金屬材料學復習思考題及答案

1、金屬材料學復習安徽工業(yè)大學材料學院金屬材料學復習題一、必考題1、金屬材料學的研究思路是什么？試舉例說明。 答：使用條件性能要求組織結(jié)構(gòu)化學成分 生產(chǎn)工藝 舉例略二、名詞解釋1、合金元素：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、化學或機械性能 的含量在一定范圍內(nèi)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B 0.001%， V 0.2 %）時，會顯著地影響鋼的組織與性能，將這些化學元素稱為微合金元素。3、奧氏體形成元素：使A3溫度下降，A4溫度上升，擴大相區(qū)的合金元素4、鐵素體形成元素：使A3溫度上升，A

2、4溫度下降，縮小相區(qū)的合金元素。5、原位析出：回火時碳化物形成元素在滲碳體中富集，當濃度超過溶解度后，合金滲碳體在原位 轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟铩?、離位析出：回火時直接從過飽和相中析出特殊碳化物，同時伴隨有滲碳體的溶解。7、二次硬化：在含有Mo、W、V等較強碳化物形成元素含量較高的高合金鋼淬火后回火，硬度不 是隨回火溫度的升高而單調(diào)降低，而是在500600回火時的硬度反而高于在較低 溫度下回火硬度的現(xiàn)象。8、二次淬火：在強碳化物形成元素含量較高的合金鋼中淬火后殘余奧氏體十分穩(wěn)定，甚至加熱到 500-600回火時仍不轉(zhuǎn)變，而是在回火冷卻時部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，使鋼的硬度提高的現(xiàn)象。9、液析碳化物：鋼液在凝

3、固時產(chǎn)生嚴重枝晶偏析，使局部地區(qū)達到共晶成分。當共晶液量很少時， 產(chǎn)生離異共晶，粗大的共晶碳化物從共晶組織中離異出來，經(jīng)軋制后被拉成條帶 狀。由于是由液態(tài)共晶反應(yīng)形成的，故稱液析碳化物。10、網(wǎng)狀碳化物：過共析鋼在熱軋（鍛）后緩慢冷卻過程中，二次碳化物沿奧氏體晶界析出呈網(wǎng) 狀分布，稱為網(wǎng)狀碳化物。11、水韌處理：將高錳鋼加熱到高溫奧氏體區(qū)，使碳化物充分溶入奧氏體中，并在此溫度迅速水 冷，得到韌性好的單相奧氏體組織的工藝方式。12、晶間腐蝕：金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界發(fā)生的一種局部腐蝕。13、應(yīng)力腐蝕：金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。14、n/8規(guī)律：當C

4、r的摩爾分數(shù)每達到1/8，2/8，3/8時，鐵基固溶體的電極電位跳躍式地 增加，合金的腐蝕速度都相應(yīng)有一個突然的降低，這個定律叫做n/8規(guī)律。15、碳當量：將鑄鐵中的石墨元素（Si、P)都折合成C的作用所相當?shù)目偤剂俊?6、共晶度：鑄鐵實際含碳量與其共晶含碳量之比,它放映了鑄鐵中實際成分接近共晶成分的程度。17、黃銅：以Zn為主要合金元素的銅合金。18、鋅當量系數(shù)：黃銅中每質(zhì)量分數(shù)1%的合金元素在組織上替代Zn的量。19、青銅 ：是Cu和Sn、Al、Si、Be、Mn、Zr、Ti等元素組成的合金的通稱。20、白銅 ：是以Ni為主要合金元素的銅合金。三、問答題：第一章 鋼的合金化原理1、合金元素

5、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:奧氏體形成元素：Mn, Ni, Co, Cu； 鐵素體形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al； Mn, Ni, Co 與 -Fe無限互溶； V、Cr與 a-Fe無限互溶。2、簡述合金元素對擴大或縮小相區(qū)的影響，并說明利用此原理在生產(chǎn)中有何意義？答：擴大相區(qū)：合金元素使A3降低，A4升高。一般為奧氏體形成元素。 分為兩類： 1）開啟相區(qū)：與-Fe無限固溶，Ni、Mn、Co。一定量后，相區(qū)擴大到室溫以下，使相區(qū)消失開啟相區(qū)元

6、素?？尚纬蓨W氏體鋼。 2）擴大相區(qū)：與-Fe有限固溶，C、N、Cu。擴大相區(qū)，但可與鐵形成穩(wěn)定化合物，擴大作用有限而不能擴大到室溫-擴展相區(qū)元素。 縮小相區(qū)：使A3升高，A4降低。一般為鐵素體形成元素。 分為兩類: 1）封閉相區(qū)：合金元素在一定含量時使A3和A4匯合，相區(qū)被相區(qū)封閉，形成圈。V、Cr、Si、Ti、W、Mo、Al、P等。其中V和Cr與-Fe無限互溶，其余有限溶解。Cr、Ti、Si等可完全封閉相區(qū)，量大時可獲得單相鐵素體鐵素體鋼。 2）縮小相區(qū)：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等。使相區(qū)縮小，但出現(xiàn)了金屬間化合物，不能完全封閉相區(qū)-縮小相區(qū)元素。 生產(chǎn)中的意義： 可以利用

7、M擴大和縮小相區(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。通過合金元素對相圖的影響，可以預(yù)測合金鋼的組織與性能。在鋼中大量加入奧氏體形成元素或鐵素體形成元素以獲得室溫組織為奧氏體的奧氏體鋼或高溫組織為鐵素體的鐵素體鋼。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，有何意義？答：1、合金元素對臨界點的影響 (1)A形成元素Ni、Mn等使A1（A3）線向下移動。 (2)F形成元素Cr、Si等使A1（A3）線向上移動。2、合金元素對S、E點的影響 (1)A形成元素使S、E點向左下方移動。 (2) F形成元素使S、E點向左上方移動。 3、S點左移，共析C量，例如3Cr

8、13為共析鋼；E點左移，共晶碳量及萊氏體含碳量下降，例如W18Cr4V(0.75%C)，組織中有大量萊氏體。同時，A1、A3點的移動是不同溫度下的合金組織、性能發(fā)生一定的變化。4、 合金鋼中碳化物形成元素（V、Cr、Mo、W等）所形成的碳化物基本類型？其種類和數(shù)量對二次硬化和回火穩(wěn)定性的影響如何？答：1、按相對穩(wěn)定性由高到低的順序： (1)V，Nb：優(yōu)先形成間隙相MC。穩(wěn)定性很高。 (2)Mo，W：含量較高時形成MC，M2C，M6C和M23C6，穩(wěn)定性高。 (3)Cr：含量較高時形成Cr23C6和Cr7C3，穩(wěn)定性較高。 (4)Mo，W，Cr：含量較低時只形成合金滲碳體，穩(wěn)定性低。（但高于滲碳

9、體） (5)Mn：在鋼中只形成合金滲碳體，穩(wěn)定性最低。 各種K相對穩(wěn)定性如下： MC M2C M6C M23C6 M7C3 M3C （高-低）5、試說明主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si、B等）對過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變影響的作用機制。為什么合金化原則是“多元少量，復合加入”？答：Ti, Nb, Zr, V：主要是通過推遲P轉(zhuǎn)變時K形核與長大來提高過冷的穩(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(jié)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(zhuǎn)變時合金滲碳體的形核與長大；擴大相區(qū)，強烈推遲轉(zhuǎn)變， 提

10、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：擴大相區(qū)，但能使A3溫度提高（特例），使轉(zhuǎn)變在更高的溫度進行，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，必須擴散出去為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。“多元少量，復合加入”：不同合金元素增加過冷奧氏體穩(wěn)定性的機制是不相同的。因此，用多種合金元素復合加入時，各元素之間作用相互加強，能大大提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，其作用絕非單個合金元素作用的簡單之和，所以采用“多元少量，復合加入

11、”的合金化原則。6、主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si等）對珠光體轉(zhuǎn)變的影響機制7、 合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變有何影響？答：1、對Ms點的影響除 Co、Al外，絕大多數(shù)Me都使Ms和Mf下降。按(C)、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Si順序遞減。 2、對殘余奧氏體的影響 Ms越低，室溫下保留的殘余奧氏體越多。應(yīng)用：室溫單相奧氏體不銹鋼的合金化思路。 3、Me一般都增加了形成孿晶馬氏體的傾向。 滑移和孿生的分切應(yīng)力的相對大小與溫度的相關(guān)性。9、如何利用合金元素來消除或預(yù)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：

12、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.10、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。答：相關(guān)性： (1)都發(fā)生在中、高合金鋼。 (2)都在淬火后，500600回火時發(fā)生的。 (3)都表現(xiàn)為硬度升高。 不同點： (1)二次硬化是指回火后硬度升高的現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因包括沉淀強化和二次淬火。 (2)二次淬火是指回火冷卻時殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的相變過程，是產(chǎn)生二次硬化的原因之一。11、一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？為什么一般鋼的強化工

13、藝都采用淬火-回火？答：1、強化途徑：固溶強化、加工硬化、細晶強化、第二相強化； 韌化途徑：細化晶粒、組織 提高回火穩(wěn)定性如強K形成元素。 改善基體韌度 Ni。 細化K適量Cr、V，使K小而勻。 降低回火脆性 W、Mo。 低碳馬氏體強韌化在保證強度水平下，適當降低含C量。 提高冶金質(zhì)量。 通過合金化形成一定量的殘余奧氏體。 形變熱處理細晶強化、位錯強化等的綜合作用。 2、淬火-回火工藝：采用淬火-回火的熱處理工藝，可以充分發(fā)揮各種強化機制作用，所以鋼的強化一般采用淬火-回火工藝。第二章 工程結(jié)構(gòu)鋼1對工程結(jié)構(gòu)鋼的基本性能要求是什么？答： 足夠的強度和韌度；良好的焊接性和成型工藝性；良好的耐腐蝕

14、性2、合金元素在低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是什么？為什么考慮采用低C？答：強化作用：1、Mn、Si固溶強化鐵素體。 2、細晶強化： （1）V，Ti，Nb細化奧氏體晶粒。 (2) Cr，Mn，Ni增加過冷奧氏體穩(wěn)定性，降低相變溫度，細化鐵素體和珠光體。 3、沉淀強化：V，Ti，Nb在鐵素體中析出極細小的碳化物顆粒。 4、增加珠光體數(shù)量，使抗拉強度增加。 韌化作用：1、細晶強化同時提高韌性。 2、Mn、Ni、Cr降低韌-脆轉(zhuǎn)變溫度。Mn、Cr含量較低時可提高韌性，Ni對耐低溫鋼尤其重要。 考慮低C的原因：（保證塑性、韌性和焊接性） （1）C含量過高，P量增多，P為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使

15、FATT50()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(jié)構(gòu)鋼的使用。3、 以低碳貝氏體鋼14CrMnMoVB為例，說明其合金化有何特點？答：（1）碳含量低（0.14%），保證韌性和焊接性。 （2）以0.5%Mo+B為基礎(chǔ)，顯著推遲先共析鐵素體及珠光體轉(zhuǎn)變，保證空冷條件下獲得貝氏體組織。 （3）Cr，Mn，Ni：增加淬透性，使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，便于得到下貝氏體組織，具有更低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。 （4）V，Ti，Nb：細化晶粒，彌散強化。4什么是微合金鋼？主要有哪些微合金元素？其主要作用中什么？答：1、微合金鋼：在普通低碳鋼或低合金高強度

16、鋼基本化學成分中加入微量合金元素如Nb、V、Ti、Al等，并采用控制軋制控制冷卻工藝使鋼的力學性能明顯提高的高強度低合金鋼 。 2、微合金鋼中的主要微合金元素：Nb、V、Ti 3、微合金化元素的作用： (1)抑制奧氏體形變再結(jié)晶。 應(yīng)變誘導析出Nb、V、Ti的氮化物，沉淀在晶界、亞晶界和位錯上，阻礙晶界和位錯運動，抑制再結(jié)晶。 固溶的Ni原子偏聚在奧氏體晶界，增強原子結(jié)合力，阻礙晶界運動。 (2)阻止奧氏體晶粒長大。加熱時未溶及軋制時析出的TiN，Nb(C,N)。 (3)沉淀強化。微合金元素在鐵素體中析出的碳化物、碳氮化物。 (4)細化鐵素體組織 固溶在奧氏體中的Nb、V提高了奧氏體的穩(wěn)定性，

17、降低相變溫度。 細小的奧氏體和未再結(jié)晶的形變奧氏體增加了鐵素體形核數(shù)量。5 微珠光體鋼是如何獲得的？其主要強化機制如何？答：1、通過在含碳量小于0.1%的低合金高強度鋼基礎(chǔ)上，加入0.1%左右的V、Ti、Nb等合金元素，采用控制軋制和控制冷卻技術(shù)獲得的2、 主要強化機制： 1）細晶強化 1、鋼坯加熱時未溶的TiN，Nb(C,N)阻止長大。 2、軋制時在晶界、亞晶界和位錯上應(yīng)變誘導析出鈮、鈦、釩的氮化物，抑制再結(jié)晶，并阻止長大。 3、固溶的鈮原子偏聚在奧氏體晶界，增強原子結(jié)合力，阻礙晶界運動，抑制再結(jié)晶。 4、固溶在奧氏體中的Nb、V提高了奧氏體的穩(wěn)定性，降低相變溫度。 2）沉淀強化。 微合金元

18、素在鐵素體中析出的碳化物、碳氮化物。第三章 機械制造結(jié)構(gòu)鋼1、典型調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、氮化鋼、滲碳鋼中合金元素作用、熱處理特點及主要注意事項。答：熱處理合金元素作用：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：(1) 平衡態(tài)組織：珠光體和碳化物。 (2) 鑄態(tài)組織：粗大的鑄態(tài)奧氏體和碳化物。 (3) 熱處理組織：粗大的鑄態(tài)奧氏體。 (4) 使用組織：表面是形變高碳馬氏體，心部是單相奧氏體。 (5) 具有抗磨性的原因：表面應(yīng)力超過屈服強度時會產(chǎn)生加工硬化，形成馬氏體。硬度提高到HB450500，耐磨性提高。4、GCr15鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含

19、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？其中的碳化物不均勻性主要表現(xiàn)在哪些方面，各自的成因如何，如何消除？答：（1）GCr15鋼是滾動軸承鋼。 （2）含碳量為1%，含鉻量為1.5%。 (3)碳的主要作用： 形成含碳量為0.45%的回火馬氏體基體，提高強度、硬度和耐磨性。 形成數(shù)量為8%的、細顆粒未溶合金滲碳體(Fe,Cr)3C，提高耐磨性、細化奧氏體晶粒。 鉻的作用：提高淬透性； 細化奧氏體晶粒 提高耐磨性(4)預(yù)先熱處理：正火+球化退火 正火：得到細片狀珠光體。850-950加熱，空冷； 球化退火：得到均勻細粒狀珠光體組織。780-800加熱，爐冷。 最終

20、熱處理：淬火+回火 淬火：830-860加熱，油冷； 回火：150-170。 （5）碳化物的不均勻性可分為: 液析碳化物：由于枝晶偏析引起的偽共晶碳化物，尺寸一般較大，具有高的硬度和脆性；采用高溫擴散退火，一般在1200進行擴散退貨即可消除 帶狀碳化物：屬于二次碳化物，碳化物偏析區(qū)沿軋制方向伸長呈帶狀分布，直接影響鋼的冷、熱加工性能，嚴重損害軸承的接觸疲勞壽命；采用長時間退火才能消除 網(wǎng)狀碳化物：由二次碳化物析出于奧氏體晶界造成的，他降低了鋼的沖擊韌度；控制終軋或終鍛溫度、控制軋制后冷速或正火可防止和消除網(wǎng)狀碳化物。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

21、藝、主要性能與實際應(yīng)用方面各自有何特點？答：結(jié)構(gòu)鋼工具鋼主要成分碳中低C（0.08-0.65%）中高C（0.6-1.3%）合金元素中偏低（總量一般<5%，少數(shù)為5%10%，屬于低合金鋼和中合金鋼）中偏低高C，總量一般<5%組織類型P（S,T）,B,MM,S,T熱處理工藝退火、正火、淬火、回火淬火、回火綜合性能足夠的強韌、良好的焊接性和成型工藝性和耐腐蝕性高的耐磨性、熱穩(wěn)定性和足夠的強度與韌度實際應(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(yīng)用范圍較寬。 局限性：1）淬透性低,鹽水中淬火。 2）組織穩(wěn)定性差,

22、熱硬性低,工作溫度小于200 。 3）變形開裂傾向大。3、 什么是紅硬性?對于淬火回火鋼而言，與哪些因素有關(guān)？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：指材料在經(jīng)過一定溫度下保持一定時間后所能保持其硬度的能力 ； 2、(1)高合金回火馬氏體為基體。(回火穩(wěn)定性高) (2)馬氏體基體中彌散分布著回火時析出的特殊碳化物。 3、 高速鋼適用于高速切削刃具，必須保證其在650仍具有很高的硬度，即保證其有良好的紅硬性，從而具有優(yōu)良的切削性和耐磨性； 4、為保證高速鋼的紅硬性 ,必須加入W、Mo、Cr、V等碳化物形成元素 。4、18-4-1高速鋼的鑄態(tài)顯微組織特征是什么？為

23、什么高速鋼在熱處理之前一定要大量地熱加工？答：鑄態(tài)顯微組織：魚骨狀萊氏體（Ld）+黑色組織（共析體等）+白亮組織（M+Ar）；鑄態(tài)高速鋼中的粗大的共晶碳化物必須在鍛造或軋制中將其破碎，使其盡可能成為均勻分布的顆粒狀碳化物。5、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600650和800850進行二次預(yù)熱保溫？答:高速鋼淬火加熱時，必須保證有足夠量的碳化物溶入奧氏體。而高速鋼中的合金碳化物都比較穩(wěn)定，M23C6到1090才完全溶解，M6C和MC分別在1037和1100開始溶解。所以18-4-1高速鋼要采用1280淬火加熱。 兩次預(yù)熱的目的： 1) 高速鋼

24、導熱性差，淬火加熱溫度高，需預(yù)熱減少加熱變形、開裂。 2) 縮短高溫加熱的保溫時間，以減少脫碳。6、高速鋼W18Cr4V（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：消除淬火應(yīng)力，減少AR，穩(wěn)定組織，并產(chǎn)生二次硬化 回火時的組織變化： 淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體； 沉淀強化：馬氏體和殘余奧氏體中析出彌散分布的合金碳化物顆粒。 二次淬火：殘余奧氏體在回火冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榇慊瘃R氏體。 三次回火的原因 高速鋼的Ar比較穩(wěn)定，需要通過兩次二次淬火才能基本完成轉(zhuǎn)變。 二次淬火發(fā)生在回火保溫后的冷卻過程中，產(chǎn)生的淬火馬氏體還需要再回火，所以共需要三次回火。7、熱作

25、模具鋼的回火溫度為什么要高？其組織是什么？答：高溫回火原因：以消除淬火應(yīng)力，獲得良好的韌性 組織：回火索氏體+回火托氏體8、 Cr12型冷作模具鋼中是否有萊氏體組織？為什么？其熱處理有哪兩種？有何針對性？ 答：1、Cr12型冷作模具鋼是含Cr12%左右的高碳亞共晶萊氏體鋼； 2、Cr是縮小相區(qū)的合金元素，是E點左移，意味著萊氏體碳含量的減小，當含Cr量12%時，E點含C量只需0.85%左右即可出現(xiàn)萊氏體組織。3、熱處理工藝有一次硬化法和二次硬化法兩種：一次硬化法：采用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，隨溫度的升高，碳化物溶解量增加，奧氏體合金度增加，淬火后Ar殘增加，一

26、次硬化法使用比較普遍。二次硬化法：采用高的淬火溫度，進行多次高溫回火，由于淬火后鋼中存在大量殘留奧氏體，所以硬度較低，通過多次高溫回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體產(chǎn)生二次硬化。主要適用于工作溫度較高且載荷不大，或淬火后需要氮化的模具。第五章 不銹耐蝕鋼1、從電化學腐蝕原理看，采用哪三種途徑可提高鋼的耐蝕性？答：(1)得到單相固溶體組織。（Ni-，Cr-） (2)表面形成穩(wěn)定的保護膜。（Cr，Al，Si） (3)提高固溶體的電極電位。（Cr）2、合金元素及環(huán)境介質(zhì)對耐蝕鋼的耐蝕性的影響。在不同的環(huán)境介質(zhì)中，如何選擇不銹鋼種？答：1、合金元素： (1)Cr是提高耐蝕性的主要元素，可提高固溶體的電極電

27、位，形成穩(wěn)定的保護膜。不銹鋼中Cr含量不低于13%，同時符合n/8規(guī)律。 (2)Ni提高鉻不銹鋼在硫酸、醋酸、草酸及中性鹽中的耐蝕性。 (3)Mn提高鉻不銹鋼在有機酸中耐蝕效果。 (4)Mo提高在熱硫酸、稀鹽酸、磷酸及有機酸中耐蝕，同時防止氯離子對膜的破壞，抗點腐蝕。 (5)Cu在不銹鋼表面作為附加微陰極，易于達到鈍化狀態(tài)，提高耐蝕性，一般加入2-3%。(6)Si提高不銹鋼在鹽酸、硫酸及高濃度硝酸中的耐蝕性，一般加入2-4% (7)Ti、Nb、Mo和RE 1) Ti、Nb先于Cr形成碳化物，防止晶間腐蝕。 2) Mo形成含鉬的鈍化膜，提高不銹鋼鈍化能力，擴大鈍化介質(zhì)范圍。含Mo鈍化膜在許多介質(zhì)

28、中具有很高的穩(wěn)定性，不易溶解?？?防止氯離子對鈍化膜的破壞，抗點腐蝕。 3) Re固溶于基體中，凈化晶界、變質(zhì)夾雜物，改善耐蝕性能。 2、環(huán)境介質(zhì)的影響： (1)大氣、水、水蒸氣等弱腐蝕介質(zhì)中采用Cr13不銹鋼。 (2)氧化性酸中采用Cr17%以上的高鉻不銹鋼。 (3)非氧化性酸中一般Cr，Cr-Ni不銹鋼難以鈍化，需加入Ni、Mo，Cu增加鋼的鈍化能力。 (4)強有機酸介質(zhì)中一般Cr，Cr-Ni不銹鋼難以鈍化，需加入Mo，Cu、Mn增加鋼的鈍化能力。 (5)含Cl-1介質(zhì)中需加入Mo增強抗點蝕能力。3、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：1、產(chǎn)生原因：富鉻的Cr23C6碳

29、化物沿晶界呈網(wǎng)狀連續(xù)析出，在晶界附近形成10-5cm寬的貧鉻區(qū)，當貧鉻區(qū)Cr含量下降到12%以下時鈍化能力急劇下降，貧Cr區(qū)作為陽極發(fā)生腐蝕，腐蝕集中在晶界附近。 2、消除措施： (1) 鋼中含C量降到0.03%以下，不析出碳化物。 (2) 加入Ti，Nb，生成穩(wěn)定的TiC、NbC，固定鋼中C，不生成鉻的碳化物，不產(chǎn)生貧鉻區(qū)。 (3) 調(diào)整化學成分，出現(xiàn)1050%鐵素體，使Cr23C6在/相界相一側(cè)呈點狀析出，避免了在奧氏體晶界析出。鉻在相中擴散快，不會產(chǎn)生貧鉻區(qū)。 (4) 在550-800長時間加熱，通過鉻的擴散消除奧氏體中的貧鉻區(qū)。第六章 耐熱鋼及耐熱合金1、耐熱鋼及耐熱合金的基本性能要求

30、有哪兩條？ 答：1、良好的高溫強度和塑性； 2、足夠高的高溫化學穩(wěn)定性。2、如何利用合金化（或怎么合金化）提高鋼的高溫強度？（主要強化機制）答：1、提高基體強度 (1) 以奧氏體作為基體。（原子排列較致密，原子間結(jié)合力強，再結(jié)晶溫度高，熱強性好） (2) 固溶強化。（Mo、W、Cr） 2、晶界強化 (1) 純化晶界：使晶界處分布的P，S及其它低熔點雜質(zhì)形成穩(wěn)定的難熔化合物。 (2) 填充空位：加入硼填充晶界空位，阻止擴散。 (3) 晶界沉淀強化：沉淀相在晶界不連續(xù)析出，形成強化相骨架。 3、沉淀強化（V，Ti ） 在晶內(nèi)析出具有高的高溫強度和高溫穩(wěn)定性的碳化物、金屬間化合物。3、如何利用合金化

31、（或怎么合金化）提高鋼的高溫抗氧化性能？答：1、提高氧化膜的穩(wěn)定性 Cr、Al、Si是Fe3O4穩(wěn)定劑，縮小FeO區(qū)域，升高FeO的形成溫度，增加鋼氧化膜的穩(wěn)定性。 2、形成致密、穩(wěn)定的合金氧化膜 Cr、Al、Si含量高時，可形成致密、穩(wěn)定、結(jié)合牢固的Cr2O3、Al2O3、SiO2氧化膜，阻礙鐵、氧原子的擴散。4、 耐熱鋼有哪些種類？答：耐熱鋼可分為熱強鋼和抗氧化鋼兩大類： 1、熱強鋼 （1）F-P 熱強鋼，常用鋼種：12CrMoV，15CrMo, 12Cr2MoWVSiTiB （2）馬氏體熱強鋼 ，鋼種：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV （4）奧氏體熱強鋼，分為三類:固溶強化型;彌散

32、沉淀強化型；金屬間化合物型; 2、抗氧化鋼：分為鐵素體型和奧氏體型5、耐熱鋼的強化機制與一般結(jié)構(gòu)鋼的強化機制在形式上和內(nèi)容上有什么不同？ 第七章 超高強度鋼1超高強度是什么概念？從所學知識，你認為可以用哪些方法來實現(xiàn)？答：定義：一般將s>1350 MPa或b>1800 MPa ，作為結(jié)構(gòu)材料使用的高強度鋼稱為超高強度鋼。 方法：2 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制主要性能馬氏體時效鋼1） 過大相區(qū)（Ni、Co）；2） 時效強化（Ni，Ti, Al, Mo, Nb ，Mo）；3） 為提高塑韌性，必須嚴格控制雜事元

33、素含量（C,S,N,P）1）高溫奧氏體化后淬火成馬氏體（Ms:100150 ）；2）進行時效，產(chǎn)生強烈沉淀強化效應(yīng)，顯著提高強度。 固溶強化冷作相變強化時效強化高強度，同時具有良好的塑韌性和缺口強度；熱處理工藝簡單；淬火后硬度低，冷變形性能和切削性能好；焊接性較好低合金超強鋼1）保證鋼的淬透性（Cr, Mn, Ni）；2）增加鋼的抗回火穩(wěn)定性（V, Mo）；3）推遲低溫回火脆性（Si）； 4）細化晶粒（V,Mo）。淬火 + 低溫回火或等溫淬火晶粒細化、沉淀硬化及亞結(jié)構(gòu)的變化強度高；成本低廉；生產(chǎn)工藝較簡單；韌塑性較差；較大的脫C傾向； 焊接性不太好。第八章 鑄鐵1、灰口鑄鐵與鋼相比，在主要成分

34、、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； C 2.5-3.6 Si 1-2.5 B. 組織：鋼的基體 +粗片狀石墨； C. 熱處理：去應(yīng)力退火，G化退火，正火，表面淬火 D. 性能：強度較低，塑韌性低，硬度HB130-270，耐磨性好，減振性好，缺口敏感性小等 E. 生產(chǎn)：鑄鐵熔化設(shè)備簡單，工藝操作簡便，生產(chǎn)成本低廉2、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(yīng)用做相互對比?；铱阼T鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵成分C 2.5-3.6%Si 1-2.5%C 2.2%, Si 1.2-2.0% Mn 0.4

35、-1.2%,P<0.1%, S<0.2%;C3.6-3.8%,Si 2.0-2.5%,Mn0.6-0.8% P< 0.1%組織F，F(xiàn)+P，P+片狀G（A型， , F型）P，F(xiàn)+團絮狀GF，P+球狀G牌號HT+最低抗拉強度KTH或KTZ+最低抗拉強度+伸長率QT+最低抗拉強度+伸長率性能強度較低，塑韌性低，硬度HB130-270，耐磨性好，減振性好，缺口敏感性小等較高強度，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，工藝復雜，成本較高?；w強度利用率高，可達70-90%；強度，塑性，韌性，疲勞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

36、一些形狀復雜而在工作中以經(jīng)受震動的薄壁（<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，在一定條件下可取代鑄鋼、鍛鋼、合金鋼。3、可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：1、特點：可鍛鑄鐵石墨呈團絮狀，灰口鑄鐵石墨呈片狀； 可鍛鑄鐵強度、塑性、韌性都都比灰口鑄鐵好。 可鍛鑄鐵的合金成分比灰口鑄鐵略低。可鍛鑄鐵生產(chǎn)分兩步：1）生產(chǎn)白口鑄鐵； 2）石墨化化退火（900-980度,15h ）4、 球墨鑄鐵的生產(chǎn)過程如何？答：鐵液球化處理和孕育處理鑄造熱處理 球化處理和孕育處理：球化劑用稀土鎂合金，試石墨呈球狀析出，孕育劑用硅含量75%的硅鐵

37、，促石墨化使石墨細化，分布均勻； 鑄造后熱處理有：去應(yīng)力退火，石墨化退火，正火和調(diào)質(zhì)處理，等溫淬火處理，表面淬火，化學熱處理第九章 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：時效過程及主要性能變化：隨溫度升高，可分四個階段 (1) 第一階段，形成Cu原子偏聚區(qū)，G.P.I區(qū)；與基體保持共格關(guān)系，共格畸變嚴重，提高硬度、強度。 (2) 第二階段，銅原子富集區(qū)有序化（G.P.II區(qū)，´´過渡相）；尺寸大于G.P.I區(qū)，與基體保持共格關(guān)系，共格畸變更嚴重，強化效果最強烈。 (3) 第三階段，形成過渡相´；與基體保持半共格關(guān)系，共格

38、畸變減弱，強化效果下降，處于過時效階段。 (4) 第四階段，穩(wěn)定的相的形成與長大； 與基體共格關(guān)系完全破壞，畸變大大減小，強度、硬度進一步降低。2、 鋁合金的成分設(shè)計要滿足哪些條件才能有時效強化？ 答：3、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 (1)鋁錳防銹鋁合金 合金系：鋁-錳。 牌號：LF21。 性能特點：在大氣和海水中耐蝕性和純鋁相當。良好的工藝性能。 (2)鋁鎂防銹鋁合金 合金系：鋁-鎂。 牌號：LF2-LF12 性能特點：在大氣和海水中耐蝕性優(yōu)于LF21合金，在酸性和堿性介質(zhì)中比LF21稍差。 2、熱處理強化鋁合金 (

39、1)硬鋁 合金系：Al-Cu-Mg-Mn合金。 牌號：LY12。 性能特點：有強烈的時效強化作用，時效后有很高的硬度、強度 (2) 鍛鋁 合金系：Al-Mg-Si合金。 牌號：LD10。 性能特點：有良好的熱塑性，可鍛制形狀復雜的零件。較高的機械性能。 (3) 超硬鋁 合金系：Al-Zn-Mg-Cu合金。 牌號：LC4。 性能特點：強度和韌性儲備均最高。良好的工藝性能。牌號性能低合金硬鋁（鉚釘硬鋁）LY1，LY3，LY10合金Mg, Cu%較低，有較高塑性，但強度較低，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

40、能力差。耐熱硬鋁較多的Mn, Mg，強化相S，外，還有Al19Mg2Mn，可制做250-300 工作的飛機零件。4、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：1、鋁硅鑄造合金 合金系：鋁-硅。 牌號：ZL102 性能特點：流動性好。比重輕。焊接性好。 2、鋁銅鑄造合金 合金系：鋁-銅。 牌號：ZL203 性能特點：較高的強度和熱穩(wěn)定性。耐蝕性降低。鑄造性能變差。 3、鋁鎂鑄造合金 合金系：鋁-鎂。 牌號：ZL301 性能特點：比重輕。強度和韌性較好。優(yōu)良的耐蝕性，切削性和拋光性。合金系牌號主要性能特點Al-Si系ZL1xx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性，應(yīng)用

41、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，均中等第十章 銅合金1、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：(1)黃銅： 二元黃銅： 銅鋅合金。H85，H70，H62。塑性好。 多元黃銅： 鋁黃銅：HAl77-2，提高耐蝕性，增加強度。 錫黃銅：HSn70-1，提高耐蝕性，增加強度。 鉛黃銅：提高切削性。 (2)青銅： 錫青銅：銅-錫合金

42、。QZSn10，鑄造收縮率小，適于鑄造形狀復雜，壁厚變化大的工件。 多元錫青銅： 錫磷青銅：QZSn6.50.1(P)，提高強度。 錫鋅青銅：QSn43（Zn），改善力學性能。 鋁青銅：銅-鋁合金。QAl10，良好的力學性能、耐蝕性和耐磨性。 鋁鐵鎳青銅：QAl1044，強度高，耐熱， 耐磨性好。 (3)白銅： 普通白銅：銅-鎳合金。B20，耐蝕性好，冷熱加工性好。 鋅白銅：BZn1520，（Ni：15%，Zn：20%）高強度，高彈性。 鋁白銅：高強度，高彈性，高耐蝕性。 電工白銅：康銅，考銅，B0.6白銅第十二章 鈦合金1、鈦的晶格類型如何？鈦合金的分類及牌號？答：鈦的晶格類型：鈦存在兩種同

43、素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，882以下-Ti，密排六方；882以上-Ti，體心立方結(jié)構(gòu)。 分類及牌號： (1)鈦合金。 牌號：TA1，TA2，TA3，TA4,TA8。其中TA1，TA2，TA3為工業(yè)純鈦。 (2)鈦合金。 牌號：TC1，TC2，TC3，TC10。 (3)鈦合金。 牌號：TB1，TB2。2 鈦合金的總體性能特點如何？答：1、固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882以下-Ti，密排六方；882以上-Ti，體心立方結(jié)構(gòu)； 2、比重小，比強度高：可保持到550-600，與高強合金相比，相同強度水平可降低重量40%以上 3、優(yōu)良的耐蝕性：TiO2氧化膜，納米尺度，室溫下長大極慢； 4、低溫性能好：在液氮溫度下仍有良好的機械性能，強度高而仍保持良好的塑性及韌性； 5、強度較高，塑性好：s可達300 MPa，可達60%； 6、耐熱性好于鋁合金，低于鐵和鎳； 7、導熱系數(shù)低，線膨脹系數(shù)?。?8、無磁性： 強磁場中不被磁化，無毒且與人體組織及血液有很好的相容性； 9、易吸氣：鈦的化學性質(zhì)非?；顫姡覝叵骡伇容^穩(wěn)定，但高溫下易與碳、氫、氮及氧發(fā)生反應(yīng)真空或惰性氣氛下熔煉，加熱和焊接宜用氬氣保護。3 為什么幾乎所有的鈦合金中均有一定含量的鋁？答：幾乎所有的鈦合金中都含有Al，特別是耐熱鈦合金中的Al含量必須要保持在一定水平。這是由于相的擴散系數(shù)比相低兩個數(shù)量級以上，所以合金的抗蠕變性和抗氧化性以及強