《金属材料学》考试真题及答案

1、一、选择题1、细化晶粒对钢性能的贡献是 强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。2GCr15Cr 质量分数含量为 1。5%3、选择零件材料的一般原则是 使用性能要求 、工艺性要求 和 经济性要求等 .4、凡是扩大区的元素均使FeCSENiMn区的元S、E 点向 左上 方移动，例 Cr、Si、Mo 等元素。S，E5、铝合金可分铸造铝合金和变形铝，变形铝又可分 硬铝 、 超硬铝 、 锻铝防锈铝.6、H62是表示 压力加工黄铜 的一个牌号，主要成份及名义含量是 Cu62Zn38。7、在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti、VNbN 等,这些元素的主要作

2、用细化组织和相间沉淀析出强化。8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应 、石墨应力集中效应 要比灰铁得多。9铝合金热处理包括 固溶处理和时效硬化两过程和钢的热处理最大区别是铝合金没有素异构相变。1钢的合金化基本原则是多元适量复合加入在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有 TiVNb等，细化晶粒对钢性能的作用是 既强化又韧化。2TiNbVMoWCr、 （5。钢中二元碳化物分为两类：r/r cM0.59 为简单 点阵结构，有MCMC2型；r/r 0.59cM结构，有M C、 M C 和 MC23 67 33型。3、选择零件材料的一般原则是 使用性能要求 、工艺性要求和 经济性要求等汽车

3、变速箱齿轮常用 20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理.4、奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是 晶界析出 CrC ，导致23 6晶界区贫Cr，为防止或减轻晶界腐,在合金化方面主要措施有降低碳量、加入TiVNb强化物元素 。5、影响铸铁石墨化的主要因素有 碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注要经过孕育处理和 球化处理。6铁基固溶体的形成有一定规律影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有： 溶剂与溶质原子的阵结构、原子尺寸因素、 电子结构。7、对耐热钢最基本的性能要求是 良好的高温强度和塑性、 良好的化学稳定性。常用的抗氧化合元素是Cr、Al、Si。1、

4、钢中二元碳化物分为二类：r / rCM0.59，为简单点阵结构，有MC和型 ；r / r CM0.59， 为复杂点阵结构，有MC、M和 M C型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、 熔点高和稳定性好。37 323 62、凡能扩大区的元素使铁碳相图中S、E点向左下 方移动，例MnNi 等元素（列出2个；使区缩小的元素使SE点向 左上方移动例Cr MoW等元素（列出3个。3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向。4、高锰耐磨钢（如 ZGMn13）经水韧处理后得到 奥氏体 组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而磨，其原因是加工硬化及奥氏体中析

5、出K和应力诱发马氏体相变。55CrNiMo （写出一个。6QT6003是 球墨铸铁 ,“600”表示抗拉强度600MPa “3”表延伸率 3H68是 黄铜，LY12是硬铝 ,QSn4-3是 锡青铜。7、在非调质钢中常用微合金化元素有 TiV等（写出2个这些元素的主要作用是细化晶粒织和弥散沉淀强化。8、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程，和钢的热处理最的区别是 加热过程中没有同素异构转变。1、钢的强化机制主要有 固溶强化 、 位错强化 、 细晶强化 、 沉淀强化 . 其中 细晶强化对性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。2、提高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织，满足力学性能要求能采取比较缓

6、慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向.3滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5%左右滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指 碳物液析、碳化物带状 、 碳化物网状。4、选择零件材料的一般原则是 满足力学性能要求、 良好的工艺性能 经济性和环境协调性等其它因素。5、凡是扩大区的元素均使Fe-C相图中SE点向左下方移动，例MnNi 等元(写出2个)；凡封闭区的元素使SE点向 左上方移动，例CrMo 等元素（写2个）.S点左移意味着 共析碳含量降低。6QT6003 是 球墨铸铁600表示 抗拉强度不小于 600MPa3表示延伸率不小于3%。7H68是黄铜，LY12是硬铝，QSn4-3是锡青铜。8、在

7、非调质钢中常用微合金化元素有TiV等（写出2个，这些元素的主要作用是细晶强和沉淀强化.9、铝合金热处理包括固溶处理和 时效硬化两过程，和钢的热处理最的区别是没有同素异构转变。二、解释题1、高速钢有很好的红硬性,但不宜制造热锤锻模。高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。2、在一般钢中，应严格控制杂质元素 S、P 的含量。S（989）FeS1000力加工中产生热脆;PFeP3所以，一般钢中 S、P 常看作杂质元素，应严格控制的含量.3、9SiCr 钢和 T9 钢相比,退火后硬度偏高,在淬火加

8、热时脱碳倾向较大。9SiCrT9CrSiSiKSi6、奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 晶界腐蚀倾向比较大。1Cr18Ni9CrCr C236从而导致晶Cr1/8 规律的Cr1、40Mn2在 C较低时，Mn 可以细化珠光体.在 C%较高时，Mn 加强了C 促进奥氏体晶粒长大的作用，且降低了A140Mn22、40CrNiMo40CrNiMo 钢因含有Ni、Cr 能提高淬透性，正火后都能得到许多马氏体组织,使切削性能变差。3、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。球铁中,石墨呈球形,灰口铁石墨呈片状.球状石墨对基体的切割作用和石墨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

9、铸铁的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.由于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,因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒.5、H68、H70 俗称弹壳黄铜，常用于制造炮弹壳、子弹壳。H68H70 组织中只有单相壳、子弹壳等。1、高速钢的回火工艺常采用：回火温度 560左右，回火 3 次。560硬化。同时在 560左右回火,使材料的组织和性能达到了最佳状态。一次回火使大部分的残留奥氏体发2、在低合金高强度构件用钢中，Si、Mn 元素的加入量有限制，一般 Si1。1，Mn2%.SiMnSi1.1Mn2却显著地降低钢的塑性。

10、所以，在低合金高强度构件用钢中,Si、Mn3、Si 是非碳化物形成元素，但能有效地提高钢的低温回火稳定性.SiFeCFeC，即有效地阻止了x3FeC34、4Cr13 含碳量(质量分数）为 0.4左右，但已是属于过共析钢.CrSCr,S0。4C4Cr135、40 CrNi 钢淬火高温回火后常用水或油冷却。40 CrNiCr、NiCr、Ni40 CrNi火后快冷能抑制高温回火脆性，所以常用水或油冷却.4、高锰钢（ZGMn13）在 Acm以上温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。高锰钢在 AcmCMnMs温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K,使

11、奥氏体的合金度降低，Ms 上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体.1、试总结 Mo 元素在合金中的作用，并简要说明原因.Mo 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Mo 可以抑制有害元素在晶界的偏聚；Mo.Mo大。提高热强性,因为MoMoMoO 膜；3MoC2、高速钢的成分和热处理工艺比较复杂，试回答下列问题：W、Mo、VW6Mo5Cr4V2AC1样高?在 800左右，但淬火加热温度在 12001240，淬火加热温度为什么这560答案要点：1）WWCK6WCWMoWMo2钢热塑性较好，便于热压力加工或热塑性变形。V 显著提高红硬性、硬度和耐磨性，同时可有效降低过热敏

12、感性。2）W、Mo、V1000以上，故需要高的淬火加热温度。3)由于高速钢中高合金度M 的回火稳定性非常好,在 560左右回火,才能弥散析出特殊碳化物,产生硬560AR发生M 转变，二次回MAR内应力消除得更彻底。MAR控制在合适的量，并且使3、从合金化角度考虑,提高钢的韧度主要有哪些途径?TiNbVTiNbVNi。细化碳化物。碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利.W、Mo。C4、分析说明图中铝合金（Al4Cu)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130时效时铝铜合金的硬度与时间关系铝合金时效时，随温度的不同和时间的延长，新相的形成和析出经历以下几个阶段，从而使硬度发

13、生变化：1)形成铜原子富集区:为 G。P.区,导致点阵畸变,因而硬度提高.CuCu，它与基体仍然完全共格，产生的畸变比G.P升。CuAl2中硬度开始下降。故图中硬度进一步下降。1SiSi提高钢强度； Si提高钢的淬透性；可阻止铁素体形核和长大，使“C曲线右移；提高低温回火稳定性;因SiK提高淬火加热温度;，SiA1温度。提高抗氧化性,因为它可以形成致密稳定的氧化膜，同时可以提高FeO加热时易脱碳；Si2、画出示意图说明高速钢的铸态组织.简述高速钢中 W、V、Cr 合金元素的主要作用。高速钢在淬火加热时，如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有什么特征.高速钢铸态组织中有鱼骨状莱氏体 Ld

14、、黑色共析体、白亮马氏体和残余奥氏体组成（图略）.WWCK6WC，提高耐磨性。但是W.V2同时可有效降低过热敏感性。Cr 提高淬透性，提高耐蚀性和抗氧化性，提高切削性。高速钢在加热时如如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有不同的特征。欠热组织有大量的未溶和黑色组织。3、钢的强化机制主要有哪些?从合金化角度考虑,提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。如强碳化物形成元素 Ti、Nb、V、W、Mo 等。提高钢的回火稳定性。在相同强度水平下能提高塑性和韧度.Ni。4)细化碳化物。碳化物细小、园整、分

15、布均匀和适量对韧度有利.W、Mo。C%.4、从热力学和动力学条件分析壁厚铸件可得到石墨组织，而在壁薄时却得到白口组织？CFeCFeCCFeC3FeCC3有利于石墨形成。壁薄时,由于铁水冷却快，CFeC31、合金化基本原则是多元适量，复合加入。试举例说明 Mn-V 和 Si-Mn 的复合作用.（10 分）MnV：MnVMnMnVCVCSi-Mn：SiMnSiCMnSi-MnC、过热倾向降低，这样的合金复合在弹簧钢中得到了很好的应用。2、说明高速钢的铸态组织特征（3 分).有一批高速钢钻头，淬火后硬度比正常的偏低,估计是淬火加热有问题。淬火加热可能出现什么问题？（3 分） 怎样从金相组织上来进行判

16、断？（6 分）高速钢的铸态组织为：黑色组织（混合型）+白亮组织（M 和A）+莱氏体。R淬火后硬度比正常的偏低可能是欠热、过热或过烧等原因.欠热：晶粒很细小，KK49SiCr（10Si、Cr淬透性,D40mm ；Si、Cr回稳性，250回火，60HRC；油Si、CrSi工性相对也差些。适于制作形状较复杂、变形要求小工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。1、试总结 Ni 元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。（10 分)答案要点:基体韧度 Ni位错运动阻力，使应力松弛；ANiA1,扩大区，量大时,室温为 A 组织；淬透性G,使“C”线右移，CrNi回火脆性 NiMs ，Ar2、高速钢的热处理工艺比较复杂，试回答下列问题:（12 分，每小题 3 分）淬火加热时，为什么要预热？W6Mo5Cr4V2AC1样高?在 800左右，但淬火加热温度在 12001240,淬火加热温度为什么这560左右，并且进行三次,为什么?淬火冷却时常用分级淬火，分级淬火目的是什么?1）高速钢合金量高，特别是 W，钢导热性很差.预热可减少工件加热过程中的变