金屬材料學思考題答案

金屬材料學思考題答案2緒論、第一章、其次章鋼中的碳化物按點陣構(gòu)造分為哪兩大類，各有什么特點答：分為簡潔點陣構(gòu)造和簡單點陣構(gòu)造，前者熔點高、硬度高、穩(wěn)定性好，后者硬度低、熔點低、穩(wěn)定性差。何為回火穩(wěn)定性、回火脆性、熱硬性合金元素對回火轉(zhuǎn)變有哪些影響答：〔解、碳化物的析出與鐵素體的再結(jié)晶〕的抵抗力量回火脆性：在200-350℃之間和450-650℃之間回火，沖擊吸取能量不但沒有上升反而顯著下降的現(xiàn)象熱硬性：鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響：①Ni、Mn影響很小，②碳化物形成元素阻擋馬氏體分解，提C③Si300℃時猛烈延緩馬氏體分解，合金元素對Fe-Fe3C相圖S、E答：但凡擴大奧氏體相區(qū)的元素均使S、E點向左下方移動，如Mn、Ni等；但凡封閉奧氏體相區(qū)的元素均使S、E點向左上方移動，如Cr、Si、Mo等E點左移：消滅萊氏體組織的含碳量降低，這樣鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)缺乏2％時就可以消滅共晶萊氏體。S依據(jù)合金元素在鋼中的作用，從淬透性、回火穩(wěn)定性、奧氏體晶粒長大傾向、韌性和回火脆性等方面比較以下鋼號的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。1〕淬透性：40CrNiMo〉40CrMn〉40CrNi〉40Cr回火穩(wěn)定性：40CrNiMo〉40CrNi〉40CrMn〉40Cr奧氏體晶粒長大傾向：40CrMn〉40Cr〉40CrNi〉40CrNiMo韌性：40CrNiMo〉40CrNi〉40Cr〉40CrMn(Mn回火脆性：40CrMn〉40CrNi>40Cr〉40CrNiMo才能表現(xiàn)出來”從強化機理和相變過程來分析〔不是單一的合金元素作用〕C在一樣冷卻條件下使鐵素體和碳化物的分散度增加，從而提高強度。然而，盡管合金元素可以改善退火態(tài)鋼的性能但效果遠沒有淬火回火后的性能轉(zhuǎn)變大。的馬氏體組織。大多數(shù)合金元素都有阻擋奧氏體晶粒長大的傾向Mn除外，從而細化晶粒，使淬火后的馬氏體組織均勻細小。成相的彌散度，從而提高強度。強碳化物形成元素還可以產(chǎn)生沉淀強化，阻擋和消退其次類回火脆性。金鋼的組織性能。合金元素提高鋼的韌度主要有哪些途徑細化晶粒、組織——如Ti、V、Mo；提高回火穩(wěn)定性——如強KMo，V；改善基體韌度——Ni；細化K——適量Cr、Ti、V，使K降低回火脆性——W、Mo；在保證強度水平下，適當降低含C量，提高冶金質(zhì)量。通過合金化形成肯定量剩余奧氏體鋼的強化機制有哪些為什么一般鋼的強化工藝都承受淬火－回火有細晶強化、固溶強化、其次相強化和位錯強化四種。C沉淀強化〔其次相強化〕的效果。以制造跨海大橋用的工程構(gòu)造鋼為例，說明其根本性能要求是什么，我國制造這類鋼的化學成分特點是什么腐蝕性能成分特點：低碳，低錳，含Cu、P09MnCuPTi是低合金高強度鋼〔普低鋼作用答：Mn：固溶強化作用大，1%Mn，ReL↑33MPa3/4FTK。量多時可大為降低塑韌性.Ti：形成穩(wěn)定細小的K2~10nm，既細晶又沉淀強化，↑ReL，↑δ、AK，綜合效果↓TK。改善焊接性。Cu，P：:~%Cu，~％P?！黀，冷脆和時效傾向增加。復合參加適量元素，則↑鋼耐蝕性效果更佳。為什么貝氏體型低合金高強度鋼多承受%Mo和微量B作為基體合金化元素低碳貝氏體鋼中參加MoPMo卻不能使FBF體右移較小，可以空冷得到貝氏體組織。什么是微合金鋼微合金化元素〔NbTiV〕的主要作用是什么微合金化元素細化晶粒、沉淀強化以及掌握扎制和掌握冷卻的方法進一步提高強度。Nb，V，Ti第三章在構(gòu)造鋼的局部標準中，每個鋼號的力學性能都注明熱處理狀態(tài)和試樣直徑或鋼材厚度。為什么有什么意義樣尺寸對淬透層深度的影響。18Cr2Ni4WA輪尺寸的變化，掌握心部硬度不致過高，以保證獲得必需的沖擊韌性，承受如下工藝：將滲850200－22010min550－5701－2問：此時鋼表、里的組織是什么：該鋼的Ms＝310℃，外表滲碳后的Ms＝80℃左右。答：滲碳后的齒輪等溫淬火后心部因含碳量較低，導熱慢，第一次鹽浴時心部的溫度仍高于550－570℃，在其次次熱浴時其組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w；而外表在第一次熱浴時就轉(zhuǎn)變定性高，在其次次熱浴時組織保持不變。的材料制造該軸承，并且說明熱處理工藝及使用狀態(tài)組織.GCr15，W18Cr4V，20Cr2Ni4，40CrNiMo，T10，0Cr8Ni9，20，Cr12MoV，65Mn答：選擇滲碳鋼20Cr2Ni4，該鋼進展?jié)B碳處理后，可以到達表硬里韌的效果，外表高硬度，耐磨、疲乏強度高，心部韌性好，可以承受較大沖擊作用。熱處理：滲碳+淬火+低溫回火調(diào)質(zhì)鋼中常用哪些合金元素這些合金元素各起什么作用常用的合金元素有Mn,Cr,Mo,V,Si,Ni,BMn:能大為提高鋼的淬透性，但簡潔使鋼有過熱傾向，并有回火脆性傾向Cr：提高鋼的淬透性的同時還提高回火穩(wěn)定性，但是有回火脆性傾向NiNi-Cr復合參加，提高淬透性作用很大，但也有回火脆性傾向Mo：提高淬透性，既提高回火穩(wěn)定性，細化晶粒，又能有效的消退或大為降低回火脆性傾向。V：強碳化物形成元素，有效地細化晶粒，如融入奧氏體能提高淬透性，降低鋼的過熱敏感性。45MnSiVφ8mmσb

>1450MPa，σ>1200MPa，Sδ>6%。熱處理工藝是920℃±20℃油淬，470℃±10℃回火。因該鋼缺貨，庫存有25MnSi鋼。請考慮是否可以代用如可以代用，熱處理工藝如何調(diào)整答：可以代用，由于25MnSi鋼為低碳馬氏體鋼，經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗竽塬@得與調(diào)質(zhì)鋼相當?shù)木C合性能，即較高強度和韌性的組合。工藝調(diào)整：25MnSi45MnSiV相比不含V元素，但有Mn，過熱敏感性較大，因而要降低淬火加熱溫度與45MnSiV25MnSi為獲得所要求的力學性能應承受低溫回火彈簧鋼的主要性能要求是什么為什么彈簧鋼中碳含量一般在－％之間答：根本性能要求有：高的彈性極限；高的屈強比；高的疲乏強度；高的淬透性；足夠的塑性和韌性；還要有肯定的冶金質(zhì)量和外表質(zhì)量。含碳量在~%的范圍是為了保證經(jīng)淬火和中溫回火后具有足夠的彈性減退抗力疲乏性能變差。25mm40CrNiMo40CrNiMo鋼中含有Cr，Ni，Mo幾種合金元素，能很好的提高鋼的淬透性，使鋼在正火狀態(tài)下就能得到較多的馬氏體〔40CrNiMo鋼正火后硬度在400HBS以上〕因而難以切削。鋼的切削加工性與材料的組織和硬度之間有什么關(guān)系為獲得良好的切削性鋼各自應經(jīng)過什么樣的熱處理，得到什么樣的金相組織170-230HBP:F=1:1C較好的切削性，其預備熱處理不同，得到組織也不同。中碳鋼：正火F+S高碳鋼：正火+球化退火+退火P+粒狀K用低淬鋼制作中小模數(shù)的中高頻感應加熱淬火齒輪有什么優(yōu)點答：外表硬化而心部仍保持較高的韌性，外表局部加熱，零件淬火變形小，加熱速度快，可硬化層。滾動軸承鋼常含有哪些合金元素各起什么作用為什么含Cr量限制在肯定范圍答：合金元素：Si,Mn,Mo,Cr作用：Cr：提高硬度，耐磨性Mo:提高淬透性，防止其次類回火脆性Si：提高淬透性，耐磨性和提高疲乏壽命Mn:提高淬透性和冷加工性CrCr化物形成較少，不利于硬度和耐磨性的提高。高錳耐磨鋼有什么特點在什么狀況下適合使用這類鋼力學性能差，耐磨性低，不宜直接使用。經(jīng)過水韌處理〔即固溶處理〕后的顯微組織是單相奧氏體，軟而韌。廣泛應用于承受大沖擊載荷、猛烈磨損的工況下工作的零件。20Mn2不適于直接淬火，由于Mn是奧氏體形成元素，降低鋼的A溫度，促進晶粒長大，直接淬火1時晶粒過大，得不到想要的硬度和強度，脆性過大。38CrMoAl20CrMnTi車床主軸材料為40Cr鋼。試分析說明它們各自應承受什么樣的熱處理工藝及最終的組織和性能特點〔不必寫出熱處理工藝具體參數(shù)。38CrMoAl鋼承受調(diào)質(zhì)處理加滲氮處理，形成γ〔Fe4、εFe〕相，合金氮化物，共3-2格關(guān)系，彌散強化。外表硬度高，耐磨性好，咬死和擦傷傾向小，疲乏性能高、缺口敏感性低、耐蝕性高。表層組織γ〔Fe4、εFeN〕M；心部組織M。3-2 回 回20CrMnTiM，表層M+K+A’，回較高耐磨性和強韌度，特別是低溫韌度較好。40CrS，具有強度、塑性和韌性的良好協(xié)作。回試述微合金非調(diào)質(zhì)鋼的成分、組織、性能特點。成分：在碳鋼中參加Ti、Nb、V、N等微合金化元素。組織：主要是F+P+彌散析出K；性能特點：TiNbV在不經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的條件下到達或接近調(diào)質(zhì)鋼的力學性能，即強度高、韌性好。第四五章分析比較T99SiCr：9SiCrT99SiCr鋼中的合金元素全部溶入奧氏體中。直徑為φ30－40mm9SiCrT99SiCrSiCr9SiCrT99SiCrT9200－250℃，其硬度和耐磨性已快速下降而失效；9SiCr230－250℃，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，還可正常工作，為什么答：T9180~200℃，超過200使得工具硬度強度降低，失去切削性能。而9SiCr鋼因含有合金元素Si、Cr，熱穩(wěn)定性高，在250Cr是碳化物形成元素，大量碳化物的存在也使得其耐磨性提高。為什么9SiCr鋼適宜制作要求變形小、硬度較高和耐磨性較高的圓板牙等薄刃工具Cr、Si的參加提高了淬透性并使鋼中碳化物細小均勻，使用時刃口部位不易崩刀；Si抑制低溫回火時的組織轉(zhuǎn)變格外有效，所以該鋼的低溫回火穩(wěn)定性好，熱處理時的變形也很小。牙等薄刃工具。有一批W18VCr4V鋼制鉆頭，淬火后硬度偏低，經(jīng)檢驗是淬火加熱溫度出了問題。淬火加熱溫度可能會消滅什么問題怎樣從金相組織上去推斷答：淬火加熱溫度可能消滅過熱、過燒或欠熱等問題。假設(shè)金相組織晶粒粗大，晶界上有網(wǎng)狀粒特別細小，碳化物未溶解，說明消滅欠熱。在高速鋼中，合金元素W、Cr、V的主要作用是什么W：鎢是鋼獲得紅硬性的主要元素。主要形成MCKWC；W6 2但鋼導熱性差Cr加熱時全溶于奧氏體，保證鋼淬透性，大局部高速鋼含4％Cr。增加耐蝕性，改善抗氧化力量、切削力量。VVC說明以下鋼號中Cr、Mn的作用：15MnTi、20CrMnTiGCr15W6Mo5Cr4V25CrNiMoZGMn130Cr1340MnB9Mn2VCrWMn。15MnTi：是低合金高強度鋼。Mn的作用是提高淬透性。20CrMnTi：Cr是強碳化物形成元素，它能強化鐵素體和增大淬透性。Mn提高淬透性。GCrl5：Cr能提高淬透性和削減熱敏感性，與它碳形成的合金滲碳體〔Fe·Cr〕C在退火3時集聚的傾向比無Cr的滲碳體小，所以Cr能使?jié)B碳體細化。Mn提高淬透性。W6Mo5Cr4V2，Cr提高淬透性和耐磨性，以及切屑加工性能。5CrNiMo、CrZGMnl3:Mn的作用是：保證熱處理后得到單相的奧氏體。0Crl3：鉻是使不銹鋼獲得耐腐蝕性的最根本元素。在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼外表很快生成一層氧當含鉻最達13%左右時〔1/8原子比)，大大提高了鋼的電極電位，使耐腐蝕性發(fā)生一個跳動13%以上40MnB：Mn9Mn2VMn〔Fe·Mn〕C滲碳體類型的碳化物。3CrWMn：Cr、Mn能提高淬透性。CrCr提高了此鋼的硬度和耐磨性。指出以下鋼號屬于什么鋼各符號代表什么意義Q235、15、T7、T10A、08F、Y40Mn。Q235：普碳鋼，屈服強度>=235MPa15：優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼，含碳量約為%T7：碳素工具鋼，含碳量約為%T10A：高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，含碳量約為%08F：低合金構(gòu)造鋼，08：含碳量%，F(xiàn)：沸騰鋼Y40Mn：易切削鋼，含碳量約為%，Mn指出以下鋼的類別、主要特點及用途：Q215－：普碳鋼，屈服強度>=215MPa，質(zhì)量等級為A級，沸騰鋼，塑性好，可軋制成鋼板，鋼筋，鋼管等Q255-B>=255MPa，質(zhì)量等級為B級，塑性好，可軋制成鋼板，鋼筋，鋼管等10鋼：優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼，含碳量約為%，用于制造軸承支架45鋼：優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼，含碳量約為%，用于制造軸、齒輪65T12A材料庫中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn?，F(xiàn)要制作銼刀、齒輪、連桿螺栓，試選用材料，并說明應承受何種熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織。T13，銼刀：熱處理方法有：預備熱處理：①正火、②球化退火、③最終熱處理：淬回火。M+K+A’回42CrMo，齒輪，850℃油淬+560℃回火；回火索氏體。GCr15，連桿，球化退火+淬火、低溫回火；隱晶馬氏體+粒狀碳化物+少量剩余奧氏體。60Si2Mn，彈簧，淬火+中溫回火；回火屈氏體。第六七章1、提高鋼耐腐蝕性的方法有哪些形成穩(wěn)定保護膜，→Cr、Al、Si有效?！倘荏w電極電位或形成穩(wěn)定鈍化區(qū)→Cr、Ni、Si：NiSiCr獲得單相組織→Ni、Mn→單相奧氏體組織。機械保護措施或復蓋層，如電鍍、發(fā)蘭、涂漆等方法。為什么低合金熱強鋼都用Cr、W、Mo、V合金化作為合金元素參加的Cr、W、Mo、V等四種元素可與碳結(jié)合形成特別碳化物。這些特別碳化熱鋼中必需含有Cv、W、Mo、VCrCrO23MoVWW量過多使熱疲乏性敏感性增高。〔寫出材料牌號應選擇何種熱處理〔1)大橋：足夠的強度和韌度，良好的焊接性和成型工藝性材料16Mn〔Q345〕熱處理：熱軋＋正火〔2)汽車齒輪；對材料的耐磨性、疲乏性能、心部強韌性的要求高，20CrMnTi熱處理二次淬火＋低溫回火〔3)鏜床鏜桿：要求較高硬度和耐磨性，整體要求好的綜合機械性能：45熱處理：調(diào)質(zhì)、外表淬火＋低溫回火汽車板簧：高的屈服強度高的疲乏性能：60Si2Mn熱處理：淬火＋中溫回火45熱處理：調(diào)質(zhì)：拖拉機履帶板：抗猛烈沖擊磨損：ZGMn13熱處理：水韌處理氣輪機葉片：要求更高的蠕變強度、耐蝕性和耐腐蝕磨損性能：Cr12熱處理：淬火高溫回火。硫酸、硝酸容器：耐酸性腐蝕介質(zhì)浸蝕：1Cr18Ni9Ti熱處理：固溶處理〔9)15CrMo熱處理：正火加高溫回火〔10)加熱爐爐底板：同鍋爐推斷以下鋼號的鋼種、常用的熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織：T8、Q295、ZGMn13、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、15GCr、60Si2Mn、12CrMoV、12CrMoV、3Cr2W8、38CrMoAl、9SiCr、5CrNiMo、W18Cr4V、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2、Cr12。T8：碳素工具鋼。常用的熱處理方法有：預備熱處理：①球化退火、②正火、③去應力處理。最終熱處理：①淬火、②回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：M回+粒狀Fe3C+A20Cr：合金滲碳鋼〔低淬透性鋼。常用的熱處理方法有：為了改善切削加工性，滲碳鋼的預先熱碳回火馬氏體，未淬透時為鐵素體十低碳回火馬氏體。Q345：其使用狀態(tài)下的顯微組織一般為F+P。假設(shè)為了改善焊接區(qū)性能，可進展一次正火處理。ZGMn13：耐磨鋼。常用的熱處理方法有：水韌處理〔加熱到1000~1100C，保溫肯定時間，在水中快40Cr：調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼零件的預備熱處理：退火或正火，最終熱處理：調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)后組織為回火索氏體。20CrMnTi：合金滲碳鋼〔中淬透性滲碳鋼。常用的熱處理方法有：為了改善切削加工性，滲碳鋼的預先熱處理一般承受正火工藝，滲碳后熱處理一般是淬火加低溫回火，或是滲碳回火馬氏體。4Crl3：火馬氏體。GCrl5：理：①淬火、②低溫回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：回火馬氏體+粒狀碳化物+少量的剩余奧氏體。60Si2Mn：彈簧鋼。常用的熱處理方法有：淬火+中溫回火。使用狀態(tài)下的金相組織是：回火托氏體。3Cr2W8V：38CrMoAl：調(diào)質(zhì)鋼〔中淬透性鋼，氮化鋼。零件的熱處理主要是毛坯料的預備熱處理(退火或正火)以及粗加工件的調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)后組織心部為回火索氏體，氮化外表為FeN+FeN+M。9CrSi：

4 3-2 回和切削加工性能。最終熱處理為淬火+低溫回火，其組織為回火馬氏體+未溶碳化物+少量剩余奧氏體。5CrNiMo：其目的是消退鍛造應力、降低硬度，以便于切削加工。其最終熱處理為淬火+高溫(中溫)回火，以獲得回火索氏體或回火托氏體組織。Wl8Cr4V：高速鋼。常用的熱處理方法有：在鍛后進展球化退火，以降低硬度，便于切削加工，并為淬火做好組織預備。最終熱處理為高溫淬火和三次高溫回火。經(jīng)過三次回火后剩余奧氏體根本轉(zhuǎn)變完成。高速鋼回火后組織為極細的回火馬氏體+較多粒狀碳化物及少量剩余奧氏體。Crl2MoV、CrWMn：冷作模具綱。常用預備熱處理是球化退火。最終熱處理一般是淬火+低溫回火，經(jīng)淬火、低溫回火后的組織為回火馬氏體+彌散粒狀碳化物+少量剩余奧氏體。1Crl8Ni9Ti：奧氏體型不銹鋼。常用的熱處理方法有：①固溶處理、②穩(wěn)定化處理。使用下組織為單相奧氏體。Crl2冷作模具鋼。屬于萊氏體鋼。常用的熱處理方法有：預備熱處理：鍛造+球化退火。最終熱處理：淬火+低溫回火，經(jīng)淬火、低溫回火后的組織為回火馬氏體+彌散粒狀碳化物+少量剩余奧氏體。第七章設(shè)計創(chuàng)制馬氏體時效鋼的根本依據(jù)是什么以無碳〔或微碳〕馬氏體為基體的，時效時能產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。與傳統(tǒng)高強度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來強化。各類超高強度鋼是在哪些鋼的根底上進展起來的各有什么優(yōu)缺點金元素含量低，本錢低，生產(chǎn)工藝簡潔；缺點是有較大的脫碳敏感性，熱處理后變形大，不易校直，而且焊接性也不太好。耐熱性好，具有較高的中溫強度；主要缺點是塑韌性、焊接性和冷變形性較差。馬氏體時效鋼：鐵—鎳基合金，這類鋼的特點是強度高，韌性高，屈強比高，焊接性和成形格，鋼的本錢高，因此其使用范圍受到限制。較高時鋼的脆性增大。第八章機床的床身、床腳和箱體為什么都承受灰鑄鐵鑄造為宜能否用鋼板制造將兩者的使用性能和經(jīng)濟性能作簡要的比較。由于它有優(yōu)良的鑄造性能，良好的減震性，不能用鋼板制造使用性能：鋼的強度，硬度較灰鑄鐵高，但灰鑄鐵較鋼來說有良好的減震性，減磨性，鑄造性能。經(jīng)濟性能：灰鑄鐵比鋼廉價灰口鑄鐵的組織和性能打算于什么因素為什么在灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強度越低能越高。但過高會消滅白口組織。由于碳、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，石墨數(shù)量也越多，對基體的破壞就越嚴峻。所以鑄鐵的強度越低。片狀石墨的分布類型有哪些哪一種類型鑄鐵性能最好依據(jù)石墨形態(tài)，把片狀石墨分為六種類型：A~F。中等大小、均勻分布的AB型為中心D型、邊部AC、FDE奧氏體枝晶間呈方向性分布的粗大石墨；中等大小的A型最好〔同等石墨大小，對基體性能降低最小。計算以下成分的鑄鐵的碳當量〔C〕和共晶度SE金或過共晶合金1〕%C,2%Si,%P；CE=%+1/3×2%+%〕=%SE=%/%-1/3×(2%+%))=%<1亞共晶2〕%C,2%Si,%P；CE=+1/3×(2+)%=%SE=%/3×(2+)%=%共晶3)%C,%Si,%P.CE=+1/3×+)%=%SE=%/3×+)%=%過共晶第九、十章鋁銅合金的時效過程經(jīng)過以下步驟，試說明各個階段的性能變化規(guī)律GP→θ”→θ’→θ。為什么固溶處理之后要進展時效處理，影響時效硬化效果的因素有哪些H62、B5、QSn4-3、QAl7、HMn58-2、