《金属材料学》习题答案

《金属材料学》习题答案

1.简述什么是材料科学

研究材料组分、结构、性能相互关系和变化规律的科学，是一门基础应用学科。

2.什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？

凡与工程相关的材料均可称为工程材料。按性能可分为结构材料和功能材料；按化学方

法分为金属材料，陶瓷材料，高分子材料和复合材料。

3.什么是新材料？开发新材料的重要意义是什么？

新材料：相对于传统的材料而言。经过新工艺新技术制造的整合原有材料的功能的材料。

意义：对高科技和新技术的发展具有非常关键的作用；是发展高科技的物质基础；是国家在科

技领域处于领先地位的标志之一。

4.钢的分类方法很多通常有哪些分类？

按冶金方法分：平炉、转炉、电炉（镇静钢、半镇静钢，沸腾钢）。

按化学成分分：碳钢（普通碳钢，优质碳钢），合金钢（合金元素，合金含量）；

按质量分：普通质量钢，优质质量钢，高级优质钢。

按金相分：退火态（P+F,珠光体钢，P+Fe3C）,正火态（珠光体钢，贝氏体钢，

奥氏体钢）；冷却时有无相变（铁素体，马氏体，奥氏体，双相钢）；

按用途分：工程结构钢，机器零件用钢，工程模具用钢，特殊用钢（不锈钢，耐热钢、

磁钢）。

5.通常钢中的P,S控制钢的质量，按质量等级碳素钢，合金钢的钢材质量可分为哪些等

级，P,S含量是如何控制的？

可分为：普通质量钢，优质钢，高级优质钢三个等级。

碳素钢合金钢

S%P%S%P%

普通质量钢0.0450.0450.0450.045

优质钢0.0350.0350.0350.035

高级优质钢0.03()0.03()0.0250.025

6.合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪儿种？

可分为五种情况：1）形成非金属夹杂物（如氧化物、氮化物和硫化物等），2）溶入固熔

体，3）形成碳化物，4）自由存在，5）金属间化合物。

7.按化学成分如何区分低中高碳钢和低中高合金钢？

碳钢：（含碳量）低碳钢W0.25%,中碳钢0.3—0.6%,高碳钢20.6%；

合金钢：（合金元素）低合金钢<5%,中合金钢5—10%,高合金钢>10%

8.利用晶界偏聚理论解释钢的第二类回火脆性以及硼钢的淬透性问题

钢的溶质原子在晶界的浓度大大超过在基体中的平均浓度的现象，称为晶界偏聚。淬火

钢在淬火、回火过程中，Ni、Cr、Sb、Sn>P等都向原A晶界偏聚，产生晶界偏聚现象，Ni、

Cr不仅H身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。这就造成了回火钢晶界结合力降低，出现脆性。

重新加热时，可以使偏聚的合金元素重新均匀化，消除偏聚，从而消除回火脆性。

9.钢中常见的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、

Mo、Cr、AkSi等，回答下列问题:

（1）上述哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？

奥氏体形成元素：C、N、Mn、Ni、Cu、Co；铁素体形成元素Hf、Zr>Ti、Ta、Nb、V、

W、Mo、Cr>AkSio

（2）哪些元素能与a-Fe形成无限固熔体？哪些元素能与Y-Fe形成无限固熔体？

能与a—Fe形成无限固溶体Cr、V；

能与丫一Fe形成无限固溶体Co、Mn>Ni。

(3).上述元素哪些是碳化物形成元素?哪些是非碳化物形成元素?如何鉴别他们与碳的亲

和力大小或强弱?请按由强到弱将他们排列。

碳化物形成元素：Ti、V、Cr、W、Nb、Mo、Zr、Mn；

非碳化物形成元素：Ni、Cu、Co、Al、Si；

碳化物形成元素在原子结构上均含有未填满的d电子层。与Fe原子相比，次电子层越不

满，形成碳化物能力越强和碳的结合力越大，所形成的碳化物越稳定。强到弱将他们排列：

Hf.Ti,Zr,Nb,V,Mo.W,Cr,Mn。

(4).分析上述元素对Fe—C相图临界点Ai,A3及S、E点影响。

奥氏体形成元素使Al,A3点下降，A4上升；

铁素体形成元素使Al,A3点上升，A4下降；

非碳化物和碳化物形成元素均使S、E点左移。

10.合金钢中常见的碳化物形成元素有哪几种类型？并按其稳定性强弱排序。

稳定性强弱排序：MOM20M60M23c6>M7c3>MjC。

11.合金元素中碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及Si元素是如何影响钢中碳在奥

氏体中扩散的？

合金元素的加入改变了碳在钢中的扩散速度，也影响奥氏体的形成速度。碳化物形成元

素Cr、Mo、W、Ti、V等，由于和碳有较强的亲和力，因此显著减慢了碳在奥氏体中的扩散

速度，故奥氏体的形成速度大大减慢：

非碳化物形成元素Co和Ni提高碳在奥氏体中的扩散速度，增大了奥氏体的形成速度。

Si对碳在奥氏体中的扩散速度影响不大，故对奥氏体的形成速度几乎无影响。

12.试述Cr,Ni元素对淬火马氏体的亚结构影晌。

Cr降低奥氏体层错能，亚结构为位错。Ni提高奥氏体层错能，亚结构为挛生。

13.通过合金化使钢强化的方法有哪些？

固溶强化：溶质原子溶入基体金属中形成固溶体能强化金属。

晶界强化：金属晶粒越细，晶界越多，阻碍位错运动的作用也越人，从而导致屈服点的

提同。

第二相强化：分为沉淀强化和弥散强化，共同特点是第二相对位错的阻碍作月。

位错强化：位错的数量与组态对钢塑变抗力的影响。

14.加热时合金元素对钢奥氏体晶粒长大有什么影响?并简要说明影响原因？

强碳化物形成元素Ti、Zr、Nb等抑制了碳在钢中的扩散，强烈阻止了奥氏体晶粒的长大,

合金元素Mo、W、Cr的作用适中；非碳化物形成元素Ni、Cu、Co的作用较弱；相反P、N、

Mn等却促进奥氏体晶粒的长大。

15.简要说明合金元素对珠光体转变速度，转变温度及转变产物中碳化物类型的影响？

除Co、Al外，合金元素都能使等温转变曲线即TTT曲线右移，降低了钢的临界冷却速

度，提高了奥氏体的稳定性，增加了钢的淬透性。

合金元素均使等温转变1力线下移，也就是转变温度下降，转变速度也变慢。珠光体转变

产物按转变温度分为珠光体、索氏体和屈氏体。它们的碳化物均为渗碳体只是层片随转变温度

下降越来越细。当含NiMn量超过一定量时扩大奥氏体区元素得到单相，室温就没珠光体转变;

而当加入WM。等由于珠光体区显著右移，而贝氏体区的右移不明显时也没有真正意义的珠光

体转变，而得到贝氏体组织。

16.为什么说W18Cr4V钢中会出现莱氏体？

W、Cr、V是缩小奥氏体区的元素，使A3线上升，S点左移，大部分元素均使ES线左

移，E点左移意味着出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2%时就可以

出现共晶莱氏体。保持到室温时W18Cr4V钢(含碳0.7—0.9%)中会出现莱氏体。

17.以40Cr与9SiCr为例分析调质钢与低合金工具钢化学成分，热处理，使用状态下组织

性能主要差别？

40Cr：含碳0.4%,含Cr小于1.5%。调质钢。预备热史理：退火或正火，最终热处理：调质

处理。使用状态组织为回火索氏体。具有强度、塑性和初性的良好配合。

9SiCr：含碳量0.85-0.95%,含Sil.2-L6%含CrO.9-L25%。低合金工具钢。预备热处理：正火

和球化退火，最终热处理：沙火+低温回火。使用状态组织为回火低温回火马氏体+碳化物。

具有强度、硬度、耐磨性的良好配合。

20.为什么4Crl3变为过共析钢？

所有合金元素使E点左移，钢中含碳量小于0.77%时，钢就会变为过共析钢而析出二次

渗碳体。4CH3不锈钢，由于含CH3%,致使共析点移至0.4%C附近，从而使4cl43变为过

共析钢。

八22.简述合金元素对马氏体分解的影响？

碳化物形成元素Mo、Mn>W、Cr、V提高回火稳定性，要达到同样硬度回火温度和时

间需要升高。低温回火时，碳原子扩散缓慢。只发生偏聚和短程扩散，合金元素对马氏体分解

几乎没有影响；中高温时随着碳原子的扩散，合金元素对马氏体分解产生影响。

①非碳化物形成元素Ni,Co,Cu等影响较小(Si除外)。

②碳化物形成元素将强烈阻碍马氏体分解和碳化物析出长大。即推迟C从M中析出，如一般

碳钢中C从M析出完全析出的温度范围是(25()〜3()()℃),而含碳化物形成元素的钢中C从

M中析出的温度提高到(400-500℃),有时即使到550c或更高温度也难以使C完全从a相

中析出，表现为回火稳定性高。

③Si阻止马氏体分解，Fe-Si结合力大于Fe-C,阻止£-FexC形核长大，Si可进入£-FexC,但

不溶Fe3C,析出时阻止M分解。

23.高碳高合金钢淬火后，钢中含有大量的残余奥氏体，采用什么热处理工艺消除？

多次高温回火或深冷处理。

24.提高钢马氏体淬透性的元素有哪些？

B,Mn,Mo,Cr对增加钢的淬透性最强，Si和Ni次之。

采用提高奥氏体稳定性的强碳化物形成元素(Mo,Cr)与强化铁素体形成元素(Mn,Si,Ni)

配合，可以在很大程度上提高马氏体的淬透性。

25.为了使大截面钢正火得到贝氐体组织，为什么硼元素是不可缺少的？

B元素使珠光体曲线显著右移，推迟了珠光体的转变，但不使贝氏体的转变曲线右移。

正火时则可以得到贝氏体组织。

26.微量元素在钢中的有益效应主要有哪几方面？

1.净化作用B,RE

2.变质(降低晶粒度，控制柱状晶生长)

3.控制夹杂物的形态和分布(力口Mn,控制氧化物)

27.微量B,RE等元素是如何使钢净化的？

(1).B,RE与O或N,形成氧化物或氮化物。

(2).B,RE等能与As,Sb,Sn,Pb,Bi形成金属间化合物。

28.普碳钢和普低钢性能上主要有什么差别？

普碳钢是碳素构件用钢，常以热轧状态供货，i般不经热处理强化。

普低钢是低合金构件用钢，是低碳、低合金元素的钢种，可进行正火、调质处理。

性能上的主要差别为普低钢的强度，尤其是屈服点大大高于含碳量相同的普碳钢。

29.简述我国普低钢(低合金高强度钢)的合金化特点(或化学成分特点)

(1).低碳低合金元素，基本上不加银，络，经济性能较好。

(2),主加合金元素是锦c提高强度，降低脆性转变温度。

(3).为改善钢的耐大气腐蚀性能，应加入铜和磷。

(4).加入微量稀土元素可以脱硫去气，净化钢材。

综上，普低钢的合金化特点为：低碳，合金化时以镒为基础。适当加入铝，锐，钛，银，

铜，磷及稀土元素，其发展方向是多组元微量合金化。

30.下列是普碳钢(指出各钢号中合金元素的主要作用)指出数字字母代表的意义。

①Q235—A.F,Q屈服强度，Q235：屈服强度是235MPa,A：等级是A,F：沸腾钢。

②Q235—D.Tz,Q屈服强度，Q235：屈服强度是235Mpa,D：等级是D,Tz：特殊镇

静钢。

③Q235—B.b,Q屈服强度，Q235：屈服强度是235Mpa,B：等级是B,b：半镇静钢。

31.下列是普低钢，指巴各钢号中合金元素的主要作用?使用状态组织？

①16Mn,Mn：固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。使用状态组织F+P

②09MnCuPTi,Mn；固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。Ti：提高强度，细化晶粒，

降低脆性转变温度。P：改善钢的耐大气腐蚀性能Cu：改善钢的耐大气腐蚀性能。使用状态组

织F十P。

③lOMnPNiRE：Mn：固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。P：改善钢的耐大气腐蚀

性能，RE：脱硫去气，净化钢材。Ni：提高基体韧性。使用状态组织F+P

©15MnV：Mn：固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。V：提高强度降低脆性转变温

度。使用状态组织F+P

⑤14MnMoVBRE：Mn：固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。V：提高强度降低脆性

转变温度。Mo：提高回火稳定性，防止第二类回火脆性。B：可以改变晶界状态，减少晶界偏

聚。形成贝氏体组织。RE：脱硫去气，净化钢材。

@18MnMoNb：Mn：固溶强化，细化晶粒，使钢共析点左移。Nb：提高强度降低脆性转

变温度。Mo：提高回火稳定性，防止第二类回火脆性。低碳回火索氏体。

32.简述微合金化低碳高强度钢强韧化特点？

①低碳，提高钢的韧性和焊接性能。

②加入合金元素，提高强度和沉淀强化。

③控制轧制和控制冷却。

33.常规热轧钢与控制轧制冷却钢组织性能上的基本差别。

常规热轧钢与控制轧制冷却钢组织性能上的基本差别在于前者铁素体晶粒仅仅在奥氏体

晶界上形核，后者由于控制轧制，奥氏体晶粒被形变带划分几个部分，铁素体晶粒可在晶界和

晶粒上同时形核，从而形成了晶粒非常细小的组织。控制轧制后空冷可使铁素体晶粒细化到

5gm左右。最终导致控制轧制冷却钢强度和韧性都得到显著提高。

34.下列是什么钢，钢中合金元素的主要作用、使用状态？

①45含碳量().45%的优质碳素结构钢，使用状态组织为回火索氏体。

②40Cr含碳量0.4%的合金结构钢(调质钢)，使用状态组织为回火索氏体。Cr：提高淬

透性和回火稳定性。

③40CrM。调质钢，使用状态组织为回火索氏体。Cr：提高淬透性和回火稳定性。Mo：

提高回火稳定性，防止第二类回火脆性。

@40MnVB调质钢，使用状态组织为回火索氏体。Mn：提高淬透性，强化基体。V：细

化晶粒，B：可以改变晶界状态，减少品界偏聚。

@20MnV渗碳钢，心部回火马氏体，表层回火马氏体、参与奥氏体、碳化物。Mn：提

高淬透性，强化基体。V：细化晶粒。

@20MnTi渗碳钢，回火马氏体。Mn：提高淬透性，强化基体，Ti细化晶粒。

⑦65Mn弹簧钢，心部回火马氏体，表层回火马氏体、参与奥氏体、碳化物。Mn：提高

淬透性，强化基体。

⑧6()Si2Mn弹簧钢，回火屈氏体。Mn：提高淬透性，强化基体；Si：提高回火稳定性，

提高弹性极限。

@GCrl5,格轴承钢，含碳量0.95—1.05%,Crl.5%,回火马氏体，碳化物，残余奥氏体,

Cr提高淬透性和回火稳定性。

⑩GCrl5SiMn,轴承钢含铭量1.5%,回火马氏体，碳化物，残余奥氏体。Mn：提高淬透

性，强化基体。Si：提高回火稳定性，弹性极限。Cr：提高淬透性和回火稳定性。

35.为什么低碳马氏体钢(如15MnVB,25MnTiB)经淬火加低温回火具有最佳的硬度，塑

性及韧性的配合?低碳马氏体是经淬火加低温回火后具有高密度位错的板条马氏体；这类马氏

体具有高强度与良好的塑性韧性结合。

板条内部有回火和自回火析出的均匀分布的碳化物；板条间存在少量残余奥氏体薄膜。

保证其具有最佳的硬度、强度和塑性韧性的配合。

37.弹簧为什么需要很高的冶金质量及表面质量？弹簧钢的主要性能要求是什么？为什

么弹簧钢中碳含量一般在0.5—0.75%之间？

答：这主要是关系其疲劳性能。冶金质量越高，夹杂物越少，裂纹源越少，表面质量越

高疲劳源也越少。

基本性能要求有：高的弹性极限；高的屈强比；高的疲劳强度；高的淬透性；足够的塑

性和韧性；还要有一定的冶金质量和表面质量。

含碳量在0.5〜0.75%的范围是为了保证经淬火和中温回火后具有足够的弹性减退抗力，另一方

面，足够的碳可以和合金元素形成碳化物，提高中温回火强度。但过多的碳，会形成过多碳化

物，疲劳性能变差。

38.简述工程结构用钢，调质钢，弹簧钢与刃具用钢在化学成分，热处理工艺，性能以

及使用状态的组织有什么差别？

化学成分热处理工艺性能使用状态组织

工程结构用钢低碳钢热轧处理或高一定的综合力铁素体+少量

温回火，正火、学性能，耐腐珠光体

调质处理蚀，良好的加

工工艺，冷变

和焊接性能

调质钢中碳钢淬火+高温回较高的强度、回火索氏体

火韧性，耐磨性

弹簧钢中高碳钢回火+中温回较高的弹性极回火屈氏体

火限，同的疲劳

抗力

刃具钢高碳钢球化退火，淬耐磨性.，高强回火马氏体+

火回火度，红硬性颗粒状碳化物

+残余奥氏体

39.滚动轴承钢的主要性能要求是什么？

1)高而均匀的硬度和耐磨性；

2)高的接触疲劳强度；

3)高的弹性极限和一定的韧性；

4)尺寸稳定想好；

5)一定耐蚀性；

6)良好的冷热加工性能。

40.为什么工具钢淬火加热温度选择在A+碳化物两相区？

两相区为奥氏体加碳化物。①细化晶粒②有高的强度和硬度。

41.高速钢的铸态组织是什么?正常淬火回火后的组织是什么？

高速钢的铸态组织很复杂，一般为鱼骨状莱氏体，黑色的3共析体及白色的马氏体和残

余奥氏体所组成。

正常淬火回火后得到回大马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。

回火后从马氏体和残余奥氏体中析出合金碳化物。

42.为什么高速钢淬火后要选择560℃回火?并在此温度下进行三次和多次回火？

高速钢淬火后在560C回火时硬度强度明显升高。为了使高速钢具有高硬度，高强度与高

的红硬性，•般都在回火硬度峰值处560℃进行回火。因高速钢淬火组织中含有大量残余奥氏

体，而且稳定，所以在560℃回火一次并不能使很多残余奥氏体转变。为了尽量的减少高速钢

组织中的残余奥氏体，一般要进行三次560℃回火。

高速钢正常回火组织是回火马氏体和颗粒状碳化物及少量残余奥氏体。

44.高速钢W18Cr4V的AG在800c左右，但淬火加热温度在1280c左右，淬火加热温度

为什么这样高？

决定刃具切削性能的主要指标是硬度和红硬性。

提高淬火加热温度的目的是为了得到高合金度的奥氏体。以便淬火后获得高合金度的马

氏体，为工具的高红硬性创造条件。选择高淬火加热温度的总的原则是在不发生过热条件下尽

可能的高，以提高钢的红硬性。

45.如果想选择W18Cr4V钢作为冷作模具钢使用，热处理工艺应该如何选择，为什么？

高速钢(W18G4V)经一般的热处理后主要缺点是韧性不足，所以作为冷作模具钢用的高速

钢应在工艺上或成分上适当调整。为了改善高速钢的韧性，可降低淬火温度。高速钢在较低温

度下加热淬火，未溶碳化物较多，因此基体中的碳及合金元素鸽，铝，机的含量都较少，于是

回火析出的碳化物量也少，二次硬化的效应就减弱一些，与此相反冲击韧度值却上升了。所以

高速钢冷挤压模具可采用略低于高速钢刃具淬火温度进行淬火。

46.Crl2MoV是冷作模具钢，如要求具有较高的强度和韧性采用什么样的热处理工艺?

如要求具有高的红硬性及二次硬化效果应采取什么样的热处理工艺？

(1).采用较低淬火温度却低温回火，即一次硬化处理。

(2).采用高温加热淬火后多次高温回火，硬度增大，红硬性高且达到二次硬化的效果。

47.什么是基体钢?与高速钢相比主要的性能特点是什么？

基体钢一般是指成分相当于高速钢淬火组织中基体成分的钢种。凡是在高速钢淬火组织

基的成分基础上，适当调整碳化物及合金元素含量以改善性能的钢种都可以称为基体钢。

与高速钢相比，基体钢的过剩碳化物较少，颗粒细小，分布均匀，所以冲击韧性和疲劳

强度都较好，同时也保持了较高的耐磨性和红硬性。基体钢不仅用于冷作模具钢，也可以用于

热作模具钢。

48.下列是什么钢，钢口合金元素的主要作用，使用状态？

①T10A,优质碳素工具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体；

②9SiCr低合金工具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，Cr：提高淬透性，

强度硬度。Si：提高淬透性，强度硬度。

③9Mn2V,低合金工具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，Mn：提高淬透

性，强韧性。V：细化晶粒，耐磨。

©CrWMn,低合金工具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，Mn：提高淬透

性，强度。Cr：提高淬透性，强度硬度。W：提高耐磨性。

⑤5Cr2W8V,热作模具钢。回火索氏体，W：提高耐磨，回火稳定性。Cr：提高钢的高

温强度，淬透性，抗变形磨损能力，抗热疲劳和韧性。V：提高钢的高温强度，硬度和回火稳

定性，细化晶粒。

⑥Crl2MoV冷作模具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，V：细化晶粒，

耐磨。Cr：提高淬透性，强度硬度。Mo：提高淬透性，回火稳定性。

⑦5CrNiM。热作模具钢。回火索氏体，Cr：提高钢的高温强度，硬度和回火稳定性，抗

变形磨损能力，抗热疲劳和韧性。提高淬透性，强化基体。Ni：提高钢的韧性。Mo：提高钢

的高温强度，硬度和回火稳定性，防止第二类回火脆性。

⑧W6Mo5Cr4V2高速工具钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，W：提高耐

磨、红硬性，提高回火稳定性，产生弥散强化。Mo：提高耐磨，红硬性，细化组织，提高强

韧性。V：提高耐磨性，硬度，红硬性。细化晶粒，降低过热敏感性。Cr：提高淬透性和耐磨

性，提高耐蚀性能减少粘刀，改善刀具切削能力。

⑨4Cr5MosiV,热作模具钢。回火索氏体，Cr：提高钢的高温强度，硬度和热稳定性，

抗变形磨损能力，抗热塑形变形能力，抗热疲劳和冲击韧性。高的淬透性，一定导热性。Mo：

提高钢的高温强度，硬度和回火稳定性，消除回火脆性°Si：提高淬透性，强化基体，提高抗

烧蚀能力。V：提高钢的高温强度，硬度和回火稳定性，细化晶粒。

⑩6Cr4W3Mo2WNb(65Nb)基体钢。回火马氏体+细粒状碳化物+少量残余奥氏体，Cr：提

高强度，淬透性，耐磨性。

49.金属的化学腐蚀和电化学腐蚀的主要差别？

化学腐蚀的特点是金属腐蚀过程中没有电流流动，并且腐蚀产物直接在金属表面产生。

电化学腐蚀是有电流产生的腐蚀过程，比化学腐蚀更严重，更普遍的形式。

50.金属腐蚀破坏的基本类型主要有哪几种？

①均匀腐蚀：均匀腐蚀是一种最常见的腐蚀。特点是腐蚀发生在与腐蚀介质相接触的整

个金属表面上，使金属有效截面不断减少，直到破坏。

②晶间腐蚀：沿金属晶界进行的腐蚀，危害性很大，容易造成设备突然事故的破坏形式。

③点腐蚀：又称孔蚀，是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀形式。往往是由不锈钢表

面钝化膜局部破坏所引起的，另外不锈钢表面的缺陷，疏松，非金属夹杂物等也是引起点蚀的

重要原因。

④应力腐蚀：指处于拉应力状态下的金属在特定的腐蚀介质中，沿某些显微路径发生腐

蚀而导致破坏。

⑤磨损腐蚀：同时存在着腐蚀和机械磨损，两者相互加速的腐蚀。

⑥腐蚀疲劳：在交变应刀作用下金属在腐蚀介质中的破坏形式。

51.铁素体不锈钢的主要缺点是脆性问题，主要有哪几种脆性，怎样产生的？

①高温脆性(925℃脆性)：高Cr铁素体钢，当加热到9()()-1()()0℃以上，然后冷却到室

温，会呈现严重的脆化，其抗蚀性急剧降低。原因：对含有较多间隙原子的铁素体不锈钢，从

高温冷到室温时会在晶界处或位错上析出高Cr的碳化物或氮化物引起脆性。

②。相析出：铁素体不锈钢在550—850C长期停留，将从3铁素体中析出。相，。相硬度

大，析出时易变形，使钢变脆。。相形成是缓慢的，温度越低形成速度越慢。已形成。相而变

脆的钢，在850℃以上保温时间不少于lh,则。相会重新溶解，使钢的塑性，韧性恢复正常。

③475℃脆性：高Cr铁素体钢中，015%时，在400〜525℃温度范围长时间加热或在此

温度范围内缓冷时，钢在室温下变得很脆，最高脆化温度在475℃左右，称为475c脆性。原

因：在475℃加热时，在铁索体内的Cr原子趋于有序化，形成许多富Cr小区域，它们与母相

共格，引起点阵畸变和内应力，使钢的韧性降低强度升高。

53.奥氏体不锈钢在使用过程中经常发生的腐蚀破坏形式有哪几种？

有晶间腐蚀，应力腐蚀，点腐蚀。

54.什么是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，防止方法有哪些？

晶间腐蚀：敏化处理后的奥氏体不锈钢，由于晶界析出大量的Cr23c6,使得晶界附近区

域贫Cr,造成晶界区域耐蚀性降低，易发生腐蚀的现象。

消除方法(1)固溶处理；(2)降低含碳量，(3)加Ti,Nb稳定化处理(4)改变晶界上

碳化物析出数量及分布形态，减少在晶界的析出.

55.什么是奥氏体不锈钢的稳定化处理？

奥氏体不锈钢的稳定化处理是针对加钛和银的18-8奥氏体不锈钢而设计的一种热处理

工艺。加钛和车尼的目的是让钢中的钛和铝形成稳定的TiC和NbC,而不形成或形成少量的

C匕3c6,这样就可以防止18—8型钢的晶间腐蚀。只要将纲的温度加热到高于Cr23c6溶解温度,

低于NbC的溶解温度，并在此温度保温几个小时再冷去J至室温就可以实现，这种处理称之为

稳定性处理。

56.比较F,M,A不锈钢的各自性能特点？

铁素体不锈钢性能特点：耐蚀性和抗氧化性较好，特别是抗应力腐蚀性能和切削加工性

能为优于奥氏体不锈钢。但由于存在着脆性，缺口敏感性人和焊接性能差等缺点在生产上和应

用上受到很大的限制。

马氏体不锈钢性能特点：既抗腐蚀又能热处理强化的不锈钢。这类钢的耐蚀性，塑性和

焊接性能较奥氏体、铁素体不锈钢差，但由于它具有较好的力学性能和耐蚀性的结合，所以是

机械工业中广泛使用的一类钢。

奥氏体不锈钢性能特点：应用最广泛，具有较好的耐蚀性，具有冷加工成型性，可焊性

等一系列优点。除作为耐蚀构件外，这类钢还可用于高温作为承受低载荷的热强钢。缺点是强

度低，不能用于淬火强化，但可通过变形强化(冷加工硬化)达到提高强度的目的。使用中有晶

间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀等倾向。

57.A-M沉淀硬化不锈钢的性能特点？

含碳量低，在室温下主要是不稳定的奥氏体组织，因此有良好的塑性和压力加工性能，

焊接性能。既具备奥氏体不锈钢好的切削性能又具备马氏体不锈钢高的强度。

58.下列是什么钢种?钢中合金元素的作用?使用状态组织？

14Crl7Ti,铁素体不锈钢，F+碳化物，Cr提高钢的钝化性能。Ti：消除晶间腐蚀。

I2C113,F+M,Cr提高钢的钝化性能。

20Crl3,30CH3,马氏体不锈钢，M,Cr提高钢的钝化性能。

40Crl3,马氏体不锈钢，M+碳化物，Cr提高钢的钝化性能。

95cli8,马氏体不锈钢，M+碳化物，Cr提高钢的钝化性能。

14Crl7Ni2,马氏体不锈钢，M+碳化物，Cr提高钢的钝化性能。Ni：扩大丫区元素，加

热至高温得到较多或完全的丫相，淬火后得M。

!Crl8Ni9Ti,奥氏体不锈钢，在18—8型基础上增加Ti和Ni。Ni是A形成元素。Ti：消

除晶间腐蚀。

06Crl8NiI0,奥氏体不锈钢，在18—8型基础上增加Ni,降低含碳量。Ni是A形成元素。

12Crl8Nil2Mo2Ti,奥氏体不锈钢，在18—8型基础上增加Ni、Mo、Ti提高钢的钝化性

能，Ni是A形成元素。Ti：消除晶间腐蚀。Mo：提高钢在硫酸盐酸和某些有机酸中的耐蚀性

及抗点蚀能力。

12Crl8MnlONi5N,奥氏休不锈钢，在18—8型基础上增加Mn,N,提高钢的钝化性能。

Mn、N：消除晶间腐蚀，是A形成元素，代替昂贵的Ni。

59.提高耐执钢执强性的主要方法？

基体强化「提着基体金属原子间的结合力，降低固溶体的扩散过程。熔点高，自扩散系

数小能提高钢的再结晶温度的合金元素固溶于基体后都能提高钢的热强性。

第二相沉淀强化：要求第二相稳定，不易聚集长大，能在高温下长期保持细小均匀的弥

散状态，起到强化的效果。

晶界强化：可用以下方法来强化：晶界强化，填充晶界空位，晶界沉淀强化。

6().金属的强度是由晶界和晶内强度组成，如何提图耐热钢的晶界强度？

①强化晶界：在耐热钢中加入硼，稀土元素与S,P等低熔点杂质形成高熔点稳定化合物，

就可净化晶界强化。

②填充晶界空位：晶界上空位较多，有利于扩散和蠕变裂纹的扩展，加入适当的B元素

稳定和填充晶界空位，使晶界强化。

③晶界沉淀强化：在晶界沉淀析出不连续骨状强化相，也可以强化晶界，使裂纹沿晶界

扩展受阻。

61.为什么随着温度的提高，时间延长的钢的强度要下降？

随着温度的升高，钢的原子间结合力降低，原子扩散系数增大，从而导致钢的组织由亚

稳杰向稳态过渡。如第二相的聚集长大，多相合金中的成分变化；晶粒和亚结构粗化及发生再

结晶等这些因素都导致钢的强度的下降；

温度越高时间越长晶界滑动和迁移就越明显，导致钢的强度下降越多。

62.低碳珠光体热强钢在使用中组织不稳定性(使用中出现的主要问题)有哪些？

1.珠光体球化及碳化物的聚集长大：珠光体耐热钢在长期高温下工作，多发生层片状珠

光体球化和片状渗碳体的聚集长大。珠光体球化程度越大，钢的抗蠕变能力和持久强度降低越

明显。

2.石墨化：是渗碳体分解造成的，钢组织变化中最危险的组织。

3.合金元素在固溶体和碳化物相中的扩散和再分配：合金元素重新分布的结果使强化固

溶体的M。元素减少，因而降低了钢的热强度。

63.F、M、A耐热钢中有哪一种钢的基体热强性好?为什么？

丫一Fe基的奥氏体耐热纲好。Y—氏基比a—Fe基具有更高的热强性。其原因是丫一尺

晶型的原子间结合力比a-Fe大；Y—Fe中铁及其他元素原子的扩散系数小，再结晶温度高,

可达800℃以上，而a-Fe再结晶的温度仅为450—600℃。Y-Fe基耐热钢还有较好的抗氧

化性，高的塑性和韧性，良好的可焊性等。

64.奥氏体耐热钢及合金按强化相可分哪几种类型？

1.固溶强化型GH1015：低碳，主加元素为格操的奥氏体组织的钢。

2.碳化物沉淀强化型GH2036：既含有较高的络，馍以形成奥氏体；又含有鸨，钥，锯，

帆等强碳化物形成元素，是以碳化物为沉淀强化相的奥氏体铁基高温合金。

3.金属间化合物沉淀强化型GH213O：含碳量很低，含银较高，还有一定的铝，钛，鸨，

硼等元素。

GH高温，第一个数字1：固溶强化型，第一个数字2：沉淀强化型

65.为什么以金属间化合物为强化相的奥氏体耐热钢比以碳化物为强化相的奥氏体耐热

钢热强性好？

''金属间化合物本身熔点高，所以热强性高，金属间化合物的原子半径跟铁比较接近扩散

慢，不像碳化物中的碳那些小尺寸原子那样容易扩散迁移、聚集长大，因此稳定性更高。

66.下列是什么钢?使用状态下的组织？

15CrMo低碳珠光体耐热钢，F+P；

12CrlMoV低碳珠光体耐热钢，F+P；

4Cr9Si2马氏体耐热钢(阀门钢)，M+碳化物；

15CrllMoV马氏体耐热钢(叶片钢)，M+碳化物；

40Crl4Nil4W2Mo奥氏体耐热钢，A+碳化物，碳化物沉淀强化；

4Cr25Ni20(A351/HK40)奥氏体耐热钢，A+碳化物，碳化物沉淀强化；

06Crl5Ni26MoTi2AlVB(GH2132)奥氏体耐热钢，A+碳化物，金属间化合物强化。

67.下列是什么钢?括号中合金元素的主要作用？

15CrMo低碳珠光体热强钢，Cr,Mo：提高基体的原子结合力，使扩散难以进行，达到

固溶体复合合金化的目的。

12CrlMoV低碳珠光体热强钢，Cr,Mo：提高基体的原子结合力，使扩散难以进行。V：

形成稳定的碳化物，一方面减少钢中渗碳体型碳化物：另一方面可以有效阻碍固溶强化元素向

碳叱物相中过渡。

40CH3马氏体不锈钢，Cr：形成单一马氏体组织，可以提高基体电极电位，形成防腐蚀

的钝化膜。

12cH8Ni9Ti奥氏体不锈钢，Cr,Ni：形成奥氏体组织元素，使其耐腐蚀达到较高水平，

有助于钢的钝化。Ti防止高辂奥氏体的晶间腐蚀。

06Crl5Ni35W2Mo2Ti2A13B(GH2135)奥氏体耐热钢,Al,Ti：在时效中与Ni形成丫'相

沉淀强化，提高热强性。Cr提高基体电极电位，形成防腐蚀的钝化膜。V：形成稳定的碳化物,

一方面减少钢中渗碳体型碳化物：另一方面可以有效阻碍固溶强化元素向碳化物相中过渡。B

能强化晶界，还可以使晶界网状沉淀相改变为断续沉淀析出相，因而提高合金的持久塑性。

68.铸铁中碳的存在或分布形式有哪几种？

铸铁中C的存在及分布形式：(Fe3C,石墨)

1.白口铸铁：C极少量溶于F外，大多数以Fe3c形式存在。

2.灰口铸铁：C以石墨和Fe3c形式存在。

69.按照碳在铸铁中存在及分布形式和石墨形态，铸铁可分成哪几类？

根据碳在铸铁中的存在形式不同可将铸铁分为白匚铸铁，灰铸铁和麻口铸铁，灰铸铁包

括：普通灰铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁和可锻铸铁。

7().灰口铸铁、球墨铸铁等基体的组织与第一阶段，第二阶段石墨化进行程度有关，分析

F,P,F+P三种基体灰口铸铁按石墨化进行程度如何得到的？

第一阶段石墨化完全进行第二阶段石墨化完全进行得到铁素体+石墨；

第一阶段石墨化完全进行第二阶段石墨化部分进行得到铁素体+珠光体+石墨；

第一阶段石墨化完全进行第二阶段石墨化未进行得到珠光体+石墨

71.比较灰口铸铁，球墨铸铁的组织性能特点？

灰口铸铁的组织由片状石墨和基体组成，片状石墨在光学显微镜下呈条状。由共析阶段

石墨化的程度不同，金属基体有铁素体，铁素体+珠光体和珠光体三种。有良好的铸造性能和

减震性，切削加工性能但是焊接性能差。

球墨铸铁中石墨以球状存在。石墨对基体的破坏作用和在基体中引起的应力集中效应显

著降低，有高得多的强度，塑性和韧性，良好的耐磨性和疲劳性能。

72.可锻铸铁中的团絮状石墨是如何得到的？

白口组织在退火过程中，第一阶段和第二阶段石墨化充分进行，则退火后可得到铁素体

基体加团絮状石墨的组织。如退火过程中经第一阶段和中间阶段石墨化后，以较快速度冷却，

使第二阶段石墨化不能进行，别退火后为珠光体加团絮状石墨的组织，为珠光体可锻铸铁。

73.简要说明提高铸铁性能的途径？

石墨形态和数量和基体决定其性能。冷却速度决定着基体的组织中珠光体含量，合金含

量决定着淬透性，决定着热处理效果；含碳量决定着石墨的多少，孕育处理和球化处理决定着

石墨形态。球状好于团絮状好于片状。数量越多分布越均匀尺寸越小性能约好。综上所述就要

控制冷却速度和碳含量，要求孕育、球化处理，并进行热处理强化基体。

74.下列是什么材料?牌号中的数字与字母含义是什么？

HT200普通灰铸铁,H：“灰”，T：“铁”200：抗拉强度是200Mpa；

KTH300-06黑心可锻铸铁,K：“可锻，"T：“铁”，H：“黑”，300：抗拉强度是300Mpa；

06：伸长率是6%；

QT400-18球墨铸铁，Q：“球”,T；“铁”，400：抗拉强度是400Mpa,18：伸长率是18%；

KTZ400-05珠光体可锻铸铁，K：“可锻，"T：“铁"，Z：''殊光体”,400：抗拉强度是

400MPa,05：伸长率是5%；

RuT380蠕墨铸铁，Ru：“蠕”,T：“铁”，380：抗拉强度是380Mpa。

75.在白口铸铁中，碳主要以Fe3c形式存在，向其他铸铁中碳主要以石墨状存在，请分

析白口铸铁中Fe3c主要有哪几种类型，其它铸铁中石墨有哪几种类型？

白口铸铁中FesC：一次渗碳体，二次渗碳体，共晶渗碳体，共析渗碳体

其它铸铁中石墨：一次石墨，二次石墨，共晶石墨，共析石墨；严格意义基体有珠光体

的灰口铸铁第二阶段石墨未完全进行者不存在共析石墨，具体讲石墨的形态分别是：1.灰铸

铁：片状石墨；2.球墨铸铁：球状；3.蠕墨铸铁：蠕虫状；4.可锻铸铁：团絮状。

76.根据铝与主加元素的二元相图，铝合金可分为哪两大类?变形铝合金又可以分为哪两

大类？

铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，变形铝合金又可以分为可热处理强化的

铝合金和不能热处理强化的铝合金两大类。

77.铝合金的强化方法有哪几种？

①固溶强化：合金元素加到纯铝中后，形成铝基固溶体，导致晶格发生畸变，增加了位

错运动的阻力，由此提高了铝的强度。

②沉淀强化：通过热处理实现强化的方法。合金元素在铝中不仅有较高的极限溶解度和

明显的温度关系，而且在沉淀过程中还能形成均匀，弥散的共格或半共格强化相，这类强化相

在基体中可造成较强烈的应变场，增加对位错运动的阻力。

③过剩相强化：当向铝中加入的合金元素超过其极限溶解度时，合金在淬火加热时便有

一部分不能溶入固溶体而以第二相出现，称为过剩相。过剩相多为硬而脆的金属间化合物，它

们在铝中起阻碍位错滑移和运动的作用，使合金的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低。

④细化组织强化：在铝合金中添加微量合金元素细化组织是提高铝合金力学性能的另一

种手段，细化组织可以是细化铝合金固溶体基体，也可以是细化过剩相。

78.下列是什么材料？

ZL102铸造铝合金,Z：“铸”，L：“铝”，102：Al-Si系序列号为2；

ZL201铸造铝合金，Z：“铸”,L：“铝”，201：Al-Cu系序列号为1；

ZL301铸造铝合金，Z：“铸"，L：铝''，301：Al・Mg系序列号为1；

ZL401铸造铝合金，Z：“铸”，铝一,401：Al-Zn系序列号为1；

3A21(LF21)防锈铝，

前者新牌号：3：表示以镒为主要合金元素的铝合金，A：表示对合金的修改未进行，21：

合金元素的序列号；

后者老牌号：L：”铝。F：”防。21：合金元素的序列号；

5A02(LF2)防锈铝，

前者新牌号：5：表示以镁为主要合金元素的铝合金，A：表示对合金的修改未进行，02：

合金元素的序列号；

后者老牌号：L：”铝。F：“防”，2：合金元素的序列号；

2A12(1^2)硬铝，

前者新牌号：2：表示以铜为主要合金元素的铝合金，A：表示对合金的修改未进行(原

创)；12：合金元素的序列号；

后者老牌号：L：”铝二Y：“硬”，12：合金元素的序列号；

2A02(LY2)硬铝，

前者新牌号：2：表示以铜为主要合金元素的铝合金，A：表示对合金的修改未进行，02：

合金元素的序列号；

后者老牌号：L：”铝。Y：“硬”，2：合金元素的序列号；

7A04(LC4)超硬铝，

前者新牌号：7：表示以锌为主要合金元素的铝合金，A：表示对合金的修改未进行(原

创)；04：合金元素的序列号；

老牌号：L：“铝”，C：“超”，4：合金元素的序列号；

2B50(LD5)锻铝，

前者新牌号：2：表示以铜为主要合金元素的铝合金，B：表示对合金的修改是第二次,

50：合金元素的序列号；

后者老牌号：L：“铝”，D：“锻二6：合金元素的序列号；

79.工业纯铜中杂质元素对纯铜性能有什么影响？

工业纯铜中常含有0.1%-0.5%的杂质元素，如铅，钿，氧，硫，硅，磷等，它们对铜的

力学与物理性能以及工艺性能都有很大的影响。如铅，钿等杂质能与铜形成熔点很低的共晶体

(Cu+Pb)和(Cu+Bi)。

当对铜进行加热时，这些共晶体发生了熔化，破坏了晶界的结合，从而造成热脆。

氧，硫能与铜形成(Cu+CsS)和(Cu+CsO洪晶体，由于CsS和CU2O均为脆性化合物，

冷加工时易产生破裂，从而引起冷脆。

纯铜含氧过高时还会引起“氢病”，指含氧铜在氢气或还原性气氛中退火时发生自动变脆

或开裂的现象。

80.按化学成分铜合金可分为哪几类？

黄铜(普通黄铜加Zn,特殊黄铜除Zn外还有Si,Al,Mn,Ni等)

青铜(锡青铜加锡，铝青