金属材料学总结汇编

1、第一章1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的 方法有哪些？答：S与Fe形成FeS,会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P,使钢在 冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处 发生偏析。硫化物形态控制：a加入足量的锰，形成高熔点 MnS； b、控制钢的 冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大 于0.02%; d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。2、钢的强化机制有哪些？为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？ 答：a固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、 强化）b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错

2、运动、强 化）c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化）d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥 散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化）淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低； 回火可有效改善钢的韧性。淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？答：a加入可细化晶粒的元素 Mo、W、Cr；b、改善基体韧性，力口 Ni元素；c、提高冲击韧性，力口 Mn、Si元素；d、调整化学成分；e、形变热处理；f、提高冶金质量；g、加入合金兀素提咼耐回火性，以提咼韧性。4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr1

3、2钢中已出现共晶组织，属于 莱氏体钢。答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到 碳含量小于0.4%,所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12% 的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷 作硬化率高，不利于冷变性加工。答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。6、合金钢中碳化物形成规律答：、K类型：与Me的原子半径有关；、相似相容原理；、 强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；、NM/NC比值决定了 K类型；、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长 大也越难。第

4、二章1、简述工程钢一般服役条件、加工特点和性能要求。答：服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。加工特点：简单构件是热轧或正火状态，空气冷却，有焊接、剪切、冲孔、冷弯和焊接要求。性能要求：有足够的强度与韧性；、良好的焊接性；、良好的工艺性；、良好耐腐蚀性。2、简述微合金化低合金高强度结构钢的合金化与强韧化之间关系。答：微合金化钢首先限定在低碳和超碳范围内，低碳(<0.25%),要保证其良好的成形性和焊接性；其次，要获得高的屈服强度，通常加 入质量分数小于0.1%的N、Nb、V、Ti，形成碳化物、氮化物和碳氮 化物等硬质相析出，以发挥第二相强化和细晶强化的作用， 细晶强化 可以在提咼钢强度

5、的情况下同时提咼韧性微合金化和控制轧制通常 相伴。3、什么是双相钢？其成分、组织和性能特点是什么？为什么能在汽 车工业上得到大量应用？答：双相钢是指显微组织主要是铁素体和 5%-20% (体积分数)的马 氏体所组成的低合金高强度钢，即在软相铁素体上分布着一定量的硬 质马氏体相。成分：Cr (18%-20%)、Ni (30%-10%)组织：铁素体+马氏体，铁素体基体上分布着不连续的岛状马氏体。 性能：屈服强度低，且连续屈服，无屈服平台和上下屈服点；均匀塑 变能力强，总延伸率较大，冷加工性能好；加工硬化率值大，成型后 屈服强度可达500-700MPa。应用：基于以上性能特点而广泛应用于汽车工业。4

6、、为什么贝氏体型普通低合金钢采用质量分数为 0.5%铜和微量硼作 为基体合金元素。答：低碳贝氏体中型钢中加入使 P （相图中）点右移的Cu元素，为 使先共析铁素体右移，又应加入微量 B元素，故一般采用质量分数 为0.5%铜和微量硼作为基体合金元素。第三章1弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧钢强度 极限高，是否意味弹性疲劳极限高？答：要严格控制弹簧刚才的内部缺陷，要保证且有良好的冶 金质量和组织均匀性，因为弹簧工作时表面承受的应力最 大，故不允许表面缺陷，常会形成应力高度集中的地方和疲 劳裂纹的起源，显著降低了疲劳强度；不一定高，疲劳极关 与塑性，疲劳次数，本身强度有关2滚动轴承钢常含

7、有哪些合金元素，各有啥作用，滚动轴承对冶金质量，表面质量和原始组织要求答：高碳铬硅锰等合金元素，铬 提高淬透性即耐磨性； si,mn提高淬透性，钢的强度，c减少钢过敏性要求：纯净和均匀 不允许缺陷存在 原因1非金属夹杂可破 坏金属基体的连续性，容易引起应力集中2碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大影响；大颗粒碳化物具 承钢的冲击韧性3汽车拖拉机1）发动机曲轴主要承受弯曲，扭转等复合载荷作用，受一定冲击载荷，综合个性能得到应采用的调制2）花键轴主要承受弯曲扭转等复合载荷受较大冲击载荷故采 用渗碳钢3）汽车，拖拉机变速箱齿轮属于重载荷齿轮，受 里比较大，频繁受到冲击故采用渗碳钢，一般工艺

8、路线：备 料一锻造一正货一粗加工一渗碳一淬火一回火一喷完一磨 削4）机床变速载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力， 转速不高，故采用中碳钢，路线：备料一锻造一正火一粗加 工一调制处理一半精加工一高频淬火一回火一磨削 4试用强度韧性矛盾关系简述提高强度钢的发展答：略第四章1. 直径为25mm的40CrNiMo 钢，经正火后难以切削，为什么？Cr、Mo等合金元素会提高钢的硬度和耐磨性，而40CrNiMo含较高量的钢，故具有一定的硬度和耐磨性；正火后，产生马氏体、贝氏体硬度较高，故难切削。2. 试比较工具钢 T9和9SiCr不同1）为什么9SiCr钢热处理加热温度比 T9高？2） 直径为30-40m

9、m的9SiC r钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透，为什么？3） T9钢制造的刀具，其刃部受热到200-250。度时硬度和耐磨性下降，9SiCr制造的刀具 其刃部受热至230-250。度时硬度仍不低于 60HRC,耐磨性良好，还可正常工作，为什么？答：1）9SiCr中合金元素比T9多，加热奥氏体化时要粗使合金元素熔入奥氏体中，并且 还能成分均匀，需要更高的温度2）不能因为9SiCr中Si、Cr元素提高了钢的淬透性，比 T9淬透性好，9SiCr油淬临 界直径D油40mm ,所以相同尺寸 T9钢不能淬透3） Si、Cr提高回火稳定性，经 250° C回火，硬度760HRC,T9钢回

10、火稳定性差，而9SiCr钢中Si提高马氏体分解温度，回火抗力好3. 分析碳和合金元素在高速钢中的作用及热处理工艺特点作用：碳：保证碳化物所需的碳，耐磨性；钨：提高钢的热硬性，耐磨性；钼：过热敏感性较大；钒：提高硬度和耐磨性； 铬：提高淬透性；钴：提高钢的热硬性热处理工艺特点：淬火加热温度高，回火温度高、次数多，淬火加热应预热4. 高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间一次回火代替三次回火？不能因为高速钢淬火后大部分转变为马氏体，残余奥氏体30%左右第一次回火后有 20%左右残余奥氏体转变为马氏体，还有10%左右的残余奥氏体；20%左右新转变未经回火的马氏体，还

11、会产生新的应力，对性能还有一定影响，要进行二次回火；同样原因，为了使剩余 的残余奥氏体转变，需进行第三次回火，经第三次回火残余奥氏体一般剩1-3%左右。第五章1. 奥氏体不锈钢主要缺点是什么？答：强度低，不能淬火强化，易产生晶间腐蚀。2. ZGMn13钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性？答：经1000° C水淬，水韧处理后，在剧烈冲击及高的压应力作用下，其表层的奥氏体将迅速产生加工硬化，同样伴有奥氏体转变为马氏体，导致表层硬度提高到 450-550HBW，从而形成硬而耐磨的表面，心部仍保持良好的韧性、耐磨性，因而ZGMn13具有良好的耐磨性和良好的韧性。3提高钢耐蚀性基本途径答：1

12、）使钢的表面形成稳定保护膜 -Cr、Al、Si有效；2）增高固溶体电极电位或形成稳定 钝化区，降低微电池的电动势 -Cr最好；3）使钢获得单相组织-Ni、Mn-单相奥氏体组织；4）机械保护措施或覆盖层，如：电镀发蓝等4.提高钢热强行途径答：1）基体强化，提高基体的原子结合力，降低固溶体的扩散，一般熔点高，扩散系数小， 能提高再结晶温度的合金元素固溶于基体都能提高钢热强性。4.2）第二境界强化相沉淀强化要求第二相稳定不易聚集长大，能在高温长期保持细小弥散分布3） 晶界强化a净化晶界b填充晶界空位c晶界沉淀强化4） 4，为什么Cr12型冷作模具钢不属于不锈钢，而95Cr18是？5）答Cr12中的铬

13、含量11.5-12.5%而铬与碳形成 CrC碳化物，消耗了铬含量是铬不到11%，而不锈钢中铬11%即Cr12不属于不锈钢。第6章1.解释下列说法是否正确1） 石墨化过程中第一阶段最不易进行错改正：第一阶ng qi段温度扩散块恭喜温度以上洗出碳能够全部以石墨形式存在2）采用球化退火可获得球化铸铁错 改正 球墨铸铁只在浇铸时加入球化剂而形成，禁用球化退火不行3）灰铸铁不能整体淬火（正确）灰铸铁实 用零件都是大型件，即使淬火也淬不透而且淬火容易开裂4）白口铸铁由于硬度较高，可作切削工具使用（错）韧性不 足防腐能力差。2说明铸铁石墨化三阶段进程对其组织的影响答：如果充分进行的到 F+G不充分进行 P+

14、F+G未进行P+G3.为什么说一般机器支架箱体机床常用灰铸铁创造答：灰铸铁有十分优秀的性能而钢的铸造性差。1减震性好灰铸铁中含碳量比较多石墨中吸震能力强2减小摩擦 灰铸铁中石墨具有润滑作用，3抗压性地4从综合力学性能和工艺性能比较灰铸铁球墨铸铁可锻铸 铁答：灰铸铁是默默呈片状，塑韧性低，具有良好的摩擦性即 减震性，可加工性好，球墨铸铁强度塑性均高于其他铸铁， 具有良好的铸造性，切削加工性，3）可锻铸造石墨成团絮状，且具有一定的强度和较高的塑韧性，主要承受冲击和震 动的铸件第7章1铝硅硼为啥进行变形处理？答：铝合金的成分处于共晶附近Al-Si合金的共晶体组织中成片状或粗针状，过共晶合金中含少量呈

15、块状的初生硅，这 种共晶组织塑性较低需要细化组织，一般需要采用变质处理 2铝铜合金分类答：铝 按成分和生产工艺分变形铝合金和铸造铝合金，变形铝合金按成分和性能，不能热处理强化铝合金，可热处理 强化铝合金，铸造铝合金按合金元素不同可分Al-Si Al-CuAl-Cu Al-Mg Al-Zn 等。铜 化学成分 黄铜（以锌为合金主要 元素）青铜（以除锌镍以外的其他元素为合金元素），白铜（以镍微合金元素）3铝合金强化：a固熔强化强化效果不明显但塑性可以的到改善b时效强化经固溶强化的铝合金放置一段时间或加热至 一温度后保温一段时间过饱和固溶体发生脱溶分解强度硬 度提高。13 20Mn2钢渗碳后是否适合于

16、直接淬火，为什么？答：不能，Mn会使过热晶粒长大，淬火（920度）晶粒粗大 导致M晶粒也粗大，应该先正火处理细化它的组织。附加：1.各种钢排号HT150: HT（灰铸铁）；150 （抗拉强度）150MPQT750-10: QT（球墨铸铁）；750（抗拉强度750MP）; 10（伸长率10%）Q354:低合金高强度结构钢15Mn:优质碳素结构钢，较高 Mn , 15%C18Cr2Ni4W:合金结构钢，0.18%C,2%Cr,4%Ni,W<1.5%GCr15 :滚动轴承钢1.5%Cr00Cr18Ni10:不锈钢 “00” <=0.03%, 0”<=0.08%2.3. 什么是晶间腐蚀：奥氏体不锈钢焊接后在腐蚀介质中工作时，在离 焊缝不远处会产生晶间腐蚀。4.4. 奥氏体不锈钢的优缺点答：优点：（1）具有很高的耐腐蚀性；（2）塑性好；（3）加热时没有 同素异构转变，焊接性好；（4）具有一定的热强性；（5）不具有磁性 缺点：价格贵，切削加工困难，导热性差6.5. 奥氏体不锈钢晶间腐