金屬材料學(第二版)課后答案主編戴啟勛

1、第一章鋼的合金化原理1名詞解釋1）合金元素:特別添加到鋼中為了保證獲得所要求的組織結(jié)構(gòu)從而得到一定的物理、化學或機械性能的化學元素。（常用M來表示）2）微合金元素:有些合金元素如V，Nb，Ti,Zr和B等，當其含量只在0.1%左右（如B0.001%，V0.2%）時，會顯著地影響鋼的組織與性能，將這種化學元素稱為微合金元素。3 ）奧氏體形成元素：在丫Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定丫相；如Mn,Ni,Co,C,N,Cu;4）鐵素體形成元素：在a-Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定a相。如：V,Nb,Ti等。5 ）原位析出：元素向滲碳體富集，當其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時,合金滲碳體就在原位轉(zhuǎn)變成

2、特殊碳化物如Cr鋼中的Cr：&FexCfFe3C（Fe,Cr）3C（Cr,Fe）7C3（Cr,Fe）23C66 ）離位析出：在回火過程中直接從a相中析出特殊碳化物，同時伴隨著滲碳體的溶解，可使HRC和強度提高（二次硬化效應(yīng)）。如V，Nb,Ti等都屬于此類型。7 合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是鐵素體形成元素？哪些是奧氏體形成元素？哪些能在a-Fe中形成無限固溶體？哪些能在g-Fe中形成無限固溶體？答：鐵素體形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奧氏體形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在a-Fe中形成無限固溶體：V、Cr;能在g-Fe中形成無限固

3、溶體：Mn、Co、Ni8 .簡述合金元素對擴大或縮小丫相區(qū)的影響，并說明利用此原理在生產(chǎn)中有何意義？答：（1）擴大丫相區(qū)：使A3降低，A4升高一般為奧氏體形成元素分為兩類：a.開啟丫相區(qū)：Mn,Ni,Co與rFe無限互溶.b.擴大丫相區(qū)：有C,N,Cu等。女口Fe-C相圖，形成的擴大的丫相區(qū)，構(gòu)成了鋼的熱處理的基礎(chǔ)。（2）縮小丫相區(qū)：使A3升高，A4降低。一般為鐵素體形成元素分為兩類a封閉丫相區(qū)：使相圖中丫區(qū)縮小到一個很小的面積形成丫圈，其結(jié)果使3相區(qū)與a相區(qū)連成一片。如V,Cr,Si,A1,Ti,Mo,W,P,Sn,As,Sb。b.縮小丫相區(qū)：Zr,Nb,Ta,B,S,Ce等（3）生產(chǎn)中的意

4、義：可以利用M擴大和縮小丫相區(qū)作用，獲得單相組織，具有特殊性能，在耐蝕鋼和耐熱鋼中應(yīng)用廣泛。4.簡述合金元素對鐵碳相圖（如共析碳量、相變溫度等）的影響。答：答：1）改變了奧氏體區(qū)的位置2）改變了共晶溫度：（l）擴大丫相區(qū)的元素使A1,A3下降；縮小丫相區(qū)的元素使A1,A3升高。當Mo>8.2%,W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%,丫相區(qū)消失。3.）改變了共析含碳量：所有合金元素均使S點左移。（提問：對組織與性能有何影響呢？）5合金鋼中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本類型及其相對穩(wěn)定性。答：答：基本類型：MC型；M2C

5、型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（強K形成元素形成的K比較穩(wěn)定，其順序為：Ti>Zr>Nb>V>W,Mo>Cr>Mn>Fe）各種K相對穩(wěn)定性如下：MC?M2&M6&M23C6>M7c9M3c（高低）6主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）對過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變影響的作用機制。答：Ti,Nb,Zr,V:主要是通過推遲P轉(zhuǎn)變時K形核與長大來提高過冷丫的穩(wěn)定性；W，Mo,Cr：1）推遲K形核與長大；2）增加固溶體原子間的結(jié)合力，降低Fe的自擴散激活能。作用大小為：Cr>W>MoMn:（Fe,Mn）3

6、C,減慢P轉(zhuǎn)變時合金滲碳體的形核與長大；擴大丫相區(qū)，強烈推遲丫碓專變，提高a的形核功；Ni:開放丫相區(qū)，并穩(wěn)定丫相，提高a的形核功（滲碳體可溶解Ni,Co）Co:擴大丫相區(qū)，但能使A3溫度提高（特例），使丫八。轉(zhuǎn)變在更高的溫度進行，降低了過冷丫的穩(wěn)定性。使C曲線向左移。Al,Si：不形成各自K，也不溶解在滲碳體中，必須擴散出去為K形核創(chuàng)造條件；Si可提高Fe原子的結(jié)合力。B,P,Re：強烈的內(nèi)吸附元素，富集于晶界，降低了丫的界面能，阻礙a相和K形核。7合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變有何影響？答：合金元素的作用表現(xiàn)在：1 ）對馬氏體點Ms-Mf溫度的影響；2 ）改變馬氏體形態(tài)及精細結(jié)構(gòu)（亞結(jié)構(gòu)）。除AI,

7、Co夕卜，都降低Ms溫度，具降低程度：強3MnACnNiSMo,W,Si弱提高丫含量：可利用此特點使Ms溫度降低于0C以下，得到全部丫組織。如加入Ni,Mn,C,N等合金元素有增加形成孿晶馬氏體的傾向，且亞結(jié)構(gòu)與合金成分和馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度有關(guān).8如何利用合金元素來消除或預防第一次、第二次回火脆性？答：1）低溫回火脆性（第I類，不具有可逆性）其形成原因：沿條狀馬氏體的間界析出K薄片；防止：加入Si,脆化溫度提高300C;加入Mo,減輕作用。2）高溫回火脆性（第II類，具有可逆性）其形成原因：與鋼雜質(zhì)元素向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。防止：加入W，Mo消除或延緩雜質(zhì)元素偏聚.9 如何理解二次硬化與二次淬

8、火兩個概念的相關(guān)性與不同特點答：二次硬化：在含有Ti,V,Nb,Mo,W等較高合金鋼淬火后，在500-600C范圍內(nèi)回火時，在a相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物，并使鋼的HRC和強度提高。（但只有離位析出時才有二次硬化現(xiàn)象）二次淬火：在強K形成元素含量較高的合金鋼中淬火后丫十分穩(wěn)定，甚至加熱到500-600C回火時升溫與保溫時中仍不分解，而是在冷卻時部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度提高。發(fā)生在淬回火過程中，且回火相同點：都發(fā)生在合金鋼中，含有強碳化物形成元素相對多，溫度550C左右。不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中Ar轉(zhuǎn)變?yōu)閙，是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現(xiàn)象（由于特殊k的沉

9、淀析出）10 一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？答1）強化的主要途徑宏觀上：鋼的合金化、冷熱加工及其綜合運用是鋼強化的主要手段。微觀上：在金屬晶體中造成盡可能多的阻礙位錯運動的障礙；或者盡可能減少晶體中的可動位錯，抑制位錯源的開動，如晶須。（主要機制有：固溶強化、細晶強化、位錯強化、“第二相”強化、沉淀強化、時效強化、彌散強化、析出強化、二次硬化、過剩相強化）2）韌化途徑：細化晶粒；降低有害元素的含量；防止預存的顯微裂紋；形變熱處理；利用穩(wěn)定的殘余奧氏體來提高韌性；加入能提高韌性的M，如Ni,Mn；盡量減少在鋼基體中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。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

10、求是什么？答：（1）足夠高的強度、良好的塑性;（ 2）適當?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當?shù)牡蜏貨_擊韌性;（ 3）良好的工藝性能。2合金元素在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是什么？為什么考慮采用低C？答：為提高碳素工程結(jié)構(gòu)鋼的強度，而加入少量合金元素，利用合金元素產(chǎn)生固溶強化、細晶強化和沉淀強化。利用細晶強化使鋼的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的降低，來抵消由于碳氮化物沉淀強化使鋼的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度的升高?？紤]低C的原因： 1） C含量過高，P量增多，P為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使FATT50（C）增高。 2） 2）C含量增加，會使C當量增大，當C當量>0.47時，會使鋼的可焊性變差，不利于工程結(jié)構(gòu)鋼的使

11、用。些？3什么是微合金鋼？微合金化元素在微合金化鋼中的主要作用有哪試舉例說明。答：微合金鋼：利用微合金化元素Ti,Nb,V；主要依靠細晶強化和沉淀強化來提高強度；利用控制軋制和控制冷卻工藝高強度低合金鋼微合金元素的作用：1)抑制奧氏體形變再結(jié)晶；例：再熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導析出犯、鈦、鈕的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯的運動，抑制再結(jié)晶過程的進行。2)阻止奧氏體晶粒長大；例：微量鈦(ww0.02%)以TiN從高溫固態(tài)鋼中析出，呈彌散分布，對阻止奧氏體晶粒長大很有效。3)沉淀強化；例：w(Nb)w0.04%時，細化晶粒造成的屈服強度的增量一

12、G大于沉淀強化引起的增量cPlh;w(Nb)>0.04%時，dPh增量大大增加，而AdG保持不變。4)改變與細化鋼的組織例：在軋制加熱時，溶于奧氏體的微合金元素提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低了發(fā)生先共析鐵素體和珠光體的溫度范圍，低溫下形成的先共析鐵素體和珠光體組織更細小，并使相間沉淀Nb(C,N)和V(C,N)的粒子更細小。4.低碳貝氏體鋼的合金化有何特點？解：合金元素主要是能顯著推遲先共析F和P轉(zhuǎn)變，但對B轉(zhuǎn)變推遲較少的元素如Mo,B,可得到貝氏體組織。1)加入Mn,Ni,Cr等合金元素，進一步推遲先共析F和P轉(zhuǎn)變，并使Bs點下降，可得到下B組織；2)加入微合金化元素充分發(fā)揮其細化作用

13、和沉淀作用；3)低碳，使韌性和可焊性提高。第三章機械制造結(jié)構(gòu)鋼1 .名詞解釋1)液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小區(qū)域內(nèi)從液態(tài)結(jié)晶時析出的碳化物。2)網(wǎng)狀碳化物：過共析鋼在熱軋(鍛)加工后緩慢冷卻過程中由二次碳化物以網(wǎng)狀析出于奧氏體晶界所造成的。3)水韌處理：高鎰鋼鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強度、韌性和抗磨性。將高鎰鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物充分溶入奧氏體，然后水冷，獲得單一奧氏體組織。4)超高強度鋼：一般講，屈服強度在1370MPa(140kgf/mm2)以上，抗拉強度在1620MPa(165kgf/mm2)以上的合金鋼稱超高強度鋼。2 .調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼

14、進行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各自主要鋼種。答：成分熱處理常用組織主要性能調(diào)質(zhì)鋼0.300.50%C的C鋼淬火與高溫回回火S或回火較高的強度，良好的塑性和或中、低合金鋼火T韌性彈簧鋼中、高碳素鋼或低合淬火和中溫回回火T高的彈性極限，高的疲勞強金鋼火度，足夠的塑性和韌性主要鋼種：A.調(diào)質(zhì)鋼：按淬透性大小可分為幾級：1） 40,45,45B2） 40Cr,45Mn2,45MnB,35MnSi3） 35CrMo,42MnVB,40MnMoB,40CrNi4） 40CrMnMo,35SiMn2MoV,40CrNiMoB.彈簧鋼：1）Mn彈簧鋼：60Mn,65Mn2） MnSi彈簧鋼

15、：55Si2Mn,60Si2MnA3） Cr彈簧鋼：50CrMn,50CrVA,50CrMnVA（使用T<300C）4）耐熱彈簧：30W4Cr2VA（可達500C）5）耐蝕彈簧：3Cr13,4Cr13,1Cr18Ni9Ti（溫度<400C）3.液析碳化物和帶狀碳化物的形成、危害及消除方法。答：形成：均起因于鋼錠結(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（一次碳化物）；帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析（固相凝固過程中）危害：降低軸承的使用壽命，增大零件的淬火開裂傾向，造成硬度和力學性能的不均勻性（各向異性）消除方法：1）控制成分（C,Cr%）;2）合理設(shè)計鋼錠，改進工藝

16、；3）大的鍛（軋）造比來破碎碳化物；4）采用高溫擴散退火（1200C左右）。4 .說明易切削鋼提高切削性能的合金化原理。答：鋼中加入一定量的S、Te、Pb、Se或Ca等元素，形成MnS、CaS、MnTe、PbTe、CaO-SiO2、CaO-AI2O3-SiO2等或Pb的夾雜物。在熱軋時，這些夾雜物沿扎向伸長，成條狀或紡錘狀，破壞鋼的連續(xù)性，減少切削時對刀具的磨損，而又不會顯著影響鋼材縱向力學性能。5 .馬氏體時效鋼與低合金超強鋼相比，在合金化、熱處理、強化機制、主要性能等方面有何不同？合金化熱處理強化機制主要性能馬氏1）過大丫相區(qū)（Ni、1）高溫奧氏體化后淬火固溶強化高強度，同時具有良好體時C

17、o）;成馬氏體冷作相變強的塑韌性和缺口強度；效鋼2）時效強化（Ni,Ti,Al,（Ms:100150C）；化熱處理工藝簡單；Mo,Nb,Mo）；2）進行時效，產(chǎn)生強烈時效強化淬火后硬度低，冷變形3）為提高塑韌性，必沉淀強化效應(yīng)，顯著提性能和切削性能好；須嚴格控制雜事元素含高強度。焊接性較好量（C,S,N,P）低合1）保證鋼的淬透性（Cr,淬火+低溫回火或等晶粒細化、沉強度高；成本低廉；生金超Mn,Ni）；溫淬火淀硬化及亞產(chǎn)工藝較簡單；強鋼2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的變化韌塑性較差；性（V,Mo）；較大的脫C傾向；3）推遲低溫回火脆性焊接性不太好。（Si）；4）細化晶粒（V,Mo）。3高錳鋼在平

18、衡態(tài)、鑄態(tài)、熱處理態(tài)、使用態(tài)四種狀態(tài)下各是什么組織？為何具有抗磨特性？答：平衡態(tài)組織：a+（Fe,Mn）3C;鑄態(tài)組織：丫+碳化物；熱處理態(tài)組織：單相YP使用狀態(tài)下組織：表面硬化層+內(nèi)部丫具有抗磨特性的原因：1）高沖擊和強擠壓下，其表面層迅速產(chǎn)生加工硬化，在滑移面上形成硬化層，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2）加入2-4%的Cr或適量的Mo和V，能形成細小碳化物，提高屈服強度、沖擊韌性和抗磨性。4GCr15鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含量約為多少？碳和鉻的主要作用分別是什么？其預先熱處理和最終熱處理分別是什么？答：高碳鉻軸承鋼。C含量1%，Cr含量1.5%。C的作用：固溶強化提高硬度;形成

19、碳化物。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性預先熱處理：（擴散退火，正火）+球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火+（穩(wěn)定化處理）8氮化鋼的合金化有何特點？合金元素有何作用？答：合金化特點：鋼中加入氮化物形成元素后，氮化層的組織有很大變化，在a相中形成含有鉻、鉬、鎢、釩、鋁等合金元素的合金氮化物，其尺寸在5mm左右，并與基體共格，起著彌散強化作用。鋼中最有效的氮化元素是鋁、鈮、釩，所形成的合金氮化物最穩(wěn)定，其次是鉻、鉬、鎢的合金氮化物。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等可以使鋼在高溫下保

20、持高強度；加入少量Mo，可以防止高溫回火脆性。第四章工具鋼1 .從總體看，工具鋼與結(jié)構(gòu)鋼相比，在主要成分、組織類型、熱處理工藝、主要性能與實際應(yīng)用方面各自有何特點？答:成分組織熱處理綜合性能 應(yīng)用工具鋼中高C合金元素：中偏低高CM, S, T淬火回火（熱）硬，強各種工具結(jié)構(gòu)鋼C:中低C合金元素：中偏低P（S,T）,B,M退、正、淬、回火強韌工程或制造結(jié)構(gòu)2 .采用普通素工具鋼的優(yōu)點是什么？局限性是什么？答：優(yōu)點：成本低，冷熱性能較好，熱處理簡單，應(yīng)用范圍較寬。不足處：1）淬透性低，鹽水中淬火，變形開裂傾向大。2）組織穩(wěn)定性差,熱硬性低,工作溫度小于200Co3 .什么是紅硬性？為什么它是高速鋼

21、的一種重要性能？哪些元素在高速鋼中提高紅硬性？答：紅硬性：在高的溫度下保持硬度的能力。提高熱硬性的元素有：W、Mo、V、Co、N（常與Al配合加入）。4 .18-4-1高速鋼的鑄態(tài)顯微組織特征是什么？為什么高速鋼在熱處理之前一定要大量地熱加工？答：鑄態(tài)組織：魚骨狀Le+黑色與白色組織鑄態(tài)高速鋼組織中粗大的共晶碳化物必須經(jīng)過鍛軋將其破碎,是其盡可能成為均勻分布的顆粒狀碳化物。7.高速鋼18-4-1的最終熱處理的加熱溫度為什么高達1280C?在加熱過程中為什么要在600650C和800850C進行二次預熱保溫？答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應(yīng)盡可能提高淬火溫度至晶界熔化溫度偏下（晶粒

22、仍然很細，8-9級）。目標：淬火后獲得高合金的M組織，具有很高抗回火穩(wěn)定性；在高溫回火時析出彌散的合金碳化物產(chǎn)生二次硬化，使鋼具有高的硬度和熱硬性。一次或兩次預熱：由于高合金的高速鋼導熱性差，為防止工件加熱時變形，開裂和縮短加熱的保溫時間以減少脫碳8.高速鋼18-4-1淬火后三次回火的目的是什么?這種回火在組織上引起什么樣的變化？答：目的：一方面，增強二次硬化效果；另一方面，（主要）是為了利用二次淬火來降低殘余奧氏體含量，也間接地提高了性能。回火后的顯微組織為回火馬氏體加碳化物。9高碳、高鉻工具鋼耐磨性極好的原因何在？抗氧化的原因為什么？第五章不銹耐蝕鋼1名詞解釋：1 ）晶間腐蝕：晶界上析出連

23、續(xù)網(wǎng)狀富鉻的Cr23C6引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生的腐蝕。2 ）應(yīng)力腐蝕：奧氏體或M不銹鋼受張應(yīng)力時，在某些介質(zhì)中經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破壞，且隨應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時間也越短；當取消張應(yīng)力時，腐蝕較小或不發(fā)生腐蝕。這種腐蝕現(xiàn)象稱為“應(yīng)力腐蝕（破裂）”。4 ）n/8規(guī)律：加入Cr可提高基體的電極電位，但不是均勻的增加，而是突變式的。當Cr的含量達到1/8,2/8,3/8,原子比時，F(xiàn)e的電極電位就跳躍式顯著提高，腐蝕也顯著下降。這個定律叫做n/8規(guī)律。2從電化學腐蝕原理看,采用哪些途徑可提高鋼的耐蝕性？答：1）使鋼表面形成穩(wěn)定的表面保護膜；2 ）得到單相均勻的固溶體組

24、織；3 ）提高固溶體（陽極）的電極電位。4 合金元素及環(huán)境介質(zhì)對耐蝕鋼的耐蝕性的影響。答：合金元素：Cr決定和提高耐蝕性的主要元素；Ni可提高耐蝕性；C與Cr形成碳化物,降低耐蝕性；Mn,N提高高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性；Mo提高不銹鋼的鈍化能力；Cu少量加入可有效地提高不銹鋼在硫酸及有機酸中的耐蝕性；Si提高在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中耐蝕性。環(huán)境介質(zhì)：（1）氧化性介質(zhì)如硝酸,NO3是氧化性的,不銹鋼表面氧化膜容易形成,鈍化時間短。（2）在稀硫酸等非氧化性酸中,由于介質(zhì)中溶有的氧量較低,而SO4又不是氧化劑,H+濃度又高,一般的鉻不銹鋼和Cr18Ni9型不銹鋼難以達鈍化狀態(tài),因而是不耐蝕的。

25、（3） 強有機酸中，由于介質(zhì)中氧含量低，又有H+存在，一般銘和銘銀不銹鋼難鈍化，易被腐蝕。（4） 在含有Cl*的介質(zhì)中，Cl*容易破壞不銹鋼表面氧化膜，穿透過并與鋼表面起作用，產(chǎn)生點腐蝕。4奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的原因,影響因素與防止方法。答：原因：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要是晶界上析出網(wǎng)狀富鉻的Cr23C6引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)的寬度約10-5cm，Cr<12%。在許多介質(zhì)中沒有鈍化能力，貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生腐蝕。影響因素：a.C:C<0.03%時無晶間腐蝕；化學成分：加入Ti,Nb固C,使奧氏體內(nèi)固溶的C<0.03%以下。b.加熱溫度：550-800C（65

26、0C最敏感），T>800C時K重溶；T<500C,擴散困難。c.加熱時間：時間很長或很短，都難以存在晶間腐蝕。防止辦法：超低C;改變K類型；固溶處理；獲得丫+3（10-50%）雙相組織。5.不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的產(chǎn)生原因,影響因素與防止方法。答：原因：不銹鋼在某些介質(zhì)中受張應(yīng)力時經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破壞。影響因素：介質(zhì)特點,附加應(yīng)力和鋼的化學成分。1）介質(zhì)：含有Cl-和OH-腐蝕介質(zhì)中特別敏感；2）應(yīng)力：應(yīng)力越大，越嚴重；3）介質(zhì)溫度：溫度越高,越嚴重;4）不銹鋼組織與成分:對應(yīng)力腐蝕的影響.防止措施：1）提高純度（降低N,H以及雜質(zhì)元素含量）；2）加入2-4%Si或2%Cu

27、或提高Ni%（>35%）；3）采用高純度15-25%F不銹鋼；4）采用奧氏體和鐵素體（50-70%）雙相鋼。第六章耐熱鋼及耐熱合金1名詞解釋：1 ）蠕變極限：在某溫度下,在規(guī)定時間達到規(guī)定變形時所能承受的最大應(yīng)力。2 ）持久強度：在規(guī)定溫度和規(guī)定時間斷裂所能承受的應(yīng)力（6T）。4）持久壽命：它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應(yīng)力作用下拉斷的時間。2耐熱鋼及耐熱合金的基本性能要求有哪兩條？答：足夠高的高溫強度、高溫疲勞強度足夠高的高溫化學穩(wěn)定性（特別是抗氧化性能）3如何利用合金化（或怎么合金化）提高鋼的高溫強度？答：V,Ti碳化物沉淀強化；Mo、W、Cr固溶強化；B強化晶界。4.如何利用合金化（或怎么

28、合金化）提高鋼的高溫抗氧化性能？5耐熱鋼有哪些種類？答：（1）F-P耐熱鋼,常用鋼種：12Cr1MoV,15CrMo,12Cr2MoWVSiTiB（2）馬氏體耐熱鋼,鋼種：2Cr12MoV,2Cr12WMoV（3）工業(yè)爐用耐熱鋼,Fe-Al-Mn爐用耐熱鋼,Cr-Mn-C-N爐用耐熱鋼,高Cr-Ni奧氏體爐用耐熱鋼（4）奧氏體耐熱鋼,分為三類:簡單奧氏體耐熱鋼（Cr18Ni9型奧氏體不銹鋼）；固溶強化型奧氏體耐熱鋼；沉淀強化型奧氏體耐熱鋼。第七章鑄鐵1名詞解釋：1 ）碳當量：一般以各元素對共晶點實際含碳量的影響，將這些元素的量折算成C%的增減,這樣算得的碳量稱為碳當量（C.E）（C.E=C+0

29、.3（Si+P）+0.4S-0.03Mn由于S,P%低，Mn的作用又較小C.E=C+0.3Si）2 ）共晶度：鑄鐵含C量與共晶點實際含C量之比，表示鑄鐵含C量接近共晶點C%的程度。C量=4.3-0.3Si)2鑄鐵與鋼相比，在主要成分、使用組織、主要性能上有何不同？答：鑄鐵與鋼總體比較：（鑄鐵）A. 成分：C、Si含量高，S、P含量高；1.5- 4.0C,1.0-3.0Si,0.5-1.4Mn,0.01-0.5P,0.02-0.2SB. 組織：鋼的基體+（不同形狀）石墨；C. 熱處理：不同形式的熱處理D. 性能：取決于基體組織及G數(shù)量、形狀、大小及分布.G：HB3-5，屈強20MPa,延伸率近為

30、0;G對基體有割裂（削弱）作用，對鋼強度（抗拉強度）、塑性、韌性均有害，其性能特別塑、韌性;比鋼要低，但：具有優(yōu)良的減震性、減摩性以及切削加工性能、優(yōu)良的鑄造性能、低的缺口敏感性；E. 生產(chǎn)：鑄鐵熔化設(shè)備簡單，工藝操作簡便，生產(chǎn)成本低廉3. 對灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的成分（主要是C與Si）、組織、牌號、主要性能與應(yīng)用做相互對比。牌號、主要性能與應(yīng)用做相互對比。答：灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵成分C 2.5-3.62.5Si 1-C 2.2, Si 1.2-2.0,組織F， F+PP+ 片狀0.4-1.2,P<0.1, S<0.2;(Ap , F+ 團絮狀GMn C3.6-3.8%

31、,Si2.0-2.5,Mn0.6-0.8, P< 0.1F, P+球狀G型，,F 型)牌號HT100 ，150, 200,250,KT300-6 , 330-8 , 37305-102-10性能用途HT300 ,350強度較低 , 塑韌性低 , 硬 度HB130-270 , 耐磨性好 ,性好 , 缺口敏感性小 等可用作耐壓減震件 , 如機減振( F-KT ) KTZ450-5 , 5004 , 600-3 , 700-2 ( P-KT 較高強度 , 良好塑性 , 有一 定的塑變能力（展性鑄鐵, 馬鐵） , 但并不能鍛造。但生產(chǎn)周期長 , 工藝復雜 , 成本 較高。制造一些形狀復雜而在工作

32、QT400-18 ， 400-15 ， 45010 ， 500-7 , 600-3 , 700-2 ,800-2 , 900-2基體強度利用率高，可達70-90% ；強度，塑性，韌性，疲勞強度明顯提高可制造各種受力復雜、負荷較床底座、支柱等以經(jīng)受震動的<25mm ）小件薄壁大和耐磨的重要鑄件,如曲軸、連桿、齒輪等，在一定條件下可取代鑄鋼、鍛鋼、合金鋼。4. 鍛鑄鐵的成分與灰口鑄鐵相比,有何特點？其生產(chǎn)分幾步？答：成分：可鍛鑄鐵：C2.2,Si1.2-2.0,Mn0.4-1.2,P<0.1,S<0.2灰口鑄鐵：C2.5-3.6Si1-2.二者比較可知,前者含有少量其他合金元素可

33、鍛鑄鐵生產(chǎn)分兩步：1）生產(chǎn)白口鑄鐵；2）高溫G化退火（900-980度,15h）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（強度）變化。答：分為四階段：1 ）形成溶質(zhì)原子（Cu）的富集區(qū)一GPI與母相a（Al為基的固溶體）保持共格關(guān)系，引起a的嚴重畸變，使位錯運動受阻礙，從而提高強度；2 ）GPI區(qū)有序化一GPII區(qū)（0'）化學成分接近CuAl2，具有正方晶格，引起更嚴重的畸變，使位錯運動更大阻礙，顯著提高強度；3 ）溶質(zhì)原子的繼續(xù)富集，以及0'形成0已'達到CuAl2，且部分地與母相晶格脫離關(guān)系，晶格畸變將減輕，對位錯阻礙能力減小，合金趨于軟化，

34、強度開始降低。4 ）穩(wěn)定相0的形成與長大與母相完全脫離晶格關(guān)系，強度進一步降低。（這種現(xiàn)象稱為過時效）2變形鋁合金分為幾類？說明主要變形鋁合金之間的合金系、牌號及主要性能特點答：（1）非熱處理強化變形鋁合金主要有防銹鋁合金：合金系：Al-Mn系牌號：LF21Al-Mg-（Mn）牌號：LF2,3,5,6,7,10,11,12等性能：耐蝕性好；塑性好（易加工成形）；焊接性好；可利用冷加工硬化來提高強度（2）熱處理強化變形鋁合金,（過飽和）固溶處理和時效處理；主要有硬鋁、鍛鋁、超硬鋁合金：LY10 合金 Mg, Cu% 較低，有較高塑性，但強度較低，時效速度慢。A硬鋁：基本是Al-Cu-Mg合金；牌

35、號（鉚釘硬LY1,LY3,低合金硬鋁鋁）標準硬鋁高合金硬性能鋁耐熱硬鋁LY11可淬火（過飽和固溶）時效，強度提高具有良好的耐熱性，強度LY12高，但塑性及承受冷熱加工能力差。較多的Mn,Mg，強化相S，0外，還有AI19Mg2Mn,可制做250-300C工作的飛機零件。B超硬鋁合金，Al-Zn-Mg-Cu系合金牌號：LC3，LC4，LC5，LC6，LC9性能：強度高（淬火+120C時效），但抗蝕性差（包鋁），組織穩(wěn)定性不好，工作溫度小于120CC鍛鋁合金合金系：Al-Mg-Si,Al-Mg-Si-Cu（普通鍛鋁合金）；Al-Cu-Mg-Ni-Fe（耐熱鍛鋁合金）牌號：LD2，LD5，LD6，L

36、D10；LD7，LD8，LD9性能：良好的熱塑性，較高的機械性能。3鑄造鋁合金主要分為幾類？說明主要鑄造鋁合金的合金系、牌號及主要性能特點。答：普通鍛鋁合金：Al-Mg-Si,Al-Mg-Si-Cu耐熱鍛鋁合金：Al-Cu-Mg-Ni-Fe合金系牌號主要性能特點Al-Si系ZL1xx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性，應(yīng)用最廣泛。Al-Cu系ZL20x最高的高溫和室溫性能，適于制造大負荷或耐熱鑄件，但鑄造性能和抗蝕性較差。Al-Mg系ZL30x有最好的抗蝕性和較高的強度，但鑄造、耐熱性能差，適于抗蝕、耐沖擊和表面裝飾性高的鑄件。Al-Zn系ZL40x鑄態(tài)卜的高強度鋁合金，在強度、抗蝕性和鑄造性能

37、，均中等第九章鎂合金1 .鎂的晶格類型如何？鎂及鎂合金有何主要性能特點？答：密排六方點陣（冷變形較困難）鎂：強度和彈性模量較低；在大氣中有足夠的耐蝕性，但在淡水、海水中耐蝕性差，熔煉困難。鎂合金：強度硬度高，塑韌性好，一般可焊性較差。2 .鎂合金按生產(chǎn)方法分幾類？其牌號如何表示？答：分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類變形鎂合金主要合金系為：Mg-Zn-Zr系，Mg-Al-Zn系、Mg-Re-Zr系、Mg-Mn系和Mg-Li系牌號有MB1,MB2,MB3等鑄造鎂合金中主要合金系：Mg-Zn-Zr系；Mg-Al-Zn系；Mg-Re-Zr系；Mg-Th-Zr系Mg-Al-Ag系等牌號有ZM1,ZM2,

38、ZM5等第十章銅合金1 .名詞解釋：1）黃銅；銅鋅合金稱為黃銅，再加入其他合金元素后，形成多元黃銅。2）鋅當量系數(shù)：黃銅中加入M后并不形成新相，只是影響a,B相的相對含量，其效果象增加了鋅一樣?？梢杂眉尤?%的其它合金元素對組織的影響上相當于百分之幾的Zn的換算系數(shù)來預估加入的合金元素對多元黃銅組織的影響，這種換算關(guān)系稱為鋅當量系數(shù)。3）青銅：是Cu和Sn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr和Co等元素組成的合金的統(tǒng)稱。4）白銅：是以銀為主要合金元素的銅合金。2 .銅合金主要分為幾類？不同銅合金的牌號如何？其主要性能是什么？答：A紫銅a韌銅：0.02%-0.10%0;T1,T2,T3,T

39、4;T1、T2:導電及高純度銅合金用；T3、T4:一般用銅材及銅合金.b無氧銅：0.003%;TU1,TU2:主要用于電子真空儀器儀表中導體c脫氧銅：0.01%;TUP,TUMn;冷凝管等;TUP主要用于焊接用銅材，制作熱交換器、排水管、TUMn用于電子管用銅材B黃銅，a低鋅黃銅H96、H90、H85a黃銅，用于冷凝器和散熱器b三七黃銅H70、H68a黃銅，用于深沖或深拉制造復雜形狀的零件。c四六黃銅H62、H59a+B黃銅，用于制造銷釘、螺帽、導管及散熱器零件。C青銅二元青銅：Cu-Sn,Cu-AI,Cu-Be,；二元錫青銅B相：Cu5Sn電子化合物為基的固溶體；丫相：CuSn為基的固溶體；3 相：Cu31Sn8電子化合物性能：1）錫青銅鑄造的優(yōu)點是鑄件收縮率小,適于鑄造形狀復雜、壁厚變化大的零件;2 ）錫青銅在大氣、海水和堿性溶液中有良好耐蝕性,用于海上船舶、礦山機械零件；3 ）力學性能,工業(yè)錫青銅中錫含量不超過1