金屬材料學(xué)_戴起勛_江蘇大學(xué)考試試題2005金屬材料學(xué)

1、課程名稱(chēng)： 金屬材料學(xué) 考試日期： 2005 一、填空題 （30分）1、鋼的合金化基本原則是 多元適量、復(fù)合加入 。在鋼中細(xì)化晶粒作用較大的合金元素有 Ti、V、Nb 等，細(xì)化晶粒對(duì)鋼性能的作用是 既強(qiáng)化又韌化 。2、在鋼中，常見(jiàn)碳化物形成元素有 Ti、Nb、V、Mo、W、Cr、 （按強(qiáng)弱順序排列，列舉5個(gè)以上）。鋼中二元碳化物分為兩類(lèi)：rc/rM 0.59為 簡(jiǎn)單 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有MC和 M2C 型；rc/rM 0.59為 復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，有 M23C6 、 M7C3 和 M3C 型。3、選擇零件材料的一般原則是 使用性能要求 、 工藝性要求 和 經(jīng)濟(jì)性要求等。汽車(chē)變速箱齒輪常用 20CrMnTi

2、 鋼制造，經(jīng) 滲碳 和 淬回火 熱處理。4、奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9晶界腐蝕傾向比較大，產(chǎn)生晶界腐蝕的主要原因是 晶界析出 Cr23C6，導(dǎo)致晶界區(qū)貧Cr ，為防止或減輕晶界腐蝕，在合金化方面主要措施有 降低碳量 、 加入Ti、V、Nb強(qiáng)碳化物元素 。 5、影響鑄鐵石墨化的主要因素有 碳當(dāng)量 、 冷卻速度 。球墨鑄鐵在澆注時(shí)要經(jīng)過(guò) 孕育 處理和 球化 處理。 6、鐵基固溶體的形成有一定規(guī)律，影響組元在置換固溶體中溶解情況的因素有： 溶劑與溶質(zhì)原子的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 、 原子尺寸因素 、 電子結(jié)構(gòu) 。 7、對(duì)耐熱鋼最基本的性能要求是 良好的高溫強(qiáng)度和塑性、 良好的化學(xué)穩(wěn)定性 。常用的抗氧化合金元素是

3、 Cr 、 Al 、 Si 。二、解釋題（30分）1、40Mn2鋼淬火加熱時(shí)，過(guò)熱敏感性比較大。答案要點(diǎn)：在C%較低時(shí)，Mn可以細(xì)化珠光體。在C%較高時(shí)，Mn加強(qiáng)了C促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，且降低了A1溫度。因此40Mn2鋼過(guò)熱敏感性比較大。2、40CrNiMo鋼正火后，切削性能比較差。答案要點(diǎn)：40CrNiMo鋼因含有Ni、Cr能提高淬透性，正火后都能得到許多馬氏體組織，使切削性能變差。3、球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌性都要比灰口鑄鐵好。答案要點(diǎn)：球鐵中，石墨呈球形，灰口鐵石墨呈片狀。球狀石墨對(duì)基體的切割作用和石墨的應(yīng)力集中效應(yīng)大大小于片狀，球鐵基體的利用率大大高于灰口鐵，所以球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑韌

4、性都要比灰口鑄鐵好。4、鋁合金的晶粒粗大，不能靠重新加熱熱處理來(lái)細(xì)化。答案要點(diǎn)：由于鋁合金不象鋼基體在加熱或冷卻時(shí)可以發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此不能像鋼一樣可以通過(guò)加熱和冷卻發(fā)生重結(jié)晶而細(xì)化晶粒。5、H68、H70俗稱(chēng)彈殼黃銅，常用于制造炮彈殼、子彈殼。答案要點(diǎn)：H68、H70 組織中只有單相組織，它的塑性較好，因此適合制造一些需要進(jìn)行深沖加工的零件如炮彈殼、子彈殼等。6、在一般鋼中，應(yīng)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素S、P的含量。答案要點(diǎn)：S元素在鋼中會(huì)形成低熔點(diǎn)（989）FeS，在1000以上的熱壓力加工過(guò)程中會(huì)熔化，使鋼在熱壓力加工中產(chǎn)生熱脆；P元素在鋼中會(huì)形成硬脆的Fe3P相，使鋼在冷加工中產(chǎn)生應(yīng)力集中而

5、發(fā)生冷脆。所以，一般鋼中S、P常看作雜質(zhì)元素，應(yīng)嚴(yán)格控制的含量。三、問(wèn)答題（40分）1、試總結(jié)Si元素在合金鋼中的作用，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。答案要點(diǎn)：Si的作用如下：1）提高鋼強(qiáng)度； Si是鐵素體形成元素，有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用；2）提高鋼的淬透性；可阻止鐵素體形核和長(zhǎng)大，使“C”曲線(xiàn)右移；3）提高低溫回火穩(wěn)定性；因Si可以抑制回火時(shí)K的形核、長(zhǎng)大及轉(zhuǎn)變；4）提高淬火加熱溫度；，Si提高A1溫度。5）提高抗氧化性，因?yàn)樗梢孕纬芍旅芊€(wěn)定的氧化膜，同時(shí)可以提高FeO的形成溫度。6）加熱時(shí)易脫碳；Si是促進(jìn)石墨化的元素。2、畫(huà)出示意圖說(shuō)明高速鋼的鑄態(tài)組織。簡(jiǎn)述高速鋼中W、V、Cr合金元素的主要作用。高速

6、鋼在淬火加熱時(shí)，如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有什么特征。答案要點(diǎn)：高速鋼鑄態(tài)組織中有魚(yú)骨狀萊氏體Ld 、黑色共析體、白亮馬氏體和殘余奧氏體組成（圖略）。W的作用主要是提高鋼紅硬性。主要形成W6C，淬火加熱時(shí)未溶K阻礙晶粒長(zhǎng)大，溶解部分提高抗回火穩(wěn)定性，在回火時(shí)彌散析出W2C，提高耐磨性。但是W降低了鋼的導(dǎo)熱性。V顯著提高紅硬性、硬度和耐磨性，同時(shí)可有效降低過(guò)熱敏感性。Cr提高淬透性，提高耐蝕性和抗氧化性，提高切削性。高速鋼在加熱時(shí)如如產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象，在金相組織上各有不同的特征。欠熱組織有大量的未溶碳化物，晶粒細(xì)??；過(guò)熱組織晶粒粗大，未溶碳化物少而角狀化；過(guò)燒組織中有晶界

7、溶化現(xiàn)象，出現(xiàn)萊氏體和黑色組織。3、鋼的強(qiáng)化機(jī)制主要有哪些?從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要有哪些途徑?答案要點(diǎn)：鋼的強(qiáng)化記者主意有：固溶強(qiáng)化、細(xì)化強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化。從合金化角度考慮，提高鋼的韌度主要途徑有：1）細(xì)化奧氏體晶粒。如強(qiáng)碳化物形成元素Ti、Nb、V、W、Mo等。2）提高鋼的回火穩(wěn)定性。在相同強(qiáng)度水平下能提高塑性和韌度。3）改善基體的韌度。如加Ni。4）細(xì)化碳化物。碳化物細(xì)小、園整、分布均勻和適量對(duì)韌度有利。5）降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。6）保證強(qiáng)度時(shí)，降低才C%.4、從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件分析壁厚鑄件可得到石墨組織，而在壁薄時(shí)卻得到白口組織？答案要點(diǎn)：從熱力學(xué)而言，高溫鐵水冷卻時(shí)對(duì)石墨的形成是有利的。而從動(dòng)力學(xué)條件看，形成石墨需要高的C濃度起伏和Fe、C長(zhǎng)距離的擴(kuò)散，而Fe3C的形成只需要C濃度起