金属材料学考试试题及答卷b

1、1江苏大学考试试题江苏大学考试试题标准答卷标准答卷 第 1 页 共 4 页课程名称：课程名称： 金属材料学（金属材料学（B B） 考试日期：考试日期： 专业学号：专业学号： 金属材料工程金属材料工程 03 级级 姓姓 名：名： 题号题号一一二二三三四四总计总计核查人签名核查人签名得分得分阅卷人签名阅卷人签名2一、填空题一、填空题 （30 分）分）1、钢的合金化基本原则是 多元适量多元适量 、 复合加入复合加入 。细化晶粒对钢性能的贡献是 既提高强度又提高塑韧性既提高强度又提高塑韧性 。2、在钢中，常见碳化物形成元素有 Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按强弱顺序排列，列举 5 个以上） 。钢中二元碳化物分为两类：rc/rM 0.59 为简单点阵结构，有 MC 和 M2C 型，其性能特点是 硬度高硬度高 、 熔点高熔点高 、 稳定性稳定性好好 ；rc/rM 0.59 为 复杂点阵结构，有 M3C 、 M7C3 和 M23C7 型。3、选择零件材料的一般原则是 力学性能力学性能 、 工艺性能工艺性能 、 经济性经济性 和环境协调性等其它因素。4、奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 晶界腐蚀倾向比

2、较大，产生晶界腐蚀的主要原因是 在晶界上析出了在晶界上析出了 Cr23C6 ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有 加入加入 Ti、Nb 等强碳化物形成元素等强碳化物形成元素 、 降低钢中的含降低钢中的含 C C 量量 。5、影响铸铁石墨化的主要因素有 化学成分化学成分 、 冷却速度冷却速度 。球墨铸铁在浇注时要经过 孕育孕育 处理和 球化球化 处理。QT600-3 是 球墨铸铁球墨铸铁 。 6、对耐热钢最基本的性能要求是 热强性热强性 、 抗氧化性抗氧化性 。7、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： 点阵结构点阵结构 、 电子因素电子因素 、 原子半径原子半径 。8、提高钢淬透性的主要作用是 获得均匀的组织，满足力学性能要求获得均匀的组织，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、开裂倾向能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向 。二、解释题（二、解释题（30 分，每小题分，每小题 5 分）分）1、40Mn2 钢淬火加热时，过热敏感性比较大。 答案要点：答案要点：MnMn 促进了晶粒长大倾向，因为促进了晶粒长大倾向，因为 Mn

3、Mn 降低降低 A A1 1温度，又强化了温度，又强化了 C C 促进促进 晶粒长大的作用。所以，晶粒长大的作用。所以，40Mn240Mn2 钢过热敏感性比较大。钢过热敏感性比较大。32、40CrNiMo 钢正火后，切削性能比较差。 答案要点：答案要点：40CrNiMo40CrNiMo 钢由于含有提高淬透性的元素钢由于含有提高淬透性的元素 CrCr、NiNi、MoMo，而且又是，而且又是 多元复合作用更大，所以钢的淬透性很好，在正火条件下也会有大量的多元复合作用更大，所以钢的淬透性很好，在正火条件下也会有大量的 马氏体产生。因此其切削性能比较差。马氏体产生。因此其切削性能比较差。3、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。 答案要点：答案要点：灰铁：灰铁：G G 形态为片状，易应力集中，产生裂纹，且形态为片状，易应力集中，产生裂纹，且 G G 割裂基体严割裂基体严 重，使材料有效承载面积大为减小。而球铁：重，使材料有效承载面积大为减小。而球铁：G G 形态为球状，基体是连形态为球状，基体是连 续的，续的， ，相对而言，割裂基体的作用小，基体可利用率可达，相对而言，割裂基体的作用小，基体

4、可利用率可达 7090%7090%；且；且 球状球状 G G 应力集中倾向也大为减小。因此钢的热处理强化手段在球铁中基应力集中倾向也大为减小。因此钢的热处理强化手段在球铁中基 本都能采用，所以其强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。本都能采用，所以其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。 答案要点：答案要点：铝合金没有同素异构转变，不能象钢那样可以靠重新加热产生重铝合金没有同素异构转变，不能象钢那样可以靠重新加热产生重 结晶来细化晶粒。结晶来细化晶粒。5、H68、H70 俗称弹壳黄铜，常用于制造炮弹壳、子弹壳。 答案要点：答案要点：弹壳黄铜的弹壳黄铜的 ZnZn 含量小于含量小于 32%32%，所以是单相，所以是单相 黄铜，其塑性很好，黄铜，其塑性很好， 特别适宜制造要求深冲压性能较好的弹壳等零件。特别适宜制造要求深冲压性能较好的弹壳等零件。6、在一般钢中，应严格控制杂质元素 S、P 的含量。 答案要点：答案要点：S 能形成能形成 FeS，其熔点为，其熔点为 989，钢件在大于，钢件在大于 1000的热加工温度的热加工温度 时时 FeS 会熔化，所以易

5、产生热脆；会熔化，所以易产生热脆；P 能形成能形成 Fe3P，性质硬而脆，在冷加，性质硬而脆，在冷加 工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。三、问答题（三、问答题（40 分）分）1、试总结 Si 元素在合金中的作用，并简要说明原因（10 分） 。 答案要点：答案要点：1），可切削性可切削性 固溶强化效果显著；固溶强化效果显著；2）低温回火稳定性低温回火稳定性 抑制抑制 -K 形核长大及转变；形核长大及转变；3）抗氧化性抗氧化性 形成致密的氧化物；形成致密的氧化物； （2 分）分）4）淬透性淬透性 阻止阻止 K 形核长大，使形核长大，使“C”线右移，高线右移，高 C 时作用较大；时作用较大；5）淬火温度淬火温度 F 形成元素，形成元素，A1 ；6）脱脱 C、石墨化倾向、石墨化倾向 Si碳活度，含碳活度，含 Si 钢脱钢脱 C 倾向大。倾向大。 （2 分）分）2、画出示意图说明高速钢的铸态组织（3 分） 。简述高速钢中 W、V、Cr 合金元素的主要作用（3 分） 。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（6 分）

6、。答案要点：答案要点：4高速钢的铸态组织为：黑色组织（混合型）高速钢的铸态组织为：黑色组织（混合型）+ +白亮组织（白亮组织（M 和和 AR）+ + 莱氏体，高速钢铸态组织图（略）莱氏体，高速钢铸态组织图（略） 。W：提高红硬性、耐磨性的主要元素；：提高红硬性、耐磨性的主要元素；V：提高红硬性、耐磨性的重：提高红硬性、耐磨性的重要元素，一般高速钢都含要元素，一般高速钢都含 V，V 能有效细化晶粒，且能有效细化晶粒，且 VC 也细小；也细小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含 4%左右。左右。欠热：晶粒很细小，欠热：晶粒很细小，K 很多；过热：晶粒较大，很多；过热：晶粒较大，K 较少；过烧：晶界较少；过烧：晶界有熔化组织，即鱼骨状或黑色组织。有熔化组织，即鱼骨状或黑色组织。3、从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?（8 分）答案要点：答案要点：1）加入）加入 Ti、V、W、Mo 等强碳化物形成元素，细化晶粒；等强碳化物形成元素，细化晶粒；2）提高回火稳定性，加入）提高回火稳定性，加入 Ti、V 等强碳化物形成元素和等强碳化物形成元素和 Si 元素；元素；3）改善基体韧性，主要是加入）改善基体韧性，主要是加入 Ni 元素；元素；4）细化碳化物，如加入）细化碳化物，如加入 Cr、V 等元素使等元素使 K 小、匀、圆；小、匀、圆；5）降低或消除钢的回火脆性，主要是）降低或消除钢的回火脆性，主要是 Mo 、W 元素比较有效；（元素比较有效；（2 分）分）4、试定性比较 40Cr、40CrNi、40CrNiMo 钢的淬透性、回火脆性、韧度和回火稳定性，并简要说明原因（10 分，比较为 1.5 分,解释为 1 分） 。答案要点：答案要点：淬透性：淬透性：40Cr 40CrNi 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo 复合作用更大。复合作用更大。回脆性：回脆性：40CrNiMo 40Cr 40CrNi；Cr、Ni脆性，脆性，Mo 有效有效。韧韧 度：度：40Cr 40CrNi 40CrNiMo；Ni韧性，韧性，Mo 细化晶粒。细化晶粒。回稳性：回稳性：40Cr 、 40CrNi 40CrNiMo；Mo回稳性。回稳性。Ni 影响不大。影响不大。

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