金属材料学复习题(整理版)Word文档格式.doc

1、能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在g-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni3简述合金元素对扩大或缩小相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？（1）扩大相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素分为两类：a.开启相区：Mn, Ni, Co 与 -Fe无限互溶.b.扩大相区：有C，N，Cu等。如Fe-C相图，形成的扩大的相区，构成了钢的热处理的基础。（2）缩小相区：使A3升高，A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭相区：使相图中区缩小到一个很小的面积形成圈,其结果使相区与相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, S

2、b。b.缩小相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等（3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。4简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。1）改变了奥氏体区的位置2）改变了共晶温度：（l）扩大相区的元素使A1，A3下降；（2）缩小相区的元素使A1，A3升高。当Mo8.2%, W12%,Ti1.0%,V4.5%,Si8.5%，相区消失。3.）改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。（提问：对组织与性能有何影响呢？）5合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。基本

3、类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：TiZrNbVW,MoCrMnFe）各种K相对稳定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C6主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。Ti, Nb, Zr, V：主要是通过推迟P转变时K形核与长大来提高过冷的稳定性；W，Mo,Cr：1）推迟K形核与长大；2）增加固溶体原子间的结合力，降低Fe的自扩散激活能。作用大小为：WMoMn：（Fe,Mn）3C,减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大；扩大相区，强烈推迟转变，提高的形核功；Ni：开放相

4、区，并稳定相，提高的形核功（渗碳体可溶解Ni, Co）Co：扩大相区，但能使A3温度提高（特例），使转变在更高的温度进行，降低了过冷的稳定性。使C曲线向左移。Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在渗碳体中，必须扩散出去为K形核创造条件；Si可提高Fe原子的结合力。B，P，Re：强烈的内吸附元素，富集于晶界，降低了 的界面能，阻碍相和K形核。7合金元素对马氏体转变有何影响？合金元素的作用表现在：1） 对马氏体点Ms- Mf温度的影响；2） 改变马氏体形态及精细结构（亚结构）。除Al,Co 外，都降低Ms温度，其降低程度：强CMnCrNiVMo,W,Si弱提高含量：可利用此特点使Ms温度降低于0

5、以下，得到全部组织。如加入Ni,Mn,C,N等合金元素有增加形成孪晶马氏体的倾向，且亚结构与合金成分和马氏体的转变温度有关.8如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1）低温回火脆性（第I类，不具有可逆性）其形成原因：沿条状马氏体的间界析出K薄片；防止：加入Si, 脆化温度提高300；加入Mo, 减轻作用。2）高温回火脆性（第II类，具有可逆性）与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。加入W，Mo消除或延缓杂质元素偏聚.9如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的相关性与不同特点。二次硬化:在含有Ti, V, Nb, Mo, W等较高合金钢淬火后，在500- 600范围内回火时，在相中沉淀析

6、出这些元素的特殊碳化物，并使钢的HRC和强度提高。（但只有离位析出时才有二次硬化现象）二次淬火：在强K形成元素含量较高的合金钢中淬火后十分稳定，甚至加热到500-600回火时升温与保温时中仍不分解，而是在冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高。相同点：都发生在合金钢中，含有强碳化物形成元素相对多，发生在淬回火过程中，且回火温度550左右。不同点：二次淬火，是回火冷却过程中Ar转变为m，是钢硬度增加。二次硬化：回火后，钢硬度不降反升的现象（由于特殊k的沉淀析出）10一般地，钢有哪些强化与韧化途径？答1）强化的主要途径宏观上：钢的合金化、冷热加工及其综合运用是钢强化的主要手段。微观上：在金属晶体中

7、造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须 。（主要机制有：固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相”强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化 ）2）韧化途径：细化晶粒；降低有害元素的含量；防止预存的显微裂纹；形变热处理；利用稳定的残余奥氏体来提高韧性；加入能提高韧性的M，如Ni, Mn；尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。第二章 工程结构钢1 对工程结构钢的基本性能要求是什么？（1）足够高的强度、良好的塑性;（2）适当的常温冲击韧性，有时要求适当的低温冲击韧性;（3）良好的工艺性能。2合金元素在低合金

8、高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？为提高碳素工程结构钢的强度，而加入少量合金元素，利用合金元素产生固溶强化、细晶强化和沉淀强化。利用细晶强化使钢的韧-脆转变温度的降低，来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢的韧-脆转变温度的升高。考虑低C的原因：（1）C含量过高，P量增多，P为片状组织，会使钢的脆性增加，使FATT50（）增高。（2）C含量增加，会使C当量增大，当C当量0.47时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。3什么是微合金钢？微合金化元素在微合金化钢中的主要作用有哪些？微合金钢：利用微合金化元素Ti, Nb, V；主要依靠细晶强化和沉淀强化来提高强度；利用控制轧制和控

9、制冷却工艺- 高强度低合金钢微合金元素的作用：1）抑制奥氏体形变再结晶；2）阻止奥氏体晶粒长大；3）沉淀强化；4）改变与细化钢的组织4低碳贝氏体钢的合金化有何特点？解：合金元素主要是能显著推迟先共析 F和P转变，但对B转变推迟较少的元素如Mo，B，可得到贝氏体组织。1）加入Mn, Ni, Cr等合金元素，进一步推迟先共析F和P转变，并使Bs点下降，可得到下B组织；2）加入微合金化元素充分发挥其细化作用和沉淀作用；3）低碳,使韧性和可焊性提高。第三章 机械制造结构钢1）液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小区域内从液态结晶时析出的碳化物。2）网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）加工后缓慢冷却过

10、程中由二次碳化物以网状析出于奥氏体晶界所造成的。3）水韧处理：高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和抗磨性。将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物充分溶入奥氏体，然后水冷，获得单一奥氏体组织。4）超高强度钢：一般讲，屈服强度在1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉强度在1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金钢称超高强度钢。2 调质钢、弹簧钢进行成分、热处理、常用组织及主要性能的比较，并熟悉各自主要钢种。成分热处理常用组织主要性能调质钢0.300.50%C的C钢或中、低合金钢淬火与高温回火回火S或回火T较高的强度，良好的塑性和韧性弹簧钢中

11、、高碳素钢或低合金钢淬火和中温回火回火T高的弹性极限，高的疲劳强度，足够的塑性和韧性3液析碳化物和带状碳化物的形成、危害及消除方法。形成：均起因于钢锭结晶时产生的树枝状偏析；液析碳化物属于偏析引起的伪共晶碳化物（一次碳化物）；带状碳化物属于二次碳化物偏析 （固相凝固过程中）危害：降低轴承的使用寿命，增大零件的淬火开裂倾向，造成硬度和力学性能的不均匀性（各向异性）消除方法： 1）控制成分（C，Cr%）；2）合理设计钢锭，改进工艺；3）大的锻（轧）造比来破碎碳化物；4）采用高温扩散退火（1200左右）。5.马氏体时效钢与低合金超强钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？合金化强

12、化机制马氏体时效钢1） 过大相区（Ni、Co）；2） 时效强化（Ni，Ti, Al, Mo, Nb ，Mo）；3） 为提高塑韧性，必须严格控制杂事元素含量（C,S,N,P）1）高温奥氏体化后淬火成马氏体（Ms:100150 ）；2）进行时效，产生强烈沉淀强化效应，显著提高强度。 固溶强化冷作相变强化时效强化高强度，同时具有良好的塑韧性和缺口强度；热处理工艺简单；淬火后硬度低，冷变形性能和切削性能好；焊接性较好低合金超强钢1）保证钢的淬透性（Cr, Mn, Ni）；2）增加钢的抗回火稳定性（V, Mo）；3）推迟低温回火脆性（Si）； 4）细化晶粒（V,Mo）。淬火 + 低温回火或等温淬火晶粒细

13、化、沉淀硬化及亚结构的变化强度高；成本低廉；生产工艺较简单；韧塑性较差；较大的脱C倾向；焊接性不太好。3 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？为何具有抗磨特性？平衡态组织：+ （Fe,Mn）3C； 铸态组织：+碳化物；热处理态组织：单相p；使用状态下组织: 表面硬化层 + 内部 具有抗磨特性的原因：1）高冲击和强挤压下，其表面层迅速产生加工硬化，在滑移面上形成硬化层，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2）加入2-4%的Cr或适量的Mo和V，能形成细小碳化物，提高屈服强度、冲击韧性和抗磨性。4 GCr15钢是什么类型的钢？这种钢中碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？其预先热处理和最终热处理分别是什么？高碳铬轴承钢 。C含量1%，Cr含量1.5%。 C的作用：固溶强化提高硬度; 形成碳化物。Cr的作