金屬材料學(xué)答案

1、金屬材料學(xué)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(chǎn)生一定蠕變變形量的應(yīng)力。(2) 持久強度：在規(guī)定溫度和規(guī)定時間引起斷裂的應(yīng)力。(3) 持久

2、壽命：在規(guī)定溫度和規(guī)定應(yīng)力作用下引起斷裂的時間。(1) 液析碳化物：鋼液在凝固時產(chǎn)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(chǎn)生離異共晶，粗大的共晶碳化物經(jīng)軋制被拉成條帶狀。(2) 網(wǎng)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(wǎng)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。b>1370MPa或。s>1245MPa的鋼。(1) 晶間腐蝕：富銘的Cr23C6碳化物沿晶界呈網(wǎng)狀連續(xù)析出，晶界附近形成10-5cm寬的貧銘區(qū)，當貧洛

3、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。(2) 應(yīng)力腐蝕：在拉應(yīng)力作用下，不銹鋼在某些介質(zhì)中經(jīng)過不長的時間就會 發(fā)生破裂，而且拉應(yīng)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(yīng)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(chǎn)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(chǎn)中的應(yīng)用

4、：在鋼中加入大量奧氏體形成元素或鐵素體形成元素，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

5、鋼中只形成合金滲碳體。穩(wěn)定性最低。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？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(guān)性和不同點？相關(guān)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(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的相變過程。(2) 二次淬火只是產(chǎn)生二次硬化的原因之一；沉淀強化也能產(chǎn)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(zhì)

6、；細化晶粒；加入適量的線、鐳。第二章工程結(jié)構(gòu)鋼1. 對工程結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生沉淀強化。4、增加珠光體數(shù)量，使抗拉強度增加。工程結(jié)構(gòu)鋼的韌化1、Mn、Ni、Cr降

7、低韌-脆轉(zhuǎn)變溫度。Mn < 1. 5%, Cr含量較低，Ni對耐低溫 鋼尤其重要。2、V, Ti, Nb產(chǎn)生的細晶強化可以補償彌散強化對韌性的損害。t)低碳：提高塑性、韌性和焊接性。3、什么是微合金鋼？微合金化元素在微合金化鋼中主要作用有哪些？舉例 說明。微合金鋼：加入微合金元素(V、Ti、Nb)的高強度低合金鋼。除了微合金元素外，主要加入Mn、Si、Cr> Mo、N等合金元素。微合金化元素的作用(1) 抑制奧氏體形變再結(jié)晶。 應(yīng)變誘導(dǎo)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(jié)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

8、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(jié)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(chǔ)，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(zhuǎn)變溫度降低，便于得到下貝氏 體組織，具有更低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。（4）V, Ti, Nb：細化晶粒，彌散強化。第三章機械制造結(jié)構(gòu)鋼2. .調(diào)質(zhì)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、

9、危害及消除方法。形成：都起因于鋼錠結(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，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(yīng)力集中源，破壞金屬連續(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(zhì)存在，也能起斷屑、減

10、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(yīng)力超過屈服強度時會產(chǎn)生加工硬化，形成 馬氏體。硬度提高到HB450-500,耐磨性提高，內(nèi)部仍保持原來軟而韌的 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(yù)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%

11、。(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(yù)先熱處理球化退火：得到均勻細粒狀珠光體組織。780-800°C加熱，爐冷。正火：得到細片狀珠光體。850-950°C加熱，空冷。(5) 最終熱處理淬火：830-860°C加熱，油冷。回火：150-170°Co8. 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(diào)質(zhì)鋼

12、的基礎(chǔ)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) 淬火變形開裂傾向大。(3)組織穩(wěn)定性差，高于200°C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

13、刃具溫度為650°C時，硬度HRc>50o高速鋼在高速切削時，刃具溫度可上升到600-650°C,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。回火時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。 黑色組織：由于包晶和包共晶轉(zhuǎn)變需要固相擴散，使§達到所需C和Me,才能轉(zhuǎn)變?yōu)檠?，所以不能充分進

14、行。部分各被保留，隨后發(fā)生共析 轉(zhuǎn)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(yīng)被抑制，過冷到較低溫度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)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(wǎng) 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溫度為什么高達1280°C,在加熱過 程中為什么

15、要在600-650°C和800-850°C進行二次預(yù)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 1090°C才完全溶解，M6C和MC分別在1037°C和1100°C開始溶解，所以18- 4-1高速鋼要采用1280°C淬火加熱。 高速鋼是高合金鋼，導(dǎo)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500-600°C和800-850°C進行二次預(yù)熱保 溫，保溫時間比加熱時間長一倍。8. 高速鋼18

16、-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？(1) 回火時的組織變化 淬火馬氏體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)榇慊瘃R氏 體。(2) 三次回火的目的二次淬火產(chǎn)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

17、的原因：形成了穩(wěn)定、致密、結(jié)合牢固的G203保護膜。第五章不銹耐蝕鋼2. 從電化學(xué)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(zhì)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

18、腐蝕。(5) Cu在不銹鋼表面作為附加微陰極，易于達到鈍化狀態(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(zhì)的影響：(1) 大氣、水、水蒸氣等弱腐蝕介質(zhì)中釆用Crl3不銹鋼。(2) 氧化性酸中采用Cr>17%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(zhì)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(zhì)中需加入M。增強抗點蝕能力。4. 奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的原因，影響

19、因素及防止方法? 產(chǎn)生原因：富銘的Cr23C6碳化物沿晶界呈網(wǎng)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(chǎn)生貧珞區(qū)。 調(diào)整化學(xué)成分，出現(xiàn)10-50%6鐵素體，使Cr23C6在6/丫相界§相一 側(cè)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(chǎn)生 貧銘區(qū)。(4) 在550-800°

20、C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(yīng)力腐蝕破裂的產(chǎn)生原因，影響因素及防止方法？產(chǎn)生原因：張應(yīng)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(nèi)部擴展，形成腐蝕裂紋。影響因素(1) 腐蝕介質(zhì)C1-強烈引起應(yīng)力腐蝕。隨C1-濃度升高，破壞時間縮短。(2) 只有張應(yīng)力才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力越大，破壞時間越短。(3) 在含C1-的水溶液中，80°C以上才產(chǎn)生應(yīng)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(fù)相不銹鋼敏感性 低。Crl

21、8N19型奧氏體不銹鋼很敏感。 氮促進應(yīng)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(2) 氮含量0. 04%,并盡量降低磷、帥、鍬 鉗等雜質(zhì)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(fù)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(xué)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(jié)合牢固的Cr203、A1203阻 礙鐵原子擴散。3、如何利用合金化提高鋼

22、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(jié)合力強，比鐵素體熱強性好。加入W, Mo,產(chǎn)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(zhì)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(nèi)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)(

23、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',具有正方點陣。 形成穩(wěn)定相CuA12,稱0,正方點陣。與此對應(yīng)，性能變化也分為四鋼階段。 與基體保持共格關(guān)系，產(chǎn)生嚴重的點陣畸變，提高硬度、強度。 與基體保持共格關(guān)系，強化效果最強烈。 與基體保持半共格關(guān)系，強化效果下降，處于過時效階段。 與基體共格關(guān)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

24、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，在酸性和堿性介質(zhì)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(jié)構(gòu)。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(chǎn)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