。

消除措施：

(1) 钢中含C量降到0.03%以下，不析出碳化物，不会发生晶间腐蚀。

(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。

5．不锈钢发生应力腐蚀破裂的产生原因，影响因素及防止方法？

㈠产生原因：张应力使位错运动形成表面滑移台阶，破坏了表面钝化膜。裸露的滑移台阶若来不及修补成完整的钝化膜，会发生阳极溶解形成蚀坑，并继续向内部扩展，形成腐蚀裂纹。

㈡影响因素

(1)腐蚀介质Cl-强烈引起应力腐蚀。随Cl-浓度升高，破坏时间缩短。

(2)只有张应力才会产生应力腐蚀。应力越大，破坏时间越短。

(3)在含Cl-的水溶液中，80℃以上才产生应力腐蚀。温度越高，破坏时间越短。

(4)组织和成分

①铁素体不锈钢和高镍奥氏体不锈钢不敏感,含铁素体的复相不锈钢敏感性低。Cr18Ni9型奥氏体不锈钢很敏感。

②氮促进应力腐蚀裂纹的诱发和传播。

㈢防止措施

(1)加入2-4%的Si或2%的Cu。

(2)氮含量<0.04%，并尽量降低磷、砷、锑、铋等杂质元素含量。

(3)采用高纯度铁素体不锈钢。

(4)采用奥氏体－铁素体复相不锈钢，铁素体占50-70%。

第六章耐热钢及耐热合金

2．耐热钢和耐热合金的基本性能要求有那两条？

(1)高温强度；(2)高温化学稳定性。

4. 如何利用合金化提高钢的高温抗氧化性能？

加入Cr，Si，Al提高FeO生成温度，阻止FeO生成。

(2)当Cr，Al含量高时，可形成致密、稳定、结合牢固的Cr2O3、Al2O3阻碍铁原子扩散。

3、如何利用合金化提高钢的高温强度？

(1) 提高基体强度

①加入Ni、Mn、N，以奥氏体作为基体，奥氏体的原子排列较致密，原子间结合力强，比铁素体热强性好。②加入W，Mo，产生固溶强化。

(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B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：加入W，V，Ti，Nb，Al，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。

第八章铝合金

1．以Al-4％Cu合金为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能变化？

随温度升高，可分为四个阶段。

①Cu原子在｛100｝晶面上富集，形成铜原子富集区（GP区）。

②GP区进一步扩大，并有序化，具有正方点阵，称为θ’’。

③铜、铝原子之比为1：2时，形成过渡相θ’，具有正方点阵。

④形成稳定相CuAl2，称θ，正方点阵。

与此对应，性能变化也分为四钢阶段。

①与基体保持共格关系，产生严重的点阵畸变，提高硬度、强度。

②与基体保持共格关系，强化效果最强烈。

③与基体保持半共格关系，强化效果下降，处于过时效阶段。

④与基体共格关系完全破坏，合金强度、硬度进一步降低。

2．变形铝合金分为几类，说明主要变形铝合金的合金系，牌号及主要性能特点？

㈠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。

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。

第九章镁合金

1．镁的晶格类型如何，镁及镁合金有何主要性能特点？

镁具有密排六方点阵结构。

主要性能特点：

(1)密度轻，在金属材料中比强度和比刚度最高。

(2)高的抗震能力，能承受冲击载荷。

(3)优良的切削加工性和抛光性能。

2. 镁合金按生产方法分为几类，其牌号如何表示？

分为变形镁合金和铸造镁合金两大类。

㈠变形镁合金

(1)镁锌锆系合金。牌号：MB15。(2)镁锰系合金。牌号：MB1。

(3)镁稀土系和镁钍系耐热镁合金。牌号：MA11。(4)镁锂合金。牌号：MA21。

㈡铸造镁合金

(1)镁铝锌铸造合金。牌号：ZM5。 (2)镁锌锆铸造合金。牌号：ZM1。

(3)镁稀土锆系耐热铸造合金。牌号：ZM6

第十章铜合金

2．铜合金分为几类，不同铜合金的牌号如何表示，主要性能是什么？

黄铜：二元黄铜：铜－锌合金。H85，H70，H62。塑性好。

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。

青铜：

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。多元锡青铜：

锡磷青铜， QZSn6.5－0.1(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。

白铜：

普通白铜：铜-镍合金。B20，耐蚀性好，冷热加工性好。

锌白铜： BZn15－20，（Ni：15%，Zn：20%）高强度，高弹性。

铝白铜：高强度，高弹性，高耐蚀性。电工白铜：康铜，考铜，B0.6白铜第十一章钛合金

1．钛的晶格类型如何，钛合金的分类及牌号？

晶格类型：固态下有同素异构转变：

<882℃，hcp结构，称α－Ti。882-1678℃，bcc结构，称β－Ti。

分类及牌号：

(1)α钛合金。牌号：TA4，TA5，TA6，TA7，TA8。

(2)α＋β钛合金。牌号：TC1，TC2，TC3，……TC10。

(3)β钛合金。牌号：TB1，TB2。

2.钛及钛合金有何主要性能特点？

(1)强度与优质钢相近，密度轻，比强度高。

(2)在400-500℃耐热性远比铝合金和镁合金高。

(3)耐蚀性与18-8不锈钢相当，特别是在海水和含氯介质中的几乎不腐蚀。TA8：近α钛合金。Ti-5Al-2.5Sn-3Cu-1.5Cu

良好的热塑性和焊接性；良好的抗氧化性；耐热性较好。

TC4：α＋β钛合金。 Ti-6Al-4V。

既有高强度又有好的加工成型性。 400℃以上，蠕变强度稍逊。

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（）。

(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

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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？