2022年金属材料学复习答案.docx

第一章答案1、为什么说钢中的 S、P 杂质元素总是有害的？答： S 容易和 Fe 结合成熔点为 989℃的 FeS 相，会使钢产生热脆性 P 和 Fe 结合形成硬脆的 Fe3P 相使钢在冷加工过程中产生冷脆性2、 合金元素对 Fe-C 相图的 S、E 点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大γ 相区的元素均使 S、E 点向左下方移动，如 Mn、 Ni; 凡是封闭γ 相区的元素均使 S、E 点向左上方移动，如 Cr、Si、MoE 点左移意味着出现莱氏体的碳含量减小 S 点左移意味着共析碳含量减小3、 那些合金元素能够显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有什么作用？答： B、Mn、 Mo、Cr、 Si、Ni 等元素能够显著提高钢的淬透性提高钢的淬透性一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求 较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向另一方面在淬火时，可以选用比4、 为什么说合金化的基本原则是“ 复合加入”？举二例说明合金复合作用的机理答： 1.提高性能，如淬透性2.扬长避短，合金元素能对某些方面起积极作用，但往往还有些副作用，为了克服不足，可以加入另一些合金元素弥补，如 Si-Mn ，Mn-V;3. 改善碳化物的类型和分布， 某些合金元素改变钢中碳化物的类型和分布或改变其他元素的存在形式和位置，从而提高钢的性能，如耐热钢中Cr-Mo-V, 高速钢中 V-Cr-W 。

5、 合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？答：1.细化 A 晶粒 2.提高钢的回火稳定性3.改善机体韧度 4.细化碳化物 5.降低或消除钢的回火脆性 6.在保证强度水平下适当降低碳含量 7.提高冶金质量 8.通过合金化形成一定量的残余 A ，利用稳定的残余 A 提高钢的韧度6、 钢的强化机制有那些？为什么一般的强化工艺都采用淬火 -回火？答：固溶强化、细晶强化、位错强化、第二相强化因为一般的钢的强化都要求它有一定的强度的同时又要保持一定的任性，淬火后钢中能够形成M, 这给了钢足够的强度，但是带来的后果就是韧度不够，而回火能够在强度降低不大的情况下给淬火钢以足够的韧性，这样能够得到综合力学性能比较优良的材料，所以一般钢的强化工艺都采用淬火加回火7、 铁置换固溶体的影响因素？答： 1.溶剂与溶质的点阵结构2.原子尺寸因素3.电子结构第二章1、叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点、性能要求 ? 答：服役条件：工程结构件长期受静载荷互相无相对运动受大气（海水）侵蚀有些构件受疲劳冲击一般在 -50～100℃范围内使用 加工特点是由构件用钢的基本要求和加工工艺决定的，焊接是构成金属结构的常 用方法，一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺。

性能要求：（1）足够的强度和韧度（2）良好的焊接性和成型工艺性（3）良好的耐腐蚀性2、在低合金高强度工程结构钢中大多数采用微合金元素（们的主要作用是什么？Nb、V、Ti 等），它 答：由于 Nb、V、Ti 的微合金化可以生成弥散的碳化物、氮化物和碳氮化物，它们能 钉扎晶界，加热时能阻止 A 晶粒长大，冷却后可得到细小的 F 和 P，所以在低合金高强度 钢中，常利用 Nb、V、Ti 合金来细化晶粒第三章1、为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？答：结构钢是指符合特定强度和可成型性等级的钢，一般用于承载等用途，对钢要求 有足够的强度和韧度等力学性能，淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力 学性能以及可以选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减小变形和开裂，所以说淬透性是评定 结构钢性能的重要指标2、弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧钢的强度极限高，是否 意味着疲劳极限高？为什么？答：因为弹簧的主要作用是储能减振，是利用其弹性变形来吸收和释放外力，要求弹簧 钢具有高的疲劳强度和足够高的塑性和韧性，弹簧在工作时表面承受的应力最大，所以要 求有良好的表面质量，表面不允许有裂纹、夹杂、折叠、严重脱碳等，这些缺陷往往会成 为应力高度集中的的方和疲劳裂纹源，显著的降低弹簧的疲劳强度，所以要求较高的冶金 质量和表面质量。

不是，强度极限是指构件在外力作用下发生破坏时出现的最大应力，也可称为破坏强 度或破坏应力，而疲劳极限是表现一种材料对周期应力的承受能力，在疲劳实验中，应力 交变循环，大至无限次而试样仍不破损时的最大应力叫疲劳极限3、滚动轴承原始组织中碳化物不均匀性有哪几种情况，应如何改善和消除？（1）碳化物液析：采用高温（ 1200℃）扩散退火（2）带状碳化物偏析：长时间退火（3）网状碳化物：控制终轧或终锻温度，控制轧制后冷速或正火处理第四章1.在高速钢中，合金元素 W ，Cr ，V 主要作用是什么？ 答： W：高速钢获得红硬性主要元素，强烈降低钢的热导率 V：显著提高钢的红硬性，硬度和耐磨性，有效的细化晶粒和降低钢的过热敏感性 Cr：保证钢的淬透性，增加高速钢的耐蚀性和抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃 具切削能力2.有一批 W18Cr4V 钢钻头，淬火后硬度偏低，经过检验室淬火加热温度出了问题，淬火加 热温度可能出现什么问题？怎样从金相组织判断？答：温度可能太低，也可能太高温度过低会出现淬火软点，温度过高会出现过热现象，严重会出现过烧现象晶相组织上淬火软点通常是一些白点，由于淬火温度不够，A 没有转变成 M 。

如果晶相组织上有一些小区域的黑色组织，可能的由于淬火温度高了，造成了过热，如果大块区域出现黑色组织，那就很有可能是温度过高早成了过烧第五章1.提高钢耐腐蚀性方法有哪些？答： 1.使钢的表面形成稳定的保护膜 2.提高不锈钢固溶体的电极位或形成稳定的钝化区，降低微电池电动势 3.使钢获得单相组织 4.采用机械保护措施或覆盖层2.什么叫 n/8 定律或 Tammannd 定律 答：固溶体中溶质元素的原子比达到 曼定律N/8 时，固溶体的电极电位突然升高的显现成为泰第六章1.在耐热钢常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是强化元素，哪些是 A 形成元素？说明其作用机理答：抗氧化元素： Cr， Al ，Si强化元素： Mo，W， Ti ，Nb，V ，CA 形成元素： Ni 2.为甚麽锅炉管子用珠光体热强钢的C 含量较低（ <0.2% ）？有一锅炉管子经运行两年后，发现有“ 起瘤” 现象，试分析原因，并提出改进设想？答：因为 C 含量高了，使P 球化和聚集速度加快，石墨化倾向增大，合金元素的再分配加速，并且钢的焊接，成形等工艺性能有所降低， ，，，，，（自己再整理） 第七章答案 1、 铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%, 硅在 1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。

故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、 很难加工因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的 制件，如拔丝模、球磨机铁球等大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料（2）灰口铸铁含碳量大于4.3 ％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在断口呈灰色 它具有良好铸造性能、 切削加工性好， 减磨性， 耐磨性好、 加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同 钢是含碳量在 0.04%-2.3%之间的铁碳合金 我们通常将其与铁合称为钢铁， 为了保证其韧性和塑性， 含碳量一般不超过 1.7%钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（ P、S 均≤0.035%）③高级优质钢（ P≤0.035%，S≤0.030%） 按照化学成分又分①碳素钢： . 低碳钢（C≤0.25%）. 中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（ C≤0.60%）②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）. 中合金钢（合金元素总含量＞ 5~10%）. 高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

2、球墨铸铁的性能特点及用途是什么？球墨铸铁将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等珠光体型球墨铸铁——柴油机的曲轴、连杆、齿轮机床主轴、蜗轮、蜗杆轧钢机的轧辊水压机的工作缸、缸套、活塞等铁素体型球墨铸铁——受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等3、为什么灰铸铁的性能低于碳钢？常用来制造用力不大，韧性要求较高答：低碳钢据有良好的冷冲压性能及可焊接性能，的机械零部件，经渗碳淬火处理后，其表面硬而耐磨，心部保持高的塑性和韧性灰铸铁的石墨成片状分布于基体上， 造成对基体的割裂作用， 同时会在石墨片的夹角处因其引起应力集中 因此， 灰铁的抗拉强度和塑性大大低于具有相同基体的钢， 但他的抗拉强度却与相同基体的退火钢相近， 此外由于石墨的存在， 使得灰铁具有消震性耐磨性和较低的缺口敏感性第八章答案1、以 Al-Cu 合金为例，简要说明铝合金时效的基本过程①形成溶质原子偏聚区－ G· P（Ⅰ）区在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、 无序的时效初期， 即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称 G· P（Ⅰ）区。

G· P（Ⅰ）区与基体 α保持共格关系， 这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区， 故 使合金的强度、 硬度升高②G· P 区有序化－形成 G· P（Ⅱ）区随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成 G· P（Ⅱ）区它与基体 α 仍保持共格关系，但尺寸较 G· P（Ⅰ）区大它可视为中间过渡相，常用 θ ” 表示它比 G· P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大， 因此时效强化作用更大， θ ” 相析出阶段为合金达到最大强化的阶段③形成过渡相 θ ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在 G· P（Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为 1：2 时，形成过渡相 θ ′ 由于 θ ′ 的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此 θ ′ 相周围基体的共格畸变减弱， 对位错运动的阻碍作用亦减小， 表现在合金性能上硬度开始下降 由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素④形成稳定的 θ 相过渡相从铝基固溶体中完全脱溶， 形成与基体有明显界面的独立的稳定相 Al2Cu，称为 θ 相此时 θ 相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ 硬度进一步下降，合金就软化并称为“ 过时效” 。

θ 相的质点聚集长大，合金的强度、相聚集长大而变得粗大2、硬铝合金有哪些优缺点？说明 2A12 （LY12 ）的热处理特点硬铝属于 Al-Cu-Mg 系合金，具有强烈的时。