第六章工业用钢含答案 教学文稿.docx
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第六章工业用钢含答案教学文稿
第六章工业用钢（含答案）
第六章金属材料
一、填空题（在空白处填上正确的内容）
1、合金工具钢的牌号与合金结构钢的区别仅在于用一位数字来表示钢中平均含碳量的________，当含碳量________时，则不予标出。
答案：
千分之几、大于或等于1.0%
2、影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的________和________。
答案：
化学成分、冷却速度
3、黄铜是________合金。
答案：
铜锌
4、调质钢的碳含量为0.25～0.5％，主加元素通常为Cr、________、Si、________，辅加元素的作用分别为：
Mo、W、V、Ti、B，热处理原则为________。
答案：
Ni、Mn、淬火＋高温回火
5、在机械制造中常用的特殊性能钢有________钢、耐热钢和________钢。
答案：
不锈、耐磨
6、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。
答案：
铸造铝合金
7、碳钢的________可以满足一般机械和工具的要求，故在机械制造中应用广泛。
答案：
力学性能
8、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的________和________。
答案：
化学成分、冷却速度
9、合金调质钢的含碳量在________之间，合金调质钢的典型热处理工艺是________，处理后获得________组织，使零件具有优良的综合力学性能。
答案：
0.25%～0.5%、调质处理（淬火+高温回火）、回火索氏体（S回）
10、磷在常温下能溶入铁素体，使钢的强度、硬度增加，但塑形和韧性显著下降，尤其在低温更为严重。
这种在低温时使钢严重变脆的现象叫________。
答案：
冷脆
11、从不锈钢合金化原理来看，要提高金属的抗蚀能力，一方面要尽量使合金________，另一方面是________。
答案：
呈单一的均匀的组织、提高合金的电极电位
12、铝合金按其成分和工艺特点分为形变铝合金和________。
答案：
铸造铝合金
13、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨化的元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。
答案：
促进、阻碍
14、铝合金的时效方法可分为________和________两种。
答案：
人工时效、自然时效
15、铸铁中的碳和硅是________（促进或阻碍）石墨的化元素，锰是________（促进或阻碍）石墨化的元素。
答案：
促进、阻碍
16、合金渗碳钢的含碳量为________之间，以保证零件心部具有足够的________。
答案：
0.10%～0.25%、塑性和韧性
17、铜与锌、镍以外的元素组成的合金统称为________。
答案：
青铜
18、工具钢按其用途，一般可分为________、________和________。
答案：
刃具钢、模具钢、量具钢
19、不锈钢是在________和________介质中耐腐蚀的钢。
答案：
大气、弱腐蚀
20、合金元素在钢中的基本作用是强化________，形成________，阻碍________长大，提高钢的________，提高钢的________。
答案：
铁素体（F）、碳化物、奥氏体晶粒（A晶粒）、淬透性、回火稳定性
21、铝合金经过________或________后，其强度可以进一步提高。
答案：
冷变形（冷加工）、热处理
22、与40钢相比，40Cr钢的特点是C曲线________（左或右）移，Ms点________（上升或下降）。
答案：
右、下降
23、根据主加元素的不同铜合金分为________、________和________三类。
答案：
黄铜、青铜、白铜
24、普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢是按________分类，根据钢中________的含量来划分的。
答案：
钢的质量、有害杂质磷和硫
25、铝合金经过________和________其强度可以进一步提高。
答案：
冷加工、热处理
26、一般认为碳钢中的常存杂质中________和________是有益的元素；________和________是有害的元素。
答案：
Si、Mn、S、P
27、在机器制造中，应用较广泛的铜合金是________和________。
答案：
黄铜、青铜
28、由于FeS与Fe形成低熔点（985℃）的共晶体分布在晶界上，使钢在高温（1000～1200℃）下进行压力加工时________的现象叫做热脆性。
答案：
开裂
29、铸铁中的石墨呈球状存在时称为________铸铁。
答案：
球墨
30、铝合金不仅可以通过冷变形提高强度，还可以用________来大幅度改善性能。
答案：
热处理
二、单项选择（下列题中选项可能多个正确，但只选择其中最佳的一项）
1、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是（）。
A、细化晶粒B、防止回火脆性C、防止晶间腐蚀
答案：
C
2、35Si2MnMoVA钢的含锰量是（）。
A、0％B、大于1.5％C、小于1.5％
答案：
C
3、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13属于（）。
A、渗碳钢B、弹簧钢C、不锈钢
答案：
C
4、钢中（）的质量分数的多少是评定钢质量的主要指标。
A、碳B、硫C、锰
答案：
B
5、合金渗碳钢是（）。
A、09FB、20CrMnTiC、Q345
答案：
B
6、拖拉机履带、挖掘机铲齿应采用（）钢制作。
A、Crl2MoVB、9SiCrC、ZGMnl3-1
答案：
C
7、大于10mm的弹簧，最终热处理应选用（）。
A、完全退火B、淬火后低温回火C、淬火后中温回火
答案：
C
8、经渗碳处理后，要求工件表面有高硬度，高耐磨性，而中心有很高韧性，因此应选用（）来制造工件。
A、20钢B、45钢C、T8钢
答案：
A
9、原采用40Cr钢制作的轴，现因材料短缺，可采用（）钢代替。
A、65B、T10C、40MnB
答案：
C
10、9SiCr刃具钢的回火脆性区温度范围为（）。
A、200～240℃B、200～250℃C、250～300℃
答案：
B
11、在一定含量内既能显著强化铁素体，同时又能提高韧性的合金元素是（）。
A、SB、MnC、Ni
答案：
C
12、在下列钢中属于调质钢的有（）。
A、1Crl3、1Crl8Ni9B、9Mn2V、CrW5C、35CrMn、40MnVB
答案：
C
13、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是（）。
A、细化晶粒B、防止回火脆性C、防止晶间腐蚀
答案：
C
14、用于制造床身、机座及轴承座等的铸铁为（）。
A、灰口铸铁B、可锻铸铁C、球墨铸铁
答案：
A
15、要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（）。
A、45钢经正火处理B、60Si2Mn经淬火和中温回火C、45Cr钢经调质处理
答案：
C
16、在下列钢中，属于中合金钢的是（）。
A、20Cr2Ni4AB、20CrC、W18Cr4V
答案：
A
17、原采用40Cr钢制作的轴，现因材料短缺，可采用（）钢代替。
A、6514MnMoVB、T10CrMnC、40MnB
答案：
C
18、1Cr18Ni9Ti不锈钢中合金元素Ti的作用是（）。
A、细化晶粒B、防止回火脆性C、防止晶间腐蚀
答案：
C
19、采用45钢制作的连杆，要求具有良好的综合力学性能，应采用（）。
A、正火B、淬火、低温回火C、调质
答案：
C
20、高速钢是一种（）。
A、低碳高合金钢B、中碳高合金钢C、高碳高合金钢
答案：
C
21、钳工用的錾子和锯条宜采用（）钢制；
A、20B、W18Cr4VC、T12
答案：
C
22、制造屈服极限要求较高的螺旋弹簧应选用（）。
A、65钢B、Q235钢C、30钢
答案：
A
三、是非题（判断下列说法正确与否,正确用√错误用×表示）
1、硫对钢的性能有良好的影响，是一种有益元素。
（）
答案：
（×）
2、W18Cr4V是钨系高速钢的代表；其Ww为18%，WCr为4％，WV小于1.5％（均为质量分数）。
（）
答案：
（√）
3、碳素结构钢和低合金高强度结构钢主要用于制作机械零件。
（）
答案：
（×）
4、合金弹簧钢的含碳量一般在0.45%~0.70%之间。
（）
答案：
（√）
5、GCr9中铬的质量分数为9%。
（）
答案：
（×）
6、65Mn钢的质量优于65钢，45钢的质量优于20钢。
（）
答案：
（×）
7、碳素工具钢的含碳量都在0.7％以上，而且都是优质和高级优质钢。
（）
答案：
（√）
8、球墨铸铁常常需要进行热处理，获得不同的组织，以满足不同的使用要求。
（）
答案：
（√）
9、纯铝的导电、导热性仅次于铁。
（）
答案：
（×）
10、铜与锡以外的元素组成的合金统称为青铜。
（）
答案：
（×）
11、灰口铸铁的组织由金属基体和石墨组成的。
（）
答案：
（√）
12、特殊黄铜是不含锌的黄铜。
（）
答案：
（×）
13、球磨机衬板、铁道道岔等高锰钢零件，都是用压力加工或切削加工而成的。
（）
答案：
（×）
14、碳素工具钢一般都是过共析钢，这类钢必须经过热处理后使用。
（）
答案：
（√）
15、可锻铸铁生产过程包括浇铸灰口铸铁件，然后进行长时间高温石墨化退火。
（）
答案：
（×）
16、滚动轴承钢GCr15的含铬量为1.5%。
（）
答案：
（√）
17、钢中的硅、锰都能溶入铁素体，对钢有强化作用，故硅、锰在钢中是有益元素。
（）
答案：
（√）
18、钢中的硅、锰都能溶入铁素体，对钢有强化作用，故硅、锰在钢中是有益元素。
（）
答案：
（√）
19、合金弹簧钢热成型弹簧后，应进行淬火和低温回火，得到回火马氏体组织。
（）
答案：
（×）
20、W18Cr4V是钨系高速钢的代表；其Ww为18%，WCr为4％，WV小于1.5％（均为质量分数）。
（）
答案：
（√）
21、黄铜是铜锌合金，青铜是铜镍合金。
（）
答案：
（×）
22、影响铸铁石墨化主要因素是铸铁的化学成分和冷却速度。
（）
答案：
（√）
23、铬镍不锈钢含碳量低、含镍量高，目的是使钢具有良好淬透性，塑性、焊接性及低温韧性。
（）
答案：
（×）
24、铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。
（）
答案：
（√）
25、除黑色金属以外的其他金属称为有色金属。
（）
答案：
（√）
26、1Cr18Ni9Ti比1Cr18Ni9不锈钢的耐晶间腐蚀性好。
（）
答案：
（√）
27、铸铁中的碳和硅是阻止石墨化的因素。
（）
答案：
（×）
28、高速钢是一种高碳高合金钢。
（）
答案：
（√）
四、问答题（回答下列问题，有计算时应列出公式、算式及计算步骤）
1、什么是钢的回火稳定性？
为什么在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火稳定性？
答案：
淬火钢回火时，抵抗硬度下降的能力称为回火稳定性（1分）。
在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火稳定性，这是由于碳化物形成元素与碳的亲和力大（1分），从而影响了回火过程中碳原子的扩散（1分），致使马氏体分解困难（1分）。
另外，合金元素的原子扩散能力差（1分），形成合金渗碳体或特殊碳化物稳定性高，不宜聚集长大，从而提高了回火稳定性（1分）。
2、指出下列牌号金属材料的种类：
Q215A；25SiMnMoA；0Cr18Ni9Ti；T9A；W18Cr4V；QT400-18。
答案：
Q215A：
普通碳素结构钢（1分）；25SiMnMoA：
装甲钢（合金调质钢）（1分）；0Cr18Ni9Ti：
不锈钢（1分）；T9A：
碳素工具钢（1分）；W18Cr4V：
高速钢（1分）；QT400-18：
球墨铸铁（1分）。
3、简述铸铁的特点。
答案：
生产成本低廉（1分）；铸造性能好（1分）；良好的切削性能（1分）；良好的耐磨性能和消震性能（1分）；缺口敏感性低（1分）；强度、塑性、韧性较差（1分）。
4、请说明38CrSi中各符号的含义及平均含量。
答案：
38为平均含碳量（1分），平均含碳量为0.38%（1分）；
Cr、Si表示该钢含合金元素Cr和Si（1分）；其平均含量都为1%（1分）。
5、有色金属及其合金与钢的一般强化方法的主要不同是什么？
答案：
一般钢经淬火获得马氏体（1分）或下贝氏体强化（1分）；
有色金属及合金大多采用固溶处理加时效强化（1分）或冷加工硬化（1分）。
6、为什么在相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢具有较高的回火抗力？
答案：
由于碳化物形成元素与碳的亲和力大（0.5分），从而影响了回火过程中碳原子的扩散（0.5分），致使马氏体分解困难（1分）。
另外，合金元素的原子扩散能力差（0.5分），形成合金渗碳体或特殊碳化物稳定性高（0.5分），不宜聚集长大，从而提高了回火抗力（1分）。
7、指出下列牌号金属材料的种类：
38CrMoAlA；65Mn；T11A；GCr15；HT100；0Cr19Ni9。
答案：
38CrMoAlA：
调质钢（1分）；65Mn：
弹簧钢（1分）；T11A：
碳素工具钢（1分）；GCr15：
滚动轴承钢（1分）；HT100：
灰口铸铁（1分）；0Cr19Ni9：
不锈钢（1分）。
8、通常所说的“普通钢”、“优质钢”、“高级优质钢”其含义是什么？
答案：
主要指钢中所含杂质磷、硫的质量分数不同（1.5分）
普通钢：
≤0.045%，w（S）≤0.05%；（1.5分）
优质钢：
w（P）≤0.035%，w（S）≤0.035%；（1.5分）
高级优质钢：
w（P）≤0.025%，w（S）≤0.025%。
（1.5分）
9、试分析ZGMn13的合金化原理，指出其热处理、组织、性能特点及应用场合。
答案：
1.合金化原理：
ZGMn13中的主要合金元素是13%Mn（0.5分），其作用是扩大奥氏体区（0.5分），降低Ms点（0.5分）。
2.热处理特点：
使ZGMn13经水韧处理后获得单一奥氏体组织（1.5分）。
3.性能特点：
该组织硬度低（0.5分），具有良好的抗冲击能力（0.5分），并在外力作用下，通过加工硬化而具有高的硬度和耐磨性（0.5分）。
4.适合制造坦克履带板和主动轮齿轮圈、挖掘斗和推土铲等零件。
（1.5分）
10、指出下列牌号金属材料的种类：
3Cr2W8V；08F；55Si2Mn；38CrMoAl；4Cr13；GCr15。
答案：
3Cr2W8V：
合金工具钢（1分）；08F：
普通碳素结构钢；（1分）；55Si2Mn：
合金弹簧钢；（1分）；38CrMoAl：
调质钢（1分）；4Cr13：
不锈钢（1分）；GCr15：
轴承钢（1分）。
11、合金元素提高淬透性的原因是什么？
常用以提高淬透性的元素有哪些？
答案：
提高淬透性的原因：
使C曲线右移（1分），淬火临界冷却速度降低（1分）。
常用元素：
Cr（0.5分）、Ni（0.5分）、Mn（0.5分）、Si（0.5分）等。
12、指出下列牌号金属材料的种类：
15，40Cr，60Si2，ZGMn13，QT400-18，1Cr17。
答案：
15：
碳素渗碳钢（1分）；40Cr：
合金调质钢（1分）；60Si2：
合金弹簧钢（1分）；ZGMn13：
铸钢（1分）；QT400-18：
球墨铸铁（1分）；1Cr17：
不锈钢（1分）。
13、为什么含碳量≥0.4%，含铬量12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量1.0%，含铬12%的钢属于莱氏体钢。
答案：
合金元素的加入使共析点S和共晶点E的含碳量下降（2分），使得合金钢平衡组织发生变化（1分），作为强碳化物元素Cr，这一作用更为明显（1分）。
14、指出下列牌号金属材料的种类：
20Mn2；35CrMo；GCr15；Cr12；1Cr13；H70。
答案：
20Mn2：
渗碳钢（1分）；35CrMo：
调质钢（1分）；GCr15：
轴承钢（1分）；Cr12：
工具钢（1分）；1Cr13：
不锈钢（1分）；H70：
黄铜（1分）。
15、合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？
答案：
合金钢中的合金元素能溶入基体中起固溶强化作用（1分），只要加入量适当并不降低钢的韧性（1分）；除了Co和Al以外其它合金元素均使C曲线右移（1分），可使合金钢淬火时临界冷却速度变小（1分），提高淬透性（1分），从而使力学性能在整个截面上较为均匀（尤其是屈服极限和冲击韧性）（1分）。
因此合金钢的力学性能好。
16、指出下列牌号金属材料的种类：
40MnB；15CrMn；65；9SiCr；1Cr18Ni9；LF5。
答案：
40MnB：
调质钢（1分）；15CrMn：
渗碳钢（1分）；65：
弹簧钢（1分）；9SiCr：
工具钢（1分）；1Cr18Ni9：
不锈钢（1分）；LF5：
防锈铝合金（1分）。
17、按钢的化学成分，可将钢分为碳钢和合金钢两大类。
请问什么是碳钢？
什么是合金钢？
答案：
含碳量小于2.11%的铁碳合金称为碳钢；（2分）
在碳钢的基础上，为了某种目的特意加入一定量合金元素的钢称为合金钢。
（2分）
18、合金元素提高淬透性的原因是什么？
常用以提高淬透性的元素有哪些？
答案：
提高淬透性的原因：
使C曲线右移（1分），淬火临界冷却速度降低（1分）。
常用元素：
Cr（0.5分）、Ni（0.5分）、Mn（0.5分）、Si（0.5分）等。
五、综合分析题（根据题目给出内容，用所掌握知识综合分析下列各题）
1、现欲制配一根直径为25毫米的重要轴（轴长100毫米），其硬度要求为HB302～255，请说明下列材料哪种最为合适，并制定出热处理工艺原则，指出热处理后的组织。
（1）45钢D0＝8mm；
（2）45CrNiD0＝85mm；
（3）38CrSiD0＝35mm；（4）60Si2MnD0＝30mm。
答案：
1．从使用性能看，应选择调质钢45钢（1分）、45CrNi（1分）、38CrSi（1分）；
2．从淬透性来看，应选择45CrNi（1分）、38CrSi（1分）；
2．从经济性来看，应选择38CrSi（1分）；
4．热处理原则：
淬火＋高温回火（2分）；
5．热处理后组织：
回火索氏体（2分）。
2、渗碳钢、调质钢、弹簧钢都属于结构钢，但其成分特点各不相同。
请说明它们的碳含量各为多少，碳含量不同的主要原因是什么，主加合金元素有哪些，各类钢的热处理特点是什么。
答案：
渗碳钢的含碳量一般为0.1%～0.25%（0.5分），以保证心部有较高的塑形和韧性（0.5分），主加元素为铬（＜2%）、锰（＜2%）、镍（＜4%）、硼（＜0.004%）（1分）；热处理为渗碳、淬火+低温回火（1分）。
大多数调质钢的含碳量为0.25%～0.50%（0.5分），碳量过低，不宜淬硬，回火后强度不足（0.5分）；碳量过高而韧性不够（0.5分）。
因为合金元素起了强化作用，故含碳量可偏低（0.5分），主加元素为锰（＜2%）、硅（＜2%）、铬（＜2%）、镍（＜4.5%）、硼（＜0.004%）（1分）；热处理为调质处理，以获得良好的力学性能（1分）。
由于弹簧件要求高的弹性极限及疲劳强度故含碳量不能过低（0.5分），但太高了脆性增加，因此弹簧钢含碳量一般为0.6%～0.9%（0.5分），主加元素为锰（＜1.3%）、硅（＜3%）、铬（＜1.0%）（1分）；热处理为淬火+中温回火（1分）。
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