金属材料学-题库

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1、材料 0801 - 1 - 金 属 材 料 学第 1 章钢 的 合 金 化 概 论 1、 什 么 是 合 金 元 素 ？ 钢 中 常 用 的 合 金 元 素 有 哪 些 ？ 为 合 金 化 目 的 加 入 其 含 量 有 一 定 范 围 的 元 素 称 为 合 金 元 素 。 Si,M n, Cr,Ni ,W ,M o,V ,Ti ,N b, Al ,C u, B 等 。2、 哪 些 是 奥 氏 体 形 成 元 素 ？ 哪 些 是 铁 素 体 形 成 元 素 ？ 在 -Fe 中 有 较 大 溶 解 度 并 稳 定 固 溶 体 的 元 素 称 为 奥 氏 体 形 成 元 素 ： Ni 、 M n

2、、 Co， C、 N 、 Cu；无 限 互 溶 ， 有 限 溶 解 。在 -Fe 中 有 较 大 溶 解 度 并 稳 定 固 溶 体 的 元 素 称 为 铁 素 体 形 成 元 素 ： Cr、 V ， W 、 M o、 T i 。3、 合 金 元 素 在 钢 中 的 存 在 形 式 有 哪 几 种 ？ 固 溶 体 、 化 合 物 、 游 离 态 。 （ 其 中 ， 化 合 物 分 为 ： 碳 化 物 、 金 属 间 化 合 物 、 非 金 属 夹 杂 物 ） 4、 哪 些 是 碳 化 物 形 成 元 素 ？ 哪 些 是 非 碳 化 物 形 成 元 素 ？ Zr 、 Ti 、 N b、 V ；

3、W、 M o、 Cr； M n、 Fe（ 强 -弱 ） 非 K ： Ni 、 Si 、 Al 、 Cu。5、 钢 中 的 碳 化 物 按 点 阵 结 构 分 为 哪 几 类 ？ 各 有 什 么 特 点 ？ 什 么 叫 合 金 渗 碳 体 ？ 特 殊 碳 化 物 ？ 1） 简 单 点 阵 结 构 ： M 2C 、 M C。 又 称 间 隙 相 。 特 点 ： 硬 度 高 ， 熔 点 高 ， 稳 定 性 好 。 复 杂 点 阵 结 构 ： M 23 C6 、 M7C 3 、 M 3C 。 特 点 ： 硬 度 、 熔 点 较 低 ， 稳 定 性 较 差 。 2）合 金 渗 碳 体 ：含 有 合 金

4、元 素 的 渗 碳 体 ，即 渗 碳 体 内 一 部 分 铁 原 子 被 合 金 元 素 所 代 替 ， 晶 体 结 构 并 未 改 变 。 （ Fe,M e）3C 3）特 殊 碳 化 物 ：随 着 合 金 元 素 含 量 的 增 加 ，碳 化 物 形 成 了 自 己 的 特 殊 碳 化 物 。 VC ， Cr7C3， Cr2 3C6 。6、 合 金 钢 中 碳 化 物 形 成 规 律 。 1、 K 类 型 的 形 成K 类 型 与 M e 的 原 子 半 径 有 关 。 r c/rM e 0. 59 复 杂 点 阵 结 构 ， 如 Cr 、 M n、 Fe 。 M e 量 少 时 ， 形 成

5、 复 合 K ， 如 （ Cr , M ） 23C6 型。 2、 相 似 者 相 溶 完 全 互 溶 ： 原 子 尺 寸 、 电 化 学 因 素 均 相 似 。 有 限 溶 解 ： 一 般 K 都 能 溶 解 其 它 元 素 ， 形 成 复 合 K 3、 强 碳 化 物 形 成 元 素 优 先 与 碳 结 合 形 成 碳 化 物 。 4、 N M /NC 比 值 决 定 了 K 类 型 5、碳 化 物 稳 定 性 越 好 ， 溶 解 越 难 ， 析 出 越 难 ， 聚 集 长 大 也 越 难 。材料 0801 - 2 - 7、 合 金 元 素 对 铁 碳 平 衡 相 图 的 影 响 。1） 改

6、变了奥氏体区的位置2） 改变了共晶温度扩大相区的元素使A1，A3下降；缩小 相区的元素使 A1，A3升高。3） 改变了共析含碳量所有合金元素均使S点左移。8、 为 什 么 比 较 重 要 的 大 截 面 的 结 构 零 件 都 必 需 用 合 金 钢 制 造 ？ 与 碳 钢 比 较 ， 合 金 钢 有 何 优 点 ？ 1） 合 金 钢 比 碳 钢 回 火 脆 性 好 ， 所 以 要 达 到 同 样 的 回 火 硬 度 ， 合 金 钢 的 回 火 温 度 可 以 比 碳 钢 高 ，回 火 时 间 也 可 以 长 些 ，合 金 钢 回 火 后 内 应 力 比 碳 钢 小 ， 塑 性 也 高 。 2

7、） 优 点 ： 晶 粒 细 化 ， 淬 透 性 高 ， 回 火 稳 定 性 好 。9、 合 金 元 素 对 奥 氏 体 晶 粒 长 大 的 影 响 ？ 1） Ti 、 Nb、 V ， W 、 M o 晶 粒 长 大 ；-阻 碍 2） C、 N 、 B 晶 粒 长 大 ；-促 进 3） 非 K 元 素 N i 、 Co、 Cu 作 用 不 大。10、 合 金 元 素 对 回 火 转 变 的 影 响 ?淬火合金钢进行回火时，其组织转变与碳钢相似。但由于合金元素的加入，使其在回火转变时具有如下特点：( )提高淬火钢的回火稳定性()产生二次硬化()防止第二类回火脆性一 、 对 马 氏 体 分 解 期

8、的 影 响低 温 回 火 ： C 和Me 扩 散 较 困 难 ， Me 影 响 不 大 ；中 温 以 上 ： Me 活 动 能 力 增 强 ， 对M 分 解 产 生 不 同 程 度 影 响 :1） Ni 、 Mn 的 影 响 很 小 ；2） K 形 成 元 素 阻 止M 分 解 ， 其 程 度 与 它 们 与C 的 亲 和 力 大 小 有 关 。 这 些Me 碳 活 度a c， 阻 止 了 渗 碳 体 的 析 出 长 大 ；3） Si比 较 特 殊 ： 0. 3 %的N i - C r、 N i- C r - M o、 N i - C r -W 马 氏 体 钢中 白 点 敏 感 性 最 大 。

9、 七 、 冷成形性P、 Si、C 等元素冷作硬化率，需要冷成型的材料应严格控制P、N 量，尽可能 Si、C 等量。 八 、 热 压 力 加 工 性Me 溶入基体热压力加工性能。如Mo 、W、Cr、V 等元素影响较大。 九 、 切 削 加 工 性不同含 C 量的钢要得到较好的切削性，其预处理是不同的。25、 钢 的 强 化 机 制 有 哪 些 ？ 为 什 么 一 般 钢 的 强 化 均 用 淬 火 、 回 火 ？ 固 溶 强 化 、 位 错 强 化 、 细 晶 强 化 、 第 二 相 弥 散 强 化 。 在众多的热处理方法中 ,以淬火、回火工艺对金属材料的强化最为显著,这是 因为它充分利用了以上

10、四种强化机制。26、试 解 释 含 Mn 稍 高 的 铬 镍 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 。27、 微 量 元 素 的 作 用 。 钢 中 的 微 合 金 化 元 素 。 常 用 微 合 金 化 元 素 ： B, N, V, Ti,Zr, Nb,R E; 改 善 切 削 加 工 性 ： S, Se,B i,Pb,C a; 能 净 化 、 变 质 、 控 制 夹 杂 物 形 态 ： Ti,Zr, RE,C a; 有 害 元 素 ： P, S, As, Sn, Pb。材料 0801

11、 - 5 - 28、 提 高 韧 性 的 合 金 化 途 径 。 1）细化晶粒、组织 如 Ti、Nb、Mo； 2）回火稳定性 如强 K 形成元素； 3）改善基体韧度 Ni ； 4）细化 K 适量 Cr、V，使 K 小而匀； 5）回脆W、Mo ； 6）在保证强度水平下，适当含C 量.冶金质量。29、怎 样 理 解“ 合 金 钢 与 碳 素 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 ，且 合 金 元 素 的 良 好 作 用 ，只 有 在 适 当 的 热 处 理 条 件 下 才 能

12、 表 现 出 来 。 ”提纲【合金的主要作用：a.产生相变，如扩大某个相区（奥氏体区）以得到某种对应的特殊性能. b.细化晶粒，改善机械性能，如缺口敏感性、淬透性。c.改变热处理工艺， 如提高钢材的热处理组织的稳定性，降低热处理温度、缩短热处理时间、提高热处理质量。 】从强化机制分析。第 2 章钢 的 编 号 方 法 写 出 下 列 钢 号 的 类 属 、 碳 和 合 金 元 素 的 含 量 ： 15Mn： 优 质 碳 素 结 构 钢 ， 较 高 M n 量 ， 0. 15 %C ； 16Mn： 低 合 金 高 强 度 结 构 钢 ， 0. 16 %C ； 20g： 优 质 碳 素 结 构 钢

13、 ， 锅 炉 用 ， 0.2 %C ； T10A： 高 级 优 质 碳 素 工 具 钢 ， 1% C； 65Mn： 优 质 碳 素 结 构 钢 ， 较 高 M n 量 ， 0. 65 %C ； 18Cr 2Ni4 W ： 合 金 结 构 钢 ， 0. 18 %C ， 2% Cr， 4%N i ， W=1.0 %； 5CrN iM o： 合 金 工 具 钢 ， 0. 5% C， 其 余 应 力 、 裂 纹 -疲 劳 。材料 0801 - 8 - 13、为 什 么 合 金 弹 簧 钢 把 Si 作 为 重 要 的 主 加 合 金 元 素 ?弹 簧 淬 火 后 为 什 么 要 进 行 中 温 回 火

14、 ? Si 与 Mn 共 同 作 用 提 高 钢 的 淬 透 性 ， Si 有 效 提 高 回 火 稳 定 性 ， 促 进 脱 碳 倾 向 。 中 温 回 火 - 可 使 弹 簧 钢 具 有 一 定 的 冲 击 韧 度 ，较 高 的 弹 性 极 限 、 屈 强 比 和 最 高 的 疲 劳 强 度 。14、 为 什 么 滚 动 轴 承 钢 的 含 C 量 均 为 高 C？ 滚 动 轴 承 钢 中 常 含 有 哪 些 合 金 元 素 ？ 各 起 什 么 作 用 ？ 为 什 么 Cr 量 限 制 在 一 定 范 围 ？ 1） C是轴承钢中主要强化元素，轴承钢含碳量一般较高，以提高钢的耐 磨性。滚动轴

15、承钢应具有高的抗压强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐 磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。故用 含碳 0.951.10、含铬 0.401.60的高碳低铬轴承钢。 2）Cr 是形成碳化物的主要元素。铬可提高钢的力学性能、淬透性和组织 均匀性。还能增加钢的耐蚀能力。 Si、Mn 在轴承钢中能提高淬透性。 锰还可和钢中的硫生成稳定的MnS， 硫化物常能包围氧化物， 形成以氧化物为核心的复合夹杂物，减轻氧化物对钢的 危害作用。 3）Cr 含量的范围为0.4%1.65%，此时淬火 +低温回火后，具有较好的疲 劳强度、耐磨性、弹性极限、屈服强度。15、 滚 动 轴 承

16、钢 的 主 要 性 能 要 求 是 什 么 ？ 1） 高 而 均 匀 的 硬 度 和 耐 磨 性 ； 2） 高 的 接 触 疲 劳 强 度 ； 3） 高 的 弹 性 极 限 和 一 定 的 韧 度 ； 4） 尺 寸 稳 定 性 好 ； 5） 一 定 的 耐 蚀 性 ； 6） 具 有 良 好 的 冷 、 热 加 工 工 艺 。16、易 切 钢 中 常 加 入 哪 些 元 素 ？ 它 们 对 提 高 切 削 性 的 作 用 机 理 是 什 么 ？ S、 Ca、 Te、 Se、 Pb。 S 与 Mn 在钢中形成 MnS，使切屑易于折断，因而提高了切削加工性能， 而且 MnS 具有润滑作用，其本身硬度低，能减少对刀具的磨损。但会降低钢的 横向塑性及韧性； Ca 加入钢中后对夹杂物具有一种变质作用，提高了切削加工性能； Te、Se 硒、碲的化合物也有利于提高切削加工性能； Pb 在钢中溶解度极小，降低切削阻力，易断屑、有润滑作用。材料 0801 - 9 - 17、 为 获 得