金屬材料學(xué)總結(jié)匯編

1、第一章1、為什么鋼中的硫和磷一般情況下總是有害的？控制硫化物形態(tài)的 方法有哪些？答：S與Fe形成FeS,會導(dǎo)致鋼產(chǎn)生熱脆；P與形成Fe3P,使鋼在 冷加工過程中產(chǎn)生冷脆性，劇烈降低鋼的韌性，使鋼在凝固時晶界處 發(fā)生偏析。硫化物形態(tài)控制：a加入足量的錳，形成高熔點 MnS； b、控制鋼的 冷卻速度；c、改善其形態(tài)最好為球狀，而不是桿狀，控制氧含量大 于0.02%; d、加入變形劑，使其在金屬中擴散開防止聚焦產(chǎn)生裂紋。2、鋼的強化機制有哪些？為什么一般鋼的強化工藝采用淬火加回火？ 答：a固溶強化（合金中形成固溶體、晶格畸變、阻礙位錯運動、 強化）b、細晶強化（晶粒細化、晶界增多、位錯塞積、阻礙位錯

2、運動、強 化）c、加工硬化（塑性變形、位錯纏繞交割、阻礙位錯運動、強化）d、彌散強化（固溶處理的后的合金時效處理、脫溶析出第二相、彌 散分布在基體上、與位錯交互作用、阻礙位錯運動、強化）淬火處理得到強硬相馬氏體，提高鋼的強度、硬度，使鋼塑性降低； 回火可有效改善鋼的韌性。淬火和回火結(jié)合使用提高鋼的綜合性能。3、按照合金化思路，如何改善鋼的韌性？答：a加入可細化晶粒的元素 Mo、W、Cr；b、改善基體韌性，力口 Ni元素；c、提高沖擊韌性，力口 Mn、Si元素；d、調(diào)整化學(xué)成分；e、形變熱處理；f、提高冶金質(zhì)量；g、加入合金兀素提咼耐回火性，以提咼韌性。4、試解釋40Cr13屬于過共析鋼，Cr1

3、2鋼中已出現(xiàn)共晶組織，屬于 萊氏體鋼。答、Cr元素使共析點左移，當(dāng)Cr量達到一定程度時，共析點左移到 碳含量小于0.4%,所以40Cr13屬于過共析鋼；Cr12中含有高于12% 的Cr元素，縮小Fe-C平衡相圖的奧氏體區(qū)，使共析點右移。5、試解釋含Mn鋼易過熱，而含Si鋼高淬火加熱溫度應(yīng)稍高，且冷 作硬化率高，不利于冷變性加工。答：Mn在一定量時會促使晶粒長大，而過熱就會使晶粒長大。6、合金鋼中碳化物形成規(guī)律答：、K類型：與Me的原子半徑有關(guān)；、相似相容原理；、 強碳化物形成元素優(yōu)先于碳結(jié)合形成碳化物；、NM/NC比值決定了 K類型；、碳化物穩(wěn)定型越好，溶解越難，析出越難，聚集長 大也越難。第

4、二章1、簡述工程鋼一般服役條件、加工特點和性能要求。答：服役條件：靜載、無相對運動、受大氣腐蝕。加工特點：簡單構(gòu)件是熱軋或正火狀態(tài)，空氣冷卻，有焊接、剪切、沖孔、冷彎和焊接要求。性能要求：有足夠的強度與韌性；、良好的焊接性；、良好的工藝性；、良好耐腐蝕性。2、簡述微合金化低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的合金化與強韌化之間關(guān)系。答：微合金化鋼首先限定在低碳和超碳范圍內(nèi)，低碳(<0.25%),要保證其良好的成形性和焊接性；其次，要獲得高的屈服強度，通常加 入質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1%的N、Nb、V、Ti，形成碳化物、氮化物和碳氮 化物等硬質(zhì)相析出，以發(fā)揮第二相強化和細晶強化的作用， 細晶強化 可以在提咼鋼強度

5、的情況下同時提咼韌性微合金化和控制軋制通常 相伴。3、什么是雙相鋼？其成分、組織和性能特點是什么？為什么能在汽 車工業(yè)上得到大量應(yīng)用？答：雙相鋼是指顯微組織主要是鐵素體和 5%-20% (體積分?jǐn)?shù))的馬 氏體所組成的低合金高強度鋼，即在軟相鐵素體上分布著一定量的硬 質(zhì)馬氏體相。成分：Cr (18%-20%)、Ni (30%-10%)組織：鐵素體+馬氏體，鐵素體基體上分布著不連續(xù)的島狀馬氏體。 性能：屈服強度低，且連續(xù)屈服，無屈服平臺和上下屈服點；均勻塑 變能力強，總延伸率較大，冷加工性能好；加工硬化率值大，成型后 屈服強度可達500-700MPa。應(yīng)用：基于以上性能特點而廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。4

6、、為什么貝氏體型普通低合金鋼采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%銅和微量硼作 為基體合金元素。答：低碳貝氏體中型鋼中加入使 P （相圖中）點右移的Cu元素，為 使先共析鐵素體右移，又應(yīng)加入微量 B元素，故一般采用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.5%銅和微量硼作為基體合金元素。第三章1彈簧為什么要求較高的冶金質(zhì)量和表面質(zhì)量？彈簧鋼強度 極限高，是否意味彈性疲勞極限高？答：要嚴(yán)格控制彈簧剛才的內(nèi)部缺陷，要保證且有良好的冶 金質(zhì)量和組織均勻性，因為彈簧工作時表面承受的應(yīng)力最 大，故不允許表面缺陷，常會形成應(yīng)力高度集中的地方和疲 勞裂紋的起源，顯著降低了疲勞強度；不一定高，疲勞極關(guān) 與塑性，疲勞次數(shù)，本身強度有關(guān)2滾動軸承鋼常含

7、有哪些合金元素，各有啥作用，滾動軸承對冶金質(zhì)量，表面質(zhì)量和原始組織要求答：高碳鉻硅錳等合金元素，鉻 提高淬透性即耐磨性； si,mn提高淬透性，鋼的強度，c減少鋼過敏性要求：純凈和均勻 不允許缺陷存在 原因1非金屬夾雜可破 壞金屬基體的連續(xù)性，容易引起應(yīng)力集中2碳化物的尺寸和分布對軸承的接觸疲勞壽命也有很大影響；大顆粒碳化物具 承鋼的沖擊韌性3汽車拖拉機1）發(fā)動機曲軸主要承受彎曲，扭轉(zhuǎn)等復(fù)合載荷作用，受一定沖擊載荷，綜合個性能得到應(yīng)采用的調(diào)制2）花鍵軸主要承受彎曲扭轉(zhuǎn)等復(fù)合載荷受較大沖擊載荷故采 用滲碳鋼3）汽車，拖拉機變速箱齒輪屬于重載荷齒輪，受 里比較大，頻繁受到?jīng)_擊故采用滲碳鋼，一般工藝

8、路線：備 料一鍛造一正貨一粗加工一滲碳一淬火一回火一噴完一磨 削4）機床變速載荷不大，工作平穩(wěn)，一般無大的沖擊力， 轉(zhuǎn)速不高，故采用中碳鋼，路線：備料一鍛造一正火一粗加 工一調(diào)制處理一半精加工一高頻淬火一回火一磨削 4試用強度韌性矛盾關(guān)系簡述提高強度鋼的發(fā)展答：略第四章1. 直徑為25mm的40CrNiMo 鋼，經(jīng)正火后難以切削，為什么？Cr、Mo等合金元素會提高鋼的硬度和耐磨性，而40CrNiMo含較高量的鋼，故具有一定的硬度和耐磨性；正火后，產(chǎn)生馬氏體、貝氏體硬度較高，故難切削。2. 試比較工具鋼 T9和9SiCr不同1）為什么9SiCr鋼熱處理加熱溫度比 T9高？2） 直徑為30-40m

9、m的9SiC r鋼在油中能淬透，相同尺寸的T9鋼能否淬透，為什么？3） T9鋼制造的刀具，其刃部受熱到200-250。度時硬度和耐磨性下降，9SiCr制造的刀具 其刃部受熱至230-250。度時硬度仍不低于 60HRC,耐磨性良好，還可正常工作，為什么？答：1）9SiCr中合金元素比T9多，加熱奧氏體化時要粗使合金元素熔入奧氏體中，并且 還能成分均勻，需要更高的溫度2）不能因為9SiCr中Si、Cr元素提高了鋼的淬透性，比 T9淬透性好，9SiCr油淬臨 界直徑D油40mm ,所以相同尺寸 T9鋼不能淬透3） Si、Cr提高回火穩(wěn)定性，經(jīng) 250° C回火，硬度760HRC,T9鋼回

10、火穩(wěn)定性差，而9SiCr鋼中Si提高馬氏體分解溫度，回火抗力好3. 分析碳和合金元素在高速鋼中的作用及熱處理工藝特點作用：碳：保證碳化物所需的碳，耐磨性；鎢：提高鋼的熱硬性，耐磨性；鉬：過熱敏感性較大；釩：提高硬度和耐磨性； 鉻：提高淬透性；鈷：提高鋼的熱硬性熱處理工藝特點：淬火加熱溫度高，回火溫度高、次數(shù)多，淬火加熱應(yīng)預(yù)熱4. 高速鋼每次回火為什么一定要冷到室溫再進行下一次回火？為什么不能用較長時間一次回火代替三次回火？不能因為高速鋼淬火后大部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，殘余奧氏體30%左右第一次回火后有 20%左右殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，還有10%左右的殘余奧氏體；20%左右新轉(zhuǎn)變未經(jīng)回火的馬氏體，還

11、會產(chǎn)生新的應(yīng)力，對性能還有一定影響，要進行二次回火；同樣原因，為了使剩余 的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，需進行第三次回火，經(jīng)第三次回火殘余奧氏體一般剩1-3%左右。第五章1. 奧氏體不銹鋼主要缺點是什么？答：強度低，不能淬火強化，易產(chǎn)生晶間腐蝕。2. ZGMn13鋼為什么具有優(yōu)良的耐磨性和良好的韌性？答：經(jīng)1000° C水淬，水韌處理后，在劇烈沖擊及高的壓應(yīng)力作用下，其表層的奧氏體將迅速產(chǎn)生加工硬化，同樣伴有奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，導(dǎo)致表層硬度提高到 450-550HBW，從而形成硬而耐磨的表面，心部仍保持良好的韌性、耐磨性，因而ZGMn13具有良好的耐磨性和良好的韌性。3提高鋼耐蝕性基本途徑答：1

12、）使鋼的表面形成穩(wěn)定保護膜 -Cr、Al、Si有效；2）增高固溶體電極電位或形成穩(wěn)定 鈍化區(qū)，降低微電池的電動勢 -Cr最好；3）使鋼獲得單相組織-Ni、Mn-單相奧氏體組織；4）機械保護措施或覆蓋層，如：電鍍發(fā)藍等4.提高鋼熱強行途徑答：1）基體強化，提高基體的原子結(jié)合力，降低固溶體的擴散，一般熔點高，擴散系數(shù)小， 能提高再結(jié)晶溫度的合金元素固溶于基體都能提高鋼熱強性。4.2）第二境界強化相沉淀強化要求第二相穩(wěn)定不易聚集長大，能在高溫長期保持細小彌散分布3） 晶界強化a凈化晶界b填充晶界空位c晶界沉淀強化4） 4，為什么Cr12型冷作模具鋼不屬于不銹鋼，而95Cr18是？5）答Cr12中的鉻

13、含量11.5-12.5%而鉻與碳形成 CrC碳化物，消耗了鉻含量是鉻不到11%，而不銹鋼中鉻11%即Cr12不屬于不銹鋼。第6章1.解釋下列說法是否正確1） 石墨化過程中第一階段最不易進行錯改正：第一階ng qi段溫度擴散塊恭喜溫度以上洗出碳能夠全部以石墨形式存在2）采用球化退火可獲得球化鑄鐵錯 改正 球墨鑄鐵只在澆鑄時加入球化劑而形成，禁用球化退火不行3）灰鑄鐵不能整體淬火（正確）灰鑄鐵實 用零件都是大型件，即使淬火也淬不透而且淬火容易開裂4）白口鑄鐵由于硬度較高，可作切削工具使用（錯）韌性不 足防腐能力差。2說明鑄鐵石墨化三階段進程對其組織的影響答：如果充分進行的到 F+G不充分進行 P+

14、F+G未進行P+G3.為什么說一般機器支架箱體機床常用灰鑄鐵創(chuàng)造答：灰鑄鐵有十分優(yōu)秀的性能而鋼的鑄造性差。1減震性好灰鑄鐵中含碳量比較多石墨中吸震能力強2減小摩擦 灰鑄鐵中石墨具有潤滑作用，3抗壓性地4從綜合力學(xué)性能和工藝性能比較灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄 鐵答：灰鑄鐵是默默呈片狀，塑韌性低，具有良好的摩擦性即 減震性，可加工性好，球墨鑄鐵強度塑性均高于其他鑄鐵， 具有良好的鑄造性，切削加工性，3）可鍛鑄造石墨成團絮狀，且具有一定的強度和較高的塑韌性，主要承受沖擊和震 動的鑄件第7章1鋁硅硼為啥進行變形處理？答：鋁合金的成分處于共晶附近Al-Si合金的共晶體組織中成片狀或粗針狀，過共晶合金中含少量呈

15、塊狀的初生硅，這 種共晶組織塑性較低需要細化組織，一般需要采用變質(zhì)處理 2鋁銅合金分類答：鋁 按成分和生產(chǎn)工藝分變形鋁合金和鑄造鋁合金，變形鋁合金按成分和性能，不能熱處理強化鋁合金，可熱處理 強化鋁合金，鑄造鋁合金按合金元素不同可分Al-Si Al-CuAl-Cu Al-Mg Al-Zn 等。銅 化學(xué)成分 黃銅（以鋅為合金主要 元素）青銅（以除鋅鎳以外的其他元素為合金元素），白銅（以鎳微合金元素）3鋁合金強化：a固熔強化強化效果不明顯但塑性可以的到改善b時效強化經(jīng)固溶強化的鋁合金放置一段時間或加熱至 一溫度后保溫一段時間過飽和固溶體發(fā)生脫溶分解強度硬 度提高。13 20Mn2鋼滲碳后是否適合于

16、直接淬火，為什么？答：不能，Mn會使過熱晶粒長大，淬火（920度）晶粒粗大 導(dǎo)致M晶粒也粗大，應(yīng)該先正火處理細化它的組織。附加：1.各種鋼排號HT150: HT（灰鑄鐵）；150 （抗拉強度）150MPQT750-10: QT（球墨鑄鐵）；750（抗拉強度750MP）; 10（伸長率10%）Q354:低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼15Mn:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，較高 Mn , 15%C18Cr2Ni4W:合金結(jié)構(gòu)鋼，0.18%C,2%Cr,4%Ni,W<1.5%GCr15 :滾動軸承鋼1.5%Cr00Cr18Ni10:不銹鋼 “00” <=0.03%, 0”<=0.08%2.3. 什么是晶間腐蝕：奧氏體不銹鋼焊接后在腐蝕介質(zhì)中工作時，在離 焊縫不遠處會產(chǎn)生晶間腐蝕。4.4. 奧氏體不銹鋼的優(yōu)缺點答：優(yōu)點：（1）具有很高的耐腐蝕性；（2）塑性好；（3）加熱時沒有 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，焊接性好；（4）具有一定的熱強性；（5）不具有磁性 缺點：價格貴，切削加工困難，導(dǎo)熱性差6.5. 奧氏體不銹鋼晶間腐