金屬材料物品應用學(第二版)課后答案 主編戴啟勛

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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構從而得到一

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Y-Fe中有較大的溶解度，且能穩(wěn)定Y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變成特殊碳化物如Cr鋼中的Cr：

￡-FexC-Fe3C—（Fe,Cr）3C-（Cr,Fe）7c3f（Cr,Fe）23C6

6）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）。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：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.簡述合金元素對擴大或縮?。は鄥^(qū)的影響，并說明利月此原理在生產(chǎn)中有何意

義？

答：（1）擴大Y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Y相區(qū)：Mn,Ni,Co與Y-Fe無限互溶.

b.擴大Y相區(qū)：有C,N,Cu等。如Fe-C相圖，形成的擴大的Y相區(qū)，

構成了鋼的熱處理的基礎。

（2）縮小Y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Y相區(qū)：使相圖中Y區(qū)縮小到一個很小的面積形成Y

圈，其結果使5相區(qū)與a相區(qū)連成一片。如

V,Cr,Si,Al,Ti,Mo,W,P,Sn,As,Sbo

b.縮小Y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Y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：（1）擴大Y相區(qū)的元素使Al,A3下降；

⑵縮小V相區(qū)的元素使Al,A3升高。當

Mo>8.2%,W>12%,Ti>l.0%,V>4.5%,Si>8.5%,Y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-M2C-M6C-M23c6fM7c3-M3c

（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變影響的作用機

制。

答：Ti,Nb,Zr,V：主要是通過推遲P轉變時K形核與長大來提高過冷Y

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合力，降低Fe的自擴散激活能。作用大小為：

Cr>W>Mo

Mn：（Fe,Mn）3C,減慢P轉變時合金滲碳體的形核與長大；擴大Y相區(qū)，

強烈推遲Y->a轉變，提高a的形核功；

Ni:開放Y相區(qū)，并穩(wěn)定Y相，提高a的形核功（滲碳體可溶解Ni,Co）

Co：擴大Y相區(qū)，但能使A3溫度提高（特例），使Y-a轉變在更高的

溫度進行，降低了過冷Y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原子的結合力。

B,P,Re：強烈的內(nèi)吸附元素，富集于晶界，降低了Y的界面能，阻礙

a相和K形核。

7.合金元素對馬氏體轉變有何影響？

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)及精細結構（亞結構）。

除ALCo外,都降低Ms溫度，其降低程度：強C-MnfCr-Ni-V-Mo,W,Si

弱

提高Y'含量：可利用此特點使Ms溫度降低于Ot以下，得到全部Y組

織。如加入Ni,Mn,C,N等

合金元素有增加形成李晶馬氏體的傾向，且亞結構與合金成分和馬氏體的

轉變溫度有關.

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：D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300七；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。

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概念的相關性與不同特點。

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Y'十分穩(wěn)定，甚

至加熱到500-6009回火時升溫與保溫時中仍不分解，而是在冷卻時部分

轉變成馬氏體，使鋼的硬度提高。

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，發(fā)生在淬回

火過程中，且回火溫度5501左右。

不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中Ar轉變?yōu)?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。

第二章工程結構鋼

1.對工程結構鋼的基本性能要求是什么？

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構鋼中的主要作用是什么？為什么考慮采用低C?

答：為提高碳素工程結構鋼的強度，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-脆轉變溫度的升高。

考慮低C的原因：

(l)C含量過高,P量增多,P為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使FATT50CC)

增高。

(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，不利于工程結構鋼的使用。

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,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晶；

例：再熱加工過程中，通過應變誘導析出鋸、鈦、銳的氮化物，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晶的晶界和位

錯的運動，抑制再結晶過程的進行。

2)阻止奧氏體晶粒長大；

例：微量鈦(w^O.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)<0.04%時，細化晶粒造成的屈服強度的增量AoG大于沉淀強

化引起的增量AoPh；當w(Nb)20.04%時，△。Ph增量大大增加，而AoG

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轉變，但對B轉變推遲較少

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。

第三章機械制造結構鋼

L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0.30~0.50%C淬火與高回火S或較高的強度，良好

的C鋼或中、溫回火回火T的塑性和韌性

低合金鋼

彈簧鋼中、高碳素鋼淬火和中回火T高的彈性極限，高

或低合金鋼溫回火的疲勞強度，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）40,45,45B

2）40Cr,45Mn2,45MnB,35MnSi

3）35CrMo,42MnVB,40MnMoB,40CrNi

4）40CrMnMo,35SiMn2MoV,40CrNiMo

B.彈簧鋼：l）Mn彈簧鋼：60Mn,65Mn

2）MnSi彈簧鋼：55Si2Mn,60Si2MnA

3）Cr彈簧鋼：50CrMn,50CrVA,50CrMnVA（使用T〈300t）

4）耐熱彈簧：30W4Cr2VA（可達500℃）

5）耐蝕彈簧：3Crl3,4Crl3,lCrl8Ni9Ti（溫度＜400t）

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）合理設計鋼錠，改進工藝；

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-A12O3-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主要性能

制

馬1）過大Y相區(qū)1）高溫奧氏體固溶強高強度，同時具

氏（Ni、Co）;化后淬火成馬化有良好的塑韌性

體2）時效強化氏體冷作相和缺口強度；

時（Ni,（Ms：100~150變強化熱處理工藝簡

效Ti,Al,Mo,Nb,℃）；時效強單；

鋼Mo）；2)進行時效，化淬火后硬度低,

3)為提高塑韌產(chǎn)生強烈沉淀冷變形性能和切

性，必須嚴格控強化效應，顯削性能好；

制雜事元素含著提高強度。焊接性較好

量（C,S,N,P）

低1)保證鋼的淬淬火+低溫回晶粒細強度高；成本低

合透性火或等溫淬火化、沉淀廉；生產(chǎn)工藝較

金(Cr,Mn,Ni)；硬化及簡單；

超2)增加鋼的抗亞結構韌塑性較差；

強回火穩(wěn)定性的變化較大的脫C傾

鋼(V,Mo)；向；

3)推遲低溫回焊接性不太好。

火脆性(Si)；4)

細化晶粒

(V,Mo)o

3.高鎰鋼在平衡態(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：a+(Fe,Mn)3C;鑄態(tài)組織：Y+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Y

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。

4.GCrl5鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和輅的含量約為多少？碳和輅的主要作用

分別是什么？其預先熱處理和最終熱處理分別是什么？

答：高碳鋁軸承鋼。

C含量1%,Cr含量1.5%o

C的作用：固溶強化提高硬度;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相中形成含有輅、鋁、鴿、銳、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、鋁、銳，所形成的合金氮化物最穩(wěn)定，其次是鋁、鋁、鴿的合金

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，工具鋼與結構鋼相比，在主要成分、組織類型、熱處理工藝、主要性

能與實際應用方面各自有何特點？

答：

結構鋼工具鋼

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(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

應用工程或制造結構各種工具

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200七。

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1280℃?在加熱過程中為什

么要在600~650。（3和800、850七進行二次預熱保溫？

答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應盡可能提高淬火溫度

至晶界熔化溫度偏下（晶粒仍然很細，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、高鋁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：晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富輅的Cr23c6引起晶界周圍基體產(chǎn)生

貧輅區(qū)，貧珞區(qū)成為微陽極而發(fā)生的腐蝕。

2）應力腐蝕：奧氏體或M不銹鋼受張應力時，在某些介質(zhì)中經(jīng)過一段不

長時間就會發(fā)生破壞，且隨應力增大，發(fā)生破裂的時間也越短；當取消張

應力時，腐蝕較小或不發(fā)生腐蝕。這種腐蝕現(xiàn)象稱為“應力腐蝕（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提高高鉛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，N03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S04又

不是氧化劑，H+濃度又高，一般的鋁不銹鋼和Crl8Ni9型不銹鋼難以達鈍

化狀態(tài)，因而是不耐蝕的。

(3)強有機酸中，由于介質(zhì)中氧含量低，又有H+存在，一般格和輅鍥不

銹鋼難鈍化，易被腐蝕。

(4)在含有C1*的介質(zhì)中，C1*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)狀富銘的Cr23C6

引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鋁區(qū)，貧鋁區(qū)的寬度約10-5cm,Cr<12%o在許

多介質(zhì)中沒有鈍化能力，貧密區(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（X0.03%以下。

b.加熱溫度：550-800℃（650℃最敏感），T>800七時K重溶；T<500七，

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Y+6（10-50%）雙相組

織。

5.不繡鋼發(fā)生應力腐蝕破裂的產(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。

1）介質(zhì)：含有C1-和0H-腐蝕介質(zhì)中特別敏感;2）應力：應力越大，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或

提高Ni%035%）；

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力（。工）。

4）持久壽命：它表示在規(guī)定溫度和規(guī)定應力作用下拉斷的時間。

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：12CrlMoV,15CrMo,12Cr2MoWVSiTiB

（2）馬氏體耐熱鋼，鋼種：2Crl2MoV,2Crl2WMoV

（3）工業(yè)爐用耐熱鋼，F(xiàn)e-Al-Mn爐用耐熱鋼，CLMTLC-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（Crl8Ni9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+O.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。

（共晶點實際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；

2.5-4.0C,L0-3.OSi,0.5-1.4Mn,0.01-0.5P,0.02-0.2S

B.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

性能與應用做相互對比。

答：

灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵

成C2.5-3.6；C2.2,Sil.2-2.0,MC3.6-3.8%,Si2.0-

分Sil-2.5n0.4-1.2,P<0.1,S2.5,MnO.6-0.8,P<

<0.2；0.1

組F,F+P,P+片狀GP,F+團絮狀GF,P+球狀G

織（A型、…,F型）

牌HT100,150,200,KT300-6,330-8,QT400-18,400-15,

號250,HT300,350350-10,370-12450-10,500-7,

（F-KT）600-3,700-2,

KTZ450-5,500-4,800-2,900-2

600-3,700-2（P-KT

性強度較低，塑韌較高強度，良好塑基體強度利用率高,

能性低，硬度性，有一定的塑變可達70-90%；強度,

HB130-270,耐磨能力（展性鑄鐵，塑性，韌性，疲勞強

性好，減振性好，馬鐵），但并不能鍛度明顯提高

缺口敏感性小等造。但生產(chǎn)周期長，

工藝復雜，成本較

高。

用可用作耐壓減震制造一些形狀復雜可制造各種受力復

途件，如機床底座、而在工作中以經(jīng)受雜、負荷較大和耐磨

支柱等震動的薄壁的重要鑄件，如曲

?25mm）小件軸、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,SiL2-2.0,Mn0.4-L2,P<0.l,S<0.2灰口鑄

鐵：C2.5-3.6Sil-2.

二者比較可知，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GP[I]

與母相a（Al為基的固溶體）保持共格關系，引起a的嚴重畸變，使位

錯運動受阻礙，從而提高強度；

2）GP[口區(qū)有序化一GP[H]區(qū)（0''）

化學成分接近CuA12,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9'形成

已達到CuA12,且部分地與母相晶格脫離關系，晶格畸變將減輕，對

位錯阻礙能力減小，合金趨于軟化，強度開始降低。

4）穩(wěn)定相9的形成與長大

與母相完全脫離晶格關系，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：LF21

Al-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：

A硬鋁：基本是Al-Cu-Mg合金；

牌號性能

低合金硬鋁（鉀LYl,LY3,LY10Mg,Cu%較低，有較高塑性，但

釘硬鋁）合金強度較低，時效速度慢。

標準硬鋁LY11可淬火（過飽和固溶）時效，

強度提高

高合金硬鋁LY12具有良好的耐熱性，強度高，

但塑性及承受冷熱加工能力

差。

耐熱硬鋁較多的Mn,Mg,強化相S,9

外，還有Al19Mg2Mn,可制做

250-300T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+120t時效），但抗蝕性差（包鋁），組織穩(wěn)定性不好，

工作溫度小于i2（rc

C鍛鋁合金

合金系：Al-Mg-Si,Al_Mg_Si_Cu（普通鍛鋁合金）；A1-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。

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ZLlxx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性，應用

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)下的高強度鋁合金，在強度、抗蝕性和

鑄造性能，均中等

第九章鎂合金

L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,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：是以鎂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；Tl,T2,T3,T4；

ThT2：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%；

TUI,TU2：主要用于電子真空儀器儀表中導體

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、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-Al,Cu-Be,???；

二元錫青銅

B相