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1、工程材料第三章 金属材料一、名词解释。合金钢 为了提高钢的性能，在铁碳合金中特意加入合金元素所获得的钢。 回火稳定性 淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。 二次硬化 某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象，称为二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。回火脆性 是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象。在250-400和450-650两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。 铸铁 碳的质量分数在2.11以上的铁碳合金 青铜 含铝，硅，铅，鈹，锰等的铜基合金黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金。调质：通常指淬火+高
2、温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。二、填空题。1、一些含有合金元素 Ni 、 Cr 和 Mn 的钢容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用同时含有合金元素 Mo和 W 的钢。2、合金元素中，碳化物形成元素有 Fe 、 Mn 、 Cr 、 Mo 等。3、除 Co 、 Al 外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢比碳钢残余奥氏体少，使钢的硬度变大。4、促进晶粒长大的元素有 Mn 、 P 等。5、按钢中合金元素含量，可将合金钢分为 低合金钢 、中合金钢 和 高合金钢 三类。6、合金钢中常用来提高淬透性的合金元素有 Cr 、 Mn 、 Ni 、
3、Si 和B 五种，其中作用最大的是 Cr 。7、20钢是 优质碳素结构钢 ，可以制造 冲压件及焊接件 。8、20CrMnTi钢是 中淬透性合金渗透钢 ，可以制造 汽车、拖拉机上的重要零件 。9、9SiCr是 冷作模具钢 ，可以制造 冷作模具 。10、CrWMn是 冷作模具钢 ，可以制造 冷作模具 。11、5CrMnMo是 热作模具钢 ，可以制造 热锻模钢 。12、Cr12MoV是 冷作模具钢 ，可以制造 冷作模具。13、T12是 碳素工具钢 ，可以制造 锉刀、挂刀等刃具 。14、16Mn是 低合金高强度结构钢 ，可以制造 桥梁、船舶、车辆等结构钢 。15、40Cr是 低淬透性合金调质钢 ，可以
4、制造 一般尺寸的重要零件 。16、60Si2Mn是 合金弹簧钢 ，可以制造 汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧 。17、GCr15钢 铬弹簧钢 ，可以制造 冷冲模、量具、丝锥等 。18、1Cr13是 马氏体不锈钢 ，可以制造 韧性要求较高的紧固件、叶片等 。19、1Cr18Ni9Ti是 奥氏体不锈钢 ，可以制造 耐酸容器、抗磁仪表、医疗器械 。20、ZGMn13是 高锰钢 ，可以制造 车履带、铁轨分道叉 。21、20CrMnTi是中淬透性合金渗透钢，Cr、Mn的主要作用是提高淬透性，Ti的主要作用是 阻碍渗碳时奥氏体晶粒长大；增加渗碳层，提高研磨性 ，热处理的工艺是 渗碳后直接淬火，再低温回火 。
5、22、W18Cr4V是 高速 钢，碳质量分数是 0.73%0.83% ，W的主要作用是 提高热硬性 ，Cr的主要作用是 提高淬透性 ，V的主要作用是 形成VC，阻止奥氏体晶粒长大 。热处理工艺是 球化退火淬火回火 。最后组织是 回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体 。23、0Cr18Ni9Ti是 奥氏体 钢，Cr、Ni和Ti的作用分别是 提高钢的耐蚀性 、 形成稳定碳化物 和 防止晶间腐蚀 。24、灰口铸铁中碳主要以 石墨 的形式存在，可用来制造 机床床身、柴油机汽缸 。25、可锻铸铁中石墨的形态为 团絮状 ，可用来制造 制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低
6、压阀门等 。26、 球墨铸铁中石墨的形态为 球状 ，可用来制造 曲轴、连杆、凸轮轴 。27、 蠕墨铸铁中石墨的形态为 蠕虫状 ，可用来制造高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件 。28、 影响石墨化的主要因素是温度和冷却速度 和 合金元素 。29、 球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为 球墨铸铁通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性 。30、 HT200牌号中“HT”表示 灰口铸铁 ，数字“200”表示最低抗拉强度 。31、 生产球墨铸铁选用 稀土镁 作为球化剂。32、 铸铁按石墨形态可以分为 灰口铸
7、铁 、 可锻铸铁 、 球墨铸铁 和蠕墨铸铁 ，其中 球墨铸铁 强度最高。四、是非题。1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。2、T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。3、奥氏体型不锈钢可采用加工硬化提高强度。4、高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。5、T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。6、18-4-1高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。7、奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：8、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。只组织不形态9、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。铁都
8、不可锻，脆10、石墨化的第三阶段不易进行。11、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。12、球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。13、5CrMnMo和W6Mo5Cr4V2钢中Mo的作用相同。14、5CrNiMo和W18Cr4V钢中Cr的作用相同。五、综合题。1、说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的种类、碳的碳质量分数，各举出一个应用实例。2、为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？3、试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。4、有两种高强螺栓，一种直径为10，另一种直径为30，都要求有较高的综合机械性能：b800MPa，ak600kj/。试问应选择什么材
9、料及热处理工艺？5、为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？6、轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？7、简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。 成分特定：a.高碳 b加入Cr、Wo、V等合金元素合金元素的作用:Cr能提高淬透性；W、Mo保证高的热硬性；V能形成VC，硬度极高且颗粒细小、分布均匀，能大大提高钢的硬度和耐磨性。热处理特点：球化退火机加工淬火低温回火性能特点：a.高强度b.高耐磨性c.高热硬性d.足够的塑性和韧性8、W18Cr4V钢的Ac1+（3050）的常规方法来确定其淬火温度是多少？ 122012809、不锈钢的固溶处理与
10、稳定化处理的目的各是什么？ 固溶处理：获得单相奥氏体组织提高耐蚀性； 稳定化处理：消除晶界贫铬，避免了晶间腐蚀的产生。10、试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中的Ti的作用。 20CrMnTi钢：Ti的作用是阻碍奥氏体晶粒长大； 1Cr18Ni9Ti钢：Ti的作用是防止晶间腐蚀。11、试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用。 40Cr：提高淬透性GCr15：提高淬透性；形成合金渗碳体（Fe，Cr）3C，呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是提高钢的疲劳强度。CrWMn：形成难溶碳化合物，提高耐磨性。1Cr18Ni9
11、Ti：铬在氧化性介质（如水蒸气、大气、海水、氧化性酸）中极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性大大提高。4Cr9Si2（耐热钢）：形成致密和稳定的尖晶石类型结构的氧化膜。12、试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论如下问题：（1）在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（2）各种钢的用途、热处理工艺、最终的组织。钢号用途热处理工艺最终的组织20CrMnTi制造汽车、拖拉机中的变速齿轮渗碳后直接淬火，再低温回火屈氏体+回火马氏体+少量铁素体65制造弹簧淬火+回火回火屈氏体T8制造各种刃具、量具、模具等40Cr制造汽车、机床和其它机器上的各种重要零件淬火加
12、高温回火热处理回火索氏体13、要使球墨铸铁的基本组织为铁素体、珠光体或下贝氏体，工艺上应如何控制？ 通过热处理：退火、正火14、 有一灰口铸铁铸件，经检查发现石墨化不完全，尚有渗碳体存在，试分析其原因，并提出使这一铸件完全石墨化的方法。原因：化学成分控制不当，Mn过多阻碍石墨化，Mn溶于铁素体和渗碳体中。 方法：添加促进石墨化的元素P15、 述石墨形态对铸铁性能的影响。石墨形态对应力集中十分敏感，片状石墨引起严重应力集中。16、 试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点？石墨形态对应力集中十分敏感，片状石墨引起严重应力集中。因此灰铸铁的抗拉强度最低，可锻铸铁的抗拉强度较
13、高，球墨铸铁的抗拉强度最高。17、 为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造？1. 工艺问题：这些零件形状复杂,除铸造用其他方法难以得到毛坯,而灰口铸铁具有十分优秀的铸造性能.而钢的铸造性很差.2. 价格问题：便宜18、铝硅合金为什么要采用变质处理？19、指出下列铜合金的类别、用途：H80、H62、HPb63-3、HNi65-5、QSn6.5-0.1、QBe2。20、 定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。（1）经冷却后的15钢板，要求降低硬度；（2）ZG35的铸造齿轮；（3）锻造过热的60钢锻坯；（4）改善T12钢的切削加工性能；21、 出下列工件的淬火及回火温度并说明回火后获得的组织：（1）45钢小轴；（2）60钢弹簧；（3）T12钢刀；22、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220HB250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。23、画出共析、亚共析、过共析钢的C曲线。 6
