金屬材料學答案

1、金屬材料學答案集團文件版本號：(M92&T898-M248WU2669I2896DQ586-M1988)(1) 黃銅：銅鋅合金稱為黃銅，再加入其他元素后稱為多元黃銅。鋅當量系數(shù)：每1%合金元素在組織上替代鋅的數(shù)量。(3) 青銅：是銅和Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr Cd、Zr和Ti等合金的通稱。(4) 白銅：是以線為主要合金元素的銅合金。1) 碳當量：是將硅含量折合成相當?shù)奶剂颗c實際碳含量之和。2) 共晶度：是鑄鐵的碳含量與其共晶點碳含量的比值。(1) 蠕變極限：在規(guī)定溫度和規(guī)定時間產生一定蠕變變形量的應力。(2) 持久強度：在規(guī)定溫度和規(guī)定時間引起斷裂的應力。(3) 持久壽命：在規(guī)定溫度

2、和規(guī)定應力作用下引起斷裂的時間。(1) 液析碳化物：鋼液在凝固時產生的嚴重枝晶偏析，局部地區(qū)碳和銘濃度 達到共晶成分，產生離異共晶，粗大的共晶碳化物經軋制被拉成條帶狀。(2) 網狀碳化物：過共析鋼在熱軋(鍛)后緩慢冷卻過程中，二次碳化物沿 奧氏體晶界析出呈網狀分布。(3) 水韌處理：將高猛鋼加熱到高溫奧氏體區(qū)，使碳化物充分溶入奧氏體 中，并在此溫度迅速水冷，得到韌性好的單相奧氏體組織。(4) 超高強度鋼：室溫強度為。b1370MPa或。s1245MPa的鋼。(1) 晶間腐蝕：富銘的Cr23C6碳化物沿晶界呈網狀連續(xù)析出，晶界附近形成10-5cm寬的貧銘區(qū)，當貧洛區(qū)Cr含量下降到12%以下時鈍化

3、能力急劇下 降，貧Cr區(qū)作為陽極發(fā)生腐蝕，腐蝕集中在晶界附近。(2) 應力腐蝕：在拉應力作用下，不銹鋼在某些介質中經過不長的時間就會 發(fā)生破裂，而且拉應力越大，越易發(fā)生破裂。(3) n/8規(guī)律：當Cr的摩爾分數(shù)每達到1/8, 2/8, 3/8時，合金的腐蝕 速度都相應有一個突然的降低。第一章鋼的合金化原理3. 簡述合金元素對擴大和縮小Y相區(qū)的影響，并說明利用此原理在生產中 有何意義？奧氏體形成元素：擴大奧氏體相區(qū)，含量高時可以使奧氏體穩(wěn)定到室溫， 成為室溫組織。鐵素體形成元素：縮小奧氏體相區(qū)，含量高時可以使奧氏體相區(qū)完全消 失，使鐵素體成為高溫組織。生產中的應用：在鋼中加入大量奧氏體形成元素或

4、鐵素體形成元素，得 到室溫組織為奧氏體的奧氏體鋼或高溫組織為鐵素體的鐵素體鋼，滿足特 殊性能的要求。5、合金鋼中K形成元素(V、Mo. Cr. Mn)所形成的K基本類型及相對穩(wěn) 定性。V：即使在鋼中含量很低0, 1%)時，也要優(yōu)先形成間隙相VCo穩(wěn)定性很高。Mo：含量較高時可形成間隙相MoC和Mo2C；間隙化合物Fe3Mo3C和 Fe21Mo2C6o穩(wěn)定性高。含量較低時只能溶入Fe3C中，形成合金滲碳體。穩(wěn) 定性低。Cr： 含量較高時可形成間隙化合物Cr23C6和Cr7C3,穩(wěn)定性較高。含量較低時只能溶入Fe3C中，形成合金滲碳體。穩(wěn)定性低。Mn：在鋼中只形成合金滲碳體。穩(wěn)定性最低。8. 如何

5、利用合金元素來消除或預防第一次、第二次回火脆性？第一次回火脆性：強和中強碳化物形成元素及硅、鋁可以提高其發(fā)生的溫 度，延緩其發(fā)生。第二次回火脆性：加鉗、鵠可以消除。9. 如何理解二次硬化和二次淬火的相關性和不同點？相關性：(1)都是在高溫回火時發(fā)生的。都使硬度升高。不同點：(1) 二次硬化是指回火后硬度升高的現(xiàn)象；二次淬火是指回火冷卻時殘余 奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的相變過程。(2) 二次淬火只是產生二次硬化的原因之一；沉淀強化也能產生二次硬 化。10. 一般的，剛有哪些強化與韌化途徑？強化：固溶強化；細晶強化；加工硬化；沉淀強化。韌化：減少缺陷；降低雜質；細化晶粒；加入適量的線、鐳。第二章工程結構

6、鋼1. 對工程結構鋼的基本性能要求是什么(1) 較高的屈服強度、良好的塑性和韌性；(2)低溫韌性和耐大氣腐蝕；(3) 良好的成形性，包括冷變形性和焊接性。2. 合金元素在低合金高強結構鋼中主要作用是什么？為什么考慮采用低C?強化作用1、固溶強化：Mn、Si固溶強化鐵素體。2、細晶強化：V, Ti, Nb和Al細化奧氏體晶粒。(2) Cr, Mn, Ni增加過冷奧氏體穩(wěn)定性，降低相變溫度，細化鐵素體和珠 光體。3、V, Ti, Nb在鐵素體中析出極細小的碳化物顆粒，產生沉淀強化。4、增加珠光體數(shù)量，使抗拉強度增加。工程結構鋼的韌化1、Mn、Ni、Cr降低韌-脆轉變溫度。Mn Mo、N等合金元素。

7、微合金化元素的作用(1) 抑制奧氏體形變再結晶。 應變誘導析出鋌、鈦、銳的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上，阻礙晶界和位錯運動，抑制再結晶。 固溶的規(guī)原子偏聚在奧氏體晶界，阻礙晶界運動。阻止奧氏體晶粒長大沉淀強化細化鐵素體組織 固溶在奧氏體中的錠、帆提高了奧氏體的穩(wěn)定性，降低相變溫度。 細小的奧氏體和未再結晶的形變奧氏體增加了鐵素體形核數(shù)量。4、低碳B鋼的合金化有何特點?（1）碳含量低（0. 10-0. 20%）,保證韌性和焊接性。（2）以0. 5%Mo （+B）為基礎，保證空冷條件下獲得貝氏體組織。（3）Cr, Ni, Mn：增加淬透性，使貝氏體轉變溫度降低，便于得到下貝氏 體組織，具有更

8、低的脆性轉變溫度。（4）V, Ti, Nb：細化晶粒，彌散強化。第三章機械制造結構鋼2. .調質剛、彈贊鋼進行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各白主要鋼種。3. 液析碳化物和帶狀碳化物的形成、危害及消除方法。形成：都起因于鋼錠結晶時產生的樹枝狀偏析。液析碳化物屬于偏析引起 的偽共晶碳化物，帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析，這種碳化物偏析區(qū)沿 軋向伸長呈帶狀分布。危害：（1）淬火時易開裂；（2）組織和硬度不均勻；（3）機械性能呈各向異 性；（4）降低接觸疲勞強度。消除：高溫擴散退火。4. 說明易切削鋼提高切削性能的合金化原理。原理：形成夾雜物，起以下作用。（1）夾雜物作為應力集中源，破

9、壞金屬連續(xù)性，減少切削能量。（2）夾雜物阻斷工件向刀具傳熱，減少刀具溫升。（3）夾雜物與刀具摩擦系數(shù)較低，減少刀具的磨耗。鏈.（1）加Ca、S生成MnS等非金屬夾雜物。（2）加Pb以單質存在，也能起斷屑、減少磨損的作用。6. 高猛鋼在平衡態(tài)、鑄態(tài)、熱處理態(tài)、使用狀態(tài)下各是什么組織？為何具有抗磨性?(1)平衡態(tài)組織：珠光體和碳化物。(2)鑄態(tài)組織：粗大的鑄態(tài)奧氏體和碳化物。(3)熱處理組織：粗大的鑄態(tài)奧氏體。(4)使用組織：表面是形變高碳馬氏體，心部是單相奧氏體。(5) 具有抗磨性的原因：表面應力超過屈服強度時會產生加工硬化，形成 馬氏體。硬度提高到HB450-500,耐磨性提高，內部仍保持原來

10、軟而韌的 狀態(tài)。7. GCrl5鋼是什么類型的鋼？ C和Cr的含量約為多少？ C和Cr的主要作用 是什么？其預先熱處理和最終熱處理分別是什么？(1) GCrl5鋼是滾動軸承鋼。含碳量為1%,含鋸量為1.5%。(2) 碳的主要作用：含碳量為0.45%的回火馬氏體基體，提高強度、硬度和耐磨性。數(shù)量為8%的細顆粒未溶合金滲碳體(Fe, Cr)3C,提高耐磨性、細化奧氏 體晶粒。(3) 銘的作用：提高淬透性；提高合金滲碳體的穩(wěn)定性，淬火加熱時保持細 小顆粒，細化奧氏體晶粒，提高耐磨性。(4) 預先熱處理球化退火：得到均勻細粒狀珠光體組織。780-800C加熱，爐冷。正火：得到細片狀珠光體。850-95

11、0C加熱，空冷。(5) 最終熱處理淬火：830-860C加熱，油冷?；鼗穑?50-170Co8. 氮化鋼的合金化有何待點？合金元素有何作用？特點：在中碳調質鋼的基礎上滿足氮化工藝性能要求。合金元素作用：(1) 提高淬透性，保證心部組織達到規(guī)定的強度。(2) 氮化工藝性能(氮化物形成元素Al、Nb、V、Cr、Mo、W);(3) 回火穩(wěn)定性(Mo、V)；(4) 防止高溫回火脆性(Mo)。2. 采用普通碳素工具鋼的優(yōu)點是什么，局限性是什么？優(yōu)點：成本低，冷熱加工性好。缺點：只宜作尺寸較小，形狀簡單，受熱溫度不高的工件。(1) 淬透性差，臨界直徑?。河屠錇?mm,水冷為15mm。(2) 淬火變形開裂傾

12、向大。(3)組織穩(wěn)定性差，高于200C硬度明顯下降。3. 什么是紅硬性，為什么它是高速鋼是一種重要性能，哪些元素在高速鋼中能提高紅硬性？紅硬性：當刃具溫度為650C時，硬度HRc50o高速鋼在高速切削時，刃具溫度可上升到600-650C,所以紅硬性是高速鋼的一種重要性能。提高紅硬性的合金元素：W、Mo. V、Co.及微合金元素N。強烈阻礙凹火時馬氏體中碳原子析出，提高回火穩(wěn)定性?；鼗饡r在馬氏體中彌散析出W2C、Mo2C造成二次硬化。4、18-4-1高速鋼鑄態(tài)顯微組織特征是什么，為什么高速鋼在熱處理前一定 要大量熱加工？(1) 實際鑄態(tài)組織：大量魚骨狀Ld和黑色屈氏體及白亮馬氏體和殘余奧氏體。

13、黑色組織：由于包晶和包共晶轉變需要固相擴散，使達到所需C和Me,才能轉變?yōu)檠?，所以不能充分進行。部分各被保留，隨后發(fā)生共析 轉變， 一 丫 +K,稱為6共析。在金相組織中呈黑色。 白亮組織：Y的共析反應被抑制，過冷到較低溫度轉變?yōu)镸+AR,在金相 組織中呈白色。 共晶組織增多：包晶和包共晶轉變不徹底，沒有完全消失，L相對增 加，使Ld增多。(2) 由于鑄態(tài)高速鋼中有粗大的魚骨狀共晶碳化物，所以必須經過鍛軋將其 粉碎，使其成為均勻分布的顆粒狀碳化物。如變形量不足，會存在粗的網 狀碳化物和密集的帶狀碳化物，淬火易開裂，并降低硬度、熱硬性、強 度、韌性和耐磨性。7、咼速鋼18-4T的最終熱處理的加熱

14、溫度為什么高達1280C,在加熱過 程中為什么要在600-650C和800-850C進行二次預熱處理？高速鋼淬火加熱時，必須保證奧氏體中固溶大量的合金元素，即有足夠 的碳化物溶入奧氏體。而高速鋼中的合金碳化物都比較穩(wěn)定，M23C6到 1090C才完全溶解，M6C和MC分別在1037C和1100C開始溶解，所以18- 4-1高速鋼要采用1280C淬火加熱。 高速鋼是高合金鋼，導熱系數(shù)小，為了防止工件加熱時變形、開裂和縮短 高溫加熱時間以減少脫碳，需要在500-600C和800-850C進行二次預熱保 溫，保溫時間比加熱時間長一倍。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

15、上引起什 么樣的變化？(1) 回火時的組織變化 淬火馬氏體轉變?yōu)榛鼗瘃R氏體； 沉淀強化：馬氏體和殘余奧氏體中析出彌散分布的合金碳化物顆粒。 二次淬火：殘余奧氏體由于合金度降低，在冷卻過程中轉變?yōu)榇慊瘃R氏 體。(2) 三次回火的目的二次淬火產生的淬火馬氏體需要回火，殘余奧氏體需要兩次回火才能基 本消除，所以要采用三次回火。9、高碳，高洛工具鋼耐磨性極好的原因是什么，抗氧化的原因？(1) 耐磨性好的原因：馬氏體基體的硬度高。未溶碳化物數(shù)多(退火時體積分數(shù)為16-20%) o未溶碳化物是鋸碳化物中硬度最高的Cr7C3, HV為1700。(2) 抗氧化的原因：形成了穩(wěn)定、致密、結合牢固的G203保護膜

16、。第五章不銹耐蝕鋼2. 從電化學腐蝕原理看，采用哪些途徑可以提高鋼的耐蝕性？(1)得到單相固溶體組織。(2)表面形成穩(wěn)定的保護膜。(3)提高固溶體邙日極)的電極電位。3. 合金元素及環(huán)境介質對耐蝕鋼的耐蝕性的影響?合金元素的影響：(1) Cr是提高耐蝕性的主要元素，可提高固溶體的電極電位，形成穩(wěn)定的保 護膜。不銹鋼中Cr含量不低于13%,同時符合n/8規(guī)律。(2) Ni提高銘不銹鋼在硫酸、醋酸、草酸及中性鹽中的耐蝕性。(3) Mn提高銘不銹鋼在有機酸中耐蝕效果。(4) Mo提高在熱硫酸、稀鹽酸、磷酸及有機酸中耐蝕，同時防止氯離子對膜 的破壞抗點腐蝕。(5) Cu在不銹鋼表面作為附加微陰極，易于

17、達到鈍化狀態(tài)，提高耐蝕性，一 般加入2-3% o(6) Si提高不銹鋼在鹽酸、硫酸及高濃度硝酸中的耐蝕性，一般加入2-4%o 環(huán)境介質的影響：(1) 大氣、水、水蒸氣等弱腐蝕介質中釆用Crl3不銹鋼。(2) 氧化性酸中采用Cr17%以上的高鋸不銹鋼。(3) 非氧化性酸中一般Cr, CNi不銹鋼難以鈍化，需加入Ni、Mo, Cu增加 鋼的鈍化能力。(4) 強有機酸介質中一般Cr, Cr-Ni不銹鋼難以鈍化需加入Mo, Cu、Mn增加 鋼的鈍化能力。(5) 含C1-1介質中需加入M。增強抗點蝕能力。4. 奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產生的原因，影響因素及防止方法? 產生原因：富銘的Cr23C6碳化物沿晶界

18、呈網狀連續(xù)析出，在晶界附近形成 10-5cm寬的貧銘區(qū)，當貧洛區(qū)Cr含量下降到12%以下時鈍化能力急劇下 降，貧Cr區(qū)作為陽極發(fā)生腐蝕，腐蝕集中在晶界附近。消除措施：(1) 鋼中含C量降到0.03%以下，不析出碳化物，不會發(fā)生晶間腐蝕。(2) 加入Ti, Nb,生成穩(wěn)定的TiC, NbC,固定鋼中C,不生成鋸的碳化 物，不產生貧珞區(qū)。 調整化學成分，出現(xiàn)10-50%6鐵素體，使Cr23C6在6/丫相界相一 側呈點狀析出，避免了在奧氏體晶界析出。洛在相中擴散快，不會產生 貧銘區(qū)。(4) 在550-800C長時間加熱，通過銘的擴散消除奧氏體中的貧珞區(qū)。5. 不銹鋼發(fā)生應力腐蝕破裂的產生原因，影響因

19、素及防止方法？產生原因：張應力使位錯運動形成表面滑移臺階，破壞了表面鈍化膜。裸露的滑移臺階若來不及修補成完整的鈍化膜，會發(fā)生陽極溶解形成蝕 坑，并繼續(xù)向內部擴展，形成腐蝕裂紋。影響因素(1) 腐蝕介質C1-強烈引起應力腐蝕。隨C1-濃度升高，破壞時間縮短。(2) 只有張應力才會產生應力腐蝕。應力越大，破壞時間越短。(3) 在含C1-的水溶液中，80C以上才產生應力腐蝕。溫度越高，破壞時間 越短。(4) 組織和成分 鐵素體不銹鋼和高銀奧氏體不銹鋼不敏感，含鐵素體的復相不銹鋼敏感性 低。Crl8N19型奧氏體不銹鋼很敏感。 氮促進應力腐蝕裂紋的誘發(fā)和傳播。防止措施加入2-4%的Si或2%的Cuo(

20、2) 氮含量0. 04%,并盡量降低磷、帥、鍬 鉗等雜質元素含量。(3) 采用高純度鐵素體不銹鋼。(4) 采用奧氏體一鐵素體復相不銹鋼，鐵素體占50-70%o第六章耐熱鋼及耐熱合金2. 耐熱鋼和耐熱合金的基本性能要求有那兩條？(1) 高溫強度;(2)高溫化學穩(wěn)定性。4. 如何利用合金化提高鋼的高溫抗氧化性能？加入Cr, Si, Al提高FeO生成溫度，阻止FeO生成。(2) 當Cr, Al含量高時，可形成致密、穩(wěn)定、結合牢固的Cr203、A1203阻 礙鐵原子擴散。3、如何利用合金化提高鋼的高溫強度？提高基體強度 加入Ni、Mn、N,以奧氏體作為基體，奧氏體的原子排列較致密，原子間 結合力強，

21、比鐵素體熱強性好。加入W, Mo,產生固溶強化。(2)晶界強化純化晶界：使晶界處分布的P, S及其它低熔點雜質形成穩(wěn)定的難熔化合物。 填充空位：加入B填充晶界空位，阻止擴散。 晶界沉淀強化：沉淀相在晶界不連續(xù)析出，形成強化相骨架。 沉淀強化：加入W, V, Ti, Nb, Al,在晶內析出具有高的高溫強度和 高溫穩(wěn)定性的碳化物、金屬間化合物。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變化？隨溫度升高，可分為四個階段。原子在100晶而上富集，形成銅原子富集區(qū)(GP區(qū))。GP區(qū)進一步擴大，并有序化，具有正方點陣，稱為0。 銅、鋁原子之比為1： 2時，形成過渡相0,

22、具有正方點陣。 形成穩(wěn)定相CuA12,稱0,正方點陣。與此對應，性能變化也分為四鋼階段。 與基體保持共格關系，產生嚴重的點陣畸變，提高硬度、強度。 與基體保持共格關系，強化效果最強烈。 與基體保持半共格關系，強化效果下降，處于過時效階段。 與基體共格關系完全破壞，合金強度、硬度進一步降低。2. 變形鋁合金分為兒類，說明主要變形鋁合金的合金系，牌號及主要性能特點?非熱處理強化變形鋁合金(1) 鋁鐳防銹鋁合金合金系：鋁-猛。牌號：LF21o性能特點：在大氣和海水中耐蝕性和純鋁相當。良好的工藝性能。(2) 鋁鎂防銹鋁合金 合金系：鋁-鎂。牌號：LF2o性能特點：在大氣和海水中耐蝕性優(yōu)于LF21合金，

23、在酸性和堿性介質中比LF21稍差。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？鎂具有密排六方點陣結構。主要性能特點：(1) 密度輕，在金屬材料中比強度和比剛度最高。(2) 高的抗震能力，能承受沖擊載荷。優(yōu)良的切削加工性和拋光性能。2. 鎂合金按生產方法分為兒類，其牌號如何表示？分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類。變形鎂合金(1)鎂鋅錯系合金。牌號：MB15。(2)鎂猛系合金。 牌號：NIBlo(3) 鎂稀土系和鎂社系耐熱鎂合金。牌號：MAllo (4)鎂鋰合金。牌號：MA21。鑄造鎂合金(1)鎂鋁鋅鑄造合金。牌號：ZM5o (2)鎂鋅鎧鑄造合金。牌號：ZMlo(3) 鎂稀土鏈系耐熱鑄造合金。牌號：ZM6第十章 銅合金2.銅合金分為兒類，不同銅合金的牌號如何表示，主要性