金属材料学总结

第一章

1、为什么钢中得硫与磷一般情况下总就是有害得？控制硫化物形态得方法有哪些？

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，剧烈降低钢得韧性,使钢在凝固时晶界处发生偏析。

硫化物形态控制:a、加入足量得锰，形成高熔点MnS;ｂ、控制钢得冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不就是杆状，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、钢得强化机制有哪些？为什么一般钢得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(固溶处理得后得合金时效处理、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,提高钢得强度、硬度,使钢塑性降低；回火可有效改善钢得韧性。淬火与回火结合使用提高钢得综合性能. 3、按照合金化思路,如何改善钢得韧性？

答:ａ、加入可细化晶粒得元素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%得Cr元素，缩小Fe—C平衡相图得奥氏体区，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得原子半径有关;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、加工特点与性能要求。

答:服役条件：静载、无相对运动、受大气腐蚀。

加工特点:简单构件就是热轧或正火状态,空气冷却,有焊接、剪切、冲

孔、冷弯与焊接要求。

性能要求：①有足够得强度与韧性；②、良好得焊接性;③、良好得工艺性；④、良好耐腐蚀性.

2、简述微合金化低合金高强度结构钢得合金化与强韧化之间关系。答：微合金化钢首先限定在低碳与超碳范围内,低碳(<0、25％)，要保证其良好得成形性与焊接性;其次,要获得高得屈服强度，通常加入质量分数小于０、1％得Ｎ、Nｂ、V、Ti,形成碳化物、氮化物与碳氮化物等硬质相析出,以发挥第二相强化与细晶强化得作用,细晶强化可以在提高钢强度得情况下同时提高韧性微合金化与控制轧制通常相伴。

3、什么就是双相钢？其成分、组织与性能特点就是什么？为什么能在汽车工业上得到大量应用？

答：双相钢就是指显微组织主要就是铁素体与5％—２0%（体积分数)得马氏体所组成得低合金高强度钢，即在软相铁素体上分布着一定量得硬质马氏体相。

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得岛状马氏体。性能：屈服强度低,且连续屈服，无屈服平台与上下屈服点；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％铜与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）点右移得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％铜与微量硼作为基体合金元素。第三章

1弹簧为什么要求较高得冶金质量与表面质量？弹簧钢强度极限高，就是否意味弹性疲劳极限高?

答：要严格控制弹簧刚才得内部缺陷，要保证且有良好得冶金质量与组织均匀性，因为弹簧工作时表面承受得应力最大，故不允许表面缺陷，常会形成应力高度集中得地方与疲劳裂纹得起源，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，表面质量与原始组织要求

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,钢得强度，ｃ减少钢过敏性

要求:纯净与均匀不允许缺陷存在原因１非金属夹杂可破坏金属基体得连续性,容易引起应力集中2碳化物得尺寸与分布对轴承得接触疲劳寿命也有很大影响;大颗粒碳化物具承钢得冲击韧性

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得调制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,一般无大得冲击力,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得发展答：略

第四章

1.直径为２5mm得4０CrＮiMo钢，经正火后难以切削,为什么？

Cｒ、Ｍo等合金元素会提高钢得硬度与耐磨性,而40CｒNiMo含较高量得钢，故具有一定得硬度与耐磨性；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与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得9SiC r钢在油中能淬透，相同尺寸得Ｔ9钢能否淬透,为什么?

3）Ｔ9钢制造得刀具，其刃部受热到200-250°度时硬度与耐磨性下降,9SiＣｒ制造得刀具其刃部受热至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,需要更高得温度

２）不能因为9SiＣr中Ｓi、Cr元素提高了钢得淬透性，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.分析碳与合金元素在高速钢中得作用及热处理工艺特点

作用：碳:保证碳化物所需得碳，耐磨性; 钨：提高钢得热硬性，耐磨性；钼：过热敏感性较大；钒:提高硬度与耐磨性;铬：提高淬透性；钴：提高钢得热硬性

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%左右得残余奥氏体；20％左右新转变未经回火得马氏体,还会产生新得应力,对性能还有一定影响，要进行二次回火；同样原因，为了使剩余得残余奥氏体转变，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就是什么？

答:强度低,不能淬火强化，易产生晶间腐蚀。

2.ZGMn1３钢为什么具有优良得耐磨性与良好得韧性？

答:经100０°Ｃ水淬，水韧处理后，在剧烈冲击及高得压应力作用下,其表层得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

形成硬而耐磨得表面，心部仍保持良好得韧性、耐磨性，因而ZGＭｎ13具有良好得耐磨性与良好得韧性。

3.提高钢耐蚀性基本途径

答：1）使钢得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,降低微电池得电动势——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,提高基体得原子结合力,降低固溶体得扩散，一般熔点高,扩散系数小，能提高再结晶温度得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就是？

5）答Cｒ１2中得铬含量11、5--12、5％而铬与碳形成CrC 碳化物,消耗了铬含量就是铬不到11％，而不锈钢中铬>11％即Ｃｒ1２不属于不锈钢.

第6章

1.解释下列说法就是否正确

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)灰铸铁实用零件都就是大型件,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得影响

答：如果充分进行得到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：灰铸铁有十分优秀得性能而钢得铸造性差.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从综合力学性能与工艺性能比较灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁

答：灰铸铁就是默默呈片状,塑韧性低,具有良好得摩擦性即减震性，可加工性好,球墨铸铁强度塑性均高于其她铸铁，具有良好得铸造性,切削加工性,３）可锻铸造石墨成团絮状,且具有一定得强度与较高得塑韧性,主要承受冲击与震动得铸件

第7章

１铝硅硼为啥进行变形处理?

答：铝合金得成分处于共晶附近Ａl－Si合金得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得初生硅,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：铝按成分与生产工艺分变形铝合金与铸造铝合金，变形铝合金按成分与性能，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-SｉAl—C ｕAl—Cu Al-Mg Al—Ｚn等。铜化学成分黄铜（以锌为合金主要元素）青铜（以除锌镍以外得其她元素为合金元素），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得到改善b时效强化经固溶强化得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与固溶体发生脱溶分解强度硬度提高.

1３20Ｍｎ２钢渗碳后就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得组织。

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％

2.什么就是晶间腐蚀：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.奥氏体不锈钢得优缺点

答：优点:(１）具有很高得耐腐蚀性；（2)塑性好;(３）加热时没有同素异构转变，焊接性好;（4)具有一定得热强性;（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她组织转变,而普通钢淬火:马氏体)

6、试比较热作模具钢与合金调质钢得合金化与热处理特点,并分析合金化元素作用异同