(完整版)金屬材料學(xué)(第二版)課后答案主編戴啟勛0001

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(xué) 或機(jī)械性能的化學(xué)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(dāng)其含量只在 0.1%左右（如 B 0.001%， V 0.2 % ）時(shí)，會(huì)顯著地影響鋼的組織與性能，將這種化學(xué)元素稱為微合金元素。3）奧氏體形成元素 :在 -Fe中有較大的溶解度 ,且能穩(wěn)定 相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu ；4）鐵素體形成元素 : 在 -Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定 相。如： V，Nb, Ti 等。5）原位析出 : 元素向

2、滲碳體富集， 當(dāng)其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時(shí) , 合金滲碳體就 在原位轉(zhuǎn)變成特殊碳化物如 Cr 鋼中的 Cr： -FexC Fe3C （ Fe, Cr） 3C （ Cr, Fe）7C3 （Cr, Fe）23C66）離位析出 : 在回火過程中直接從 相中析出特殊碳化物，同時(shí)伴隨著滲碳體的溶解，可 使 HRC 和強(qiáng)度提高（二次硬化效應(yīng)） 。 如 V，Nb, Ti 等都屬于此類型。2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

3、：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 中形成無限固溶體： Mn 、Co、Ni 3簡(jiǎn)述合金元素對(duì)擴(kuò)大或縮小 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(kuò)大 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 相區(qū)： Mn, Ni, Co 與 -Fe 無限互溶 .b.擴(kuò)大 相區(qū)：有 C， N， Cu 等。如 Fe-C 相圖，形成的擴(kuò)大的 相區(qū)，構(gòu)成了鋼的熱處理 的基礎(chǔ)。（2）縮小 相區(qū)：使 A3 升高， A4 降低。一般為鐵素體形成

4、元素分為兩類 :a.封閉 相區(qū)： 使相圖中 區(qū)縮小到一個(gè)很小的面積形成 圈,其結(jié)果使 相區(qū)與 相區(qū)連成一片。如 V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb 。b.縮小 相區(qū)： Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等（3）生產(chǎn)中的意義：可以利用 M 擴(kuò)大和縮小 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(jiǎn)述合金元素對(duì)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(kuò)大 相區(qū)的元素使 A1， A3 下降；（2）縮小 相區(qū)的元素使 A1， A3 升高。當(dāng) Mo8.2%, W

5、12%,Ti1.0%,V4.5%,Si8.5% ， 相區(qū)消失。3.）改變了共析含碳量：所有合金元素均使S 點(diǎn)左移。（提問：對(duì)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(duì)穩(wěn)定性。答：答：基本類型： MC 型；M2C 型； M23C6 型； M7C3 型； M3C型；M6C 型； （強(qiáng) K 形成元素形成的 K 比較穩(wěn)定，其順序?yàn)椋?TiZrNbVW,MoCrMnFe ） 各種 K 相對(duì)穩(wěn)定性如下： MCM2C M6CM23C6 M7C3 M3C（高 低）6主要合金元素（ V，Cr，Ni，Mn，Si，B 等）對(duì)過冷奧氏體冷卻 轉(zhuǎn)變影響

6、的作用機(jī)制。答：Ti, Nb, Zr, V ：主要是通過推遲 P轉(zhuǎn)變時(shí) K形核與長(zhǎng)大來提高過冷 的穩(wěn)定性； W， Mo,Cr ：1）推遲 K 形核與長(zhǎng)大；2）增加固溶體原子間的結(jié)合力，降低Fe 的自擴(kuò)散激活能。作用大小為： CrWMoMn ：（ Fe,Mn ）3C,減慢 P 轉(zhuǎn)變時(shí)合金滲碳體的形核與長(zhǎng)大；擴(kuò)大相區(qū)，強(qiáng)烈推遲 轉(zhuǎn)變，提高 的形核功；Ni：開放 相區(qū)，并穩(wěn)定 相，提高 的形核功（滲碳體可溶解 Ni, Co）Co：擴(kuò)大 相區(qū)，但能使 A3 溫度提高（特例） ，使 轉(zhuǎn)變?cè)诟叩臏囟冗M(jìn)行，降低了過 冷 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

7、須擴(kuò)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(qiáng)烈的內(nèi)吸附元素，富集于晶界，降低了的界面能，阻礙 相和 K 形核。7合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變有何影響？答：合金元素的作用表現(xiàn)在：1）對(duì)馬氏體點(diǎn) Ms- Mf 溫度的影響；2）改變馬氏體形態(tài)及精細(xì)結(jié)構(gòu)（亞結(jié)構(gòu)） 。除 Al,Co 外，都降低 Ms 溫度，其降低程度：強(qiáng) CMnCrNi VMo,W,Si 弱提高 含量：可利用此特點(diǎn)使 Ms 溫度降低于 0以下， 得到全部 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(yù)

8、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 300；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火兩個(gè)概念的相關(guān)性與不同特點(diǎn) 答：二次硬化 :在含有 Ti, V, Nb, Mo, W 等較高合金鋼淬火后，在 500- 600范圍內(nèi)回火時(shí)， 在 相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物， 并使鋼的 HRC 和強(qiáng)度提高。 （ 但只有離位析出時(shí)

9、才有二次硬化現(xiàn)象 ）二次淬火： 在強(qiáng) K 形成元素含量較高的合金鋼中淬火后 十分穩(wěn)定， 甚至加熱到 500-600 回火時(shí)升溫與保溫時(shí)中仍不分解，而是在冷卻時(shí)部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度提高。 相同點(diǎn)：都發(fā)生在合金鋼中，含有強(qiáng)碳化物形成元素相對(duì)多， 發(fā)生在淬回火過程中，且回火 溫度 550左右。不同點(diǎn)：二次淬火，是回火冷卻過程中 Ar 轉(zhuǎn)變?yōu)?m，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 的沉淀析出） 10一般地，鋼有哪些強(qiáng)化與韌化途徑？ 答 1）強(qiáng)化的主要途徑 宏觀上：鋼的合金化、冷熱加工及其綜合運(yùn)用是鋼強(qiáng)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(cuò)

10、運(yùn)動(dòng)的障礙； 或者盡可能減少晶體中的可動(dòng) 位錯(cuò)，抑制位錯(cuò)源的開動(dòng)，如晶須 。（主要機(jī)制有：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、“第二相 ”強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、二次硬化、過剩相強(qiáng)化 ）2）韌化途徑：細(xì)化晶粒；降低有害元素的含量； 防止預(yù)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(duì)工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？答：（ 1）足夠高的強(qiáng)度、良好的塑性 ; （2）適當(dāng)?shù)某貨_擊韌性，有時(shí)要求適當(dāng)?shù)牡蜏貨_擊韌性;（3）良好的工藝性能。2合金

11、元素在低合金高強(qiáng)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(qiáng)度， 而加入少量合金元素，利用合金元素產(chǎn)生固溶強(qiáng)化、細(xì) 晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化。利用細(xì)晶強(qiáng)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(qiáng)化使鋼的韌 -脆轉(zhuǎn)變溫度的升高。考慮低 C 的原因：（1）C 含量過高， P 量增多， P 為片狀組織，會(huì)使鋼的脆性增加，使FATT50（）增高。（2）C含量增加，會(huì)使 C當(dāng)量增大，當(dāng) C當(dāng)量0.47 時(shí)，會(huì)使鋼的可焊性變差，不利于工 程結(jié)構(gòu)鋼的使用。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 些？試舉例說明。答：微合金鋼：利用微合金化元素 Ti,

12、 Nb, V ； 主要依靠細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化來提高強(qiáng)度； 利用控制軋制和控制冷卻工藝 高強(qiáng)度低合金鋼微合金元素的作用：1) 抑制奧氏體形變?cè)俳Y(jié)晶； 例：再熱加工過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出鈮、鈦、釩的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯(cuò) 上，起釘扎作用，有效地阻止奧氏體再結(jié)晶的晶界和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，抑制再結(jié)晶過程的進(jìn)行。2) 阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大； 例：微量鈦( w 0.02%)以 TiN 從高溫固態(tài)鋼中析出，呈彌散分布，對(duì)阻止奧氏體晶粒長(zhǎng) 大很有效。3) 沉淀強(qiáng)化；例： w(Nb) 0.04%時(shí),細(xì)化晶粒造成的屈服強(qiáng)度的增量G 大于沉淀強(qiáng)化引起的增量 P當(dāng)h; w(Nb) 0.04%時(shí), Ph增量大大增加

13、 ,而 G保持不變。4) 改變與細(xì)化鋼的組織例：在軋制加熱時(shí)， 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(xì)小， 并使相間 沉淀 Nb(C,N) 和 V(C,N) 的粒子更細(xì)小。4低碳貝氏體鋼的合金化有何特點(diǎn)？解：合金元素主要是能顯著推遲先共析 F和 P轉(zhuǎn)變，但對(duì) 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(jìn)一步推遲先共析 F 和 P轉(zhuǎn)變，并使 Bs 點(diǎn)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(xì)化作用和沉淀作用；3) 低碳

14、,使韌性和可焊性提高。第三章 機(jī)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(shí)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：高錳鋼鑄態(tài)組織中沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物顯著降低鋼的強(qiáng)度、韌性和抗磨 性。將高錳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(qiáng)度鋼： 一般講，屈服強(qiáng)度在 1 370MPa(140 kgf/mm2 )以上，抗拉強(qiáng)度在 1 620 MPa ( 165 kgf/mm2 )以上的合金鋼稱超高強(qiáng)度鋼。

15、2 調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jí)：1）40，45， 45B2）40Cr，45Mn2, 45MnB, 35MnSi3）35CrMo, 42MnVB, 40MnMoB ，40CrNi4）40CrMnMo, 35SiMn2MoV ，40CrNiMo B.彈簧鋼： 1）M

16、n 彈簧鋼： 60Mn， 65Mn2）MnSi 彈簧鋼： 55Si2Mn ， 60Si2MnA3）Cr彈簧鋼： 50CrMn ， 50CrVA, 50CrMnV A （使用 T300 ）4）耐熱彈簧： 30W4Cr2V A （可達(dá) 500）5）耐蝕彈簧： 3Cr13, 4Cr13, 1Cr18Ni9Ti （溫度 400 ） 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(shí)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(xué)性能

17、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(jì)鋼錠，改進(jìn)工藝；3）大的鍛（軋）造比來破碎碳化物；4）采用高溫?cái)U(kuò)散退火（ 1200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-Al2O3-SiO2 等或 Pb 的夾雜物。在熱軋時(shí)，這些夾雜物沿扎向伸長(zhǎng)，成條狀或紡錘狀， 破壞鋼的連續(xù)性，減少切削時(shí)對(duì)刀具的磨損，而又不會(huì)顯著影響鋼材縱向力學(xué)性能。5.馬氏體時(shí)效鋼與低合金超強(qiáng)鋼相比， 在合金化、熱處理、強(qiáng)化機(jī)制、 主要性能等方面有何不

18、同？合金化 熱處理強(qiáng)化機(jī)制主要性能馬 氏1） 過大 相區(qū)（ Ni、 1）高溫奧氏體化后淬火 固溶強(qiáng)化高強(qiáng)度，同時(shí)具有良好體 時(shí) Co）；成 馬 氏 體 冷 作相 變強(qiáng)的塑韌性和缺口強(qiáng)度；效鋼2）時(shí)效強(qiáng)化（ Ni ，Ti, Al, （ Ms:100150 ）；化熱處理工藝簡(jiǎn)單；Mo, Nb ， Mo）；2）進(jìn)行時(shí)效，產(chǎn)生強(qiáng)烈時(shí)效強(qiáng)化淬火后硬度低，冷變形3）為提高塑韌性，必沉淀強(qiáng)化效應(yīng)，顯著提性能和切削性能好；須嚴(yán)格控制雜事元素含高強(qiáng)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(xì)化、沉 強(qiáng)度高；成本低廉；生金 超 Mn, Ni ）； 溫淬火強(qiáng)

19、鋼 2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定性（ V, Mo ）；3）推遲低溫回火脆性淀 硬化 及亞 產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單； 結(jié)構(gòu)的變化 韌塑性較差；較大的脫 C 傾向； 焊接性不太好。（ Si ）； 4）細(xì)化晶粒（V,Mo ）。3 高錳鋼在平衡態(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： + （Fe,Mn）3C； 鑄態(tài)組織： +碳化物； 熱處理態(tài)組織：?jiǎn)蜗?p；使用狀態(tài)下組織 : 表面硬化層 + 內(nèi)部 具有抗磨特性的原因： 1）高沖擊和強(qiáng)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

20、形成細(xì)小碳化物，提高屈服強(qiáng)度、沖擊韌性和抗磨 性。4 GCr15 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(yù)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(qiáng)化提高硬度 ; 形成碳化物。Cr 的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性預(yù)先熱處理： （擴(kuò)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(diǎn)？合金元素有何作用？ 答：合金化特點(diǎn)：鋼中加入氮化物形成元素后， 氮化層的組織有很大變化， 在 相中形成含 有鉻、鉬、鎢、釩、鋁等合金元素的合金氮化物，

21、其尺寸在 5mm 左右，并與基體共格，起 著彌散強(qiáng)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持高強(qiáng)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(shí)際應(yīng)用方面各自有何特點(diǎn)？答：結(jié)構(gòu)鋼工具鋼成分C：中低 C中高 C合金元素 :中偏低合金元素 :中偏低高 C組織P

22、（S,T）,B,MM,S,T熱處理退、正、淬、回火淬火回火綜合性能強(qiáng)韌（熱）硬，強(qiáng)應(yīng)用工程或制造結(jié)構(gòu)各種工具2采用普通素工具鋼的優(yōu)點(diǎn)是什么？局限性是什么？ 答：優(yōu)點(diǎn)：成本低，冷熱性能較好，熱處理簡(jiǎn)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 200 。3什么是紅硬性 ?為什么它是高速鋼的一種重要性能？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

23、理之前一定要大量地?zé)峒庸ぃ?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(dá) 1280？在加 熱過程中為什么要在 600650和 800850進(jìn)行二次預(yù)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（晶粒仍然很細(xì)， 8-9 級(jí)）。目標(biāo)：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(shí)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(yù)熱： 由于高合金的高速

24、鋼導(dǎo)熱性差， 為防止工件加熱時(shí)變形， 開裂和縮短加熱 的保溫時(shí)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(qiáng)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?yàn)槭裁?？第五?不銹耐蝕鋼1名詞解釋：1）晶間腐蝕：晶界上析出連續(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(shí)， 在某些介質(zhì)中經(jīng)過一段不長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)

25、發(fā)生破 壞，且隨應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時(shí)間也越短； 當(dāng)取消張應(yīng)力時(shí)，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(dāng) Cr 的含量達(dá)到 1/8， 2/8，3/8，原子比時(shí)， Fe 的電極電位就跳躍式顯著提高，腐蝕也顯著 下降。這個(gè)定律叫做 n/8 規(guī)律。2從電化學(xué)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(hù)膜； 2）得到單相均勻的固溶體組織；3）提高固溶體（陽極）的電極電位。3合金元素及環(huán)境介質(zhì)對(duì)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

26、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(jī)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(jī)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(shí)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(dá)鈍化狀態(tài)，因而是不耐蝕的。（3）強(qiáng)有機(jī)酸中，由于介質(zhì)中氧含量低，又有H+ 存在，一般鉻和鉻鎳不銹鋼難鈍化，易被腐蝕。（

27、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(diǎn)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，Cr12% 。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：C0.03%時(shí)無晶間腐蝕 ;化學(xué)成分： 加入 Ti, Nb 固 C，使奧氏體內(nèi)固溶的 C800時(shí) K 重溶； T35% ）；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

28、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(shí)間達(dá)到規(guī)定變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。2）持久強(qiáng)度：在規(guī)定溫度和規(guī)定時(shí)間斷裂所能承受的應(yīng)力（）。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(shí)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(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度足夠高的高溫化學(xué)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(qiáng)度？ 答：V，Ti 碳化物沉淀強(qiáng)化； Mo、 W、Cr固溶強(qiáng)化； B 強(qiáng)化晶界。 4如何利用合金化（或怎么合金化）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： 12Cr

29、1MoV ，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(jiǎn)單奧氏體耐熱鋼（ Cr18Ni9 型奧氏體不銹鋼） ;固溶強(qiáng)化型 奧氏體耐熱鋼 ; 沉淀強(qiáng)化型奧氏體耐熱鋼。第七章 鑄鐵1名詞解釋：1）碳當(dāng)量：一般以各元素對(duì)共晶點(diǎn)實(shí)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(dāng)量（ C.E ）（C.E = C + 0.3 （Si+P）+ 0.4 S -

30、 0.03 Mn 由于 S, P%低, Mn 的作用又較小 C.E = C + 0.3 Si ）2）共晶度：鑄鐵含 C 量與共晶點(diǎn)實(shí)際含 C量之比 , 表示鑄鐵含 C 量接近共晶點(diǎn) C%的程度。（共晶點(diǎn)實(shí)際 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；2.5-4.0 C, 1.0-3.0 Si, 0.5-1.4 Mn, 0.01-0.5 P, 0.02-0.2 SB. 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

31、 G 數(shù)量、形狀、大小及分布 . G：HB3-5， 屈強(qiáng) 20MPa, 延伸率 近為 0;G 對(duì)基體有割裂（削弱）作用，對(duì)鋼強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)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(jiǎn)單，工藝操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低廉3對(duì)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(hào)、主要性能與應(yīng)用做相互對(duì)比。答：成分灰口鑄鐵C 2.5-3.6 ； Si 1-2.5可鍛鑄鐵C 2.2, Si 1.2-2.0,組織牌號(hào)F，F(xiàn)+P， P+片狀 型，HT100 ，HT300 ，0.

32、4-1.2,P0.1, S0.2;AP， F+團(tuán)絮狀 G, F 型）150， 200，250，350性能強(qiáng)度較低，塑韌性低，硬 度 HB130-270 ，耐磨性好， 減振性好，缺口敏感性小 等用途可用作耐壓減震件，如機(jī)床底座、支柱等球墨鑄鐵Mn C3.6-3.8%,Si2.0-2.5,Mn0.6-0.8, P 0.1F， P+球狀 GKT300-6 ， 330-8 ， 370-12 （ F-KT ） KTZ450-5 ， 500-4， 600-3， 700-2 （ P-KT 較高強(qiáng)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(zhǎng)，工藝復(fù)雜，成本 較高。制造一些

33、形狀復(fù)雜而在工作350-10 ，QT400-18 ， 400-15， 450-10 ， 500-7，600-3 ， 700-2，800-2 ， 900-2基體強(qiáng)度利用率高，可達(dá)70-90%；強(qiáng)度，塑性，韌性，疲勞強(qiáng)度明顯提高可制造各種受力復(fù)雜、負(fù)荷較中 以 經(jīng) 受 震 動(dòng) 的 薄 壁 大和耐磨的重要鑄件， 如曲軸、 （ 25mm）小件連桿、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(diǎn)？其生產(chǎn)分幾步？答：成分：可鍛鑄鐵： C 2.2, Si 1.2-2.0, Mn 0.4-1.2,P0.1, S0.2 灰口鑄鐵： C 2.5-3.6 Si 1-2. 二者比

34、較可知，前者含有少量其他合金元素可鍛鑄鐵生產(chǎn)分兩步： 1）生產(chǎn)白口鑄鐵； 2）高溫 G 化退火（ 900-980 度 ,15h ）第八章 鋁合金1以 Al-4%Cu 合金為例，闡述鋁合金的時(shí)效過程及主要性能（強(qiáng)度）變化。答：分為四階段：1）形成溶質(zhì)原子（ Cu）的富集區(qū) GPI與母相 （ Al 為基的固溶體）保持共格關(guān)系，引起的嚴(yán)重畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻礙，從而 提高強(qiáng)度；2） GPI 區(qū)有序化 GPII 區(qū)（）化學(xué)成分接近 CuAl2 ，具有正方晶格，引起更嚴(yán)重的畸變，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)更大阻礙，顯著提高 強(qiáng)度；3）溶質(zhì)原子的繼續(xù)富集，以及形成已達(dá)到 CuAl2 ，且部分地與母相晶格脫離關(guān)系，晶格畸變

35、將減輕，對(duì)位錯(cuò)阻礙能力減小， 合金趨于軟化，強(qiáng)度開始降低。4）穩(wěn)定相的形成與長(zhǎng)大 與母相完全脫離晶格關(guān)系，強(qiáng)度進(jìn)一步降低。 （這種現(xiàn)象稱為過時(shí)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(hào)及主要性能特點(diǎn)答： （1）非熱處理強(qiáng)化變形鋁合金 主要有防銹鋁合金： 合金系： Al-Mn 系 牌號(hào)： LF21A 硬鋁：基本是 Al-Cu-Mg 合金； 牌號(hào) 低 合金硬鋁 鋁） 標(biāo)準(zhǔn)硬鋁 高合金硬鋁 耐熱硬鋁性能Al-Mg- （Mn） 牌號(hào)： 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(qiáng)度 （2）熱處理

36、強(qiáng)化變形鋁合金 ,（過飽和）固溶處理和時(shí)效處理； 主要有硬鋁、鍛鋁、超硬鋁合金：鉚釘 硬LY1 ，LY3 ，LY10 合金 Mg, Cu%較低，有較高塑性，但強(qiáng)度較低，時(shí)效速度慢。LY11LY12可淬火（過飽和固溶）時(shí)效，強(qiáng)度提高 具有良好的耐熱性， 強(qiáng)度高， 但塑性及承受冷 熱加工能力差。較多的 Mn, Mg ，強(qiáng)化相 S，外，還有 Al19Mg2Mn ，可制做 250-300 工作的飛機(jī) 零件。B 超硬鋁合金， Al-Zn-Mg-Cu 系合金 牌號(hào)： LC3 ，LC4，LC5，LC6 ，LC9 性能：強(qiáng)度高（淬火 +120 時(shí)效），但抗蝕性差（包鋁） ，組織穩(wěn)定性不好，工作溫度小于120C

37、 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(hào)： LD2 ， LD5 ， LD6 ， LD10 ； LD7 ，LD8 ，LD9性能：良好的熱塑性，較高的機(jī)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(hào)及主要性能特點(diǎn)。 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(hào)主要性能特點(diǎn)Al-Si 系ZL1xx最好的鑄造性能、中等強(qiáng)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(fù)荷或耐熱鑄件

38、，和抗蝕性較差。但鑄造性能Al-Mg 系ZL30x有最好的抗蝕性和較高的強(qiáng)度，但鑄造、耐熱性能差，耐沖擊和表面裝飾性高的鑄件。適于抗蝕、Al-Zn 系ZL40x鑄態(tài)下的高強(qiáng)度鋁合金，在強(qiáng)度、抗蝕性和鑄造性能，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(diǎn)？ 答：密排六方點(diǎn)陣（冷變形較困難） 鎂：強(qiáng)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(qiáng)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(hào)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、 M

39、g-Re-Zr 系、 Mg-Mn 系和 Mg-Li 系 牌號(hào)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(hào)有 ZM1 ， ZM2 ， 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(dāng)量系數(shù) ：黃銅中加入 M 后并不形成新相，只是影響，相的相對(duì)含量，其效果 象增加了鋅一樣?？梢杂眉尤?%的其它合金元素對(duì)組織的影響上相當(dāng)于百分之幾的Zn 的換算系數(shù)來預(yù)估加入的合金元素對(duì)多元黃銅組織的影響，這種換算關(guān)系稱為

40、鋅當(dāng)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：是以鎳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(hào)如何？其主要性能是什么？答：A 紫銅a韌銅： 0.02%-0.10%O ； T1， T2， T3，T4；T1、T2：導(dǎo)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(dǎo)體c脫氧銅： 0.01%； TUP ，TUMn ；TUP 主要用于焊接用銅材，制作熱交換器、排水管、 冷凝管等；TUMn 用于電子管用銅材B 黃銅， a低鋅黃銅 H96、H90、H85 黃銅，用于冷凝器和散熱器。b三七黃銅 H70 、H68 黃銅，用于深沖或深拉制造復(fù)雜形狀的零件。c 四六黃銅 H62 、H59 +黃銅，用于制造銷釘、螺帽、導(dǎo)管及散熱器零件。C 青銅二元青銅： Cu-Sn， Cu-Al ， Cu-Be，；二元錫青銅相： Cu5Sn 電子化合物為基的固溶體；相 ：