钢铁和相变思考题.docx

1、钢铁和相变思考题工程材料导论（I）思考题一.名词解释：热脆性、冷脆性、回火稳定性、水韧处理、固溶处理、二次硬化、热硬性、临界冷却速度、等温淬火、回火脆性、马氏体与回火马氏体、索氏体与回火索氏体、淬硬性、控制轧制和控制冷却技术、低碳贝氏体钢、淬透性、非调质钢、针状铁素体钢、红硬性、亚温淬火、调质处理、基体钢。二、填空题1.钢的热脆性是由（ ）元素在（ ）上形成低熔点共晶体引起的，在钢中加入（ ） 元素可消除热脆性。2.在碳素钢中，低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为（ ）、（ ）和（ ）。3.钢的质量是按（ ）和（ ）含量高低进行分类的。4.扩大奥氏体区的元素有：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）；

2、缩小奥氏体区的元素有：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）；碳化物形成元素有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。5.几乎所有的合金元素除Co、Al外，都使Ms、Mf点（ ），因此在相同含碳量条件下合金钢淬火后比碳钢的（ ）增多，使钢的硬度（ ）。6.一些含有（ ）、（ ）、（ ）元素的合金钢，容易产生第二类回火脆性。消除第二类脆性的方法是：（a）（ ）；（b）（ ）。7.从合金化的角度出发，提高钢的耐蚀性的主要途径有：（a）（ ）；（b）（ ）；（c ）（ ）。8.除（ ）之外，其他合金元素都使C曲线向（ ）移动，使钢的临界冷却速度（ ），其淬透性（ ）。9.强化金属材料的有效方法有（ ）、（ ）、（

3、）和（ ）四种。10.1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是（ ），而20CrMnTi钢中Ti的作用是（ ）。11.工程材料导论课程具有（ ）、（ ）和（ ）的特点。12.环境负荷是一个（ ）、（ ）和（ ）的综合数据。13.磨损有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）四种形式。14.特殊性能钢包括（ ）、（ ）和（ ）。15.高锰钢冷作硬化的本质是通过大变形在奥氏体基体上产生大量（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。16.GH1131是（ ）型铁基合金，GH2130是（ ）型铁基合金。17.1Cr18Ni9Ti钢中Ti的作用是（ ），而20CrMnTi钢中Ti的作用是（ ）。18.GCr15钢中Cr的平均含

4、量为（ ），钢的淬硬性主要取决于（ ）19.现代材料科学与工程由材料的（ ）、（ ）、（ ）和（ ）四个基本要素组成。20.含Mn钢过热敏感性（ ），含Si钢脱碳倾向性（ ）21.结构钢又分为（ ）和（ ）。工模具用钢包括（ ）、（ ）和（ ）。22.共析钢加热时，奥氏体的形成是由（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等四个基本过程所组成。23.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（ ），临界冷却速度越（ ）。24.钢的热处理工艺是由（ ）、（ ）和（ ）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（ ），但却改变其（ ）。25.当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中含碳量越高，则Ms点越（ ），转

5、变后的残余奥氏体越（ ）。26.在碳素钢中，共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都（）。27.球化退火的主要目的是（ ），它主要适用于（ ）钢。28.亚共析钢的淬火温度范围是（ ），过共析钢的淬火温度范围是（ ）。29.共析钢的临界冷却速度比亚共析钢（ ），比过共析钢（ ）。30.用T10钢制造车刀，其工艺路线为：下料锻造预备热处理（ ）机加工最终热处理（ ）磨加工。讲预备热处理和最终热处理的工艺名称填入括号中。31.索氏体和回火索氏体在形态上的区别是（ ），在性能上的区别是（ ）。三、选择题：1.现有下列钢号：(1)Q235；(2)W18Cr4V；(3)5CrNiMo；(4

6、)60Si2Mn；(5)ZGMN13；(6)1Cr13；(7)Q295；(8)20CrMnTi；(9)9SiCr；(10)1Cr18Ni9Ti；(11)T12；(12)40Cr；(13)GCr15；(14)Cr12MoV；(15)12CrMoV。请按用途选择钢号：（1） 制造机床齿轮应选用（ ）；（2） 制造汽车板簧应选用（ ）；（3） 制造滚动轴承应选用（ ）；（4） 制造高速车刀应选用（ ）；（5） 制造桥梁应选用（ ）；（6） 制造大尺寸冷作模具应选用（ ）；（7） 制造耐酸容器应选用（ ）；（8） 制造锉刀应选用（ ）。2.下列钢种中，以球化退火作为预备热处理的钢种是：（a）40Cr；

7、（b）20Cr；（c）Q275；（d）GCr15。3.制造手用锯条应选用：（a）T12钢经淬火低温回火；（b）65钢经淬火中温回火；（c）45钢经淬火高温回火；（d）Cr12MoV经淬火低温回火。4.下列钢中最易发生晶间腐蚀的是：（a）00Cr18Ni9Ti；（b）0Cr18Ni9；（c）1Cr18Ni9；（d）1Cr18Ni9Ti。5.汽车、拖拉机的齿轮要求表面具有高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用：（a）20钢经淬火低温回火；（b）40Cr钢经淬火高温回火；（c）45钢经表面淬火低温回火；（d）20CrMnTi钢经渗碳淬火低温回火。6.下列钢中热处理时不产生二次硬化的是：（a）W18Cr

8、4V；（b）Cr12MoV；（c）3Cr2W8V；（d）5CrNiMo。7.拖拉机和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选用：（a）20Cr渗碳淬火低温回火；（b）ZGMn13水韧处理；（c）W18Cr4V淬火低温回火；（d）GCr15钢淬火低温回火。8.GCr15钢中Cr的平均含量为：（a）1.5；（b）15；（c）0.15；（d）没有表示出来。9.钢的淬透性主要取决于：（a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。10.钢的淬硬性主要取决于：（a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。11.0Cr18Ni9Ti钢进行固溶处理的目的是：（a）提高强度；（b

9、）增加塑性；（c）提高耐蚀性；（d）提高切削加工性。12.钢在淬火后获得马氏体组织的粗细主要取决于：（a）奥氏体的本质晶粒度；（b）奥氏体的实际晶粒度；（c）奥氏体的起始晶粒度；（d）加热前的原始组织。13.除Co外，所有合金元素都使C曲线右移，则钢的淬透性：（a）降低；（b）提高；（c）不改变。14.完全退火主要适用于：（a）亚共析钢；（b）共析钢；（c）过共析钢；（d）白口铸铁。15.过共析钢正火的目的是：（a）调整硬度，改善切削加工性能；（b）细化晶粒，为淬火做组织准备；（c）消除网状二次渗碳体；（d）消除内应力，防止淬火变形和开裂。16.马氏体的硬度主要取决于：（a）过冷奥氏体的冷却速

10、度；（b）过冷奥氏体的转变温度；（c）马氏体的含碳量；（d）马氏体的亚结构。17.钢在水玻璃中淬火是：（a）单液淬火；（b）双液淬火；（c）分级淬火；（d）等温淬火。18.过共析钢球化退火前需进行：（a）调质处理；（b）去应力退火；（c）再结晶退火；（d）正火处理。19.生产中，常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部投入水中急冷片刻后，出水停留一段时间，再整体投入水中，出水停留一定时间是为了使扁铲刃部：（a）退火；（b）正火；（c）淬火；（d）回火。20.钢的渗碳温度范围是：（a）600650；（b）800850；（c）900950；（d）10001050。21.直径为10毫米的45钢钢棒，加热到

11、850投入水中，其显微组织应为：（a）马氏体；（b）索氏体马氏体；（c）马氏体残余奥氏体；（d）马氏体珠光体。22.T12钢正常淬火的组织是：（a）马氏体残余奥氏体；（b）马氏体球状碳化物；（c）马氏体；（d）马氏体残余奥氏体球状碳化物。23.制造手工锯条应选用：（a）45钢淬火低温回火；（b）65Mn淬火中文回火；（c）T12钢淬火低温回火；（d）9SiCr淬火低温回火。24.马氏体与回火马氏体：（a）形态与组织结构都不同；（b）形态相同，组织结构不同；（c）形态不同，组织结构相同；（d）形态与组织结构都相同。四、判断题1.钢中合金元素含量越高，其淬透性越好。( )2.要提高奥氏体不锈钢的强

12、度，只能采用冷塑性变形予以强化。( )3.调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。( )4.高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。( )5.40MnB钢中B的作用是提高淬透性。( )6.4Cr13钢的耐蚀性不如1Cr13钢。( )7.20CrMnTi与1Cr18Ni9Ti中的Ti都是起细化晶粒的作用。( )8.0Cr18Ni9Ti钢进行固溶处理的目的是（ ）。9.本质细晶粒钢是指在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢（ ）。10.当原始组织为片状珠光体的钢加热奥氏体化时，细片状珠光体的奥氏体化速度比粗片状珠光体的快（ ）。11.处于临界点A1温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体

13、（ ）。12.同一钢材，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好（ ）。13.马氏体是碳在Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩（ ）。14.不论含碳量高低，马氏体都硬而脆（ ）。15.因为过冷奥氏体的连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，所以连续冷却转变曲线的临界冷却速度比等温转变曲线的大（ ）。16.在共析钢中，未溶碳化物的存在，将使钢的淬透性降低（ ）。17.亚共析钢加热到Ac1Ac3之间的温度时，得到铁素体奥氏体的组织，在平衡条件下，其中奥氏体的含碳量总是大于钢的含碳量（ ）。18.为了调整硬度，便于机械加工，低碳钢、中碳钢和低碳合金钢在锻造

14、后应采用正火处理（ ）。五、简答题前沿与第0章金属热处理原理1.为什么要提出构建循环型材料产业的发展方向？2.常用合金元素有哪些？其中碳化物形成元素有哪些？非碳化物形成元素有哪些？扩大区元素有哪些？缩小区元素有哪些？3.哪些合金元素可使钢在室温下获得铁素体组织？哪些合金元素可使钢在室温下获得奥氏体组织？并说明理由。4.比较说明亚共析钢、共析钢、过共析钢完全奥氏体化的过程。5.马氏体硬而脆这句话对吗？为什么？6.指出下列碳钢的预备热处理并确定其淬火温度。碳钢号为20，40，60，65，T8，T10，T12。7.45钢及T10钢小试样经850水冷，850空冷，760水冷，720水冷处理后的组织各是

15、怎样的组织？8.将两T12钢小试样分别加热到780和860，经保温后以大于Vk的速度冷却至室温，试问：(1)哪个温度淬火后晶粒粗大？(2)哪个温度淬火后未溶碳化物较多？(3)哪个温度淬火后残余奥氏体量较多？(4)哪个淬火温度合适？为什么？9.一根直径为6mm的45钢圆棒，先经840加热淬火，硬度为HRC55（未回火），然后马上从一端加热，依靠热传导使45钢圆棒上各点达到如图所示温度。试问：ABCDE图中各点的组织圆棒自图示各温度缓冷至室温后的组织圆棒自图示各温度水淬至室温后的组织10.对一批45钢零件进行热处理时，不慎将淬火件和调质件弄混，如何用最简便的方法将他们区分开？为什么？11.用20钢

16、进行表面淬火和用45钢进行渗碳处理是否合适？为什么？12.生产中常把加热到淬火温度的钳工扁铲的刃部投入水中片刻后，出水停留一定时间，再整体投入水中冷却。试分析两次水冷的作用及最后的组织。13.分析一下几种说法是否正确？为什么？(1)过冷奥氏体的冷却速度大于Vk时，则冷却速度越快，冷却后钢的硬度越高？(2)钢中合金元素含量越高，淬火后的硬度也越高？(3)本质细晶粒钢加热后的实际晶粒一定比本质粗晶粒钢的细？(4)同一钢材在相同的加热条件下，总是水冷比油冷的淬透性好，小件比大件的淬透性好？14.现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，问各应怎样热处理？比较热处理后他们在

17、组织和性能上的异同点。15.钢经表面淬火或者经渗碳热处理后，表层或渗碳层的应力是拉应力还是压应力？为什么？对零件的性能有何影响？16.用45钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造正火粗加工调质精加工高频感应加热表面淬火低温回火磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。17分析下列工艺曲线，指出各道热处理工艺的主要作用，热处理后室温下表面组织。18.填表（以共析钢为例）转变类型转变产物转变温度转变机制显微组织特征HRC获得工艺珠光体贝氏体马氏体19.填表题退火温度（作为预备热处理）正火温度淬火温度回火温度亚共析钢低温回火：共析钢中温回火：过共析钢高温回火：20.填表退火组织正火组织淬火组织回

18、火温度亚共析钢完全退火：淬火中温回火：调质处理：共析钢淬火低温回火：过共析钢球化退火：淬火低温回火：21.参考铁碳合金相图，将45钢和T10钢小试样经850加热后水冷、850加热后空冷、760加热后水冷、720加热后水冷等的处理，把处理后的组织填入下表中：850水冷850空冷760水冷720水冷45钢T10钢22.用15钢制作一要求耐磨的小轴（直径20mm），其工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳淬火低温回火磨加工。说明各热处理工序的目的及使用状态下的组织。23.在下表中添出所列工件的淬火温度和回火温度范围，并说明经淬火、回火后获得的显微组织。工件淬火温度回火温度显微组织45钢小轴要求综合机械性

19、能好60钢弹簧T12 钢锉刀24.20钢锅炉炉管，在400条件下工作10年后其强度降低，以至发生爆管，试分析炉管显微组织会发生什么变化？第一章钢的合金化概论1.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? 2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高，硬度高，稳定性好；后者硬度低，熔点低，稳定性差。3.何谓回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？4.合金元素对Fe-Fe3C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？5.试述钢在退火态、淬火态及淬火回火态下，不同合金

20、元素的分布状况？6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？7.哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？提高钢淬透性有何作用？8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？9.第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生？如何减轻或消除？10.就合金元素对铁素体力学性能、碳化物形成倾向、奥氏体晶粒长大倾向、淬透性、回火稳定性和回火脆性等几个方面总结下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni。11.根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40

21、CrMn、40CrNiMo。12.为什么W、Mo、V等元素对珠光体转变阻止作用大？而对贝氏体转变影响不大？13.为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举二例说明合金元素复合作用的机理。14.合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？15.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。并且合金元素的良好作用，只有在进行适当的热处理条件下才能表现出来” ？16.合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？17. 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其临界淬透直径分别为2

22、530mm、4060mm、60100mm。试解释淬透性成倍地增大的现象。18.钢的强化机制有哪些？为什么一般钢的强化工艺都采用淬火回火？19.试解释4Cr13属于过共析钢，而Cr12钢出现共晶组织，属于莱氏体钢。20.试解释含Mn稍高的钢易过热；而含Si的钢淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷变形加工。21.什么叫钢的内吸附现象？其机理和主要影响因素是什么？22.试述钢中置换固溶体和间隙固溶体形成的规律。23.钢的分类方法很多通常有哪些分类？24.试述金属材料的环境协调性设计的思路。25.什么叫简单合金、通用合金？试述其合金化设计思想及其意义。26.简述什么是材料科学27.什么是工程

23、材料？工程材料分为哪些类别？28.什么是新材料？开发新材料的重要意义是什么？29.钢的分类方法很多通常有哪些分类？30.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?31.合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪几种？32.按化学成分如何区分低中高碳钢和低中高合金钢？33.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34.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、Al、Si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？（2）哪些元素能与Fe

24、形成无限固熔体？哪些元素能与Fe形成无限固熔体？(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。(4)分析上述元素对FeC相图临界点A1，A3及S、E点影响。35.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。36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？37试述Cr，Ni元素对淬火马氏体的亚结构影晌。38通过合金化使钢强化的方法有哪些?39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?40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

25、中碳化物类型的影响？41为什么说Wl 8Cr4V钢中会出现莱氏体？42.为什么4Cr13变为过共析钢？43简述合金元素对马氏体分解的影响?44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？45提高钢马氏体淬透性的元素有哪些?46.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?47.微量元素在钢中的有益效应主要有哪几方面？48微量B，RE等元素是如何使钢净化的?第二章工程结构钢1.工程结构钢按用途如何分类？按化学成分又分为哪些？2.叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点和性能要求。3.Q235钢经调质处理后使用是否合理？为什么？4.低碳钢中淬火时效和应变时效的

26、机理是什么？对构件有何危害？5.为什么低合金高强度钢中基本上都含有不大于0.8Mn？6.为什么贝氏体型低合金高强度钢多采用0.5Mo和微量B作为基体合金化元素？7.什么是微合金化钢？微合金化元素的主要作用是什么？8.在汽车工业上广泛应用的双相钢，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，发展很快？9.在低合金高强度工程结构钢中大多采用微合金元素（Nb、V、Ti等），它们的主要作用是什么？10.什么是热机械控制处理工艺？为什么这种工艺比相同的成分普通热轧钢有更高的力学综合性能？11普碳钢和普低钢性能上主要有什么差别?12简述我国普低钢(低合金高强度钢)的合金化特点(或化学成

27、分特点)13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。Q235AFQ235DTzQ235Bb14为什么低碳马氏体钢经淬火加低温回火具有最佳的硬度，塑性及韧性的配合?用来代替碳钢的优越性主要有哪些?15简述微合金化低碳高强度钢强韧化特点?16常规热轧钢与控制轧制冷却钢组织性能上的基本差别。17.下列是什么钢，钢中合金元素的主要作用、使用状态？4540Cr40CrMo40MnVB20MnV20MnTi65Mn60Si2MnGCr15GCrl5SiMn第三章机器零件用钢1.在结构钢的部颁标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度。为什么？有什么意义？2

28、.为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？3.调质钢中常用哪些合金元素？这些合金元素各起什么作用？4.零件用钢和构件用钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么不同？5.低碳马氏体在力学性能和工艺性上有哪些突出优点？在应用上应注意些什么问题？6.某工厂原来使用45MnSiV生产8mm高强度调质钢筋。 要求b 1450MPa，S1200MPa，6%。热处理工艺是92020油淬，47010回火。因该钢缺货，库存有25MnSi钢。请考虑是否可以代用？如可以代用，热处理工艺如何调整？7.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0.50.75之间？8.弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹

29、簧钢的强度极限高，是否就意味着弹簧的疲劳极限高？为什么？9.有些普通弹簧冷卷成形后为什么要进行去应力退火？车辆用板簧淬火后，为什么要用中温回火？10.为什么板簧不能强化后成形？而线径很细的弹簧不能用热成形后强化？11.直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削，为什么？12.钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过什么样的热处理，得到什么样的金相组织？13.用低淬钢制作中小模数的中高频感应加热淬火齿轮有什么优点？14.滚动轴承钢常含有哪些合金元素？各起什么作用？为什么含Cr量限制在一定范围？15.滚动轴承钢对冶金质量、表面质量和

30、原始组织有哪些要求？为什么？16.滚动轴承钢原始组织中碳化物不均匀性有哪几种情况？应如何改善或消除？17.在使用状态下，滚动轴承钢的最佳组织是什么？在工艺上应如何保证？18.分析机床主轴的服役条件、性能要求。按最终热处理工艺分类机床主轴有哪几种？每种主轴可选用哪些钢号？其冷热加工工艺路线是怎样的？19.分析齿轮的服役条件、性能要求。在机床、汽车拖拉机及重型机械上，常分别选用哪些材料作齿轮？应用哪些热处理工艺？20.高锰耐磨钢有什么特点？如何获得这些特点？在什么情况下适合使用这类钢？21.为什么ZGMn13型高锰耐磨钢在淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？22.一般说S元素在钢中