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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划金属材料学第二章课后答案第二章工程结构钢1.叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点和性能要求。答：服役条件：工程结构件长期受静载；互相无相对运动受大气的侵蚀；有些构件受疲劳冲击；一般在-50100范围内使用；加工特点：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：足够的强度与韧度；良好的焊接性和成型工艺性；良好的耐腐蚀性；2.低碳钢中淬火时效和应变时效的机理是什么？对构件有何危害？答：构件用钢加热到Ac1以上淬火或塑性变形后，在放置过程中，强度
2、、硬度上升，塑性、韧性下降，韧脆转变温度上升，这种现象分别称为淬火时效和应变时效。产生的原因：C、N等间隙原子偏聚或内吸附于位错等晶体缺陷处。提高硬度、降低塑性和韧度。危害：在生产中的弯角、卷边、冲孔、剪裁等过程中产生局部塑形变形的工艺操作，由于应变时效会使局部地区的断裂抗力降低，增加构件脆断的危险性。应变时效还给冷变形工艺造成困难，往往因为裁剪边出现裂缝而报废。3.为什么普低钢中基本上都含有不大于%w(Mn)？答：加入Mn有固溶强化作用，每1%Mn能够使屈服强度增加33MPa。但是由于Mn能降低A3温度，使奥氏体在更低的温度下转变为铁素体而有轻微细化铁素体晶粒的作用。Mn的含量过多时，可大为
3、降低塑韧性，所以Mn控制在%,W12%,Ti%,V%,Si%，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。5合金钢中碳化物形成元素所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。答：答：基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；各种K相对稳定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C6主要合金元素对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。答：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：CrWMoMn：3C,减慢P转变时合金
4、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：开放相区，并稳定相，提高的形核功Co：扩大相区，但能使A3温度提高，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？答：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。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M
5、s温度降低于0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？答：1）低温回火脆性其形成原因：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)高温回火脆性其形成原因：与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关。防止：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。答：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，在相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物
6、，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：在金属晶体中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍；或者尽可能减
7、少晶体中的可动位错，抑制位错源的开动，如晶须。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？答：足够高的强度、良好的塑性;适当的常温冲击韧性，有时要求适当的低温冲击韧性;良好的工艺性能。2合金元素在低合金高强度结构钢中的主要作用是什么？为什么考虑采用低C？答：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
8、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：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。C含量增加，会使C当量增大，当C当量时，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？试举例说明。答：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；例：再热加工过程中，通过应变诱导析出铌、钛、钒的氮化物，沉淀在晶界、亚晶界和位错上，起钉扎作用，有效地阻止奥氏体再结晶的晶界和
9、位错的运动，抑制再结晶过程的进行。2)阻止奥氏体晶粒长大；例：微量钛以TiN从高温固态钢中析出，呈弥散分布，对阻止奥氏体晶粒长大很有效。3)沉淀强化；例：w(Nb)%时,细化晶粒造成的屈服强度的增量G大于沉淀强化引起的增量Ph;当w(Nb)%时,Ph增量大大增加,而G保持不变。4)改变与细化钢的组织例：在轧制加热时，溶于奥氏体的微合金元素提高了过冷奥氏体的稳定性，降低了发生先共析铁素体和珠光体的温度范围，低温下形成的先共析铁素体和珠光体组织更细小，并使相间沉淀Nb(C,N)和V(C,N)的粒子更细小。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
10、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名词解释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：过共析钢在热轧加工后缓慢冷却过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
11、度钢：一般讲，屈服强度在1370MPa以上，抗拉强度在1620MPa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。答：成分热处理常用组织主要性能调质钢弹簧钢%C的C钢淬火与高温回回火S或回火较高的强度，良好的塑性和T或中、低合金钢火韧性中、高碳素钢或低合淬火和中温回回火T金钢火高的弹性极限，高的疲劳强度，足够的塑性和韧性主要钢种:A.调质钢：按淬透性大小可分为几级：1）40，45，45B2）40Cr，45Mn2,45MnB,35MnSi3）35CrMo,42MnVB,40MnMoB，40CrNi4）40CrMnMo,35SiMn2Mo
12、V，40CrNiMoB.弹簧钢：1）Mn弹簧钢：60Mn，65Mn2）MnSi弹簧钢：55Si2Mn，60Si2MnA3）Cr弹簧钢：50CrMn，50CrVA,50CrMnVA(使用T40CrNi40Cr409、举例说明调质钢、弹簧钢、轴承钢的热处理方法？答：调质钢：淬火+高回弹簧钢：淬火+中回轴承钢：淬火后冷处理+低回第四章1、淬火加热时，为什么要预热?答：高速钢合金量高，特别是W，所以高速钢的导热性很差。预热可减少工件加热过程中的变形开裂倾向；缩短高温保温时间，减少氧化脱碳；可准确地控制炉温稳定性。2、高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800左右，但淬火加热温度在12001240，淬火
13、加热温度为什么这样高?答：因为高速钢中碳化物比较稳定，必须在高温下才能溶解。而高速钢淬火目的是获得高合金度的马氏体，在回火时才能产生有效的二次硬化效果。3、高速钢回火工艺一般为560左右，并且进行三次，为什么?答：由于高速钢中高合金度马氏体的回火稳定性非常好，在560左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，产生二次硬化。同时在560左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。三次回火是为了尽可能减少Ar，形成M。4、淬火冷却时常用分级淬火，分级淬火目的是什么?答：分级淬火目的：降低热应力和组织应力，尽可能地减小工件的变形与开裂。5、不应该是回火索氏体么？怎么我见资料上是回火马氏体？答：合金元素的影响
14、。使马氏体中碳的析出延迟，奥氏体稳定性增加，其转变也延迟，所以高温回火仍然得到回火马氏体组织。6、问题：Cr12MoV有两种常用热处理工艺：一种是1000淬火，160回火；另一种是1100淬火，510回火。讨论为什么1000较低温度淬火只能采用160低温回火，只有采用1100较高温度淬火才能采用510高温回火？答：1）1000淬火，碳及合金元素溶入奥氏体中数量较少，淬火得板条马氏体碳化物残余奥氏体。由于板条马氏体有较好的强韧配合，碳化物的存在有利于提高耐磨性和硬度，同时加热温度较低，热应力较小，低温回火的主要目的是保证硬度基础上，缓解应力，增加马氏体稳定性，如果高温回火，硬度下降过多，达不到性能要求；2）1100淬火，碳及合金元素大量溶入奥氏体中，淬火后残余奥氏体数量增多，510回火是从二次淬火和二次硬化角度考虑。同时提高回火温度，有利于提高韧性，缓解应力；低温回火达不到上述要求，会导致残余奥氏体数量较多，硬度、强度不足。第五章1、为什么铬能决定不锈钢的耐腐蚀性能？是不是含铬的钢都是不锈钢？答：1）铬提高钢耐腐蚀性能的第一个原因是铬使铁-铬合金钢的电极电位提高。当铬含量达到1/8、2/8、3/8原子比时(耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比)，铁-铬合
