《金属材料学》考试真题及答案

1、.最新资料推HMBBWMW MW MHMMMMBMMWW AWWMMM MW荐.一、选择题1、细化昌粒对钿性能的贡献是强化同时韧化；捉高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能 趋于一致，能采用比较绫和的方式冷却。2、滚动轴承钢GCrl5的Cr质量分数含爭为1. 5%滚动轴承钢中碳化物不均匀性王要是扌旨 碳优物液析、帝状碳化物、网状碳化物3、选择零件材料的一般匣则杲使用性能要求、工艺性更求和经济性寒求等4、凡是扩大丫区的元參均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动.例皿如等元表；凡封冈丫区的元 素使S、E点向方移动,例Cr、Si、肮等元熱S点左移意味着 共析碳含量准少，E点左移意 味着出现莱氏体的

2、碳含量碱少 。5、铝合金可分镉谊铝合金和变形铝，变形铝又可分硕铝、超不电铝、锄铝和防锈铠 。6、H62是裘示压力加工黄铜的一个牌号,主要成份及名义含量是Cu62%、Zn3铢 。7、在菲调质钢中常用微合金化元玄有Ti、V、Nb、N尊.这些元素的主要作用是细化组织和相血沉浣析出强化。8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁申石筆的浙面切割效应、石墨应力集中效应 要比灰铁小 得多。9、铝合金热处理包括 固溶处理和 时效碩化两过穆,和钢的热处理最大区别星 铝台金没有同素异构相变 。1、钢的合金化基本匣则是多7G适童、复合11U入。在毎中细化晶粒作用轻大的合金兀素有Ti、V、Nb等.细化晶粒对钢性能的作用是

3、一既强化又仙化2、在钢中，常见碳化物形咸元素有Ti、Nb、人肮、V、Cr、（按强弱顺库排列，列举5个以上）。钢中 二元磯化物分为两类；re/r 0. 59为复杂点阵结构， 有2座、和呼型。3、选择零件村料的一般原则是 使用性能要求、工艺性妾求和经济性要求等。汽车变i束箔齿轮常用20CrNnTi钢制造，经渗碣和淬回火姨外舞。4、奥氏休不锈钢lCrl8N19畐界腐蚀倾向比较丸 产生晶界腐蚀的王宴庾因杲 晶界析出Cr也印导致 晶界区贫Cr,为防止或减轻畐界腐蚀，在合金化方面王要擋施有 降低碳量、加人Ti、V、趾强碳 化物元素。5、影响锈铁石墨化的主要因素有 诜兰爭、冷却速慝o球墨铸铁在浇注时 要经过

4、 孕育 处理和球化处理。6、铁基固瘠体的形成有一定规律，影响组元在負换固溶休中溶解情况的因素有；溶剤与溶质原子的点 阵结构、原子尺寸因童、电子结构7、对耐热钢最基本的性能尋求是艮好的高温强度和塑性、艮好的化学稳定性 常用的抗氧化合金元素是 _、Al、Si。1、钢中二元诜化拗分为二类：roiru 0.59,为 冥杂点阵结构,有壯C、M亦和X坐型。两者相匕 前者的性能特点杲後质高、熔点高 和 稳 定倒子。2、凡能扩大T区的元童使铁闵相图中S、E点向 左下 方移动,例皿矶 等元素（列岀2个）；使Y区缩小的元素使S、E点向 左上 方移动, 例Cr、Ko、V等元素（列岀3个） 。3、揺高钢淬透性的作用是

5、获得均匀的组织，猱足力学性能妾求、能采取比较缓険的冷却方式以孤少变形、开裂倾向久高镒耐磨钢（如ZGHnl3）经水韧处理君得到 奥氏体 组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐 犀，其廉因是_奥氏体中桁岀K和应力诱发马氏体相变荐.5、对热翔M钢的主要性袋垂求有高热退性、良茹的热疲劳抗力、艮好的 神揄性 和良好的淬透性及耐磨性。常用钢号有5&NiMo（写岀一个）。6、QT600-2杲球舉铸铁,“600表示抗拉强席A&OOKPa, V表示延伸率;跚H遞是 董铜.LY12是 硕铝.QSn4-3杲锡青铜。7、衽非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V等（写岀2个），这些元素的主要作用是 细化晶

6、粒组 织_和糊沉淀埶8、铝合金热处理包括固溶处理和时效張优两刃和,和钢的热处理最丈的区别是加热过程中没有同薫异构转变_ 1、钢的强化机制主要有_1遼强监、虫腊强（匕、如星强化_、沉诜强化其中 细晶强化 对钢性 能的贡献是既握高强度又改善勢韧性。2、揑高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织，満足力学性談要求3、 滚动轴承钢GCrl5的Cr质莹分数含屋対1.5%左右滚动轴承钢中戰化物不均匀性主要是指 礦 化物液析 、碳化物带状、碳化物网状久选择零件村料的一般原则是满足力学性能要农、良好的工艺性能、经济性和歼境协调性等其它因素5、凡是扩大丫区的元素均使Fe-C祁因中S、E点向 左下 方移动,例血、蚯等元

7、索（写出2个h凡封闭了区的元素使S、F占向 左上 方稽动.例Cr、Ho等元素（写 岀2个）。S点左移意味着一共析谕含量隆低。6、QT600-3是 球墨铸铁 ，“创屮克示 抗拉强度不小于遡庇,2表示 延伸率不小干7、H&g层 董铜 ，LY12果 硬铝，QSn4-3是 錫吉铜 。8、在非调厨肿常用微合金化元童有卫J_等（写出2个）.这些元童的王婪作用是细晶强化和 沛定埶 9、铝合金热处理包括固洛处理和时效硬化两迅程,和钢的翅处理最大的区别是 没有同童异构转变。二、解释题1、宮速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻棋.高速钢虽有高的耐磨性、红確性.但韧性比较差、在较丸神击力下抗热疲劳性能匕傲差

8、.高速 钢没有能满足热卡航樣服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要轧2、在一中，应严格控制杂质元素 S、P 的含量。S元素在钢中会形成低熔点（9891C） FeS.在10DOC以上的热压力加工过程中会熔化.使钢在热 压力加工中产生热脆；P元素在钢中会形成硬脆的F叩相，使钢在冷加工中产生应力集中而发生 冷脸 所以，一M钢中S、P常看作杂质元素，应产格控制的含量。3、9SiCr 钢和 T9 创相比，退火后硬度偏高，在痒火加热时脱碳低 I 礦大。9SiCr虽然与T9含碳量相同，但由于它含有Cr、Si合金元薰，Si是非K形成元素，固溶强化基体的 作用校大，因此退火后硬度偏高。另外Si捉高碳皇度，促进

9、石墨化，因此在加热时脫戰倾向较 大。6、輿氏体不链钢 lCrl3ii9 晶界歸 4 倾向上險大.在奥氏侏不锈钢lCrL8N19焊接石，在焊缝及热影响区容易在晶界析岀Cr的碳化物Cr：3C5K而导致晶 界贫Cr,低于1/8规律的CM使电极电位大大降低，从而导致晶界腐蚀。1、40W 钢痒火加热时，过赠憾性 I 偸大。在C磁低时，亦可以细化珠光体。在CX较高时，加加强了C促进奥氏体昌粒长大的作用，且降低了A：温度。因此40Kn2钢过热敢感性比较大。育睬取比较缓民的冷却方式以诫少变形、 开裂倾向.最新资料推MBMMBB w*MW wVMM*MWAW* MMM MHWMWMM*埜乂sy“=*=”*”s=

10、s2、40CrNm 钢正火后”切削性樹旳嗟。4OCrNiMo钢因含有阳、&能提高痒透性，正火后都能得到许多马氏休组织，使切削性能变差。3、球垄铸铁的强度和塑韧性都要城口铸铁好。球铁中.石墨呈球形.灰铁石墨呈片桜 球状石堡对基体的切割作用和石羞的应力集中效应大大小 于片状，球铁基体的利用率大大高于灰口铁，所以球墨锈铁时强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。4、铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热热处理来细化，由干铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变.因此不链像钢一样可以通过加热和冷 却发生蚩结呈而细化呈粒。5、H68. HYO 俗称弹壳黄铜，常用于制造炮弹壳、子弹壳H也、H70组织中只

11、肓单相a组织，它的塑性较好.因此适合制造一些需要进行濯沖加工的零件如炮 弹尧、子弹尧等。1、高速钢的回火工艺常采用；回火温度 56 此左右，回火 3 次。由于鬲速钢中高合金度马氏怵的回火稳定性非常好.在560匸左右回火.才能茹散析岀特殊確化物.产 生破化。同时在56此左右回火，使材料的组织和性能达到了最隹状态。一次回火使大部分的残留奥氏 体发生了马氏休转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火马氏休回火，并且使残留奥氏体更多地转变 为马氏怵，三汝回火可将残留奥氏体控制在合适的童，并且使內应力涓徐得更彻底2、在低合金高强度构件用钢中，Si. In 元素的加入星有限制，Sil.l%,In2%l. W.

12、 Hn2%时，却显著地降低钢的塑性。所以，在低合金高强度构件用钢中，Si. Mn元素的加入量有限制。3、Si 是賊化物形成元素”但崔有效地提高钢的低温回火稳定性，Si虽然是非碳化物形成元素，但在低温回火时可叹抑制一Fe&的形成和转变为FesC,即有效地阻止了 他C的形楼、长大及转突。所以能有效地提高钢的低温回火稳定性4、4Crl3 含餓量（质量分数）为 0.趨左右.但已是 H 于过共析制。Cr元素使共析S点向左移动，当Cr含量达到一定程度时，S点已左移到小于0.4紅，所以蛀13是属于 过共析钢。5、40 CrNi 审淬火岳温何火后常用水或油衿却。40 CrNi钢含有Cr, Ni元薫，而

13、Cr、阳促进了钢的回火脆性，所以40CrNi钢高泯回火脆性倾向较大， 回火后快冷能抑制忘温回火脆性，所以常用水或柏冷却。4、高岳鋼（ZGInl3）在扎以上盅度加热后空冷得到大量的马氏体而水冷却可得到全部奥氏体组织.高紅钢在码.以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏休中合金度高高C、高加），使钢的血低于 室温以下.如快冷，就获得了单一奥氏休组织，而慢拎由于中途析岀了大量的K,使奥氏休的合全度降 低，Ns上升，所以空冷时发生相变，得到了竝的马氏体。1、试总结 h 元素在合金中的作用.并简要说明原囚.o元素在合金中的主要作用归结如下.（1）降低回火脆性，一般认为 H。可以抑制有害元素在晶界的偏聚；

14、.4、分析说明图中铝合金（Al-Cu）时效硬化不同过程中的性能变化，并说明其原因（解释下图）.图13C时效时铝铜合金的碩度与时间关系铝合金时效时，随温度的不同和时间的延长，新相的形成和析岀经历以下几个阶段，从而使硬 度发生娈化：1）形成铜原子富集区为G.P.区，导致点阵畸交，因而碩度提高。2）形成Cu.頁子宫集区有序化，6 原子有序化，形成它与基体仍然完全共格，产生的時支比G.P.更大,并且随8的长大，共格畸变区进一步扩大，对位错的阻碍也进一步増加，因此图中硬度进一步上 升。3）形成过渡6相，过渡相。成分接近CuAL2,由完全共格变成部分共格，共格畸变开始滅弱，因此图 中硬度开始下降。4）形瞬

15、定9札 过渡相0完全从基体中脱泓 形瞬定的e相成分为CUA12,共格畸变作用完全 消失，故图中碩度进一步下降。最新资料推HMBBWMW MW MHMMMMBMMWW AWWMMM MW1、试总结Si元素在合金钢中的作用，并简更说明取因。荐.Si的作用如下，1）捉高钢强度：Si是铁亲休形成元素，有校强的固濬鱼化作用；2）提高钢的淬透性J可阻止铁素体形核和长大，使“C”曲线右移，3）握高低温回火稳定性：因Si可以抑制回火时K的形核、长大圧转变；4）JSVTXJ1D热温度；，Si捉咼Ai温度。5）捉高抗氧化性，因为它可以形成致密稳定的氧化膜，同时可以提髙FeO的形成退度。6）加热时易脱碳；Si是促进

16、石墨化的元素。2、 画岀示意图说明高速钢的铸态俎织。简述高速钢申、V、CT合金元素的主要作用.高速钢在淬火加 热时，如产生欠热、遞酗过烧现象，跳相纟!织各有什么特毎高速钢铸烝目织中有鱼骨状莱氏体 5、黑色共析体、白亮马氏体和残余奥氏体组成（图略。W的作用主要是提高钢红硬性。 主要形成皿， 淬火加热时未溶K阻碍晶粒长犬， 裕解部分揑高抗回火稳 定性，在回火时弥散析岀WQ捉高耐暦性。但是V降低了钢的导热生。V显著提离红硕性、複度和耐磨 性，同时可有效降低过热敢感性。Cr操高淬透性，擢高耐蚀性和抗氧化性，握高切削性。高速钢在加热时如如产生久热、过热和过饶现象，在金相组织上各有不同的特征。矢热组织有大

17、童的未落 碳化物，晶粒细小；过热组织昌粒粗尢 未溶碳化物少而角状化I过烧组织中有晶界溶化现象，出现莱氏 体和黑鱼组织。3、钢的强化机制主要有哪些?从合金化角度考虑.揑高钢的韧度主要有哪些途径？固溶强化、细化强化、位错强化、第二相强化。从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要途径有，1）细化奥氏体晶粒。如强磯化物形成元素Ti、Mbs V、W、辰等。2）捉高钢的回火稳定性。在相同强度水平下能提高塑,性和韧臥3）改善基休的韧度。如加Ni。4）细化磯化物。磯化物细小、园整、分布均匀和适量对刼虞有利。5）降低或消除回火脆性。如加人叭Moo6）保证强度时，降（氐才C%.4、从热力学和动力学条件分析壁厚铸件可得到

18、石垂组织，而直壁蒲时却得到白口组织？从热力学而言.鬲温铁水冷却时对石堡的形成星肓刑的。而从动力学条杵看.形成石墨需姿鬲的C浓度 起伏和Fe、C长距离的扩歆，而血的形咸只需要C浓度起伏和血、C短距离的扩散，因此不利于石墨 的形成但有刑干Fe的形成。铸件在壁.厚时，由于冷速慢，C原子可充分扩散，石墨形成的动力学条件 较好，有刊于石墨形成。壁思时，由干铁水衿却快，C原子不链充分扩散，所以易得到Fe?C白口组织。1、合金化基本原则是多元适凰 复合加入。试举例说明 In-V?n Si-In 的复合作用。（10 分）恥-V夏合；Kn有过热倾向，而V是碱弱了血的作用，血能降低碳活度，使稳走性很好的VC洛点降

19、低， 及而在淬火温度下VC也旨猶解许多,使钢获得较好的扌卒透性和回火穩定性。Si-加复合：Si、加都是强化铁素体有效的元紊，能提高钢的弾性极限，但Si有脱C倾向、恥有过热倾 向，而Si-肋复合可使钢的脱C、过热倾向降低，这样的合金复合在弹簧钢中得刮了很好的应用。2、 说明直速钢的铸赵冃织特征（3 分）。有一批高速钢钻头，淬火后硬度比正常的偏抵，估计是淬火加热 有问題.痒火加热可能出现什么间題？（3 分）怎祥从金相组级上来进行判断？（6 分）高速钢的铸态组织为，黒色组织（混合型）+白亮组织（K和张）傑氏也淬火后硬度比正常的偏低可链是欠热、过热或过烧等原因。欠热：畐粒很细小，K很多；过热：晶粗较大

20、，K较少；过爆晶界有熔化组织，即鱼骨状或黑色组织。4、试从合金化原理角度分析 9SiCr 钢的主要特点.（边分）Si、CM淬透性，DiFI60HRCiSix Cr使碳化物細小、分布均匀不容易崩刃；分级或等温处理，变形较小；乱使脱碳倾向较尢切削 加工性相对也差些。适于制作形狀较复杂、变形要求小工件，特别是港刃工具，如圣锥、扳牙、钱刀等。.最新资料推w weMaa*WMMHB埜乂sy“=*=”*”s=s1、试总结 Ni 元素在合金钢中的作用，并简要说明贬囚.（10 分）答案要点，1） t基休韧度-NM位错运动阻力，使应力松曲2）稳定A FliQAi .扩犬Y区.量大时.室温为A组细3） t淬透性I AG,使“C线右移，Cr-Ni复合效果更好！4） t回火脸性亠班促进有害元素偏聚；5） Hs . tAr -马氏怵相变驱动力。2、高速钢的热处理工艺 I 偸复杂，试回答下列问国