金屬材料學(xué)考試試卷及答案A卷

1、考試試題標(biāo)準(zhǔn)答卷 第1頁 共3頁課程名稱： 金屬材料學(xué)（A） 考試日期： 2006 專業(yè)學(xué)號： 姓 名： 題號一二三四總計核查人簽名得分閱卷人簽名一、填空題 （30分，每空格1分）1、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有 固溶強(qiáng)化 、 位錯強(qiáng)化 、 細(xì)晶強(qiáng)化 、 沉淀強(qiáng)化 。 其中 細(xì)晶強(qiáng)化 對鋼性能的貢獻(xiàn)是既提高強(qiáng)度又改善塑、韌性。2、提高鋼淬透性的作用是 獲得均勻的組織，滿足力學(xué)性能要求 、 能采取比較緩慢的冷卻方式以減少變形、開裂傾向 。3、滾動軸承鋼GCr15的Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為 1.5%左右 。滾動軸承鋼中碳化物不均勻性主要是指 碳化物液析 、 碳化物帶狀 、 碳化物網(wǎng)狀 。4、選擇零件材料的一般原則

2、是 滿足力學(xué)性能要求 、 良好的工藝性能 、 經(jīng)濟(jì)性 和環(huán)境協(xié)調(diào)性等其它因素。5、凡是擴(kuò)大區(qū)的元素均使Fe-C相圖中S、E點向 左下 方移動，例 Mn、Ni 等元素（寫出2個）；凡封閉區(qū)的元素使S、E點向 左上 方移動，例 Cr、Mo 等元素（寫出2個）。S點左移意味著 共析碳含量降低 。 6、QT600-3是 球墨鑄鐵 ，“600”表示 抗拉強(qiáng)度不小于600MPa ，“3”表示 延伸率不小于3% 。 7、H68是 黃銅 ，LY12是 硬鋁 ，QSn4-3是 錫青銅 。 8、在非調(diào)質(zhì)鋼中常用微合金化元素有 Ti、V 等（寫出2個），這些元素的主要作用是 細(xì)晶強(qiáng)化 和 沉淀強(qiáng)化 。 9、鋁合金熱

3、處理包括固溶處理和 時效硬化 兩過程，和鋼的熱處理最大的區(qū)別是 沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 。二、解釋題（30分，每小題5分）1、高速鋼有很好的紅硬性，但不宜制造熱錘鍛模。答案要點：高速鋼雖有高的耐磨性、紅硬性，但韌性比較差、在較大沖擊力下抗熱疲勞性能比較差，高速鋼沒有能滿足熱錘鍛模服役條件所需要高韌性和良好熱疲勞性能的要求。2、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點：S能形成FeS，其熔點為989，鋼件在大于1000的熱加工溫度時FeS會熔化，所以易產(chǎn)生熱脆；P能形成Fe3P，性質(zhì)硬而脆，在冷加工時產(chǎn)生應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋而形成冷脆。3、9SiCr鋼和T9鋼相比，退火后硬度偏高，在淬火加

4、熱時脫碳傾向較大。答案要點：Si是非K形成元素，能有效地強(qiáng)化鐵素體，所以使鋼在退火后硬度偏高；Si提高碳活度，使?jié)B碳體穩(wěn)定性變差，促進(jìn)了鋼在加熱時脫碳傾向較大。4、高錳鋼（ZGMn13）在Acm以上溫度加熱后空冷得到大量的馬氏體，而水冷卻可得到全部奧氏體組織。答案要點：高錳鋼在Acm以上溫度加熱后得到了單一奧氏體組織，奧氏體中合金度高（高C、高M(jìn)n），使鋼的Ms低于室溫以下。如快冷，就獲得了單一奧氏體組織，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奧氏體的合金度降低，Ms上升，所以空冷時發(fā)生相變，得到了大量的馬氏體。5、4Cr13含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.4%左右，但已是屬于過共析鋼。答案要點：Cr元素使

5、共析S點向左移動，當(dāng)Cr含量達(dá)到一定程度時，S點已左移到小于0.4%C，所以4Cr13是屬于過共析鋼。6、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大。答案要點：1Cr18Ni9含C較高，又沒有Ti等穩(wěn)定C的強(qiáng)碳化物形成元素，所以在晶界上容易析出Cr23C6，從而使晶界上產(chǎn)生貧Cr區(qū)，低于不銹鋼的基本成分要求，所以在晶界處的腐蝕傾向比較大。三、問答題（40分）1、試總結(jié)Ni元素在合金鋼中的作用，并簡要說明原因。（10分）答案要點：1）基體韌度 Ni位錯運動阻力，使應(yīng)力松弛；2）穩(wěn)定A， NiA1 ，擴(kuò)大區(qū)，量大時，室溫為A組織； 3）淬透性G，使“C”線右移，Cr-Ni復(fù)合效果更好；4）回火

6、脆性 Ni促進(jìn)有害元素偏聚；5）Ms ，Ar 馬氏體相變驅(qū)動力。2、高速鋼的熱處理工藝比較復(fù)雜，試回答下列問題：（12分，每小題3分）1）淬火加熱時，為什么要預(yù)熱? 2）高速鋼W6Mo5Cr4V2的AC1在800左右，但淬火加熱溫度在12001240，淬火加熱溫度為什么這樣高?3）高速鋼回火工藝一般為560左右，并且進(jìn)行三次，為什么? 4）淬火冷卻時常用分級淬火，分級淬火目的是什么?答案要點：1）高速鋼合金量高，特別是W，鋼導(dǎo)熱性很差。預(yù)熱可減少工件加熱過程中的變形開裂傾向；縮短高溫保溫時間，減少氧化脫碳；可準(zhǔn)確地控制爐溫穩(wěn)定性。2）因為高速鋼中碳化物比較穩(wěn)定，必須在高溫下才能溶解。而高速鋼淬

7、火目的是獲得高合金度的馬氏體，在回火時才能產(chǎn)生有效的二次硬化效果。3）由于高速鋼中高合金度馬氏體的回火穩(wěn)定性非常好，在560左右回火，才能彌散析出特殊碳化物，產(chǎn)生硬化。同時在560左右回火，使材料的組織和性能達(dá)到了最佳狀態(tài)。一次回火使大部分的殘留奧氏體發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，二次回火使第一次回火時產(chǎn)生的淬火馬氏體回火，并且使殘留奧氏體更多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，三次回火可將殘留奧氏體控制在合適的量，并且使內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底。4）分級淬火目的：降低熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，盡可能地減小工件的變形與開裂。3、從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?（8分）答案要點：1）加入Ti、V、W、Mo等強(qiáng)碳化物形成元素，細(xì)

8、化晶粒；2）提高回火穩(wěn)定性，加入Ti、V等強(qiáng)碳化物形成元素和Si元素；3）改善基體韌性，主要是加入Ni元素；4）細(xì)化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、勻、圓；5）降低或消除鋼的回火脆性，主要是Mo 、W元素比較有效；（2分）4、試從合金化原理角度分析9Mn2V鋼的主要特點。（10分）答案要點：1）Mn淬透性，D油 = 30mm；2）Mn MS，淬火后AR較多，約2022%，使工件變形較??；3）V能克服Mn的缺點，過熱敏感性，且能細(xì)化晶粒；4）含0.9%C左右，K細(xì)小均勻，但鋼的硬度稍低，回火穩(wěn)定性較差，宜在200以下回火；5）鋼中的VC使鋼的磨削性能變差。9Mn2V廣泛用于各類輕載、中小型冷

9、作模具。金屬材料學(xué)習(xí)題與思考題第七章 鑄鐵1、 鑄鐵與碳鋼相比，在成分、組織和性能上有什么區(qū)別？（1）白口鑄鐵：含碳量約2.5%,硅在1%以下白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3c）形式存在，因斷口呈亮白色。故稱白口鑄鐵，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口鑄鐵硬度高、脆性大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用，只用于少數(shù)要求耐磨而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯料 （2）灰口鑄鐵；含碳量大于4.3，鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好，減磨性，耐磨性好、加上它熔化配料簡單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄

10、件和耐磨件。 （3）鋼的成分要復(fù)雜的多，而且性能也是各不相同 鋼是含碳量在0.04%-2.3%之間的鐵碳合金。我們通常將其與鐵合稱為鋼鐵，為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等，而且鋼還根據(jù)品質(zhì)分類為普通鋼（P0.045%，S0.050%） 優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均0.035%） 高級優(yōu)質(zhì)鋼（P0.035%，S0.030%） 按照化學(xué)成分又分 碳素鋼：.低碳鋼（C0.25%）.中碳鋼（C0.250.60%）.高碳鋼（C0.60%）。合金鋼：低合金鋼（合金元素總含量5%）.中合金鋼（合金元素總含量510%）.高合金鋼（合金元素總含量10%）。2、C、

11、Si、Mn、P、S元素對鑄鐵石墨化有什么影響？為什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的鑄鐵易出現(xiàn)白口？（1）合金元素可以分為促進(jìn)石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb為中性元素，向左促進(jìn)程度加強(qiáng)，向右阻礙程度加強(qiáng)。C和Si是鑄鐵中主要的強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當(dāng)量CE = C% + 1/3Si%，一般CE4%，接近共晶點。S是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學(xué)性能，控制其含量。（2）鑄鐵的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊 接過程中易產(chǎn)生白口組織和裂紋。白

12、口組織是由于在鑄鐵補焊時，碳、硅等促進(jìn)石墨化元素大量燒損，且補焊區(qū)冷速快，在焊縫區(qū)石墨化過程來不及進(jìn)行而產(chǎn)生的。白口鑄鐵硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的鑄鐵焊接材料或鎳基合金、銅鎳合金、高釩鋼等非鑄鐵焊接材料，或補焊時進(jìn)行預(yù)熱緩冷使石墨充分析出，或采用釬焊，可避免出現(xiàn)白口組織，。3、鑄鐵壁厚對石墨化有什么影響？冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導(dǎo)熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進(jìn)行。4、石墨形態(tài)是鑄鐵性能特點的主要矛盾因素，試分別比較說明石墨形態(tài)對灰鑄鐵和球墨鑄鐵力學(xué)性能及熱處理工藝的影響。墨的數(shù)量、大小和分布對鑄鐵的性能有顯著影

13、響。如片狀石墨 ，數(shù)量越多對基體的削弱作用和應(yīng)力集中程度越大。石墨形狀影響鑄鐵性能：片狀、團(tuán)絮狀、球狀。對于灰鑄鐵，熱處理僅能改變基體組織，改變不了石墨形態(tài)，熱處理不能明顯改善灰鑄鐵的力學(xué)性能。球墨鑄鐵是石墨呈球體的灰鑄鐵，簡稱球鐵。由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，對基體的割裂作用大為減少，球鐵比灰鑄鐵及可鍛鑄鐵具有高得多的強(qiáng)度、塑性和韌性。5、球墨鑄鐵的性能特點及用途是什么？球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等.。 珠光體型球墨鑄鐵柴油機(jī)的曲軸、連桿、齒輪；機(jī)床主軸、蝸輪、蝸桿；軋鋼機(jī)

14、的軋輥；水壓機(jī)的工作缸、缸套、活塞等。 鐵素體型球墨鑄鐵受壓閥門、機(jī)器底座、汽車后橋殼等。6、和剛相比，球墨鑄鐵的熱處理原理有什么異同？ 球墨鑄鐵的熱處理主要有退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等。7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么鑄鐵？數(shù)字代表什么意義？各具有什么樣的基體和石墨形態(tài)？說明他們的力學(xué)性能特點及用途。（1）灰鑄鐵常用型號為HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350球墨鑄鐵常用型號為QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2

15、黑心可鍛鑄鐵常用牌號為KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06適用于氣密性零件,KTH380-08適用于水暖件，KTH350-10適用于閥門、汽車底盤。（2）牌號中代號后面只有一組數(shù)字時，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時，第一組表示抗拉強(qiáng)度值，第二組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔開?？估瓘?qiáng)度隨壁厚而變化，壁厚越大抗拉強(qiáng)度越小。3）灰口鑄鐵：灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵?；诣T鐵價格便宜，應(yīng)用廣泛，其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。1.牌號：常用的牌號為HT100、HT150、HT200、

16、HT3502.組織灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種?；诣T鐵的顯微組織如下圖所示。為提高灰鑄鐵的性能，常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨，常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。3.熱處理熱處理只能改變鑄鐵的基體組織，但不能改變石墨的形態(tài)和分布。由于石墨片對基體的連續(xù)性的破壞嚴(yán)重，產(chǎn)生應(yīng)力集中大，因而熱處理對灰鑄鐵的強(qiáng)化效果不大，其基體強(qiáng)度利用率只有30%-50%。灰鑄鐵常用的熱處理有：消除內(nèi)應(yīng)力退火、消除白口組織退火和表面淬火。4.用途灰鑄鐵主要用于制造承受壓力和振動的零部件，如機(jī)床床身、各種箱體、

17、殼體、泵體、缸體等。球墨鑄鐵：球墨鑄鐵是指石墨呈球形的灰口鑄鐵，是由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化后得到的。與灰鑄鐵相比，它的碳當(dāng)量較高，一般為過共晶成分，這有利于石墨球化。1.牌號：QT400-17、QT420-10、QT500-05、QT600-02、 QT700-02、QT800-02、QT1200-012.組織球墨鑄鐵是由基體+球狀石墨組成，鑄態(tài)下的基體組織有鐵素體、鐵素體加珠光體和珠光體3種。球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的。加入到鐵水中能使石墨結(jié)晶成球形的物質(zhì)稱為球化劑，常用的球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。鎂是阻礙石墨化的元素，為了避免白口，并使石墨細(xì)小且分布均勻，在球化處理的同時還必須進(jìn)行孕育處

18、理，常用的孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。3.性能由于球狀石墨圓整程度高，對基體的割裂作用和產(chǎn)生的應(yīng)力集中更小，基體強(qiáng)度利用率可達(dá)70%-90%。接近于碳鋼，塑性和韌性比灰鑄鐵和可鍛鑄鐵都高。4.熱處理由于球狀石墨危害程度小，因而可以對球墨鑄鐵進(jìn)行各種熱處理強(qiáng)化。球墨鑄鐵的熱處理主要有退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等。5.用途球墨鑄鐵在汽車、機(jī)車、機(jī)床、礦山機(jī)械、動力機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、機(jī)械工具、管道等方面得到廣泛應(yīng)用，可代替部分碳鋼制造受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性和耐磨性要求高的零件?？慑戣T鐵：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后獲得的，其石墨呈團(tuán)絮狀?？慑戣T鐵中要求碳、硅含量不能太高，以保證澆注后獲

19、得白口組織，但又不能太低，否則將延長石墨化退火周期。1.牌號：KTH KTB KTZ分別表示黑心、白心、珠光體可鍛鑄鐵代號 2.組織可鍛鑄鐵的組織與第二階段石墨化退火的程度有關(guān)。當(dāng)?shù)谝浑A段石墨化充分進(jìn)行后（組織為奧氏體+團(tuán)絮狀石墨），在共析溫度附近長時間保溫，使第二階段石墨化也充分進(jìn)行，則得到鐵素體+團(tuán)絮狀石墨組織，由于表層脫碳而使心部的石墨多于表層，斷口心部呈灰黑色，表層呈灰白色，故稱為黑心可鍛鑄鐵。若通過共析轉(zhuǎn)變區(qū)時，冷卻較快，第二階段石墨化未能進(jìn)行，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，得到珠光體+團(tuán)絮狀石墨的組織，稱為珠光體可鍛鑄鐵。3.性能由于可鍛鑄鐵中的團(tuán)絮狀石墨對基體的割裂程度及引起的應(yīng)力集中比

20、灰鑄鐵要小，因而其強(qiáng)度、塑性和韌性均比灰鑄鐵高，接近于鑄鋼，但不能鍛造，其強(qiáng)度利用率達(dá)到基體的40%-70%。4.用途可鍛鑄鐵常用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等。這些零件如用鑄鋼制造則鑄造性能差，用灰鑄鐵則韌性等性能達(dá)不到要求。8、如何理解鑄鐵在一般的熱處理過程中，石墨參與相變，但是熱處理并不能改變石墨的形態(tài)和分布。 鑄鐵的熱處理目的在于兩方面：一是改變基體組織，改善鑄鐵性能，二是消除鑄件應(yīng)力。值得注意的是：鑄件的熱處理不能改變鑄件原來的石墨形態(tài)及分布，即原來是片狀或球狀的石墨熱處理后仍為片狀或球狀，同時它的尺寸不會變化，分布狀況不會變化

21、。 鑄鐵件熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)及分布，機(jī)械性能的變化是基體組織的變化所致。普通灰口鑄鐵(包括孕育鑄鐵)石墨片對機(jī)械性能(強(qiáng)度、延性)影響很大，灰口鑄鐵經(jīng)熱處理改善機(jī)械性能不顯著。還需要注意的是鑄鐵的導(dǎo)熱性較鋼差，石墨的存在導(dǎo)致缺口敏感性較鋼高，因此鑄鐵熱處理中冷卻速度(尤其淬火)要嚴(yán)格控制。9、某廠生產(chǎn)球墨鑄鐵曲拐。經(jīng)澆注后，表面常出現(xiàn)“白口”，為什么？為消除白口，并希望得到珠光體基體組織，應(yīng)采用什么樣的熱處理工藝？ 鑄件冷卻時，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火（或正火）的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550950保

22、溫25 h，隨后爐冷到500550再出爐空冷。在高溫保溫期間 ，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A，在隨后護(hù)冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性。10、解釋機(jī)床底座常用灰鑄鐵制造的原因。 工藝問題,這些零件形狀復(fù)雜,除鑄造用其他方法難以得到毛坯,而灰口鑄鐵具有十分優(yōu)秀的鑄造性能.而鋼的鑄造性很差. 其一,價格便宜,這些產(chǎn)品的重量很重. 其二,減震,灰鑄鐵中含碳量比較高，石墨在鑄鐵中的吸振能力或阻止振動傳播的作用，使灰鑄鐵有優(yōu)良的減振性，鋼材沒有這個特性. 其三,減磨.灰鑄鐵中石墨有儲油的作用，在有潤滑的條件下，加上石墨本身

23、是良好的潤滑劑和冷卻劑，所以灰鑄鐵有很好的減磨作用，從而灰鑄鐵比結(jié)構(gòu)鋼耐。其四,對缺口敏感性很低,灰鑄鐵本身的顯微結(jié)構(gòu)石墨是呈現(xiàn)細(xì)片狀結(jié)構(gòu)，千瘡百孔的,再加幾個缺口不要緊.鋼要是有缺口,十分容易在缺口處疲勞破壞。11、影響鑄態(tài)組織的主要因素是什么？ 鑄鐵的組織取決于石墨化進(jìn)行的程度，為了獲得所需要的組織，關(guān)鍵在于控制石墨化進(jìn)行的程度。實踐表明，鑄鐵的化學(xué)成分和結(jié)晶時的冷卻速度是主要因素。第八章 鋁合金1、試述鋁合金的合金化原則。為什么以硅、銅、鎂、錳、鋅等元素為主加元素，而以鈦、硼、稀土等作為輔加元素。 鋁具有一系列比其他有色金屬、鋼鐵和塑性等更優(yōu)良的性能，如密度小，僅為2.7，約為鋼或銅的1

24、/3；優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性；良好的耐蝕性；優(yōu)良的塑性和加工性能等。但純鋁的力學(xué)性能不高，不適合作為承受較大載何的結(jié)構(gòu)零件。為了提高鋁的力學(xué)性能，在純鋁中加入某些合金元素，制成鋁合金。鋁合金仍保持純鋁的密度小和耐蝕性好的特點，且力學(xué)性能比純鋁高得多。經(jīng)熱處理后的鋁合金的力學(xué)性能可以和鋼鐵材料相媲美。 鋁合金中常加入的元素為硅、銅、鎂、錳、鋅元素等。這些合金元素在固態(tài)鋁中的溶解度一般都是有限的。2、鋁合金熱處理強(qiáng)化和鋼淬火強(qiáng)化的主要區(qū)別是什么？ 鋁合金的熱處理強(qiáng)化不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁合金的淬火處理稱為固溶處理，由于硬脆的第二相消失，所以塑性有所提高。過飽和的固溶體雖有強(qiáng)化作用，但是單相的固溶強(qiáng)化

25、作用是有限的，所以鋁合金固溶處理強(qiáng)度、硬度提高并不明顯，而塑性卻有明顯提高。鋁合金經(jīng)固溶處理后，獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時，第二相從過飽和固溶體中析出，引起溫度、硬度以及物理和化學(xué)性能的顯著變化，這一過程稱為時效。鋁合金的熱處理強(qiáng)化實際上包括了固溶處理與時效處理兩部分。3、以Al-Cu合金為例，簡要說明鋁合金時效的基本過程。形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)GP（）區(qū)。在新淬火狀態(tài)的過飽和固溶體中，銅原子在鋁晶格中的分布是任意的、無序的。時效初期，即時效溫度低或時效時間短時，銅原子在鋁基體上的某些晶面上聚集，形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)，稱GP（）區(qū)。GP（）區(qū)與基體保持共格關(guān)系，這些聚合體構(gòu)成

26、了提高抗變形的共格應(yīng)變區(qū)，故 使合金的強(qiáng)度、硬度升高。GP區(qū)有序化形成GP（）區(qū)。隨著時效溫度升高或時效時間延長，銅原子繼續(xù)偏聚并發(fā)生有序化，即形成GP（）區(qū)。它與基體仍保持共格關(guān)系，但尺寸較GP（）區(qū)大。它可視為中間過渡相，常用”表示。它比GP（）區(qū)周圍的畸變更大，對位錯運動的阻礙進(jìn)一步增大，因此時效強(qiáng)化作用更大，”相析出階段為合金達(dá)到最大強(qiáng)化的階段。形成過渡相。隨著時效過程的進(jìn)一步發(fā)展，銅原子在GP（）區(qū)繼續(xù)偏聚，當(dāng)銅原子與鋁原子比為1：2時，形成過渡相。由于的點陣常數(shù)發(fā)生較大的變化，故當(dāng)其形成時與基體共格關(guān)系開始破壞，即由完全共格變?yōu)榫植抗哺?，因此相周圍基體的共格畸變減弱，對位錯運動的阻

27、礙作用亦減小，表現(xiàn)在合金性能上硬度開始下降。由此可見，共格畸變的存在是造成合金時效強(qiáng)化的重要因素。形成穩(wěn)定的相。過渡相從鋁基固溶體中完全脫溶，形成與基體有明顯界面的獨立的穩(wěn)定相Al2Cu，稱為相此時相與基體的共格關(guān)系完全破壞，并有自己獨立的晶格，其畸變也隨之消失，并隨時效溫度的提高或時間的延長，相的質(zhì)點聚集長大，合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步下降，合金就軟化并稱為“過時效”。相聚集長大而變得粗大。4、鋁合金的成分設(shè)計要滿足哪些條件才能有時效強(qiáng)化？一種合金能否通過時效強(qiáng)化，首先取決于組成合金的元素能否溶解于固溶體以及固溶度隨溫度變化的程度。如硅、錳在鋁中的固溶度比較小，且隨溫度變化不大，而鎂、鋅雖然在鋁

28、基固溶體中有較大的固溶度，但它們與鋁形成的化合物的結(jié)構(gòu)與基體差異不大，強(qiáng)化效果甚微。因此，二元鋁硅、鋁錳、鋁鎂、鋁鋅通常都不采用時效強(qiáng)化處理。而有些二元合金，如鋁銅合金，及三元合金或多元合金，如鋁鎂硅、鋁銅鎂硅合金等，它們在熱處理過程中有溶解度和固態(tài)相變，則可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。為獲得良好的時效強(qiáng)化效果，在不發(fā)生過熱、過燒及晶粒長大的條件下，淬火加熱溫度高些，保溫時間長些，有利于獲得最大過飽和度的均勻固溶體。另外在淬火冷卻過程不析出第二相，否則在隨后時效處理時，已析出相將起晶核作用，造成局部不均勻析出而降低時效強(qiáng)化效果。5、硬鋁合金有哪些優(yōu)缺點？說明2A12（LY12）的熱處理特點。硬鋁屬于A

29、l-Cu-Mg系合金，具有強(qiáng)烈的時效強(qiáng)化作用，經(jīng)時效處理后具有很高的硬度、強(qiáng)度，故Al-Cu-Mg系合金總稱為硬鋁合金。這類合金具有優(yōu)良的加工性能和耐熱性，但塑性、韌性低，耐蝕性差，常用來制作飛機(jī)大梁、空氣螺旋槳等。硬鋁合金的熱處理特性是強(qiáng)化相的充分固溶溫度與（+S）三元共晶的熔點507.因此，硬鋁淬火加熱的過燒敏感性很大，為了獲得最大固溶度的過飽和固溶體，2A12合金最理想的淬火溫度為5003，但實際生產(chǎn)條件很難做到，所以2A12合金常用的淬火溫度為495500。6、試述鑄造鋁合金的類型、特點和用途。鑄造鋁合金一般分為以下 4 個系列 : Al-Si 合金該系合金又稱為硅鋁明 , 一般 Si

30、 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4%-22%。Al-Si 合金具有優(yōu)良的鑄造性能 , 如流動性好、氣密性好、收縮率小和熱裂傾向小 , 經(jīng)過變質(zhì)和熱處理之后 , 具有良好的力學(xué)性 能、物理性能、耐腐蝕性能和中等的機(jī)加工性能 , 是鑄造鋁合金中品種最多 , 用途最廣的一類合金。 Al-Cu 合金該系合金中 Cu 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%-11% , 加人其他元素使室溫和高溫力學(xué)性能大幅度提高 , 如 ZL205A (T6) 合金的標(biāo)準(zhǔn)性能b 為 490MPa, 是目前世界上強(qiáng)度最高的鑄造鋁合金之一 , ZL206 、 ZL207 和 ZL208 合金具有很高的 耐熱性能。 ZL207 中添加了混合稀土 , 提高了合金的

31、高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性 , 可用于 350-400 下工作的零件 , 缺點是室溫力學(xué)性能較差 , 特別是伸長率很低。 Al-Cu 合金具有良好的切削加工和焊接性能 , 但鑄造性能和耐腐蝕性能較差。這類合金在航空產(chǎn)品上應(yīng)用較廣 , 主要用作承受大載荷的結(jié)構(gòu)件和耐熱零件。 Al-Mg 合金該系合金中 Mg 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4%-11% , 密度小 , 具有較高的力學(xué)性能 , 優(yōu)異的耐腐蝕性能 , 良好的切削加工性能 , 加工表面光亮美觀。該類合金熔煉和鑄造工藝較復(fù)雜 , 除用作耐蝕合金外 , 也用作裝飾用合金。 Al-Zn 合金 Zn 在 Al 中的溶解度大 , 當(dāng) Al 中加人 Zn 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于

32、10% 時 , 能顯著提高合金的強(qiáng)度 , 該類合金自然時效傾向大 , 不需要熱處理就能得到較高的強(qiáng)度。這類合金的缺點是耐腐蝕性能差 , 密度大 , 鑄造時容易產(chǎn)生熱裂 , 主要用做壓鑄儀表殼體類零件。7、試解釋：鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱處理來細(xì)化。由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。8、Al-Zn-Cu-Mg系合金的最高強(qiáng)度是怎樣通過化學(xué)成分和熱處理獲得的？熱處理可強(qiáng)化型鋁合金：ALZn-Mg-Cu系合金-7XXX系，如7075合金，以 Mg和Si為主要合金元素并以Zn為主要合金元素的鋁合金。7XXX系合金中含

33、銅的ALZn-Mg-Cu，還有一些其他微量元素，它有較強(qiáng)的韌性和強(qiáng)度，為代表的7075合金，用于飛機(jī)及航空制造業(yè)。這類合金有抗應(yīng)力腐蝕性和抗剝落腐蝕的能力會隨之下降。如果對成份和熱處理以及顯微組織進(jìn)行全面設(shè)計，可以得到綜合性能良好的高強(qiáng)度合金，該系合金中主要強(qiáng)化相為Mn Zn z(n)與Al2 Mg3 Zn3(T)相。用于制作輪椅的材料7003-C合金主要強(qiáng)化相為相和Mg2Si.。有很好的抗應(yīng)力腐蝕性能和焊接性能，又有比6XXX系列高的強(qiáng)度和塑性，便于熱成形和冷加工，在冷加工和焊接后不需再進(jìn)行熱處理。研究2種不同熱處理方式對噴射成形超高強(qiáng)度Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的顯微組織和力學(xué)性能的影

34、響。觀察沉積態(tài)、擠壓態(tài)、固溶及時效處理后樣品的顯微組織，對經(jīng)時效處理的樣品進(jìn)行了力學(xué)性能測試。結(jié)果表明：沉積態(tài)合金晶粒均勻細(xì)??；擠壓態(tài)合金存在大量的第二相顆粒，為富銅相；固溶處理后，合金出現(xiàn)了再結(jié)晶現(xiàn)象。在T6條件下，采用常規(guī)470單級固溶和時效處理，其抗拉強(qiáng)度僅為710MPa，延伸率為65；采用雙級固溶和時效處理，其抗拉強(qiáng)度超過800MPa，延伸率達(dá)到93。（T6：固溶熱處理后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)）9、不同鋁合金可通過哪些途徑達(dá)到強(qiáng)化的目的？代號 名稱 說明與應(yīng)用F 自由加工狀態(tài) 適用于在成形過程中，對于加工硬化和熱處理條件無特殊要求的產(chǎn)品，對該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定O 退火狀態(tài) 適用于經(jīng)

35、完全退火獲得最低強(qiáng)度的加工產(chǎn)品H 加工硬化狀態(tài) 適用于通過加工硬化提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，產(chǎn)品在加工硬化后要經(jīng)過（也可不經(jīng)過）使強(qiáng)度有所降低的附加熱處理。H代號后面必須跟有兩位或三位何拉伯?dāng)?shù)字W 固溶熱處理狀態(tài) 一種不穩(wěn)定狀態(tài)，僅適用于經(jīng)固溶熱處理后，室溫下自然時效的合金，該狀態(tài)代號僅表示產(chǎn)品處于自然時效階段T 熱處理狀態(tài) 適用于熱處理后，經(jīng)過（或不經(jīng)過）加工硬化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（不同于F、O、H狀態(tài)） 的產(chǎn)品，T代號后面必須跟有一位或多位阿拉伯?dāng)?shù)字。TO 固溶熱處理后，經(jīng)自然時效再經(jīng)過冷加工的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T1 由高溫成形冷卻，然后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于由高溫成形過程冷卻后

36、，不再進(jìn)行冷加工（可進(jìn)行矯直、矯平，但不影響力學(xué)性能極限）的產(chǎn)品T2 由高溫成形冷卻，經(jīng)冷加工后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于由高溫成形過程冷卻后，進(jìn)行冷加工或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T3 固溶熱處理后進(jìn)行冷加工，再經(jīng)自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于在固溶熱處理后，進(jìn)行冷加工或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T4 固溶熱處理后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，不再進(jìn)行冷加工（可進(jìn)行矯直、矯平，但不影響力學(xué)性能極限）的產(chǎn)品T5 由高溫成形過程冷卻，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)。（不經(jīng)過冷加工可進(jìn)行矯直、矯平但不影響力學(xué)性能極限），予以人工時效的產(chǎn)品T6 固溶熱處理后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)T7 固

37、溶熱處理后進(jìn)行過時效的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，為獲取某些重要特性，在人工時效時強(qiáng)度在時效曲線上越過了最高峰點的產(chǎn)品T8 固溶熱處理后經(jīng)冷加工，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T9 固溶熱處理后人工時效，然后進(jìn)行冷加工的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工提高強(qiáng)度產(chǎn)品T10 由高溫成形過程冷卻后，進(jìn)行冷加工，然后人工時效的狀態(tài)10、為什么大多數(shù)鋁硅鑄造合金都要進(jìn)行變質(zhì)處理？鋁硅鑄造合金當(dāng)硅含量為多少時一般不進(jìn)行變質(zhì)處理，原因是什么？鋁硅鑄造合金中加入鎂、銅等元素作用是什么？一般情況下，鋁硅合金的共晶體由粗針狀硅晶體和固溶體構(gòu)成，強(qiáng)度和塑性都較差；經(jīng)變質(zhì)處理后的組織是細(xì)小均勻的

38、共晶體加初生固溶體，合金的強(qiáng)度和塑性顯著提高，因此，鋁硅合金要進(jìn)行變質(zhì)處理。鑄造硅鋁合金一般需要采用變質(zhì)處理，以改變共晶硅的形態(tài)。常用的變質(zhì)劑為鈉鹽。鈉鹽變質(zhì)劑易與熔融合金中的氣體起反應(yīng)，使變質(zhì)處理后的鋁合金鑄件產(chǎn)生氣孔等鑄造缺陷，為了消除這種鑄造缺陷，澆注前必須進(jìn)行精煉脫氣，導(dǎo)致鑄造工藝復(fù)雜化。故一般對于Si小于7%-8%的合金不進(jìn)行變質(zhì)處理。若適當(dāng)減少硅含量而加入銅和鎂可進(jìn)一步改善合金的耐熱性，獲得鋁硅銅鎂系鑄造合金，其強(qiáng)化相除了Mg2Si、CuAl2外，還有Al2CuMg、AlxCu4Mg5Si4等相，常用的鋁硅銅鎂系鑄造合金有ZL103、ZL105、ZL111等合金。它們經(jīng)過時效處理后

39、，可制作受力較大的零件，如ZL105可制作在250以下工作的耐熱零件，ZL111可鑄造形狀復(fù)雜的內(nèi)燃機(jī)汽缸等。11、鑄造鋁合金的熱處理與變形鋁合金的熱處理相比有什么特點？為什么？鋁合金分兩大類：鑄造鋁合金，在鑄態(tài)下使用；變形鋁合金，能承受壓力加工，力學(xué)性能高于鑄態(tài)?？杉庸こ筛鞣N形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用門窗等。 鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)

40、化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機(jī)械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。 鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能。 鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金和鋁鋅合金。第九章 銅合金1、鋅含量對黃銅性能有什么影響？（1）普通黃銅的室溫組織 普通黃銅是銅鋅二元合金，其含鋅量變化范圍較大，因此其室溫組織也有很大不同。根據(jù)CuZn二元狀態(tài)圖（圖6），黃銅的室溫組織有三種：含鋅量在35%以下的黃銅，室溫下的顯微組織由單相的固溶體組成，稱為黃銅；含鋅量在36%46%范圍內(nèi)的黃銅，室溫下的顯微組織由（+）兩相組成，稱為（+）黃銅（兩相黃銅）；含

41、鋅量超過46%50%的黃銅，室溫下的顯微組織僅由相組成，稱為黃銅。（2）壓力加工性能 單相黃銅（從H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷熱加工，但單相黃銅在鍛造等熱加工時易出現(xiàn)中溫脆性，其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化，一般在200700之間。因此，熱加工時溫度應(yīng)高于700。單相黃銅中溫脆性區(qū)產(chǎn)生的原因主要是在Cu-Zn合金系相區(qū)內(nèi)存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物，在中低溫加熱時發(fā)生有序轉(zhuǎn)變，使合金變脆；另外，合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質(zhì)與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上，熱加工時產(chǎn)生晶間破裂。實踐表明，加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。兩相黃銅（從H63至H59），合金

42、組織中除了具有塑性良好的相外，還出現(xiàn)了由電子化合物CuZn為基的固溶體。相在高溫下具有很高的塑性，而低溫下的相（有序固溶體）性質(zhì)硬脆。故（+）黃銅應(yīng)在熱態(tài)下進(jìn)行鍛造。含鋅量大于46%50%的黃銅因性能硬脆，不能進(jìn)行壓力加工。（3）力學(xué)性能 黃銅中由于含鋅量不同，機(jī)械性能也不一樣。對于黃銅，隨著含鋅量的增多，b和均不斷增高。對于（+）黃銅，當(dāng)含鋅量增加到約為45%之前，室溫強(qiáng)度不斷提高。若再進(jìn)一步增加含鋅量，則由于合金組織中出現(xiàn)了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物為基的固溶體），強(qiáng)度急劇降低。（+）黃銅的室溫塑性則始終隨含鋅量的增加而降低。所以含鋅量超過45%的銅鋅合金無實用價值。普通黃銅的用

43、途極為廣泛,如水箱帶、供排水管、獎?wù)?、波紋管、蛇形管、冷凝管、彈殼及各種形狀復(fù)雜的沖制品、小五金件等。隨著鋅含量的增加從H63到H59，它們均能很好地承受熱態(tài)加工，多用于機(jī)械及電器的各種零件、沖壓件及樂器等處。2、單相黃銅中溫脆性產(chǎn)生的原因是什么？如何消除？單相黃銅（從H96至H65）具有良好的塑性，能承受冷熱加工，但單相黃銅在鍛造等熱加工時易出現(xiàn)中溫脆性，其具體溫度范圍隨含Zn量不同而有所變化，一般在200700之間。因此，熱加工時溫度應(yīng)高于700。單相黃銅中溫脆性區(qū)產(chǎn)生的原因主要是在Cu-Zn合金系相區(qū)內(nèi)存在著Cu3Zn和Cu9Zn兩個有序化合物，在中低溫加熱時發(fā)生有序轉(zhuǎn)變，使合金變脆；另

44、外，合金中存在微量的鉛、鉍有害雜質(zhì)與銅形成低熔點共晶薄膜分布在晶界上，熱加工時產(chǎn)生晶間破裂。實踐表明，加入微量的鈰可以有效地消除中溫脆性。3、什么是黃銅的“自裂”？產(chǎn)生的原因是什么？通常采用什么方法消除？黃銅經(jīng)壓力加工而內(nèi)部有殘余應(yīng)力時，若在大氣中，特別是在有氨氣、氨溶液、汞、汞蒸氣、汞鹽溶液和海水中易產(chǎn)生腐蝕，致使黃銅破裂，這種現(xiàn)象稱：“自裂”（季裂、應(yīng)力腐蝕）。為了防止黃銅的應(yīng)力腐蝕開裂，可將冷加工后的黃銅零件用260-300保溫13小時的低溫退火來消除內(nèi)應(yīng)力或向黃銅中加入一定量的Sn、Si、Al、Mn和Ni等，可顯著降低應(yīng)力腐蝕傾向，也可采用鍍鋅和鍍錫等電鍍層加以保護(hù)，以防止自裂。4、錫

45、青銅的鑄造性能為什么比較差？鑄造錫青銅在一般鑄造條件下,容易產(chǎn)生反偏析,使鑄件成分不均勻,內(nèi)部形成許多小孔洞,降低鑄件的力學(xué)性能和氣密性。5、簡述合金元素在鋁青銅中的作用。Ti、Al的含量影響高錳鋁青銅的機(jī)械性能，Al含量變化對材料硬度的影響比Ti明顯。在生產(chǎn)高錳鋁青銅冶金備件時，Ti含量應(yīng)控制在0.2%0.25%、Al在7.5%8.2%之間，可將產(chǎn)品硬度控制在HB(20020)的范圍內(nèi)。Ti、Al含量在一定范圍內(nèi)增加，可以提高產(chǎn)品硬度。為獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品硬度，必須嚴(yán)格控制各種元素的加入量及其成分波動范圍。6、鈹青銅在熱處理和性能上有何特點？試寫出一中牌號，并說明用途。鈹青銅是一種用途極廣的沉淀

46、硬化型合金。經(jīng)固溶及時效處理后，強(qiáng)度可達(dá)1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其熱處理特點是：固溶處理后具有良好的塑性，可進(jìn)行冷加工變形。但再進(jìn)行時效處理后，卻具有極好的彈性極限，同時硬度、強(qiáng)度也得到提高。鈹青銅的固溶處理一般固溶處理的加熱溫度在780-820之間，對用作彈性元件的材料，采用760-780，主要是防止晶粒粗大影響強(qiáng)度。固溶處理爐溫均勻度應(yīng)嚴(yán)格控制在5。保溫時間一般可按1小時/25mm計算，鈹青銅在空氣或氧化性氣氛中進(jìn)行固溶加熱處理時，表面會形成氧化膜。雖然對時效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大，但會影響其冷加工時工模具的使用壽命。為避免氧化應(yīng)在真空爐或氨分解、惰性氣體、還

47、原性氣氛（如氫氣、一氧化碳等）中加熱，從而獲得光亮的熱處理效果。此外，還要注意盡量縮短轉(zhuǎn)移時間（此淬水時），否則會影響時效后的機(jī)械性能。薄形材料不得超過3秒,一般零件不超過5秒。淬火介質(zhì)一般采用水（無加熱的要求），當(dāng)然形狀復(fù)雜的零件為了避免變形也可采用油。 鈹青銅的時效處理鈹青銅的時效溫度與Be的含量有關(guān)，含Be小于2.1%的合金均宜進(jìn)行時效處理。對于Be大于1.7%的合金，最佳時效溫度為300-330，保溫時間1-3小時（根據(jù)零件形狀及厚度）。Be低于0.5%的高導(dǎo)電性電極合金，由于溶點升高，最佳時效溫度為450-480，保溫時間1-3小時。近年來還發(fā)展出了雙級和多級時效，即先在高溫短時時效

48、，而后在低溫下長時間保溫時效，這樣做的優(yōu)點是性能提高但變形量減小。為了提高鈹青銅時效后的尺寸精度，可采用夾具夾持進(jìn)行時效，有時還可采用兩段分開時效處理。 鈹青銅的去應(yīng)力處理鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為150-200，保溫時間1-1.5小時，可用于消除因金屬切削加工、校直處理、冷成形等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定零件在長期使用時的形狀及尺寸精度。常用的鈹青銅wBe=1.7%2.5%。鈹在銅中的最大溶解度為2.7%，到室溫時降至0.2%，所以，鈹青銅經(jīng)固溶熱處理和時效后有較高的強(qiáng)度、硬度。同時，鈹青銅還具有良好的耐蝕性、耐疲勞性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，且無磁性，受沖擊不產(chǎn)生火花等，是一種綜合性能較好的結(jié)構(gòu)材料，主要用

49、于制造各種精密儀器、儀表中的彈性零件和耐蝕、耐磨零件，如鐘表齒輪、航海羅盤、電焊機(jī)電極、防爆工具等。鈹青銅價格貴，工藝復(fù)雜，應(yīng)用受到限制。如牌號：QBe2，用途：重要儀表的彈簧、齒輪等。耐磨零件，高速、高壓、高溫下的軸承。7、什么叫“彈殼黃銅”、“商業(yè)黃銅”、“金色黃銅”、“易切黃銅”、“海軍黃銅”？寫出其主要牌號及用途。黃銅以鋅作主要添加元素的銅合金具有美觀的黃色統(tǒng)稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復(fù)雜黃銅。含鋅低於36的黃銅合金由固溶體組成具有良好的冷加工性能如含鋅30的黃銅常用來制作彈殼俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在3642之間的黃銅合金由和固溶體組

50、成其中最常用的是含鋅40的六四黃銅。為了改善普通黃銅的性能常添加其他元素如鋁鎳錳錫硅鉛等。鋁能提高黃銅的強(qiáng)度硬度和耐蝕性但使塑性降低適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高黃銅的強(qiáng)度和對海水的耐腐性故稱海軍黃銅用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能這種易切削黃銅常用作鐘表零件，稱為易切黃銅。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等。特殊黃銅：在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。常加入的元素有鉛、錫、 鋁等，相應(yīng)地可稱為鉛黃銅 、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強(qiáng)度改善工藝性。 代號：為“ H 主加元素符號（除鋅外）銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)其它元素質(zhì)量

51、分?jǐn)?shù)”表示。 如： HPb59-1 表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 59% ，含主加元素鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1% ，余量為鋅的鉛黃銅。 青銅：除黃銅 白銅外，其余的銅的合金統(tǒng)稱青銅，青銅又可分為錫青銅和特殊青銅（即無錫青銅）兩類。 代號：表示方法為“ Q+ 主加元素符號及質(zhì)量分?jǐn)?shù) + 其它元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”所組成。鑄造產(chǎn)品則在代號前加“ Z ”字， 如： Qal7 表示含鋁為 5% ，其余為銅的鋁青銅 ZQsn10-1 表示含錫量為 10% ，其它合金元素含量為 1% ，余量為銅的的鑄造錫青銅 錫青銅：是由錫為主加元素的銅錫合金，也稱為錫青銅。當(dāng)含錫量小于 56% ，錫溶于銅中形成 a 固溶體，塑性上升，當(dāng)含錫

52、量大于 56% 時，由于出現(xiàn)了 Cu31sb8 為基的固溶體，抗拉強(qiáng)度下降，所以秤的錫青銅含錫量大多在 314% 之間， 當(dāng)含錫量小于 5% ，適用于冷變形加工，當(dāng)含錫量為 57% 時的適用于熱變形加工。當(dāng)含錫量大于 10% 時，適用于鑄造。 由于 a 與 & 電極電位相近，且成分中的錫氮化后生成致密的二氧化錫薄膜，耐大氣、耐海水等的耐蝕性上升，只是耐酸性較差。因為錫青銅結(jié)晶溫度范圍較寬，流動性差，不易形成集中縮孔，而易形成枝晶偏析和分散縮孔，鑄造收縮率小，有利于得尺寸極接近于鑄型的鑄件，所以適于鑄造形狀復(fù)雜。壁厚較大的條件，而不適宜鑄造要求致密度高和密封性好的鑄件。錫青銅有良好的減摩性，抗磁

53、性及低溫韌性。 錫青銅按生產(chǎn)方法可分為壓力加工錫青銅與鑄造錫青銅兩大類。 特殊青銅：加入其它元素以取代錫，或為無錫青銅，多數(shù)特殊青銅都比錫青銅具有更高的機(jī)性，耐磨性與耐蝕性，常用的有鋁青銅（ QAL7 QAL5 ）鉛青銅（ ZQPB30 ）等。 以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色，稱為白銅。鎳含量通常為10%、15%、20%，含量越高，顏色越白。銅鎳二元合金稱普通白銅，加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復(fù)雜白銅，純銅加鎳能顯著提高強(qiáng)度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種，分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。 8、為什么炮彈彈殼常用H70、H

54、68黃銅材料制造？黃銅（又叫青銅），黃銅是主要由銅和鋅形成的合金，用途甚廣，其性質(zhì)取決于銅和鋅的比例。含銅達(dá)63%以上的黃銅，可以冷加工，可以退火，有延展性；而含銅較少、含鋅較多的合金，則應(yīng)熱加工，強(qiáng)度較高。H70（C2600）：含銅量70%，又稱彈殼黃銅。具有良好光澤、加工性、延展性、適合伸抽，易于電鍍或涂裝?？蓱?yīng)用于深伸抽加工，如子彈殼，炮彈殼、喇叭鎖、電子零件、汽車水箱、銅管。H68（C2620）：含銅量68%，又稱彈殼黃銅。延展性，可焊性，深沖性，可鍍性，耐蝕性能均佳，應(yīng)用于各種復(fù)雜冷深沖件，散熱器殼等。9、氧、硫、磷、鉍等常見雜質(zhì)元素對純銅性能產(chǎn)生哪些不良影響紫銅中的微量雜質(zhì)對銅的導(dǎo)

55、電、導(dǎo)熱性能有嚴(yán)重影響。氧、硫、硒、碲等在銅中的固溶度很小,可與銅生成脆性化合物,對導(dǎo)電性影響不大，但能降低加工塑性。氧對銅的焊接性有害。鉍或鉛與銅生成低熔點共晶，使銅產(chǎn)生熱脆。第十章 鈦合金1、鈦合金的合金化原則是怎樣的?為什么幾乎在所有鈦合金中，均有一定含量的合金元素鋁？為什么鋁的加入量都控制在6%7%以下？鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882以下為密排六方結(jié)構(gòu)鈦，882以上為體心立方的鈦。鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。 鈦-鋁系合金的強(qiáng)度隨鋁合金含量的增加而升高。但Al含量6%后，由于出現(xiàn)與相共格的有

56、序相2相（Ti3Al）而變脆，甚至?xí)篃峒庸ぐl(fā)生困難。因此，一般工業(yè)用Ti合金的Al含量很少超過6%。2、為什么國內(nèi)外目前應(yīng)用最廣泛的鈦合金是Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V即TC4合金？鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小，機(jī)械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬余噸,鈦合金牌號近30種。第一個實用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐熱性、強(qiáng)度、塑性、韌性、成形性、可焊性、耐蝕性和生物相容性均較好，而成為鈦合金工業(yè)中的王牌合金，