金屬材料學(xué)復(fù)習(xí)思考題及答案料

1、第一章 鋼的合金化原理1名詞解釋 1）合金元素: 特別添加到鋼中為了保證獲得所要求的組織結(jié)構(gòu)從而得到一定的物理、化學(xué)或機械性能的化學(xué)元素。(常用M來表示)2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，當(dāng)其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）時，會顯著地影響鋼的組織與性能，將這種化學(xué)元素稱為微合金元素。3）奧氏體形成元素:在-Fe中有較大的溶解度,且能穩(wěn)定相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）鐵素體形成元素: 在-Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定相。如：V，Nb, Ti 等。5）原位析出: 元素向滲碳體富集，當(dāng)其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時

2、, 合金滲碳體就在原位轉(zhuǎn)變成特殊碳化物如Cr鋼中的Cr：-FexCFe3C（Fe, Cr）3C（Cr, Fe）7C3（Cr, Fe）23C6 6）離位析出: 在回火過程中直接從相中析出特殊碳化物，同時伴隨著滲碳體的溶解，可使HRC和強度提高（二次硬化效應(yīng)）。 如 V，Nb, Ti等都屬于此類型。2合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是鐵素體形成元素？哪些是奧氏體形成元素？哪些能在a-Fe中形成無限固溶體？哪些能在g-Fe 中形成無限固溶體？ 答：鐵素體形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奧氏體形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在a-Fe中形成無限固溶體：V

3、、Cr；能在g-Fe 中形成無限固溶體：Mn、Co、Ni3簡述合金元素對擴大或縮小相區(qū)的影響，并說明利用此原理在生產(chǎn)中有何意義？答：（1）擴大相區(qū)：使A3降低，A4升高一般為奧氏體形成元素分為兩類：a.開啟相區(qū)：Mn, Ni, Co 與 -Fe無限互溶.b.擴大相區(qū)：有C，N，Cu等。如Fe-C相圖，形成的擴大的相區(qū)，構(gòu)成了鋼的熱處理的基礎(chǔ)。 （2）縮小相區(qū)：使A3升高，A4降低。一般為鐵素體形成元素 分為兩類:a.封閉相區(qū)：使相圖中區(qū)縮小到一個很小的面積形成圈,其結(jié)果使相區(qū)與相區(qū)連成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。b.縮小相區(qū)：Zr,

4、Nb, Ta, B, S, Ce 等（3）生產(chǎn)中的意義：可以利用M擴大和縮小相區(qū)作用，獲得單相組織，具有特殊性能，在耐蝕鋼和耐熱鋼中應(yīng)用廣泛。4簡述合金元素對鐵碳相圖（如共析碳量、相變溫度等）的影響。答：答：1）改變了奧氏體區(qū)的位置2）改變了共晶溫度：（l）擴大相區(qū)的元素使A1，A3下降；(2)縮小相區(qū)的元素使A1，A3升高。當(dāng)Mo>8.2%, W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%，相區(qū)消失。 3.）改變了共析含碳量：所有合金元素均使S點左移。（提問：對組織與性能有何影響呢？）5合金鋼中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本

5、類型及其相對穩(wěn)定性。答：答：基本類型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（強K形成元素形成的K比較穩(wěn)定，其順序為：Ti>Zr>Nb>V>W,Mo>Cr>Mn>Fe）各種K相對穩(wěn)定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C（高-低）6主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）對過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變影響的作用機制。答：Ti, Nb, Zr, V：主要是通過推遲P轉(zhuǎn)變時K形核與長大來提高過冷的穩(wěn)定性；W，Mo,Cr：1）推遲K形核與長大；2）增加固溶體原子間的結(jié)合力，降低Fe的自擴散激活能。作用大小為：Cr>W&

6、gt;MoMn：（Fe,Mn）3C,減慢P轉(zhuǎn)變時合金滲碳體的形核與長大；擴大相區(qū)，強烈推遲轉(zhuǎn)變，提高的形核功；Ni：開放相區(qū)，并穩(wěn)定相，提高的形核功（滲碳體可溶解Ni, Co）Co：擴大相區(qū)，但能使A3溫度提高（特例），使轉(zhuǎn)變在更高的溫度進(jìn)行，降低了過冷的穩(wěn)定性。使C曲線向左移。 Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在滲碳體中，必須擴散出去為K形核創(chuàng)造條件；Si可提高Fe原子的結(jié)合力。 B，P，Re：強烈的內(nèi)吸附元素，富集于晶界，降低了 的界面能，阻礙相和K形核。7合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變有何影響？答：合金元素的作用表現(xiàn)在：1） 對馬氏體點Ms- Mf溫度的影響；2） 改變馬氏體形態(tài)及精細(xì)結(jié)構(gòu)（

7、亞結(jié)構(gòu)）。 除Al,Co 外，都降低Ms溫度，其降低程度：強CMnCrNiVMo,W,Si弱提高含量：可利用此特點使Ms溫度降低于0以下，得到全部組織。如加入Ni,Mn,C,N等合金元素有增加形成孿晶馬氏體的傾向，且亞結(jié)構(gòu)與合金成分和馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度有關(guān).8如何利用合金元素來消除或預(yù)防第一次、第二次回火脆性？答：1）低溫回火脆性（第I類，不具有可逆性）其形成原因：沿條狀馬氏體的間界析出K薄片；防止：加入Si, 脆化溫度提高300；加入Mo, 減輕作用。2)高溫回火脆性（第II類，具有可逆性）其形成原因：與鋼雜質(zhì)元素向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。防止：加入W，Mo消除或延緩雜質(zhì)元素偏聚.9如何理解二次

8、硬化與二次淬火兩個概念的相關(guān)性與不同特點。答：二次硬化:在含有Ti, V, Nb, Mo, W等較高合金鋼淬火后，在500- 600范圍內(nèi)回火時，在相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物，并使鋼的HRC和強度提高。(但只有離位析出時才有二次硬化現(xiàn)象)二次淬火：在強K形成元素含量較高的合金鋼中淬火后十分穩(wěn)定，甚至加熱到500-600回火時升溫與保溫時中仍不分解，而是在冷卻時部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度提高。相同點：都發(fā)生在合金鋼中，含有強碳化物形成元素相對多，發(fā)生在淬回火過程中，且回火溫度550左右。不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中Ar轉(zhuǎn)變?yōu)閙，是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現(xiàn)象（

9、由于特殊k的沉淀析出）10一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？答1）強化的主要途徑宏觀上：鋼的合金化、冷熱加工及其綜合運用是鋼強化的主要手段。微觀上：在金屬晶體中造成盡可能多的阻礙位錯運動的障礙；或者盡可能減少晶體中的可動位錯，抑制位錯源的開動，如晶須 。（主要機制有：固溶強化、細(xì)晶強化、位錯強化、“第二相”強化、沉淀強化、時效強化、彌散強化、析出強化、二次硬化、過剩相強化 ）2）韌化途徑：細(xì)化晶粒；降低有害元素的含量；防止預(yù)存的顯微裂紋；形變熱處理；利用穩(wěn)定的殘余奧氏體來提高韌性；加入能提高韌性的M，如Ni, Mn；盡量減少在鋼基體中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。第二章 工程結(jié)構(gòu)鋼1 對

10、工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？答：（1）足夠高的強度、良好的塑性;（2）適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;（3）良好的工藝性能。2合金元素在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是什么？為什么考慮采用低C？答：為提高碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的強度，而加入少量合金元素，利用合金元素產(chǎn)生固溶強化、細(xì)晶強化和沉淀強化。利用細(xì)晶強化使鋼的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的降低，來抵消由于碳氮化物沉淀強化使鋼的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的升高。考慮低C的原因：（1）C含量過高，P量增多，P為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使FATT50()增高。（2）C含量增加，會使C當(dāng)量增大，當(dāng)C當(dāng)量>0.47時，會使鋼的可焊性變差，不利于工程結(jié)

11、構(gòu)鋼的使用。3什么是微合金鋼？微合金化元素在微合金化鋼中的主要作用有哪些？試舉例說明。答：微合金鋼：利用微合金化元素Ti, Nb, V；主要依靠細(xì)晶強化和沉淀強化來提高強度；利用控制軋制和控制冷卻工藝- 高強度低合金鋼微合金元素的作用：1）抑制奧氏體形變再結(jié)晶；例：再熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出鈮、鈦、釩的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯的運動，抑制再結(jié)晶過程的進(jìn)行。 2)阻止奧氏體晶粒長大；例：微量鈦（w0.02%）以TiN從高溫固態(tài)鋼中析出，呈彌散分布，對阻止奧氏體晶粒長大很有效。 3)沉淀強化；例： w(Nb)0.04%時,細(xì)化晶粒造成

12、的屈服強度的增量G大于沉淀強化引起的增量Ph;當(dāng)w(Nb)0.04%時, Ph增量大大增加,而G保持不變。4)改變與細(xì)化鋼的組織例：在軋制加熱時，溶于奧氏體的微合金元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低了發(fā)生先共析鐵素體和珠光體的溫度范圍，低溫下形成的先共析鐵素體和珠光體組織更細(xì)小，并使相間沉淀Nb(C,N)和V(C,N)的粒子更細(xì)小。4低碳貝氏體鋼的合金化有何特點？解：合金元素主要是能顯著推遲先共析 F和P轉(zhuǎn)變，但對B轉(zhuǎn)變推遲較少的元素如Mo，B，可得到貝氏體組織。1）加入Mn, Ni, Cr等合金元素，進(jìn)一步推遲先共析F和P轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，可得到下B組織；2)加入微合金化元素充分發(fā)揮其細(xì)

13、化作用和沉淀作用；3)低碳,使韌性和可焊性提高。第三章 機械制造結(jié)構(gòu)鋼1名詞解釋 1）液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小區(qū)域內(nèi)從液態(tài)結(jié)晶時析出的碳化物。2）網(wǎng)狀碳化物：過共析鋼在熱軋（鍛）加工后緩慢冷卻過程中由二次碳化物以網(wǎng)狀析出于奧氏體晶界所造成的。3）水韌處理：高錳鋼鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強度、韌性和抗磨性。將高錳鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物充分溶入奧氏體，然后水冷，獲得單一奧氏體組織。4）超高強度鋼：一般講，屈服強度在1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉強度在1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金鋼稱超高強度鋼。2

14、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進(jìn)行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各自主要鋼種。答：成分熱處理常用組織主要性能調(diào)質(zhì)鋼0.300.50%C的C鋼或中、低合金鋼淬火與高溫回火回火S或回火T較高的強度，良好的塑性和韌性彈簧鋼中、高碳素鋼或低合金鋼淬火和中溫回火回火T高的彈性極限，高的疲勞強度，足夠的塑性和韌性主要鋼種:A.調(diào)質(zhì)鋼：按淬透性大小可分為幾級： 1）40，45，45B 2）40Cr，45Mn2, 45MnB, 35MnSi 3）35CrMo, 42MnVB, 40MnMoB ，40CrNi 4）40CrMnMo, 35SiMn2MoV，40CrNiMo B.彈簧鋼：1）Mn彈簧鋼： 60Mn

15、，65Mn 2）MnSi彈簧鋼：55Si2Mn，60Si2MnA 3）Cr彈簧鋼： 50CrMn， 50CrVA, 50CrMnVA (使用T<300 ) 4）耐熱彈簧：30W4Cr2VA (可達(dá)500) 5）耐蝕彈簧：3Cr13, 4Cr13, 1Cr18Ni9Ti （溫度<400 ）3液析碳化物和帶狀碳化物的形成、危害及消除方法。答：形成：均起因于鋼錠結(jié)晶時產(chǎn)生的樹枝狀偏析；液析碳化物屬于偏析引起的偽共晶碳化物（一次碳化物）；帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析 （固相凝固過程中）危害：降低軸承的使用壽命，增大零件的淬火開裂傾向，造成硬度和力學(xué)性能的不均勻性（各向異性）消除方法： 1）

16、控制成分（C，Cr%）； 2）合理設(shè)計鋼錠，改進(jìn)工藝； 3）大的鍛（軋）造比來破碎碳化物； 4）采用高溫擴散退火（1200左右）。 4說明易切削鋼提高切削性能的合金化原理。答：鋼中加入一定量的S、Te、Pb、Se或 Ca等元素，形成MnS、CaS、MnTe、PbTe、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2等或Pb的夾雜物。在熱軋時，這些夾雜物沿扎向伸長，成條狀或紡錘狀，破壞鋼的連續(xù)性，減少切削時對刀具的磨損，而又不會顯著影響鋼材縱向力學(xué)性能。5.馬氏體時效鋼與低合金超強鋼相比，在合金化、熱處理、強化機制、主要性能等方面有何不同？合金化熱處理強化機制主要性能馬氏體時效鋼1） 過大相區(qū)（N

17、i、Co）；2） 時效強化（Ni，Ti, Al, Mo, Nb ，Mo）；3） 為提高塑韌性，必須嚴(yán)格控制雜事元素含量（C,S,N,P）1）高溫奧氏體化后淬火成馬氏體（Ms:100150 ）；2）進(jìn)行時效，產(chǎn)生強烈沉淀強化效應(yīng)，顯著提高強度。 固溶強化冷作相變強化時效強化高強度，同時具有良好的塑韌性和缺口強度；熱處理工藝簡單；淬火后硬度低，冷變形性能和切削性能好；焊接性較好低合金超強鋼1）保證鋼的淬透性（Cr, Mn, Ni）；2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定性（V, Mo）；3）推遲低溫回火脆性（Si）； 4）細(xì)化晶粒（V,Mo）。淬火 + 低溫回火或等溫淬火晶粒細(xì)化、沉淀硬化及亞結(jié)構(gòu)的變化強度高；成

18、本低廉；生產(chǎn)工藝較簡單；韌塑性較差；較大的脫C傾向； 焊接性不太好。3 高錳鋼在平衡態(tài)、鑄態(tài)、熱處理態(tài)、使用態(tài)四種狀態(tài)下各是什么組織？為何具有抗磨特性？答：平衡態(tài)組織：+ (Fe,Mn)3C； 鑄態(tài)組織：+碳化物；熱處理態(tài)組織：單相p；使用狀態(tài)下組織: 表面硬化層 + 內(nèi)部 具有抗磨特性的原因：1)高沖擊和強擠壓下，其表面層迅速產(chǎn)生加工硬化，在滑移面上形成硬化層，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2)加入2-4%的Cr或適量的Mo和V，能形成細(xì)小碳化物，提高屈服強度、沖擊韌性和抗磨性。4 GCr15鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含量約為多少？碳和鉻的主要作用分別是什么？其預(yù)先熱處理和最終熱處理分

19、別是什么？答：高碳鉻軸承鋼 。C含量1%，Cr含量1.5%。 C的作用：固溶強化提高硬度; 形成碳化物。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性預(yù)先熱處理：（擴散退火，正火）+ 球化退火最終熱處理：淬火 + 低溫回火 +（穩(wěn)定化處理 ）8氮化鋼的合金化有何特點？合金元素有何作用？答：合金化特點：鋼中加入氮化物形成元素后，氮化層的組織有很大變化，在相中形成含有鉻、鉬、鎢、釩、鋁等合金元素的合金氮化物，其尺寸在5mm左右，并與基體共格，起著彌散強化作用。鋼中最有效的氮化元素是鋁、鈮、釩，所形成的合金氮化物最穩(wěn)定，其次是鉻、鉬、鎢的合金氮化物。合金元素作用：加入Al（HV1000以上）, V, Cr,

20、 Mo, W（HV900以下）可以提高表面硬度；加入Cr，Mn，Mo提高淬透性；加入Mo，V等可以使鋼在高溫下保持高強度；加入少量Mo，可以防止高溫回火脆性。第四章 工具鋼1從總體看，工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼相比，在主要成分、組織類型、熱處理工藝、主要性能與實際應(yīng)用方面各自有何特點？答：結(jié)構(gòu)鋼工具鋼成分C：中低C合金元素:中偏低中高C合金元素:中偏低高C組織P（S,T）,B,MM,S,T熱處理退、正、淬、回火淬火回火綜合性能強韌（熱）硬，強應(yīng)用工程或制造結(jié)構(gòu)各種工具2采用普通素工具鋼的優(yōu)點是什么？局限性是什么？ 答：優(yōu)點：成本低，冷熱性能較好，熱處理簡單，應(yīng)用范圍較寬。不足處：1）淬透性低,鹽水中淬火,

21、變形開裂傾向大。2）組織穩(wěn)定性差,熱硬性低,工作溫度小于200 。3什么是紅硬性?為什么它是高速鋼的一種重要性能？哪些元素在高速鋼中提高紅硬性?答：紅硬性：在高的溫度下保持硬度的能力。提高熱硬性的元素有：W、Mo、V、Co、N (常與Al配合加入)。418-4-1高速鋼的鑄態(tài)顯微組織特征是什么？為什么高速鋼在熱處理之前一定要大量地?zé)峒庸ぃ看穑鸿T態(tài)組織：魚骨狀Le+黑色與白色組織鑄態(tài)高速鋼組織中粗大的共晶碳化物必須經(jīng)過鍛軋將其破碎，是其盡可能成為均勻分布的顆粒狀碳化物。7高速鋼18-4-1的最終熱處理的加熱溫度為什么高達(dá)1280？在加熱過程中為什么要在600650和800850進(jìn)行二次預(yù)熱保溫？

22、答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應(yīng)盡可能提高淬火溫度至晶界熔化溫度偏下（晶粒仍然很細(xì)，8-9級）。目標(biāo)：淬火后獲得高合金的M組織，具有很高抗回火穩(wěn)定性；在高溫回火時析出彌散的合金碳化物產(chǎn)生二次硬化，使鋼具有高的硬度和熱硬性。一次或兩次預(yù)熱：由于高合金的高速鋼導(dǎo)熱性差，為防止工件加熱時變形，開裂和縮短加熱的保溫時間以減少脫碳。8高速鋼18-4-1淬火后三次回火的目的是什么?這種回火在組織上引起什么樣的變化？答：目的：一方面，增強二次硬化效果；另一方面，（主要）是為了利用二次淬火來降低殘余奧氏體含量，也間接地提高了性能?；鼗鸷蟮娘@微組織為回火馬氏體加碳化物。9 高碳、高鉻工具鋼耐磨性極

23、好的原因何在？抗氧化的原因為什么？第五章 不銹耐蝕鋼1名詞解釋： 1）晶間腐蝕：晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富鉻的 Cr23C6引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生的腐蝕。2）應(yīng)力腐蝕：奧氏體或M不銹鋼受張應(yīng)力時，在某些介質(zhì)中經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破壞，且隨應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時間也越短； 當(dāng)取消張應(yīng)力時，腐蝕較小或不發(fā)生腐蝕。這種腐蝕現(xiàn)象稱為“應(yīng)力腐蝕（破裂）”。 4） n/8規(guī)律：加入Cr可提高基體的電極電位，但不是均勻的增加，而是突變式的。當(dāng)Cr的含量達(dá)到1/8，2/8，3/8，原子比時，F(xiàn)e的電極電位就跳躍式顯著提高，腐蝕也顯著下降。這個定律叫做n/8規(guī)律。2從電化學(xué)腐蝕原理看，

24、采用哪些途徑可提高鋼的耐蝕性？答：1）使鋼表面形成穩(wěn)定的表面保護(hù)膜；2）得到單相均勻的固溶體組織；3）提高固溶體（陽極）的電極電位。3 合金元素及環(huán)境介質(zhì)對耐蝕鋼的耐蝕性的影響。答：合金元素：Cr決定和提高耐蝕性的主要元素；Ni可提高耐蝕性；C與Cr形成碳化物，降低耐蝕性；Mn，N提高高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性；Mo提高不銹鋼的鈍化能力；Cu少量加入可有效地提高不銹鋼在硫酸及有機酸中的耐蝕性；Si提高在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中耐蝕性。環(huán)境介質(zhì)：（1）氧化性介質(zhì)如硝酸，NO3 是氧化性的，不銹鋼表面氧化膜容易形成，鈍化時間短。（2）在稀硫酸等非氧化性酸中，由于介質(zhì)中溶有的氧量較低，而SO4 又

25、不是氧化劑，H+濃度又高，一般的鉻不銹鋼和Cr18Ni9型不銹鋼難以達(dá)鈍化狀態(tài)，因而是不耐蝕的。（3）強有機酸中，由于介質(zhì)中氧含量低，又有H+存在，一般鉻和鉻鎳不銹鋼難鈍化，易被腐蝕。（4）在含有Cl*的介質(zhì)中，Cl*容易破壞不銹鋼表面氧化膜，穿透過并與鋼表面起作用，產(chǎn)生點腐蝕。4奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的原因，影響因素與防止方法。答：原因：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要是晶界上析出網(wǎng)狀富鉻的Cr23C6引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)的寬度約10-5cm，Cr<12%。在許多介質(zhì)中沒有鈍化能力, 貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生腐蝕。影響因素：a.C：C<0.03%時無晶間腐蝕;化學(xué)成分：加入

26、Ti, Nb固C，使奧氏體內(nèi)固溶的C<0.03%以下。b.加熱溫度：550-800（650最敏感），T>800時K重溶；T<500，擴散困難。c.加熱時間：時間很長或很短，都難以存在晶間腐蝕。防止辦法：超低C；改變K類型；固溶處理；獲得+（10-50%）雙相組織。5 不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的產(chǎn)生原因，影響因素與防止方法。答：原因：不銹鋼在某些介質(zhì)中受張應(yīng)力時經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破壞。影響因素：介質(zhì)特點，附加應(yīng)力和鋼的化學(xué)成分。1）介質(zhì)：含有Cl-和OH-腐蝕介質(zhì)中特別敏感;2）應(yīng)力：應(yīng)力越大，越嚴(yán)重;3）介質(zhì)溫度：溫度越高，越嚴(yán)重;4）不銹鋼組織與成分: 對應(yīng)力腐蝕的影響

27、. 防止措施：1）提高純度（降低N, H以及雜質(zhì)元素含量）；2）加入2-4%Si或2%Cu 或提高Ni%（>35%）； 3） 采用高純度15-25%F不銹鋼；4）采用奧氏體和鐵素體（50-70%）雙相鋼。第六章 耐熱鋼及耐熱合金1名詞解釋： 1）蠕變極限：在某溫度下，在規(guī)定時間達(dá)到規(guī)定變形時所能承受的最大應(yīng)力。 2）持久強度：在規(guī)定溫度和規(guī)定時間斷裂所能承受的應(yīng)力（）。 4） 持久壽命：它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應(yīng)力作用下拉斷的時間。2耐熱鋼及耐熱合金的基本性能要求有哪兩條？ 答：足夠高的高溫強度、高溫疲勞強度足夠高的高溫化學(xué)穩(wěn)定性（特別是抗氧化性能）3 如何利用合金化（或怎么合金化）提高鋼

28、的高溫強度？答：V，Ti 碳化物沉淀強化； Mo、W、Cr固溶強化； B強化晶界。4 如何利用合金化（或怎么合金化）提高鋼的高溫抗氧化性能？（沒找到）5耐熱鋼有哪些種類？答：（1）F-P 耐熱鋼，常用鋼種：12Cr1MoV，15CrMo, 12Cr2MoWVSiTiB（2）馬氏體耐熱鋼 ，鋼種：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV（3）工業(yè)爐用耐熱鋼，F(xiàn)e-Al-Mn爐用耐熱鋼，Cr-Mn-C-N爐用耐熱鋼，高Cr-Ni奧氏體爐用耐熱鋼 （4）奧氏體耐熱鋼，分為三類:簡單奧氏體耐熱鋼（Cr18Ni9型奧氏體不銹鋼）;固溶強化型奧氏體耐熱鋼;沉淀強化型奧氏體耐熱鋼。 第七章 鑄鐵1名詞解釋：1

29、）碳當(dāng)量：一般以各元素對共晶點實際含碳量的影響, 將這些元素的量折算成C%的增減, 這樣算得的碳量稱為碳當(dāng)量（C.E）（C.E = C + 0.3 （Si+P） + 0.4 S - 0.03 Mn由于S, P%低, Mn的作用又較小C.E = C + 0.3 Si ）2）共晶度：鑄鐵含C量與共晶點實際含C量之比 , 表示鑄鐵含C量接近共晶點C%的程度。（共晶點實際C量 = 4.3 - 0.3Si）2 鑄鐵與鋼相比，在主要成分、使用組織、主要性能上有何不同？答：鑄鐵與鋼總體比較：（鑄鐵）A. 成分：C、Si含量高，S、P含量高； 2.5-4.0 C, 1.0-3.0 Si, 0.5-1.4 Mn

30、, 0.01-0.5 P, 0.02-0.2 SB. 組織：鋼的基體 +（不同形狀）石墨；C. 熱處理：不同形式的熱處理D. 性能：取決于基體組織及G數(shù)量、形狀、大小及分布. G：HB3-5， 屈強20MPa, 延伸率近為0;G對基體有割裂（削弱）作用，對鋼強度（抗拉強度）、塑性、韌性均有害，其性能特別塑、韌性;比鋼要低，但：具有優(yōu)良的減震性、減摩性以及切削加工性能、優(yōu)良的鑄造性能、低的缺口敏感性；E. 生產(chǎn)：鑄鐵熔化設(shè)備簡單，工藝操作簡便，生產(chǎn)成本低廉3 對灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分（主要是C與Si）、組織、牌號、主要性能與應(yīng)用做相互對比。答： 灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵成分C 2.5

31、-3.6；Si 1-2.5C 2.2, Si 1.2-2.0, Mn 0.4-1.2,P<0.1, S<0.2;C3.6-3.8%,Si 2.0-2.5,Mn0.6-0.8, P< 0.1組織F，F(xiàn)+P，P+片狀G（A型， , F型）P，F(xiàn)+團絮狀GF，P+球狀G牌號HT100，150，200，250，HT300，350KT300-6，330-8，350-10，370-12（F-KT）KTZ450-5，500-4，600-3，700-2 （P-KTQT400-18，400-15，450-10，500-7，600-3， 700-2，800-2，900-2性能強度較低，塑韌性低，

32、硬度HB130-270，耐磨性好，減振性好，缺口敏感性小等較高強度，良好塑性，有一定的塑變能力（展性鑄鐵，馬鐵），但并不能鍛造。但生產(chǎn)周期長，工藝復(fù)雜，成本較高?；w強度利用率高，可達(dá)70-90%；強度，塑性，韌性，疲勞強度明顯提高用途可用作耐壓減震件，如機床底座、支柱等制造一些形狀復(fù)雜而在工作中以經(jīng)受震動的薄壁（<25mm）小件可制造各種受力復(fù)雜、負(fù)荷較大和耐磨的重要鑄件，如曲軸、連桿、齒輪等，在一定條件下可取代鑄鋼、鍛鋼、合金鋼。4 鍛鑄鐵的成分與灰口鑄鐵相比，有何特點？其生產(chǎn)分幾步？答：成分：可鍛鑄鐵：C 2.2, Si 1.2-2.0, Mn 0.4-1.2,P<0.1,

33、S<0.2灰口鑄鐵：C 2.5-3.6 Si 1-2. 二者比較可知，前者含有少量其他合金元素可鍛鑄鐵生產(chǎn)分兩步：1）生產(chǎn)白口鑄鐵；2）高溫G化退火（900-980度,15h ）第八章 鋁合金1以Al-4%Cu合金為例，闡述鋁合金的時效過程及主要性能（強度）變化。答：分為四階段：1） 形成溶質(zhì)原子（Cu）的富集區(qū)GPI與母相（Al為基的固溶體）保持共格關(guān)系，引起的嚴(yán)重畸變，使位錯運動受阻礙，從而提高強度；2）GPI區(qū)有序化GPII區(qū)（） 化學(xué)成分接近CuAl2，具有正方晶格，引起更嚴(yán)重的畸變，使位錯運動更大阻礙，顯著提高強度；3）溶質(zhì)原子的繼續(xù)富集，以及形成 已達(dá)到CuAl2，且部分地與

34、母相晶格脫離關(guān)系，晶格畸變將減輕，對位錯阻礙能力減小，合金趨于軟化，強度開始降低。4）穩(wěn)定相的形成與長大 與母相完全脫離晶格關(guān)系，強度進(jìn)一步降低。（這種現(xiàn)象稱為過時效）2 變形鋁合金分為幾類？說明主要變形鋁合金之間的合金系、牌號及主要性能特點。答：(1)非熱處理強化變形鋁合金 主要有防銹鋁合金：合金系：Al-Mn系 牌號： LF21 Al-Mg-（Mn） 牌號： LF2, 3, 5, 6, 7, 10,11,12等性能：耐蝕性好；塑性好（易加工成形）；焊接性好； 可利用冷加工硬化來提高強度 （2）熱處理強化變形鋁合金,（過飽和）固溶處理和時效處理； 主要有硬鋁、鍛鋁、超硬鋁合金：A 硬鋁：基本

35、是Al-Cu-Mg合金；牌號性能低合金硬鋁（鉚釘硬鋁）LY1，LY3，LY10合金Mg, Cu%較低，有較高塑性，但強度較低，時效速度慢。標(biāo)準(zhǔn)硬鋁LY11可淬火（過飽和固溶）時效，強度提高高合金硬鋁LY12具有良好的耐熱性，強度高，但塑性及承受冷熱加工能力差。耐熱硬鋁較多的Mn, Mg，強化相S，外，還有Al19Mg2Mn，可制做250-300 工作的飛機零件。B超硬鋁合金，Al-Zn-Mg-Cu系合金 牌號：LC3，LC4，LC5，LC6，LC9 性能：強度高（淬火+120時效），但抗蝕性差（包鋁），組織穩(wěn)定性不好，工作溫度小于120C鍛鋁合金合金系：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-C

36、u（普通鍛鋁合金）；Al-Cu-Mg-Ni-Fe （耐熱鍛鋁合金）牌號：LD2，LD5，LD6，LD10；LD7，LD8，LD9 性能：良好的熱塑性，較高的機械性能。3鑄造鋁合金主要分為幾類？說明主要鑄造鋁合金的合金系、牌號及主要性能特點。答：普通鍛鋁合金：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu 耐熱鍛鋁合金：Al-Cu-Mg-Ni-Fe 合金系牌號主要性能特點Al-Si系ZL1xx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性，應(yīng)用最廣泛。Al-Cu系ZL20x最高的高溫和室溫性能，適于制造大負(fù)荷或耐熱鑄件，但鑄造性能和抗蝕性較差。Al-Mg系ZL30x有最好的抗蝕性和較高的強度，但鑄造、耐熱性能差，

37、適于抗蝕、耐沖擊和表面裝飾性高的鑄件。Al-Zn系ZL40x鑄態(tài)下的高強度鋁合金，在強度、抗蝕性和鑄造性能，均中等第九章 鎂合金1鎂的晶格類型如何？鎂及鎂合金有何主要性能特點？答：密排六方點陣（冷變形較困難）鎂：強度和彈性模量較低；在大氣中有足夠的耐蝕性，但在淡水、海水中耐蝕性差，熔煉困難。鎂合金：強度硬度高，塑韌性好，一般可焊性較差。2 鎂合金按生產(chǎn)方法分幾類？其牌號如何表示？答：分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類變形鎂合金主要合金系為：Mg-Zn-Zr系，Mg-Al-Zn系、Mg-Re-Zr系、Mg-Mn系和Mg-Li系 牌號有MB1，MB2，MB3等鑄造鎂合金中主要合金系：Mg-Zn-Zr

38、系；Mg-Al-Zn系；Mg-Re-Zr系；Mg-Th-Zr系Mg-Al-Ag系等 牌號有ZM1，ZM2，ZM5等第十章 銅合金1名詞解釋：1）黃銅；銅鋅合金稱為黃銅，再加入其他合金元素后，形成多元黃銅。2）鋅當(dāng)量系數(shù) ：黃銅中加入M后并不形成新相，只是影響，相的相對含量，其效果象增加了鋅一樣。可以用加入1%的其它合金元素對組織的影響上相當(dāng)于百分之幾的Zn的換算系數(shù)來預(yù)估加入的合金元素對多元黃銅組織的影響，這種換算關(guān)系稱為鋅當(dāng)量系數(shù)。3）青銅：是Cu和Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr和Co等元素組成的合金的統(tǒng)稱。 4）白銅：是以鎳為主要合金元素的銅合金。2銅合金主要分為幾類？不同

39、銅合金的牌號如何？其主要性能是什么？答：A紫銅a韌銅：0.02%-0.10%O；T1，T2，T3，T4； T1、T2： 導(dǎo)電及高純度銅合金用； T3、T4： 一般用銅材及銅合金. b無氧銅：<0.003%； TU1，TU2: 主要用于電子真空儀器儀表中導(dǎo)體 c脫氧銅：<0.01%；TUP，TUMn； TUP 主要用于焊接用銅材，制作熱交換器、排水管、 冷凝管等； TUMn 用于電子管用銅材 B黃銅，a低鋅黃銅 H96、H90、H85 黃銅，用于冷凝器和散熱器。 b三七黃銅 H70、H68 黃銅， 用于深沖或深拉制造復(fù)雜形狀的零件。 c四六黃銅 H62、H59 +黃銅，用于制造銷釘、

40、螺帽、導(dǎo)管及散熱器零件。C青銅 二元青銅： Cu-Sn， Cu-Al， Cu-Be，； 二元錫青銅相：Cu5Sn 電子化合物為基的固溶體； 相： CuSn 為基的固溶體；相：Cu31Sn8 電子化合物性能： 1）錫青銅鑄造的優(yōu)點是鑄件收縮率小，適于鑄造形狀復(fù)雜、壁厚變化大的零件; 2）錫青銅在大氣、海水和堿性溶液中有良好耐蝕性，用于海上船舶、礦山機械零件；3） 力學(xué)性能，工業(yè)錫青銅中錫含量不超過14%，其中Sn<7-8%: 變形錫青銅，有高塑性和適宜的強度；Sn>10%: 鑄造合金，用于鑄件。a 二元鋁青銅有QAl5、QAl7和QAl10，鋁青銅有良好的力學(xué)性能、耐蝕性和耐磨性，是

41、青銅中應(yīng)用最廣的一種。 b多元青銅： Cu-Sn-M， Cu-Al-M， Cu-Be-M， +P：能顯著提高合金的彈性極限和疲勞極限，并能承受壓 力加工，廣泛用于制造各種彈性元件。如QSn6.5-0.1：可制造導(dǎo)電性好的彈簧、接觸片、精密儀器中的齒輪等耐磨和抗磁元件。 ZQSn10-1：Cu3P與相可作為青銅軸承材料的耐磨相，可做耐磨軸承合金。+Zn: 可提高力學(xué)性能和耐蝕性。 QSn4-3 , 常用作制造彈簧、等彈性零件和抗磁零件。 c鈹青銅 QBe2, QBe1.9，具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能； 耐蝕和耐磨； 無磁，沖擊時無火花 ；可制造高級彈性元件和特殊耐磨元件，還用于電氣轉(zhuǎn)向開關(guān)、電接觸

42、器等； D白銅 白銅按成分分為二元白銅（Cu-Ni）和多元白銅（Cu-Ni-(M)）。 按用途分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅。 a 結(jié)構(gòu)白銅，常用的牌號有B10、B20、B30，在大氣、海水、過熱蒸氣和高溫下有優(yōu)良的耐蝕性，而且冷熱加工性能都很好，可制造高溫高壓下的冷凝器、熱交換器，廣泛用于船舶、電站、石油化工、醫(yī)療器械等部門. B20也是常用的鎳幣材料，可制造高面額的硬幣。b電工白銅 康銅 含Ni40、Mn1.5的錳白銅 具有高電阻、低電阻溫度系數(shù)，與銅、鐵、銀配成熱電偶對時，能產(chǎn)生高的熱電勢，組成銅-康銅、鐵康銅和銀康銅熱電偶，測溫精確，工作溫度范圍為-200-600。 考銅 Ni43、Mn0.5

43、的錳白銅 有高的電阻, 與銅、鎳鉻合金、鐵分別配成熱電偶時，能產(chǎn)生高的熱電勢，考銅鎳鉻熱電偶的測溫范圍從-253(液氫沸點)到室溫 。 B0.6，在l00以下與銅線配成對, 其熱電勢與鉑銠-鉑熱電偶的熱電勢相同，可做鉑銠鉑熱電偶的補償導(dǎo)線第十一章 鈦合金3 鈦的晶格類型如何？鈦合金的分類及牌號？答：鈦的晶格類型：密排六方常用鈦合金 :-鈦合金：牌號：TA1-TA8，TA1-TA3為工業(yè)純鈦。+鈦合金牌號 用TC表示，TC1-TC10 -鈦合金和近鈦合金：TB1,TB2 2、鈦及鈦合金有何主要性能特點？答：鈦：比強度高，熔點高，塑性好.具有優(yōu)良的耐蝕性;低溫性能很好；化學(xué)活性極高，與Cl, O,

44、 S, C, N等強烈反應(yīng)（高溫下），液態(tài)下幾乎同ThO2以外的所有坩堝起反應(yīng)，只能用真空電耗電弧爐熔煉。可焊性好；具有良好的沖壓性能；但耐磨性較差； 彈性模量較低(120GPa)，約為鐵的54% ;導(dǎo)熱系數(shù)及線脹系數(shù)均較低。其導(dǎo)熱系數(shù)比鐵低4.5倍，使用時易產(chǎn)生溫度梯度及熱應(yīng)力。鈦合金：-鈦合金高溫性能好（<500），組織穩(wěn)定性好，焊接性好，是耐熱鈦合金的主要組成部分，但不能熱處理強化，常溫強度低，塑性不高；+鈦合金：常溫強度高，可熱處理強化，但組織不夠穩(wěn)定；焊接性能較差；-鈦合金和近鈦合金：塑性加工性能好（快冷得到組織），機械性能高（可通過時效來提高強度），是發(fā)展高強度（抗拉>

45、1400-1500MPa）鈦合金潛力最大的合金，但組織穩(wěn)定性較差，工作溫度低于200度；工程材料復(fù)習(xí)思考題1解釋下列名詞機械性能、強度、剛度、硬度、晶格、晶粒、位錯、晶界、金屬化合物、鐵素體、滲碳體、變形織構(gòu)、熱處理、本質(zhì)晶粒度、滲碳處理。過冷度：實際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。非自發(fā)形核：是液態(tài)金屬依附在一些未溶顆粒表面所形成的晶核。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。加工硬化：隨著塑性變形的增加，金屬的強度、硬度迅速增加；塑性、韌性迅速下降的現(xiàn)

46、象。再結(jié)晶：冷作金屬材料被加熱到較高的溫度時，原子具有較大的活動能力，使晶粒的外形開始變化，從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒，和變形前的晶粒形狀相似，晶格類型相同，把這一階段稱為“再結(jié)晶”。冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工。相：在金屬或合金中，凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分，均稱之為相。相圖：用來表示合金系中各個合金的結(jié)晶過程的簡明圖解稱為相圖。固溶體：合金的組元之間以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同，這種相稱為固溶體。枝晶偏析：實際生產(chǎn)中，合金冷卻速度快，原子擴散不充分，使得先結(jié)晶出來的固溶體合金含高熔點組元較多，后結(jié)晶含低

47、熔點組元較多，這種在晶粒內(nèi)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為枝晶偏析。比重偏析：比重偏析是由組成相與溶液之間的密度差別所引起的。如果先共晶相與溶液之間的密度差別較大，則在緩慢冷卻條件下凝固時，先共晶相便會在液體中上浮或下沉，從而導(dǎo)致結(jié)晶后鑄件上下部分的化學(xué)成分不一致，產(chǎn)生比重偏析。固溶強化：通過溶入某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬的強度、硬度升高的現(xiàn)象稱為固溶強化。彌散強化：合金中以固溶體為主再加上適量的金屬間化合物彌散分布，會提高合金的強度、硬度及耐磨性，這種強化方式為彌散強化。珠光體：鐵素體和滲碳體的機械混合物。索氏體：在650600溫度范圍內(nèi)形成層片較細(xì)的珠光體。屈氏體：在600550溫度范圍內(nèi)形成

48、片層極細(xì)的珠光體。貝氏體：過飽和的鐵素體和滲碳體組成的混合物。馬氏體：碳在-Fe中的過飽和固溶體。奧氏體: 碳在-Fe中形成的間隙固溶體.殘余奧氏體：M轉(zhuǎn)變結(jié)束后剩余的奧氏體。退火：將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷、坑冷、灰冷）進(jìn)行冷卻的一種熱處理操作。正火：將工件加熱到Ac3或Accm以上3080，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻。淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上3050，保溫一定時間，然后快速冷卻（一般為油冷或水冷），從而得馬氏體的一種操作?；鼗穑簩⒋慊痄撝匦录訜岬紸1點以下某一溫度，保溫一定時間后，冷卻到室溫的一種操作。冷處理：把冷到

49、室溫的淬火鋼繼續(xù)放到深冷劑中冷卻，以減少殘余奧氏體的操作。時效處理：為使二次淬火層的組織穩(wěn)定，在110150經(jīng)過636小時的人工時效處理，以使組織穩(wěn)定。淬火臨界冷卻速度（Vk）：淬火時獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。淬透性：鋼在淬火后獲得淬硬層深度大小的能力。淬硬性：鋼在淬火后獲得馬氏體的最高硬度。重結(jié)晶：由于溫度變化，引起晶體重新形核、長大，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變，稱為重結(jié)晶。調(diào)質(zhì)處理：淬火后的高溫回火。2.常見的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪幾種？-Fe 、- Fe、Mg各屬何種晶體結(jié)構(gòu)？答：常見金屬晶體結(jié)構(gòu)：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；Fe屬于體心立方晶格；Fe屬于面心立方晶格；Mg屬于密

50、排六方晶格；3.實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷對金屬性能有何影響？答：如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當(dāng)缺陷增加到一定值后，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷還會增加金屬的電阻，降低抗腐蝕性能。4.過冷度與冷卻速度有何關(guān)系？它對金屬結(jié)晶過程有何影響？對鑄件晶粒大小有何影響？答：冷卻速度越大，則過冷度也越大。隨著冷卻速度的增大，晶體內(nèi)形核率和長大速度都加快，加速結(jié)晶過程的進(jìn)行，但當(dāng)冷速達(dá)到一定值以后則結(jié)晶過程將減慢，因為這時原子的擴散能力減弱。過冷

51、度增大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細(xì)，但過冷度過大，結(jié)晶發(fā)生困難。5.金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是什么？晶核的形成率和成長率受到哪些因素的影響？答：金屬結(jié)晶的基本規(guī)律是形核和核長大。受到過冷度的影響，隨著過冷度的增大，晶核的形成率和成長率都增大，但形成率的增長比成長率的增長快；同時外來難熔雜質(zhì)以及振動和攪拌的方法也會增大形核率。6.在鑄造生產(chǎn)中，采用哪些措施控制晶粒大?。吭谏a(chǎn)中如何應(yīng)用變質(zhì)處理？答：采用的方法：變質(zhì)處理，鋼模鑄造以及在砂模中加冷鐵以加快冷卻速度的方法來控制晶粒大小。變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些難熔固態(tài)顆粒，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒。機械振動、攪拌。7產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？ 答：隨著變形的增加，