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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流金属材料学复习题.精品文档.一、填空题1、特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素称为 合金元素 ，在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢称为 合金钢 。高合金钢：般指合金元素总含量超过 10% 的钢。一般指合金元素总含量在 5-10% 范围内的钢称为中合金钢。低合金钢：一般指合金元素总含量 8.2%, W12%,Ti1.0%,V4.5%,Si8.5%，相区消失。 3.）改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。（提问：对组织与性能有何影响呢？）4合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基
2、本类型及其相对稳定性。答：答：基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：TiZrNbVW,MoCrMnFe）各种K相对稳定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C（高-低）5主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。答：Ti, Nb, Zr, V：主要是通过推迟P转变时K形核与长大来提高过冷的稳定性；W，Mo,Cr：1）推迟K形核与长大；2）增加固溶体原子间的结合力，降低Fe的自扩散激活能。作用大小为：CrWMoMn：（Fe,Mn）3C,减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大
3、；扩大相区，强烈推迟转变，提高的形核功；Ni：开放相区，并稳定相，提高的形核功（渗碳体可溶解Ni, Co）Co：扩大相区，但能使A3温度提高（特例），使转变在更高的温度进行，降低了过冷的稳定性。使C曲线向左移。 Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在渗碳体中，必须扩散出去为K形核创造条件；Si可提高Fe原子的结合力。 B，P，Re：强烈的内吸附元素，富集于晶界，降低了 的界面能，阻碍相和K形核。6合金元素对马氏体转变有何影响？答：合金元素的作用表现在：1） 对马氏体点Ms- Mf温度的影响；2） 改变马氏体形态及精细结构（亚结构）。 除Al,Co 外，都降低Ms温度，其降低程度：强CMnCr
4、NiVMo,W,Si弱提高含量：可利用此特点使Ms温度降低于0以下，得到全部组织。如加入Ni,Mn,C,N等合金元素有增加形成孪晶马氏体的倾向，且亚结构与合金成分和马氏体的转变温度有关.7如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？答：1）低温回火脆性（第I类，不具有可逆性）其形成原因：沿条状马氏体的间界析出K薄片；防止：加入Si, 脆化温度提高300；加入Mo, 减轻作用。2)高温回火脆性（第II类，具有可逆性）其形成原因：与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。防止：加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚.8如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。答：二次硬化:在含有Ti,
5、V, Nb, Mo, W等较高合金钢淬火后，在500- 600范围内回火时，在相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物，并使钢的HRC和强度提高。(但只有离位析出时才有二次硬化现象)二次淬火：在强K形成元素含量较高的合金钢中淬火后十分稳定，甚至加热到500-600回火时升温与保温时中仍不分解，而是在冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高。相同点：都发生在合金钢中，含有强碳化物形成元素相对多，发生在淬回火过程中，且回火温度550左右。不同点：二次淬火，是回火冷却过程中Ar转变为m，是钢硬度增加。二次硬化：回火后，钢硬度不降反升的现象（由于特殊k的沉淀析出）9一般地，钢有哪些强化与韧化途径？答1）强化的主
6、要途径宏观上：钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。微观上：在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须 。（主要机制有：固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化 ）2）韧化途径：细化晶粒；降低有害元素的含量；防止预存的显微裂纹；形变热处理；利用稳定的残余奥氏体来提高韧性；加入能提高韧性的M，如Ni, Mn；尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。10 对工程结构钢的基本性能要求是什么？答：（1）足够高的强度、良好的塑性;（2）适当的常温冲击
7、韧性，有时要求适当的低温冲击韧性;（3）良好的工艺性能。11合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？答：为提高碳素工程结构钢的强度，而加入少量合金元素，利用合金元素产生固溶强化、细晶强化和沉淀强化。利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低，来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。考虑低C的原因：（1）C含量过高，P量增多，P为片状组织，会使钢的脆性增加，使FATT50()增高。（2）C含量增加，会使C当量增大，当C当量0.47时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。12什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？试举例说明。答：微
8、合金钢：利用微合金化元素Ti, Nb, V；主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度；利用控制轧制和控制冷却工艺- 高强度低合金钢微合金元素的作用：1）抑制奥氏体形变再结晶；例：再热加工过程中，通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上，起钉扎作用，有效地阻止奥氏体再结晶的晶界和位错的运动，抑制再结晶过程的进行。 2)阻止奥氏体晶粒长大；例：微量钛（w0.02%）以TiN从高温固态钢中析出，呈弥散分布，对阻止奥氏体晶粒长大很有效。 3)沉淀强化；例： w(Nb)0.04%时,细化晶粒造成的屈服强度的增量G大于沉淀强化引起的增量Ph;当w(Nb)0.04%时, Ph增量大大增加,
9、而G保持不变。4)改变与细化钢的组织例：在轧制加热时，溶于奥氏体的微合金元素提高了过冷奥氏体的稳定性，降低了发生先共析铁素体和珠光体的温度范围，低温下形成的先共析铁素体和珠光体组织更细小，并使相间沉淀Nb(C,N)和V(C,N)的粒子更细小。13低碳贝氏体钢的合金化有何特点？解：合金元素主要是能显著推迟先共析 F和P转变，但对B转变推迟较少的元素如Mo，B，可得到贝氏体组织。1）加入Mn, Ni, Cr等合金元素，进一步推迟先共析F和P转变，并使Bs点下降，可得到下B组织；2)加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用；3)低碳,使韧性和可焊性提高。14 调质钢、弹簧钢进行成分、热处理、常用
10、组织及主要性能的比较，并熟悉各自主要钢种。答：成分热处理常用组织主要性能调质钢0.300.50%C的C钢或中、低合金钢 淬火与高温回火回火S或回火T 较高的强度，良好的塑性和韧性弹簧钢中、高碳素钢或低合金钢淬火和中温回火回火T 高的弹性极限，高的疲劳强度，足够的塑性和韧性主要钢种:A.调质钢：按淬透性大小可分为几级：1）40，45，45B2）40Cr，45Mn2, 45MnB, 35MnSi3）35CrMo, 42MnVB, 40MnMoB ，40CrNi4）40CrMnMo, 35SiMn2MoV，40CrNiMo B.弹簧钢：1）Mn弹簧钢： 60Mn，65Mn 2）MnSi弹簧钢：55S
11、i2Mn，60Si2MnA 3）Cr弹簧钢： 50CrMn， 50CrVA, 50CrMnVA (使用T300 )4）耐热弹簧：30W4Cr2VA (可达500) 5）耐蚀弹簧：3Cr13, 4Cr13, 1Cr18Ni9Ti （温度400 ）15液析碳化物和带状碳化物的形成、危害及消除方法。答：形成：均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（一次碳化物）；带状碳化物属于二次碳化物偏析 （固相凝固过程中）危害：降低轴承的使用寿命，增大零件的淬火开裂倾向，造成硬度和力学性能的不均匀性（各向异性）消除方法：1）控制成分（C，Cr%）；2）合理设计钢锭，改进工艺；3）
12、大的锻（轧）造比来破碎碳化物；4）采用高温扩散退火（1200左右）。 （说明易切削钢提高切削性能的合金化原理。）答：钢中加入一定量的S、Te、Pb、Se或 Ca等元素，形成MnS、CaS、MnTe、PbTe、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2等或Pb的夹杂物。在热轧时，这些夹杂物沿扎向伸长，成条状或纺锤状，破坏钢的连续性，减少切削时对刀具的磨损，而又不会显著影响钢材纵向力学性能。16.马氏体时效钢与低合金超强钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？合金化热处理强化机制主要性能马氏体时效钢1） 过大相区（Ni、Co）； 2） 时效强化（Ni，Ti, Al, Mo,
13、 Nb ，Mo）； 3） 为提高塑韧性，必须严格控制杂事元素含量（C,S,N,P） 1）高温奥氏体化后淬火成马氏体（Ms:100150 ）； 2）进行时效，产生强烈沉淀强化效应，显著提高强度。 固溶强化冷作相变强化时效强化高强度，同时具有良好的塑韧性和缺口强度；热处理工艺简单；淬火后硬度低，冷变形性能和切削性能好；焊接性较好低合金超强钢1）保证钢的淬透性（Cr, Mn, Ni）； 2）增加钢的抗回火稳定性（V, Mo）； 3）推迟低温回火脆性（Si）； 4）细化晶粒（V,Mo）。 淬火 + 低温回火或等温淬火 晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化强度高；成本低廉；生产工艺较简单；韧塑性较差；较大的
14、脱C倾向； 焊接性不太好。17 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？为何具有抗磨特性？答：平衡态组织：+ (Fe,Mn)3C； 铸态组织：+碳化物；热处理态组织：单相p；使用状态下组织: 表面硬化层 + 内部 具有抗磨特性的原因：1)高冲击和强挤压下，其表面层迅速产生加工硬化，在滑移面上形成硬化层，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2)加入2-4%的Cr或适量的Mo和V，能形成细小碳化物，提高屈服强度、冲击韧性和抗磨性。18 GCr15钢是什么类型的钢？这种钢中碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？其预先热处理和最终热处理分别是什么？答：高碳铬轴承钢 。C含量1
15、%，Cr含量1.5%。C的作用：固溶强化提高硬度; 形成碳化物。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蚀性预先热处理：（扩散退火，正火）+ 球化退火最终热处理：淬火 + 低温回火 +（稳定化处理 ）19氮化钢的合金化有何特点？合金元素有何作用？答：合金化特点：钢中加入氮化物形成元素后，氮化层的组织有很大变化，在相中形成含有铬、钼、钨、钒、铝等合金元素的合金氮化物，其尺寸在5mm左右，并与基体共格，起着弥散强化作用。钢中最有效的氮化元素是铝、铌、钒，所形成的合金氮化物最稳定，其次是铬、钼、钨的合金氮化物。合金元素作用：加入Al（HV1000以上）, V, Cr, 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等可以使钢在高温下保持高强度；加入少量Mo，可以防止高温回火脆性。20，从总体看，工具钢与结构钢相比，在主要成分、组织类型、热处理工艺、主要性能与实际应用方面各自有何特点？答：结构钢工具钢成分C：中低C合金元素:中偏低中高C合金元素:中偏低高C组织P（S,T）,B,MM,S,T热处理退、正、淬、回火淬火回火综合性能强韧（热）硬，强应用