工程材料学课后习题答案

第一章铁合金基础合金钢怎么分类？1)合金元素分类：低合金钢，总合金元素低于5%。中合金钢的总合金元素为5%-10%。中高合金钢的总合金元素为10%以上。2)根据冶金质量S、P含量：普通钢，P0.04%，S0.05%；优质钢、p、s均为0.03%；高级优质钢，p，s都是0.025%。3)按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化、铁素体稳定化因素是什么？奥氏体稳定元素主要是Ni、Mn、Co、c、n、Cu等铁氧体稳定元件主要为Cr、Mo、w、v、Ti、Al、Si、b、Nb、Zr等钢的碳化物形成因素是什么(强-弱)，碳化物形成规律是什么？(1)碳化物形成元素：Ti，Zr，Nb，v，Mo，w，Cr，Mn，Fe等(根据形成的碳化物的稳定性程度，从强到弱)，钢的一部分在基板上变硬，一部分形成合金渗碳体，在含量高的情况下形成新的合金碳化物。2)碳化物形成规律a)合金渗碳体 Mn和碳的亲和力较小，大部分溶于-Fe或-Fe，部分溶于Fe3C，取代Fe3C的Fe形成合金渗碳体(Mn，Fe)3C。Mo、w、Cr少量也形成合金渗碳体b)合金碳化物Mo、w、Cr含量高，形成m6c (fe2mo 4c Fe 4 mo 2c)、m23c6 (e21w2c 6 Fe2 w21c 6)合金碳化物c)特殊碳化物Ti、v等具有很强的碳亲和力I. rc/rMe0.59使碳的直径小于间距，不改变原始金属晶格结构，形成简单的光栅碳化物(间隙相)MC，M2C。二.在rc/rMe0.59中，碳的直径大于间距，原始金属光栅发生变形，形成复杂的光栅碳化物。4、钢的4种强化机制是什么？实际提高钢强度的最有效的方法是什么？1)溶液强化：溶质溶于基体，形成固溶体，金属强化。2)加强晶界：晶格畸变引起应力场相反运动，妨碍实现强化，晶格越细，晶界越细，阻碍电位运动，提高强度。3)第二相强化：有沉淀强化和分散强化，沉淀强化集中于电位运动，剪切第二相粒子。弥散强化侧重于绕过第二相粒子的电位运动。4)电位强化：电位密度越高，电位运动越容易相互作用，形成切割顺序，电位纠缠使电位运动变得困难，河流强度越高。有效方法：调质，钢淬火马氏体形成，过饱和c和Fe元素溶解在马氏体中，具有较强的溶液强化效果，在马氏体形成过程中具有高密度位错强化效果；R-M是形成多个具有细微方向的马氏体，从而产生细颗粒增强效果。因此，淬火马氏体强度高，但脆性大，淬火后回火、马氏体中碳化物颗粒析出、间隙溶液强化效果明显降低，但沉淀强化效果很强，在基体淬火时保持了小颗粒、高密度位错和一定溶液强化效果，回火马氏体仍强度高，因间隙溶液减少了脆性，提高了韧性。5、溶液强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的意义。(1)溶液强化：溶质原子溶于基体金属，形成固溶体后，金属强化。(2)二次硬化：在Mo、w、v多的钢中，回火后的硬度不是随回火温度的增加而单调减小的，而是在特定温度后增加硬度，从而在特定温度(通常为550左右)下达到最高点。在特定回火温度下硬度最高的这种现象称为二次硬化(3)二次淬火：淬火钢的硬度不仅仅通过某种回火沉淀，反而升高的现象称为二次淬火。(4)回火稳定性：合金元素在回火过程中延迟马氏体分解和残余奥氏体转变，提高Fe的再结晶温度，使碳化物难以聚集，增加其增大的分散度，提高钢对回火软化的抵抗力。6，第一类，第二类回火脆性是什么，如何消除和预防？1)回火脆性的第一类：250-300片状碳化物从马氏体边界析出，破坏马氏体之间的连接，增加脆性，相变机制本身决定，是不可避免、不可逆转的。(2)第二类回火脆性：450-600 的杂质及其本身与原晶界分离(Mn，Cr，Ni钢)，降低晶界结合力，增加脆性。移除方法：(1)Mo或w可以延迟杂质的位移，消除第二类回火脆性。2)高温回火，快速冷却3)最小化杂质元素含量(s，p)7、如何提高钢的韧性？1)微晶：Ti、v、Nb、Al阻碍晶粒生长，使晶粒面积、2)改善基本韧性：更换使其强大，固件Ni元素相反，Ni更换改变电位运动的特性，绕过特定障碍，避免应力集中，基板韧性，Ni 13%，Tk，低温钢-高Ni钢(3)提高回火稳定性：间隙溶液、位应力、脆性提高回火稳定性、(t-back可改善)，在相同强度条件下萃取t-，可以完全降低溶解度、电位和应力；4)碳化物细化：碳化物自破坏；成为核心；粗碳化物使裂缝容易扩张。精炼碳化物、均匀、分散分布有利于强度韧性。(5)非金属夹杂和杂质元素控制：Mo，w抑制晶界中杂质元素的偏离。8、材料变形的一般规则。韧性是材料对断裂的抵抗力形成，扩张韧性断裂，分裂破坏，根据晶体断裂。1)柔性断裂：弹性变形、屈服、塑性变形、颈部收缩、断裂I .延性断裂：芯孔生长，收敛破裂；二.分裂破坏：低温、载荷速度高、金属塑性差；三.晶相破坏：晶界相元素，第二相(脆性相)2)脆性断裂：少量弹性变形，瞬时断裂9，合金元素对过冷奥氏体变形的影响。向右移动c曲线(Co除外)以增加稳定性，延长接种周期，提高淬透性。一般来说，有五个因素可提高淬透性：Cr、Mn、Mo、Si、Ni。10、合金元素如何提高钢的回火稳定性，哪些是强的？由于Me和c的作用，大多数c扩散，相位回火变形与c的扩散有关。因此，m在回火过程中：m分解，A 转移温度t推高再结晶温度；碳化物难以聚集和生长，但分散程度保持很大。因此，提高了钢的回火软化的抗力，即钢的回火稳定性。使钢在相同回火t中具有较高的硬度和强度。还可以通过提高回火t来提高韧性(结构钢水)，同时确保强度。回火稳定性增强因素：v、Si、Mo、w、Ni、Mn、Co第二章工程零件用钢1、低碳钢板使用冷轧工艺时，为什么会产生表面皱纹？屈服变形集中在一些区域滑动带上，因此滑动台阶高度增加，取样表面产生明显的滑动线，表面产生皱纹。2、淬火时效、变形时效、钝化效果的意义。1)淬火时效：构件用钢加热到Ac1以上淬火后(淬火)放置过程中，强度、硬度增加，塑料、韧性减少，钢的脆性转折温度升高的现象称为淬火时效。2)变形时效：构件由塑性变形变形后，放置过程中强度、硬度增加，塑性、韧性减少，钢的脆性转折温度升高的现象称为变形时效。3)钝化效果：是指改变钢表面状态，使基体金属表面部分电极电位升高的现象。3、组件钢的大气腐蚀效果。钢板上配置了很多小原电池，引起钢板的腐蚀。4、典型的焊接脆性是什么？时效脆性焊接后马氏体相变脆性凝固脆性热影响区的加热脆性5、碳钢杂质元素对钢铁特性有什么影响？(1)Mn:来自炼钢材料的有用因素，可提高钢质量。(2)Si:有益的因素，提高钢的质量，脱氧。(3)S:炼钢矿石和燃料中的有害元素，在1000-1200 加工钢时容易热破碎。调节s含量，用Mn去除s。(4)P:一般带有害矿石来，P溶于Fe，硬度大，低温大冷脆性。(5) n: o有害，机械性能下降，氧化物夹杂降低疲劳强度；h有害，导致氢脆，白点。n有害，提高硬度，降低塑性。总之，杂质元素对钢的性能和质量有很大影响，必须在等级规定范围内严格控制。6、碳钢的一般分类方法是什么？请试用一下20河、45、60、Q235-a河、Q235-b河、T8河、T10A河和T12河。分类方法I .碳含量标准：低碳钢、中碳钢、高碳钢二.钢特定质量：普通碳钢、高质量碳钢、高级高质量碳钢根据脱氧程度：沸腾钢、基尔德钢四。根据用途：碳素结构钢、碳素工具钢1)20钢表示高质量碳结构钢，Wc=0.20%2)45钢表示高质量碳结构钢，Wc=0.45%3)60钢表示高质量碳结构钢，Wc=0.60%4) Q235-a钢：降伏强度至少为215MPa的a级稳定钢5) Q235-b钢：降伏强度至少为215MPa的b级稳定钢6)T8钢：平均Wc=0.80%碳工具钢7)T10A钢：平均Wc=1%等级a级高质量碳工具钢8)T12钢：平均Wc=1.2%碳工具钢7、为什么pu低合金钢(低合金钢)使用Mn作为主要合金元素？辅助元素在钢中起什么作用？Mn溶液强化可以降低奥氏体分解温度，细化晶粒，使p精细，通过晶界厚片状碳化物的去除提高钢的强度和韧性。Nb、v、Ti增强材料形成元素，钢中形成微小的碳化物，阻碍热轧时奥氏体晶粒长大。改善微粒，析出，强化作用，强化。说明合金元素在8，16Mn，15MnVN中的作用。1)Mn溶液强化降低了奥氏体分解温度，晶粒细化，去除了晶界的厚片状碳化物，提高了钢的强度和韧性。2)V作用：沉淀强化，颗粒细化。3)N作用：与v一起形成主要氮化物精细化，可影响塑性、韧性，提高强度。第三章机械零件用钢介绍了渗碳钢的合金和热处理特性。合金特性：1.低c: WC=0.10-0.25%保证零件中心足够高的韧性2.添加合金元素以提高淬透性：Cr，Ni，Mn，b，W提高深部淬透性，获得低CM.3.微细晶粒：形成稳定的合金Cem(例如强Ti、v、中间CemW、Mo)，阻碍生长提高渗透c的性能：Cem形成元素：曲面c，非Cem形成元素：Ni表面Cm，心脏C万，加速C扩散但是，Si不会将Si加入c钢，因为它使向曲面加入c变得困难，并使c渗透变慢Me元素在钢中的作用不是单个，而是多个。Cr提高淬透性，细化粒子，提高渗透c的浓度，在Ni作用下提高渗透c的分布Ni，Cr为主要元素的其他辅助元素(Ti、v、w、Mo、b)热处理特性：渗碳钢的热处理一般是渗碳后直接淬火和低温回火。2，20 CRM nti 9 siccr 40 Cr nimo 40cr 60s I2 Mn gcr 15钢的合金元素作用测试分析1) 20 CRM nti: Cr提高淬透性和回火稳定性，提高钢的耐磨性和疲劳抗力。Mn提高了淬透性。Ti是强大的碳化物形成元素，提高回火稳定性，细化颗粒。2) 9 sicr: si提高回火稳定性。提高Cr回火稳定性和淬透性。3) 40 Cr NiMo: Cr、ni、Mo均提高淬透性；Ni溶液强化效果；Mo防止第二类回火脆性。(4) 40cr: Cr提高淬透性和回火稳定性，提高钢的耐磨性和疲劳抗力。5) 60s I2 Mn: si提高了回火稳定性。Mn提高了淬透性。(6) gcr 15: Cr提高淬透性和回火稳定性，提高钢的耐磨性和疲劳抗力。3、什么是调质钢，为什么调质钢大部分是中碳钢或中碳合金钢？合金元素在钢中的作用是什么？高温回火用调质钢的目的是什么？(1)常用于淬火和高温回火(即淬火和回火)处理的结构钢称为淬火和回火钢。2)C过低：不易硬化，回火后强度不足。高：韧性不足。3)我效应：提高淬透性溶液强化防止第二类回火脆性晶粒细化(4)目的：回火钢的最终特性取决于回火温度，一般以500-600 回火，选择回火温度，达到预期性能，第二类回火脆性，回火后快速冷却，韧性提高，有助于高温回火。4.为什么铬轴承钢的碳含量高？铬在轴承钢中有什么作用？1)高碳能保证钢的高强度和耐磨性。2)Cr的作用：Cr能提高钢的淬透性。钢中的某些Cr溶解在渗碳体中，形成稳定的合金渗碳体(FeCr)3C，含Cr的合金渗碳体在淬火加热时缓慢溶解，可以减少过热的倾向，热处理后可以得到组织精细；碳化物可均匀分布在钢中细颗粒，提高了钢的回火稳定性，提高了钢的硬度，提高了钢的耐磨性和接触疲劳强度。Cr还可以提高钢的耐腐蚀性。5、为什么弹簧钢大部分是中碳钢和高碳钢？合金元素在弹簧钢中的作用是什么？中温回火的目的是什么？1)中，高碳的屈服比应高于弹簧钢的碳含量，碳的质量分数一般为0.50%到0.70%。碳含量过高会降低塑性和韧性，还会降低疲劳阻力。2)添加Si、Mn提高淬透性：增强矩阵；提高回火稳定性Si易于使表面c；Mn使钢容易过热。重要用途的弹簧钢也添加了Cr、V、w等元素，防止脱轨，改善过热、Si、Mn的不利影响，添加强度和淬透性，Si-Cr弹簧钢不容易脱下c，其本身Cr-V、V粒子较小，冲击性好，强度小。3)中温回火的目的是获得土人的最终组织。6，以下等级说明属于钢，说明数字和符号的含义： Q345 20 CRM nti 40cr gcr 15 60s I2 Mn1)Q345:属于普通碳钢，屈服强度超过345MPa的合金结构钢。2)20CrMnTi:碳为0.2%的淬火渗碳钢，Cr、Mn、Ti小于1.5%的渗碳钢。3)40Cr:含0.4%碳的低调质钢，Cr小于1.5%。4)GCr15:滚动轴承钢，碳1%，Cr1.5%。(5)60Si2Mn:碳0.6%，含硅时约2%，含锰时不到1.5%。第四章工具钢1、高速工具钢(W18Cr4V)淬