金屬材料學復習資料

金屬材料學復習資料金屬材料學復習資料金屬材料學復習資料一．名詞解釋1、合金元素:為了得到肯定的物理、化學或機械性能而特別添加到鋼中的化學元素?！睲〕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γ—Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定γ相;如Mn, Ni, Co， C， N, Cu；4、鐵素體形成元素：在α-Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定α相。如：V，Nb, Ti等.5、原位轉(zhuǎn)變〔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)變成特別碳化物。6、離位轉(zhuǎn)變(析出)：在回火過程中直接從α相中析出特別碳化物，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〕。如V,Nb，Ti7在強碳化物形成元素含量較高的合金鋼中淬火后剩余奧氏體格外穩(wěn)定,甚至加熱到500～600℃范圍內(nèi)回火時仍不分解,而是在冷卻時局部轉(zhuǎn)化成馬氏體，使鋼的硬度提高。9、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。10、帶狀碳化物:由于二次碳化物偏析,在偏析區(qū)沿軋向伸長呈帶狀分布。11、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。9、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。10、帶狀碳化物:由于二次碳化物偏析,在偏析區(qū)沿軋向伸長呈帶狀分布。11、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。12、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。13、超高強度鋼：MB1400MPa，〔或1250MPa)的中碳鋼均稱為超高強度鋼。14、晶間腐蝕：晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富鉻的Cr23C6引起晶界四周基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生的腐蝕.15、應力腐蝕：不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應力作用下消滅低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象。16n/8CrCr1/8,2/8，3/8，。.。...原子比時,Fen/817、陽極極化：自流電通過陽極時,陽極電位偏離平衡電位而向正方向移動的現(xiàn)象.18、蠕變極限:在某溫度下，在規(guī)定時間到達規(guī)定變形時所能承受的最大應力。19、長久強度:在規(guī)定溫度和規(guī)定時連續(xù)裂所能承受的應力〔ζη〕。20、長久壽命：它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應力作用下拉斷的時間。21、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,(C〔E=C+03〔Si++0.4S—003Mn由于S，P％低,MnC。E=C+0.3Si〕23、孕育處理：指在凝固過程中，向液態(tài)金屬中添加少量其它物質(zhì)，促進形核、抑制生長，到達細化晶粒的目的.向鑄鐵中參加添加劑稱為孕育處理；向有色合金中則稱變質(zhì)處理。24、可鍛鑄鐵：碳大局部或全部以絮狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵，其能承受高沖擊及振動載荷。25、球化處理：它是鑄鐵在鑄造時處理合金液態(tài)的一種工藝,用來獲得球狀石墨，從而提高鑄鐵的機械性能。22、共晶度：CC23、孕育處理：指在凝固過程中，向液態(tài)金屬中添加少量其它物質(zhì)，促進形核、抑制生長，到達細化晶粒的目的.向鑄鐵中參加添加劑稱為孕育處理；向有色合金中則稱變質(zhì)處理。24、可鍛鑄鐵：碳大局部或全部以絮狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵，其能承受高沖擊及振動載荷。25、球化處理：它是鑄鐵在鑄造時處理合金液態(tài)的一種工藝,用來獲得球狀石墨，從而提高鑄鐵的機械性能。26、黃銅；銅鋅合金稱為黃銅，再參加其他合金元素后,形成多元黃銅.27、鋅當量系數(shù)：黃銅中參加M后并不形成相，只是影響α，β相的相對含量，其效果象增加了鋅一樣?？梢杂脜⒓?％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)來預估參加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).28、青銅CuSn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、ZrCo29、白銅：是以鎳為主要合金元素的銅合金二、簡答題1、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—FeFe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α—Fe中形成無限固溶體：V、Cr；能在γ-Fe中形成無限固溶體：Mn、Co、Ni2、簡述合金元素對擴大或縮小γ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γ相區(qū)：使A3,A4a,開啟γ相區(qū)：Mn， Ni, Co與γ—Fe無限互溶b，擴大γC,N，CuFe—Cγ相區(qū)，構(gòu)成了鋼的熱處理的根底?！?)縮小γA3,A4封閉γγ區(qū)縮小到一個很小的面積形成γ圈.其結(jié)果使δ相區(qū)與α相區(qū)連成一片。V,Cr，Si,A1,Ti，Mo，W,P，Sn，As，Sb?？s小γ相區(qū):Zr,Nb，Ta,B，S,Ce等〔3〕生產(chǎn)中的意義：可以利用M擴大和縮小γ相區(qū)作用，獲得單相組織，具有特別性能，在耐蝕鋼和耐熱鋼中應用廣泛；推測鋼的組織和性能。3、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：(1〕轉(zhuǎn)變了奧氏體區(qū)的位置〔2〕轉(zhuǎn)變了共析溫度：①擴大γ相區(qū)的元素使A1,A3②縮小γA1，A3Mo〉8.2％，W〉12％,Ti〉1。0％,V>4。5％，Si>8。5%,γ相區(qū)消逝.(3.)轉(zhuǎn)變了共析含碳量：全部合金元素均使S點左移。〔提問：對組織與性能有何影響呢?)3、如何理解二次硬化與二次淬火兩個概念的相關(guān)性與不同特點。Ti,V，Nb,Mo，W500-600℃范圍內(nèi)回火時,在α相中沉淀析出這些元素的特別碳化物,并使鋼的HRCKγ’500-600℃回火時升溫與保溫時中仍不分解,而是在冷卻時局部轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度提高。550℃左右.不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中Arm，是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現(xiàn)象〔由于特別k的沉淀析出〕4、一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？答：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;或者盡可能削減晶體中的可動位錯，抑制析出強化、二次硬化、過剩相強化韌化途徑：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)定的剩余奧氏體來提高韌性；參加能提高韌性的MNi,Mn；盡量削減在鋼基體中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相.5、對于工程應用來說，一般碳素鋼的主要局限性是那些？答：一般碳素鋼:Ws≤0.05%，Wp≤0.045%強度和屈強比低，塑性一般，且外形簡單，不便于用鍛壓制成的毛坯零件，只能用于靜態(tài)工程；焊接性能一般，對焊接技術(shù)要求嚴格；沖擊韌性差,時效感應低。6、工程構(gòu)建用合金構(gòu)造鋼的成分和性能要求是什么？答:成分要求:〔1〕低碳，C%〈0。25％〔2〔如低合金高強度鋼和微合金化鋼其基體組織是大量的FP；當合金含量較高時，其基體組織可變?yōu)椋築FM性能要求：〔1)足夠高的強度、良好的塑性，良好的冷變形性和焊接性能;適當?shù)某貨_擊韌性，有時要求適當?shù)牡蜏貨_擊韌性;以工藝性能為主，；力學性能為輔。7、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。Ti,Nb，V強度低合金鋼；主要微合金化元素：Ti，Nb,V；主要作用:①抑制A形變再結(jié)晶；②阻擋A晶粒長大；③沉淀強化；④轉(zhuǎn)變與細化鋼的組織。舉例：利用掌握軋制和掌握冷卻工藝--———高強度低合金鋼8、低碳貝氏體鋼的合金化有何特點?答：合金元素主要有：C、Mn、Al、Nb、Mo、B合金元素主要是能顯著推遲先共析F和PB轉(zhuǎn)變推遲較少的元素如Mo，B,可得到貝氏體組織。Mn,Ni,CrFP轉(zhuǎn)變，并使BsB(2)參加微合金化元素充分發(fā)揮其細化作用和沉淀作用；〔3〕低碳,使韌性和可焊性提高。9、雙相鋼的組織與性能有何特點？答:組織：α+M+少量Ar〔20％~30%M+80%~70％α〕性能特點：〔1〕350MPa;鋼的σ-ε曲線光滑連續(xù),無屈服平臺、更無鋸齒形屈服現(xiàn)象；高的均勻伸長率和總伸長率；高的加工硬化指數(shù)；高的塑性應變比.10、GCr15鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含量約為多少分別以什么形式存在于哪些相中？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%，一局部固溶于奧氏體中,一局部形成碳化物。Cr1。5%。一局部固溶于奧氏體，一局部形成合金碳化物。CCr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性、回火穩(wěn)定性以及獲得高熱疲乏性預先熱處理：〔集中退火,正火〕+球化退火最終熱處理:淬火+低溫回火+(穩(wěn)定化處理)11、合金元素在滲碳鋼和氮化鋼中的作用有何異同點？Mn、Cr、Ni、W、V、Ti、Mo；Mn、Cr、Ni提高其淬透性;W、V、Ti、Mo細化晶粒，此外，Mn、Cr、Ni氮化鋼；Al、Nb、V、Cr、W、Mo；Al;Cr、Mo、Mn;Mo、V12、說出以下牌號的材料種類、成分、使用狀態(tài)、組織、主要性能特點.〔1〕40MnVBC=04%，含少量的MnVB;調(diào)質(zhì)狀態(tài)；回火索氏體;有良好的綜合力學性能?！?〕20MnVB：滲碳鋼；C%=0。2%，合金化元素為Mn、V、B；淬火態(tài)；板條馬氏體；外表高硬度、高接觸疲乏抗力、良好的耐磨性、心部有肯定塑韌性。〔3)60SiMn：彈簧鋼;C％=0。6％，Si%〉1.5％，少量Mn;淬火+中溫回火;回火屈氏體；有肯定的沖擊韌性，較高的彈性極限，屈強比最高的疲乏強度?！?〕Y12：易切削鋼；C％=0。12%；P；質(zhì)軟,有良好的塑性和韌性.成分構(gòu)造鋼成分構(gòu)造鋼C：C合金元素:中偏低c工具鋼CC合金元素:中偏低高組織P(S,T),B，MM,S，T熱處理退、正、淬、回火淬火回火綜合性能強韌〔熱)硬,強應用工程或制造構(gòu)造各種工具14、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力量。提高熱硬性的元素有:W、Mo、V、Co、N(常與Al1518-4—11280600～650℃和800～850℃進展二次預熱保溫？答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應盡可能提高淬火溫度至晶界熔化溫度偏下〔晶粒仍舊很細,8—9〕。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削減脫碳。16、一次硬化、二次硬化對Cr12MoW答：一次硬化：承受較低的淬火溫度和低溫回火，淬火溫度低,晶粒細小，強韌性好,隨加熱溫度上升,碳化物溶解量增加，AA二次硬化：較高的淬火溫度,進展屢次高溫回火，高的淬火溫度溶解了大局部碳化物，〔Cr，F(xiàn)e〕7C35%左右，組織中絕大局部是剩余A。17、從電化學腐蝕原理看，承受哪些途徑可提高鋼的耐蝕性？答:1〕使鋼外表形成穩(wěn)定的外表保護膜；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.Cr;Ni;MoMn、NCu少量參加可有效提高不銹鋼在H2SO4;Si可提高在HClH2SO4HNO318、奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產(chǎn)生的緣由，影響因素與防止方法。答：緣由：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要是晶界上析出網(wǎng)狀富鉻的Cr23C610—5cm，Cr<12%。在很多介質(zhì)中沒有鈍化力量,貧鉻區(qū)成為9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：參加Ti，NbC，使奧氏體內(nèi)固溶的C〈0.03%以下。b。加熱溫度：550-800℃〔650℃最敏感〕，T>800℃時K重溶；T〈500℃，集中困難。c.加熱時間：時間很長或很短，都難以存在晶間腐蝕。防止方法：超低CKγ+δ〔10—50％〕雙相組織。19、不銹鋼發(fā)生應力腐蝕裂開的產(chǎn)生緣由，影響因素與防止方法。答:緣由：不銹鋼在某些介質(zhì)中受張應力時經(jīng)過一段不長時間就會發(fā)生破壞。影響因素：介質(zhì)特點,附加應力和鋼的化學成分。介質(zhì)：含有Cl—和OH—腐蝕介質(zhì)中特別敏感；應力:應力越大，越嚴峻；介質(zhì)溫度：溫度越高，越嚴峻；不銹鋼組織與成分:對應力腐蝕的影響.防止措施：1〕提高純度〔降低N，H2〕2—4％Si2％CuNi％〔>35%〕；15—25%F承受奧氏體和鐵素體(50-70%〕雙相鋼.20、說明以下典型牌號的材料種類、成分或合金系、使用狀態(tài)、組織、主要性能特點。答：〔1〕2Cr13：馬氏體不銹鋼；C％=0。18%~0.25％，Si%≥1.0%,Mn％≤1。0％，Cr％=12.00%～14%；馬氏體;高強度不銹鋼，耐蝕性好，硬度高,有磁性。(2〕1Cr25Ti：不銹耐熱鋼；F〔3〕1Cr18Ni9Ti：AC％≤0。07%，Si％≤1。0％,Mn%≤2.0％，P％≤0。035%，S≤0.03%，Ni％=8%～11%,Cr％=17.00％~19%，Ti%=0.5％～0。7%；較好的抗晶間腐蝕性能和冷熱加工性能,對氧化性強酸有很強的抗腐蝕性,對堿溶液及大局部有機酸和無機酸也有肯定的抗腐蝕性能，無磁性。21、高溫強度指標有哪些?答：〔1〕蠕變極限：在某溫度下，在規(guī)定時間到達規(guī)定變形時所能承受的最大應力.(2〕長久強度:在規(guī)定溫度和規(guī)定時連續(xù)裂所能承受的應力(ζη〕?！?)長久壽命:它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應力作用下拉斷的時間。〔3)長久壽命:它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應力作用下拉斷的時間。高溫下的緊固件要求有低的應力松弛性能承受交變應力的高溫零件要求高溫疲乏強度22、合金元素對鋼化學穩(wěn)定性有哪些影響？Cr、Al、SiFeOCr土金屬或堿金屬能提高耐熱鋼和耐熱合金的抗氧化力量,W、Mo23、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〕成分:C、SiS、P2。5-4.0C,1。0—3.0Si，0.5—1.4Mn，0.01—0.5P,0.02—0.2S組織:鋼的基體+〔不同外形〕石墨；熱處理:不同形式的熱處理D。性能:取決于基體組織及GG：HB3-5,20MPa,延長率近為0；G〔減弱〕〕、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)：鑄鐵熔化設備簡潔，工藝操作簡便,生產(chǎn)本錢低廉灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵組織FF+PP+片狀灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵組織FF+PP+片狀G(A型。。.F〕P,FGF,PG成C：2。5-3.6；C：2.2，；C:3.6-3。8％,分Si:1-2.5Si：1。2—2。0,Si：2.0-2.5Mn：0。4—1。2,Mn：0.6—0。8，P〈0。1，S〈0.2；P〈0。1牌號KT300—6，330—QT400—18，400—15,HT300,3508,350-10,370—450-10,500—7，60012(F-KT)—3，700—2,800—2，KTZ450-5500KTZ450-5500600-3,700—4，—900-22(P-KT)性能HB130—270，耐磨性好，減振性好，缺口敏感性小等較高強度，良好塑性,有鐵，馬鐵)，但并不能鍛造。但生產(chǎn)周期長,工藝簡單，本錢較高.基體強度利用率高，70-90％;強度，塑性,韌性,疲乏強度明顯提高用途可用作耐壓減震件，如機床底座、支柱等制造一些外形簡單而在工作中以經(jīng)受震驚的薄壁〔<25mm〕小件可制造各種受力復雜、負荷較大和耐磨的重要鑄件,如曲軸、連桿、齒輪等，在肯定條件下可取代鑄鋼、鍛鋼、合金鋼.25、說出以下典型牌號鋼材料種類、成分或合金系、使用組織、主要性能特點。。2％；答：。2％；牌號材料種類成分或合金系使用組織性能強度較低，塑韌性低，抗拉C:2.5～3.6％F、F+P、P+片強度HT300灰口鑄鐵Si：1~2.5%G≥300MPa,耐磨性好，減振性好，缺口敏感性小等基體強度利C：3.6~3.8％70—Si：2~2.5%90％；強度，QT600—1球墨鑄鐵Mn：06~0.8％F，P+G塑性，韌性，P<0。1%疲乏強度明顯高σb≥600MPaδ≥1％C：2％，;較高強度,良Si：1.2-2。好塑性，有一KTZ600-3珠光體展性鑄0%,P，F(xiàn)+G定的塑變力量鐵Mn：0.4-1?！舱剐澡T鐵，2％,馬鐵〕，但并P<0.1%,S<0不能鍛造.26Al—4%Cu〕變化。答:分為四階段：1)形成溶質(zhì)原子〔Cu〕的富集區(qū)—GP[I]與母相α〔Al〕保持共格關(guān)系，引起α的嚴峻畸變，使位錯運動受阻礙，從而提高強度；2〕GP[I]區(qū)有序化—GP［II]區(qū)〔θ’’〕化學成分接近CuAl2，具有正方晶格，引起更嚴峻的畸變，使位錯運動更大阻礙,顯著提高強度；3〕溶質(zhì)原子的連續(xù)富集，以及θ”形成θ”已到達CuAl2，且局部地與母相晶格脫離關(guān)系，晶格畸變將減輕，對位錯阻礙力量減小,合金趨于軟化，強度開頭降低.4〕穩(wěn)定相θ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〕27、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-M 牌號：LF21Al-Mg—〔Mn) 牌號:LF2,3，5，6，7,10，11，12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牌號性能LY1，LY3,LY10Mg,Cu％較低，有較高塑性，但強牌號性能LY1，LY3,LY10Mg,Cu％較低，有較高塑性，但強低合金硬鋁〔鉚釘硬 度較低，時效速度慢。鋁〕標準硬鋁LY11可淬火〔過飽和固溶〕時效，強度提高LY12高合金硬鋁及承受冷熱加工力量差。耐熱硬鋁Al19Mg2Mn，250-300℃工作的飛機零件.BAl-Zn-Mg—Cu系合金 牌號:LC3，LC4，LC5,LC6,LC9性能：強度高(淬火+120℃時效〕，但抗蝕性差〔包鋁〕，組織穩(wěn)定性不好，工作溫度小于120℃C合金系：Al—Mg—Si，Al—Mg-Si—Cu〔一般鍛鋁合金〕;Al-Cu—Mg-Ni—Fe〔耐熱鍛鋁合金)牌號:LD2，LD5,LD6，LD10；LD7，LD8,LD9性能：良好的熱塑性，較高的機械性能。28、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：一般鍛鋁合金：Al-Mg-Si，耐熱鍛鋁合金：Al-Cu-Mg-Ni—FeAl—Mg-Si—Cu合金系牌號主要性能特點Al-SiZL1xx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性,應用最廣泛.Al—CuZL20x最高的高溫順室溫性能，適于制造大負荷或耐熱鑄件，但鑄造性能和抗蝕性較差。Al-MgZL30x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、耐沖擊和外表裝飾性高的鑄件。Al-Zn系 ZL40x

鑄態(tài)下的高強度鋁合金，在強度、抗蝕性和鑄造性能,均中等29、說出以下典型牌號的材料種類、成分或合金系、使用狀態(tài)組織、主要性能特點。答：種類成分或合金系組織性能L5純鋁LF21鋁錳防銹鋁合金Mn：1。0-1.6%含Mnα固溶體和彌散分步MnAl6塑性