金属材料学总结
第一章
1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的方法有哪些？
答：S与Fe形成FeS，会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P，使钢在冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处发生偏析。
硫化物形态控制：a、加入足量的锰，形成高熔点MnS；b、控制钢的冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大于0.02%；d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。
2、钢的强化机制有哪些?为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？答：a、固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、强化）
b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错运动、强化）
c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化）
d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化）
淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低；回火可有效改善钢的韧性。淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。
3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？
答：a、加入可细化晶粒的元素Mo、W、Cr；
b、改善基体韧性，加Ni元素；
c、提高冲击韧性，加Mn、Si元素；
d、调整化学成分；
e、形变热处理；
f、提高冶金质量；
g、加入合金元素提高耐回火性，以提高韧性。
4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr12钢中已出现共晶组织，属于莱氏体钢。
答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到碳含量小于0.4%，所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12%的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。
5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率高，不利于冷变性加工。
答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。
6、合金钢中碳化物形成规律①②③④⑤⑥⑦
答：①、K类型：与Me的原子半径有关；②、相似相容原理；③、强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；④、NM/NC比值决定了K类型；⑤、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。
第二章
1、简述工程钢一般服役条件、加工特点和性能要求。
答：服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。
加工特点：简单构件是热轧或正火状态，空气冷却，有焊接、剪切、
冲孔、冷弯和焊接要求。
性能要求：①有足够的强度与韧性；②、良好的焊接性；③、良好的工艺性；④、良好耐腐蚀性。
2、简述微合金化低合金高强度结构钢的合金化与强韧化之间关系。答：微合金化钢首先限定在低碳和超碳范围内，低碳（<0.25%），要保证其良好的成形性和焊接性；其次，要获得高的屈服强度，通常加入质量分数小于0.1%的N、Nb、V、Ti，形成碳化物、氮化物和碳氮化物等硬质相析出，以发挥第二相强化和细晶强化的作用，细晶强化可以在提高钢强度的情况下同时提高韧性微合金化和控制轧制通常相伴。
3、什么是双相钢？其成分、组织和性能特点是什么？为什么能在汽车工业上得到大量应用？
答：双相钢是指显微组织主要是铁素体和5%-20%（体积分数）的马氏体所组成的低合金高强度钢，即在软相铁素体上分布着一定量的硬质马氏体相。
成分：Cr（18%-20%）、Ni（30%-10%）
组织：铁素体+马氏体，铁素体基体上分布着不连续的岛状马氏体。性能：屈服强度低，且连续屈服，无屈服平台和上下屈服点；均匀塑变能力强，总延伸率较大，冷加工性能好；加工硬化率值大，成型后屈服强度可达500-700MPa。
应用：基于以上性能特点而广泛应用于汽车工业。
4、为什么贝氏体型普通低合金钢采用质量分数为0.5%铜和微量硼作
为基体合金元素。
答：低碳贝氏体中型钢中加入使P（相图中）点右移的Cu元素，为使先共析铁素体右移，又应加入微量B元素，故一般采用质量分数为0.5%铜和微量硼作为基体合金元素。第三章
1弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧钢强度极限高，是否意味弹性疲劳极限高？
答：要严格控制弹簧刚才的内部缺陷，要保证且有良好的冶金质量和组织均匀性，因为弹簧工作时表面承受的应力最大，故不允许表面缺陷，常会形成应力高度集中的地方和疲劳裂纹的起源，显著降低了疲劳强度；不一定高，疲劳极关与塑性，疲劳次数，本身强度有关
2滚动轴承钢常含有哪些合金元素，各有啥作用，滚动轴承对冶金质量，表面质量和原始组织要求
答：高碳铬硅锰等合金元素，铬提高淬透性即耐磨性；si,mn提高淬透性，钢的强度，c 减少钢过敏性
要求：纯净和均匀不允许缺陷存在原因1非金属夹杂可破坏金属基体的连续性，容易引起应力集中2碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大影响；大颗粒碳化物具承钢的冲击韧性
3汽车拖拉机1）发动机曲轴主要承受弯曲，扭转等复合载荷作用，受一定冲击载荷，综合个性能得到应采用的调制2）花键轴主要承受弯曲扭转等复合载荷受较大冲击载荷故采
用渗碳钢3）汽车，拖拉机变速箱齿轮属于重载荷齿轮，受里比较大，频繁受到冲击故采用渗碳钢，一般工艺路线：备料—锻造—正货—粗加工—渗碳—淬火—回火—喷完—磨削4）机床变速载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力，转速不高，故采用中碳钢，路线：备料—锻造—正火—粗加工—调制处理—半精加工—高频淬火—回火—磨削
4 试用强度韧性矛盾关系简述提高强度钢的发展答：略
第四章
1.直径为25mm的40CrNiMo 钢，经正火后难以切削，为什么？
Cr、Mo等合金元素会提高钢的硬度和耐磨性，而40CrNiMo含较高量的钢，故具有一定的硬度和耐磨性；正火后，产生马氏体、贝氏体硬度较高，故难切削。
2.试比较工具钢T9和9SiCr不同
1）为什么9SiCr钢热处理加热温度比T9高？
2）直径为30-40mm的9SiC r钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透，为什么？3）T9钢制造的刀具，其刃部受热到200-250°度时硬度和耐磨性下降，9SiCr制造的刀具其刃部受热至230-250°度时硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？答：1）9SiCr中合金元素比T9多，加热奥氏体化时要粗使合金元素熔入奥氏体中，并且还能成分均匀，需要更高的温度
2）不能因为9SiCr中Si、Cr元素提高了钢的淬透性，比T9淬透性好，9SiCr油淬临界直径D油<40mm，所以相同尺寸T9钢不能淬透
3）Si、Cr提高回火稳定性，经250°C回火，硬度760HRC,T9钢回火稳定性差，而9SiCr钢中Si提高马氏体分解温度，回火抗力好
3.分析碳和合金元素在高速钢中的作用及热处理工艺特点
作用：碳：保证碳化物所需的碳，耐磨性；钨：提高钢的热硬性，耐磨性；钼：过热敏感性较大；钒：提高硬度和耐磨性；铬：提高淬透性；钴：提高钢的热硬性
热处理工艺特点:淬火加热温度高，回火温度高、次数多，淬火加热应预热
4.高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间一次回火代替三次回火？
不能因为高速钢淬火后大部分转变为马氏体，残余奥氏体30%左右第一次回火后有20%左右残余奥氏体转变为马氏体，还有10%左右的残余奥氏体；20%左右新转变未经回火的马氏体，还会产生新的应力，对性能还有一定影响，要进行二次回火；同样原因，为了使剩余的残余奥氏体转变，需进行第三次回火，经第三次回火残余奥氏体一般剩1-3%左右。
第五章
1.奥氏体不锈钢主要缺点是什么？
答：强度低，不能淬火强化，易产生晶间腐蚀。
2.ZGMn13钢为什么具有优良的耐磨性和良好的韧性？
答：经1000°C水淬，水韧处理后，在剧烈冲击及高的压应力作用下，其表层的奥氏体将
迅速产生加工硬化，同样伴有奥氏体转变为马氏体，导致表层硬度提高到450-550HBW，从而形成硬而耐磨的表面，心部仍保持良好的韧性、耐磨性，因而ZGMn13具有良好的耐磨性和良好的韧性。
3.提高钢耐蚀性基本途径
答：1）使钢的表面形成稳定保护膜--Cr、Al、Si有效；2）增高固溶体电极电位或形成稳定钝化区，降低微电池的电动势--Cr最好；3）使钢获得单相组织---Ni、Mn--单相奥氏体组织；4）机械保护措施或覆盖层，如：电镀发蓝等
4.提高钢热强行途径
答：1）基体强化，提高基体的原子结合力，降低固溶体的扩散，一般熔点高，扩散系数小，能提高再结晶温度的合金元素固溶于基体都能提高钢热强性。
4.2）第二境界强化相沉淀强化要求第二相稳定不易聚集长大，能在高温长期保持细小弥散分布
3）晶界强化a净化晶界b填充晶界空位c晶界沉淀强化4）4，为什么Cr12型冷作模具钢不属于不锈钢，而95Cr18是？
5）答Cr12中的铬含量11.5--12.5%而铬与碳形成CrC碳化物，消耗了铬含量是铬不到11%，而不锈钢中铬>11%即Cr12不属于不锈钢。
第6章
1.解释下列说法是否正确
1）石墨化过程中第一阶段最不易进行错改正：第一阶ng qi段温度扩散块恭喜温度以上洗出碳能够全部以石墨形式存在
2)采用球化退火可获得球化铸铁错改正球墨铸铁只在浇铸时加入球化剂而形成，禁用球化退火不行
3)灰铸铁不能整体淬火（正确）灰铸铁实用零件都是大型件，即使淬火也淬不透而且淬火容易开裂
4)白口铸铁由于硬度较高，可作切削工具使用（错）韧性不足防腐能力差。
2 说明铸铁石墨化三阶段进程对其组织的影响
答：如果充分进行的到F+G不充分进行P+F+G未进行P+G 3.为什么说一般机器支架箱体机床常用灰铸铁创造
答：灰铸铁有十分优秀的性能而钢的铸造性差。1减震性好灰铸铁中含碳量比较多石墨中吸震能力强2减小摩擦灰铸铁中石墨具有润滑作用，3抗压性地
4 从综合力学性能和工艺性能比较灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁
答：灰铸铁是默默呈片状，塑韧性低，具有良好的摩擦性即减震性，可加工性好，球墨铸铁强度塑性均高于其他铸铁，具有良好的铸造性，切削加工性，3）可锻铸造石墨成团絮状，且具有一定的强度和较高的塑韧性，主要承受冲击和震动的铸件
第7章
1铝硅硼为啥进行变形处理？
答：铝合金的成分处于共晶附近Al-Si合金的共晶体组织中成片状或粗针状，过共晶合金中含少量呈块状的初生硅，这种共晶组织塑性较低需要细化组织，一般需要采用变质处理2铝铜合金分类
答：铝按成分和生产工艺分变形铝合金和铸造铝合金，变
形铝合金按成分和性能，不能热处理强化铝合金，可热处理强化铝合金，铸造铝合金按合金元素不同可分Al-Si Al-Cu Al-Cu Al-Mg Al-Zn等。铜化学成分黄铜（以锌为合金主要元素）青铜（以除锌镍以外的其他元素为合金元素），白铜（以镍微合金元素）
3铝合金强化：a固熔强化强化效果不明显但塑性可以的到改善b时效强化经固溶强化的铝合金放置一段时间或加热至一温度后保温一段时间过饱和固溶体发生脱溶分解强度硬度提高。
13 20Mn2钢渗碳后是否适合于直接淬火，为什么？
答：不能，Mn会使过热晶粒长大，淬火（920度）晶粒粗大导致M晶粒也粗大，应该先正火处理细化它的组织。
附加：
1.各种钢排号
HT150：HT(灰铸铁）；150（抗拉强度）150MP
QT750-10：QT(球墨铸铁)；750（抗拉强度750MP）；10（伸长率10%）Q354：低合金高强度结构钢
15Mn:优质碳素结构钢，较高Mn，15%C
18Cr2Ni4W:合金结构钢,0.18%C,2%Cr,4%Ni,W<1.5%
GCr15：滚动轴承钢1.5%Cr
00Cr18Ni10:不锈钢“00”<=0.03%, “0”<=0.08%
2.什么是晶间腐蚀：奥氏体不锈钢焊接后在腐蚀介质中工作时，在离焊缝不远处会产生晶间腐蚀。
3.奥氏体不锈钢的优缺点
答：优点：（1）具有很高的耐腐蚀性；（2）塑性好；（3）加热时没有同素异构转变，焊接性好；（4）具有一定的热强性；（5）不具有磁性缺点：价格贵，切削加工困难，导热性差
4.奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因及防止
答：在焊缝及热影响区沿晶界析出了（CrFe)23C6碳化物，晶界附近区产生贫铬区。
防止：1）降低钢中C含量；2）加入强K形成元素，例如：Ti,Nb;3)固溶处理保证Cr含量；4)对稳定性钢通过处理形成强K,以稳定固溶体中Cr含量；对非稳定钢进行退火处理，使A成分均匀化，消除贫铬区。
5.高锰钢淬火与普通钢淬火区别
高锰钢得到奥氏体（淬火前全部奥氏体水韧时，奥氏体组织来不及向其他组织转变，而普通钢淬火：马氏体）
6.试比较热作模具钢和合金调质钢的合金化和热处理特点，并分析合金化元素作用异同
《金属材料学》课程教学大纲
《金属材料学》课程教学大纲 以下是为大家整理的《金属材料学》课程教学大纲的相关范文，本文关键词为金属材料学,课程,教学大纲,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教师教学中查看更多范文。 《金属材料学》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：金属材料学所属专业：材料物理专业课程性质：专业基础课学分：3 （二）课程简介：《金属材料学》是一门综合性和应用性较强的专业必修课。根据材料物理专业先修课程和教学内容，本课程包括金属学和金属材料两大部分，其中金属学的内容作为《材料科学基础》课程的补充和深入，金属材料部分在《材料科学基础》、《材料力学性能》等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。课程的学习，使学生系
统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. （三）先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书： 《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、
金属材料学基础试题及答案
金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是（）。
金属材料学复习题
09级金属材料学复习题材料分析
名词解释 1．淬透性：指以规定条件下刚式样淬透层升读呵硬度分布来表征的材料的特征，主要取决于钢的临界淬火冷速大小。 2．淬硬性：材料在理想条件下进行淬火后所能达到的最高硬度的能力。主要取决于淬火加热时固溶与A中的含碳量，碳含量越高，则钢的淬硬性越高 3．回火脆性：淬火钢在某温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间冲击韧性降低的脆化现象。4．“C”曲线：过冷奥氏体等温转变曲线，综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下等温转变过程，由转变开始曲线、转变终了曲线及马氏体转变温度线构成。 5．调质处理：淬火+高温回火（500到650度），得到强度、塑性和韧性都较好的回火索氏体。6．时效处理：又称沉淀强化，通过室温放置或热处理工艺使过冷A发生相间沉淀和F中析出弥散的碳化物和氮化物，产生沉淀强化效应 7.弥散强化：合金冶炼过程加入高熔点，高硬度合金相，弥散分布，钉扎晶界阻碍位 错运动引起合金强化效应。 高锰钢（ZGMn13） 成分设计 室温铸态下为奥氏体加碳化物，当受到强烈冲击时能发生形变诱发马氏体相变形成马氏体， 强烈地加工硬化使材料表面为马氏体，具有较高的耐磨性能，而里面仍为奥氏体，具有较 高的韧性，可承受较大的冲击（不适用于纯摩擦）。故要求主添加元素具有以下特征： 1.获得单一奥氏体，需扩大奥氏体相区 2.大量使用，故加入的元素必须廉价 3.室温为奥氏体，故Ms降低在室温以下 4.使用时能发生形变诱导马氏体相变，故Md控制在室温附近 5.为提高耐磨性能，必须能形成碳化物 以上的特征也正是Mn所以到的作用。故高锰钢一般都是高Mn（10%到14%）高C（0.9%到1.4%）。另外，高锰钢中加入2~4%的铬或适量的Mo和V能形成细小的碳化物，提高冲击韧性屈服强度和抗磨性。 （加稀土金属可以近一步提高金属液的流动性，增加钢液填充铸型的能力，减小热裂倾向，显著细化奥氏体晶粒，延缓在铸后冷却时在晶界析出碳化物，稀土金属还能显著提高高锰钢的冷作硬化效应及韧性，提高使用寿命。） 热处理
金属材料学复习资料
金属材料学复习资料 题型：判断，选择，简答，问答 第一章 1.要清楚的三点： 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例：调质钢；工具钢 代用 调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料，可采用不同工艺。例：T10钢，淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例：602有时也可用作模具。低合 金工具钢也可做主轴，15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削
工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理（书24页） 钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸 变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、 缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻 止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位 错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。 根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。 根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化； 淬火时残留第二相强化。
金属材料学复习题整理(戴起勋)
1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 4、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn 等元素；凡封闭γ区的元素使S、E点向左上方移动，例Cr、Si、Mo 等元素。S点左移意味着共析碳含量减少，E点左移意味着出现莱氏体的碳含量减少。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V、Nb、N 等，这些元素的主要作用是细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小得多。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V、Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb、V、Mo、W、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；rc/rM > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、M7C3 和M3C 型。 3、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V、Nb强碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、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：溶剂与溶质原子的点阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：rC / rM < 0.59，为简单点阵结构，有MC和型；rC / rM > 0.59，为复杂点阵结构，有M3C、M7C3 和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和稳定性好。 3、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，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。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13）经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐磨，其原因是加工硬化及奥氏体中析出K和应力诱发马氏体相变。 5、对热锻模钢的主要性能要求有高热强性、良好的热疲劳抗力、良好的冲击韧性和良好的淬透性及耐磨性。常用钢号有5CrNiMo （写出一个）。 6、QT600-3是球墨铸铁，“600”表示抗拉强度≥600MPa ，“3”表示延伸率≥3% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V 等（写出2个），这些元素的主要作用是细化晶粒组织和弥散沉淀强化。 二、解释题（30分） 1、40Mn2钢淬火加热时，过热敏感性比较大。 在C%较低时，Mn可以细化珠光体。在C%较高时，Mn加强了C促进奥氏体晶粒长大的作
金属材料学总结
第一章 1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的方法有哪些？ 答：S与Fe形成FeS，会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P，使钢在冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处发生偏析。 硫化物形态控制：a、加入足量的锰，形成高熔点MnS；b、控制钢的冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大于0.02%；d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。 2、钢的强化机制有哪些?为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？答：a、固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、强化） b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错运动、强化） c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化） d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化） 淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低；回火可有效改善钢的韧性。淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。 3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？ 答：a、加入可细化晶粒的元素Mo、W、Cr； b、改善基体韧性，加Ni元素；
c、提高冲击韧性，加Mn、Si元素； d、调整化学成分； e、形变热处理； f、提高冶金质量； g、加入合金元素提高耐回火性，以提高韧性。 4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr12钢中已出现共晶组织，属于莱氏体钢。 答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到碳含量小于0.4%，所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12%的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。 5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率高，不利于冷变性加工。 答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。 6、合金钢中碳化物形成规律①②③④⑤⑥⑦ 答：①、K类型：与Me的原子半径有关；②、相似相容原理；③、强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；④、NM/NC比值决定了K类型；⑤、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。 第二章 1、简述工程钢一般服役条件、加工特点和性能要求。 答：服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。 加工特点：简单构件是热轧或正火状态，空气冷却，有焊接、剪切、
材料科学基础知识点总结 (1)
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆 垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶格类型fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3) 间隙类型正四面体正八面体四面体扁八面体四面体正八面 体 间隙个数84126126 原子半径 r A a 4 2a 4 3 2 a 间隙半径 r B () 4 2 3a -()42 2 a -()43 5a -()43 2a -()42 6a -()21 2a - 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
金属材料学复习资料
金属材料学复习资料 一．名词解释 1、合金元素: 为了得到一定的物理、化学或机械性能而特别添加到钢中的化学元素。(常用M 来表示) 2、微合金元素:有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如 B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3、奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4、铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。 5、原位转变（析出）: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。 6、离位转变（析出）:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 7、二次淬火:在强碳化物形成元素含量较高的合金钢中淬火后残余奥氏体十分稳定，甚至加热到500~600℃范围内回火时仍不分解，而是在冷却时部分转化成马氏体，使钢的硬度提高。 8、二次硬化：在含有Ti、V、Nb、Mo、W等较高合金淬火后，在500~600℃范围内回火，在α相中沉淀析出这些元素的特殊碳化物，并使钢的硬度和强度提高 9、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。 10、带状碳化物:由于二次碳化物偏析，在偏析区沿轧向伸长呈带状分布。 11、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）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。 12、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。 13、超高强度钢：用回火M和下B作为其使用组织，经过热处理后一般讲，抗拉强度在大于1400MPa，（或屈服强度大于1250MPa)的中碳钢均称为超高强度钢。 14、晶间腐蚀：晶界上析出连续网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区，贫铬区 成为微阳极而发生的腐蚀。 15、应力腐蚀：不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现低于强度极限的脆性开裂现象。 16、n/8规律：加入Cr可提高基体的电极电位，但不是均匀的增加，而是突变式的。当Cr 的含量达到1/8，2/8，3/8，......原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也显著下降。这个定律叫做n/8规律。 17、阳极极化：自流电通过阳极时,阳极电位偏离平衡电位而向正方向移动的现象。 18、蠕变极限：在某温度下，在规定时间达到规定变形时所能承受的最大应力。 19、持久强度：在规定温度和规定时间断裂所能承受的应力（δε）。 20、持久寿命：它表示在规定温度和规定应力作用下拉断的时间。 21、碳当量：一般以各元素对共晶点实际含碳量的影响, 将这些元素的量折算成C%的增减, 这样算得的碳量称为碳当量（C.E）（C.E = C + 0.3 （Si+P）+ 0.4 S - 0.03 Mn由于S, P%低, Mn 的作用又较小C.E = C + 0.3 Si ） 22、共晶度：铸铁含C量与共晶点实际含C量之比, 表示铸铁含C量接近共晶点C%的程度。（共晶点实际C量= 4.3 - 0.3Si） 23、孕育处理：指在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长，
金属材料学课程的性质和要求
一、课程的性质和要求 1、课程性质 金属材料学是一门综合性比较强的专业主干课。在学生学过材料科学基础（或金属学原理）、材料组织控制原理、材料组织控制工艺（或材料强韧化）及材料力学性能等课程的基础上，系统地介绍金属材料合金化的一般规律及各类主要金属材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系。通过课堂讲授、综合性实验、综合性作业等环节，培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、课程要求 1）掌握主要金属材料的合金化基本原理，了解材料成分设计和工艺设计的依据，为发掘材料潜力和开发新材料打下一个理论基础； 2）了解各种典型材料的成分、工艺、组织结构和性能之间的有机关系； 3）能初步从零件的服役条件出发，对材料提出合理的技术要求，正确地选择材料并合理制订工艺。 3、课程改革 《金属材料工程》专业是江苏省品牌专业。在新的专业内涵下，进行了课程体系的重构。专业主干课程内容和教学方法的改革也是品牌专业建设的重要内容。《金属材料学》是该专业主干课程中涉及综合性知识的一门课程，从知识结构来说，它是一门该专业最后的综合性主干课，也是学生在今后工作岗位上最有实践指导意义的一门课程。根据专业建设的情况和课程特点，对该课程的教学进行了改革。主要是精简和补充内容、编制多媒体电子课件、改革教学方法、开展课堂讨论、增加综合性作业，选编习题和布置课堂思考题、设计综合性实验等。目的是使学生对专业有一个系统的认识，理解专业知识的主线、核心和思想，培
养学生分析问题和解决问题的能力。编写《习题和思考题》是其中部分的内容。 结合20多年的教学经验和对课程内涵、重点和难点的深入理解，编写了具有特色的相应教材。 二、习题和思考题 绪论 01、1958年世界工业博览会在比利时召开，博览会大楼，是由9个巨大金属球组成，球直径为18米，8球位于立方体角，1球在中心。这象征什么? 说明什么意义? 02、为纪念世界第一位宇航员加加林，莫斯科列宁大街上建造了40英尺高的雕象，雕象材料是钛合金。为什么用钛合金做? 代表什么意义? 03、金子从古到今都作为世界上的流通货币，为什么? 铜是人类最早认识和使用的金属，为什么? 04、1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案，代表什么意义?为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打? 05、为什么要提出构筑循环型材料产业的发展方向? 钢合金化原理 1、为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的? 2、钢中常用的合金元素有哪些? 哪些是奥氏体形成元素? 哪些是铁素体形成元素? 3、哪些是碳化物形成元素? 哪些是非碳化物形成元素? 4、钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类? 各有什么特点? 什么叫合金渗碳体和特殊碳化物? 5、简述合金钢中碳化物形成规律。 6、合金元素对Fe-Fe3C相图上的S、E点有什么影响? 这种影响意味着什么? 7、试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况? 8、有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大? 阻止奥氏体晶粒的长大有
(完整版)金属材料学复习答案(完整)
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、Mo。E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;另一方面在淬火时，可以选用比较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向。 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；
材料科学基础试题及答案
第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面 是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,， 晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平 面上的方向。在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。 2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ； （2） ；（3） ；（4） 和环境因素。 3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。 5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑性 ，导电性 。 6）间隙固溶体是 ，间隙化合物是 。 二、 问答 1、 分析氢，氮，碳，硼在?-Fe 和?-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，?-Fe ：0.124nm ，?-Fe ：0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要 起伏和 起伏。 2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中 自由能
金属材料学复习答案
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989C 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。 S 、E 点向左下方移动，如 Mn 、Ni;凡是封闭丫相区 Cr 、Si 、Mo 。 E 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 ;另一方面在淬火时，可以选用比 较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向。 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； 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：凡是扩大丫相区的元素均使 的元素均使 S 、 E 点向左上方移动，如
金属材料学(戴起勋版)第4章整理答案
4-1 在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同？ 工具钢使用性能： （1）硬度。工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。 （2）耐磨性。工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。 （3）强度和韧性。工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。 （4）其他性能。由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。 工艺性能: （1）加工性.工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。 （2）淬火温度范围.工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。 （3）淬硬性和淬透性. 淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。 （4）脱碳敏感性. 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。 （5）热处理变形性. 工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。 （6）耐削性.对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。 机器零件用钢使用性能： （1）较高的疲劳强度和耐久强度。 （2）高的屈服强、抗拉强度以及较高的断裂抗力。 （3）良好的耐磨性和接触疲劳强度。 （4）较高的韧性，以降低缺口敏感性。 工艺性能： 通常机器零件的生产工艺：型材→改锻→毛坯热处理→切削加工→最终热处理→磨削 以切削加工性能和热处理工艺性能为机器零件用钢的主要工艺性能。 4-2工具钢常要做那些力学性能试验？测定哪些性能指标？为什么？ 强度、塑性：静弯或扭转试验→弯曲强度、挠度和扭转强度、扭转角； 韧度：一般采用无缺口式样； 硬度：一般硬度60HRC以上，钢中存在的大量碳化物可提高2~3HRC; 淬透性：断口法→碳素工具钢和低合金工具钢；端淬法→合金工具钢，以端淬曲线上60HRC 处距水冷端距离表示。淬透性作用强弱顺序： Si、Mn、Mo、Cr、Ni 热稳定性：（钢在较高温度下保持一定强度的性质）对高速钢，通常是红硬性；
金属材料学重点
1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，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。 2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？有什么特点？简单点阵结构和复杂点阵结构简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 3.简述合金钢中碳化物形成规律。①当rC/rM>0.59时，形成复杂点阵结构；当rC/rM<0.59时，形成简单点阵结构；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，形成复合碳化物。③NM/NC比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难；⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。 4.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？A形成元素均使S、E点向左下方移动，F形成元素使S、E点向左上方移动。S点左移意味着共析碳量减小，E点左移意味着出现莱氏体的碳量降低。 5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？Ti、Nb、V等强碳化物形成元素（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 7.哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显著的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。作用：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；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？Cr、Mn、Ni、Mo、W、V、Si作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比同样碳含量的碳钢具有更高的硬度和强度；或者在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而使韧性更好些。 9.第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生的？如何减轻和消除？第一类回火脆性:脆性特征：①不可逆；②与回火后冷速无关；③断口为晶界脆断。产生原因：钢在200-350℃回火时，Fe3C 薄膜在奥氏体晶界形成，削弱了晶界强度；杂质元素P、S、Bi等偏聚晶界，降低了晶界的结合强度。防止措施：①降低钢中杂质元素的含量；②用Al脱氧或加入Nb（铌）、V、Ti等合金元素细化奥氏体晶粒；③加入Cr、Si调整温度范围；④采用等温淬火代替淬火回火工艺。第二类回火脆性：脆性特征：①可逆；②回火后满冷产生，快冷抑制；③断口为晶界脆断。产生原因：钢在450-650℃回火时，杂质元素Sb、S、As或N、P等偏聚于晶界，形成网状或片状化合物，降低了晶界强度。高于回火脆性温度，杂质元素扩散离开了晶界或化合物分解了；快冷抑制了杂质元素的扩散。防止措施：①降低钢中的杂质元素；②加入能细化A晶粒的元素（Nb、V、Ti）③加入适量的Mo、W元素；④避免在第二类回火脆性温度范围回火 14.合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？钒和碳、氨、氧有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物。钒在钢中主要以碳化物的形式存在。其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时，增加淬透性；反之，如以碳化物形式存在时，降低淬透性。 19.试解释40Cr13已属于过共析钢，而Cr12钢中已经出现共晶组织，属于莱氏体钢。①因为Cr属于封闭y相区的元素，使S点左移，意味着共析碳量减小，所以钢中含有Cr12%时，共析碳量小于0.4%，所以含0.4%C、13%Cr的40Cr13不锈钢就属于过共析钢。②Cr使E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减小。在Fe-C相图中，E点是钢和铁的分界线，在碳钢中是不存在莱氏体组织的。但是如果加入了12%
金属材料学复习 文九巴
1.钢中的杂质元素：O H S P 2.合金元素小于或等于5%为低合金钢，在5%-10%之间为中合金钢，大于10%为高合 金钢 3.奥氏体形成元素：Mn Ni Co（开启γ相区） C N Cu（扩展γ相区） 4.铁素体形成元素：Cr V Ti Mo W 5.间隙原子：C N B O H R溶质/R溶剂<0.59 6.碳化物类型：简单间隙碳化物MC M2C 复杂间隙碳化物M6C M23C M2C3 7.合金钢中常见的金属间化合物有σ相、AB2相和B2A相 8.二次硬化：淬火钢在回火时在一定温度下，由于特殊碳化物的析出的初期阶段，形 成[M-C]偏聚团，硬度不降低，反而升高的现象。 9.二次淬火：淬火钢在回火时，冷却过程残余奥氏体转变为马氏体的现象。 10.合金元素对铁碳相图的影响 1.改变奥氏体相区位置 2.改变共析转变温度 3.改变S和E等零界点的含碳量 11.合金元素对退火钢加热转变的影响 1.对奥氏体形成速度的影响中强碳化物形成元素与碳形成难溶于奥氏体的合金碳 化物，减慢奥氏体的形成速度 2.对奥氏体晶粒大小的影响大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用，影 响程度不同。V Ti强碳化物和适量的AL强烈阻碍晶粒长大，他们的碳化物或氮化物熔点高，高温下稳定，不易聚集长大，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大。 Wu Mo Cr中强碳化物也有阻碍作用，但是影响程度中等。Si Ni非碳化物形成
元素影响不大。Mn P等元素含量在一定限度下促进奥氏体晶粒长大 12.合金元素对淬火钢回火转变的影响 1.提高耐回火性合金元素在回火过程中推迟马氏体分解和残留奥氏体的转变；提 高铁素体在结晶温度，使碳化物难以聚集长大，从而提高钢的耐回火性。 2.淬火钢在回火时产生二次硬化和二次淬火，提高钢的性能。 3.对回火脆性的影响产生第一类回火脆性和第二类回火脆性，降低晶界强度，从 而使钢的脆性增加 13.钢的强化机制：固溶强化、细晶强化、形变强化和第二相强化 14.合金元素对钢在淬火回火状态下力学性能的影响 1.合金元素一般均能减缓钢的回火转变过程，特别是阻碍碳化物的聚集长大，相对 的提高钢中组成相的弥散度 2.合金元素溶解于铁素体，是铁素体强化，并提高了铁素体的再结晶温度。 3.强碳化物形成元素提高了钢的耐回火性，并产生沉淀强化的作用 4.钼、钨等有利于防止或消除第二类回火脆性 15.合金元素对钢高温力学性能的影响 1.可以净化晶界，使易熔杂质元素从晶界转移到晶界内，强化晶界 2.可以提高合金原子间的结合力，增大原子自扩散激活能 3.强碳化物形成元素的加入，可以对位错运动有阻碍作用，可提高合金的高温性能16.合金元素对钢热处理性能的影响 淬透性、淬硬性、变形开裂性、过热敏感性、氧化脱碳倾向和回火脆化倾向 17.合金元素对钢的焊接性能影响
金属材料学复习
碳钢分类方法： 1．按钢中碳含量分类 （1）铁碳合金按Fe-Fe3C相图分类 亚共析钢：0.0218%≤wc≤0.77% 共析钢：wc =0.77% 过共析钢：0.77%＜wc≤2.11% （2）按钢中碳含量，碳钢通常可分为 低碳钢：wc ≤0.25% 中碳钢：0.25%＜wc≤0.6% 高碳钢：wc＞0.6% 2．按钢的质量（品质），碳钢可分为 （1）普通碳素钢：wS≤0.05%，wP≤0.045% （2）优质碳素钢：wS≤0.035%，wP≤0.035% （3）高级优质碳素钢：wS≤0.02%，wP≤0.03% （4）特级优质碳素钢：wS≤0.015%，wP≤0.025% 3．按钢的用途分类，碳钢可分为 （1）普通碳素结构钢：主要用于各种工程构件，如桥梁、船舶、建筑构件等。也可用于不太重要的机件。 （2）优质碳素结构钢：主要用于制造各种机器零件，如轴、齿轮、弹簧、连杆等。（3）碳素工具钢：主要用于制造各种工具，如刃具、模具、量具等。 （4）铸造碳素钢：主要用于制造形状复杂且需一定强度、塑性和韧性零件。 4．按钢冶炼时的脱氧程度分类，可分为 （1）沸腾钢：是指脱氧不彻底的钢，代号为F。 （2）镇静钢：是指脱氧彻底的钢，代号为Z。 （3）半镇静钢：是指脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为b。 （4）特殊镇静钢：是指进行特殊脱氧的钢，代号为TZ。 合金钢分类 按钢中合金元素总质量分数，合金钢分为： 低合金钢（Me总质量分数小于5%） 中合金钢（Me总质量分数在5%~10%） 高合金钢（Me总质量分数大于10%） 间隙原子的溶解度随间隙原子尺寸的减小而增加，即按B，C，N，O，H的顺序而增加。合金元素对相区影响 （1）γ相稳定化元素γ相稳定化元素使A3降低，A4升高，促使奥氏体形成。 ①启γ相区(无限扩大γ相区)Mn、Ni、Co，与γ-Fe无限固溶 ②扩展γ相区(有限扩大γ相区)C、N、Cu、Zn、Au，与γ-Fe有限固溶（2）α相稳定化元素A4降低，A3升高，促使铁素体形成。 ①闭γ相区(无限扩大α相区)Si、Al 和强碳化物形成元素Cr、W、Mo、V、Ti 及P、Be等。含Cr量小于7%时，A3下降；含Cr量大于7%时，A3才上升。