金属材料学复习思考题及答案培训讲学
金属材料学(复习题及答案)
金属材料学复习题及答案〔1-32 题〕1. 解释以下名词合金元素:特别添加到金属中为了保证获得所要求的组织构造、物理、化学和机械性能的化学元素。
合金钢：为了增加某些性能而添加合金元素的钢马氏体：碳溶于α-Fe 的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无集中型相变转变成的亚稳定相奥氏体：碳溶于 -Fe 中形成的固溶体淬透性：钢在淬火时能获得马氏体的力量，是钢本身固有的一个属性淬硬性：在抱负淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够到达的最高硬度淬火临界冷却速度：为了获得马氏体所需的最低的冷却速度二次硬化 ：某些铁碳合金〔如高速钢〕须经屡次回火后，才进一步提高其硬度。
这种 硬化现象，称为二次硬化，它是由于特别碳化物析出和〔或〕由于与奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致不锈钢 ：在空气、水、盐、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢耐热钢：通常将在高温条件下工作的钢称耐热钢2. 合金元素在钢中以什么形式存在?对钢的性能有哪些影响?答：存在形式：溶于固溶体、形成碳化物和氮化物、存在于金属化合物、各类夹杂物、自由态固溶体：随溶质元素含量的增多，产生固溶强化作用3. 指出Fe-C 相图中Ac1、Ac3、ACcm 、Ar1、Ar3、Arcm 各相变点的意义。
答：Ac1：加热时，P 向A 转变的开头温度；Ac3：加热时，先共析F 全部转为A 的终了温度ACcm ：加热时，Fe 3C Ⅱ全部融入A 的终了温度Ar1：冷却时，A 向P 转变的开头温度Ar3：冷却时，A 开头析出先共析F 的温度Arcm ：冷却时，A 开头析出Fe 3C Ⅱ的温度5. 指出以下铁碳合金工件的淬火及回火温度，并说明回火后得到的组织和大致硬度。
〔1〕wc=0.45%钢制小轴〔要求综合力学性能好〕；〔2〕wc=0.60%钢制弹簧；〔3〕wc=1.2% 钢制锉刀。
答：(1). 45 钢小轴,840 度淬火，回火温度调质 500-600，布氏 250 左右，回火索氏体(2)60 弹簧钢，820 度淬火，回火温度 380-420，硬度 40-45HRC ，回火托氏体(3)T12 钢锉刀 ，780-800 度淬火，回火温度 160-180，硬度 60-60HRC ，回火马氏体 6. 现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进展何种热处理？ 并比较经热处理后组织和性能上有何不同？答：低碳钢进展的热处理工艺：渗碳直接淬火+低温回火 外表组织为：回火M+碳化物中碳钢进展的热处理工艺：调质处理+外表淬火+低温回火组织为：回火M7.试说明外表淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差异。
全部金属材料各章节习题与思考题(全部)
第一篇钢铁材料第1章钢的合金化概念1-1 什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？1-2 钢的分类方法很多，通常有哪些分类？1-3 合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪几种？1-4 按化学成分如何区别低、中、高碳钢？低、中、高合金钢？1-5 为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？1-6 通常钢中的P、S控制钢的质量，按质量等级碳素钢、合金钢的钢材质量可分为哪些等级？1-7 钢中常见的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Al、Si等，回答下列问题：（1）上述元素哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？（2）哪些元素能与α－Fe形成无限固溶体？哪些元素能与γ－Fe形成无限固溶体？为什么Mn、Ni、Co能与γ－Fe形成无限固溶体？（3）上述元素哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？如何鉴别它们与碳的亲和力大小或强弱？请按由强至弱将他们排列。
（4）分析上述元素对Fe－C相图临界点A1、A3及S点影响。
1-8 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？1-9 合金钢中常见的碳化物由哪几种类型？并按其稳定性强弱排序。
1-10 简述合金钢中碳化物形成规律。
1-11 合金元素对Fe-Fe3C相图中的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-12 试述40CrV钢在退火态、淬火态及淬火一回火态下合金元素的分布状况。
1-13 合金元素中碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及Si元素是如何影响钢中碳在奥氏体中扩散的？1-14 通过合金化使钢强化的基本方法有哪些？1-15 加热时合金元素对钢奥氏体晶粒长大有什么影响？并简要说明影响原因。
1-16 简要说明合金元素对过冷奥氏体等温分解C曲线的影响？1-17 为什么W18Cr4V钢中会出现莱氏体？1-18 简述合金元素对珠光体转变速度，转变温度及转变产物中碳化物类型的影响。
1-19 简述合金元素对马氏体分解的影响。
金属材料学(复习题及答案)
金属材料学复习题及答案（1-32题）1.解释下列名词合金元素:特别添加到金属中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
合金钢：为了增加某些性能而添加合金元素的钢马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相奥氏体：碳溶于ɣ-Fe中形成的固溶体淬透性：钢在淬火时能获得马氏体的能力，是钢本身固有的一个属性淬硬性：在理想淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度淬火临界冷却速度：为了获得马氏体所需的最低的冷却速度二次硬化：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不锈钢：在空气、水、盐、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢耐热钢：通常将在高温条件下工作的钢称耐热钢2.合金元素在钢中以什么形式存在?对钢的性能有哪些影响?答：存在形式：溶于固溶体、形成碳化物和氮化物、存在于金属化合物、各类夹杂物、自由态固溶体：随溶质元素含量的增多，产生固溶强化作用3.指出Fe-C相图中Ac1、Ac3、ACcm、Ar1、Ar3、Arcm各相变点的意义。
答：Ac1：加热时，P向A转变的开始温度；Ac3：加热时，先共析F全部转为A的终了温度ACcm：加热时，Fe3CⅡ全部融入A的终了温度Ar1：冷却时，A向P转变的开始温度Ar3：冷却时，A开始析出先共析F的温度Arcm：冷却时，A开始析出Fe3CⅡ的温度5.指出下列铁碳合金工件的淬火及回火温度，并说明回火后得到的组织和大致硬度。
（1）wc=0.45%钢制小轴（要求综合力学性能好）；（2）wc=0.60%钢制弹簧；（3）wc=1.2%钢制锉刀。
答：(1).45钢小轴,840度淬火，回火温度调质 500-600，布氏250左右，回火索氏体(2)60弹簧钢，820度淬火，回火温度380-420，硬度40-45HRC，回火托氏体(3)T12钢锉刀，780-800度淬火，回火温度160-180，硬度60-60HRC，回火马氏体6.现有低碳钢和中碳钢齿轮各一个，为了使齿面具有高硬度和高耐磨性，应进行何种热处理？并比较经热处理后组织和性能上有何不同？答：低碳钢进行的热处理工艺：渗碳直接淬火+低温回火表面组织为：回火M+碳化物中碳钢进行的热处理工艺：调质处理+表面淬火+低温回火组织为：回火M7.试说明表面淬火、渗碳、氮化热处理工艺在用钢、性能、应用范围等方面的差别。
金属材料学思考题答案
金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。
2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性合金元素对回火转变有哪些影响答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显着下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。
③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响这种影响意味着什么答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。
S点左移：钢中含碳量小于％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。
4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，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。
金属材料学复习思考题及答案料
金属材料学复习思考题及答案料第一章钢的合金化原理1．名词解释1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。
(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如Cr钢中的Cr：ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C66）离位析出: 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。
2．合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在α-Fe 中形成无限固溶体：V、Cr；能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni 3．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素分为两类：a.开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶.b.扩大γ相区：有C，N，Cu等。
如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。
（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。
金属材料学复习思考题及答案
⾦属材料学复习思考题及答案安徽⼯业⼤学材料学院⾦属材料学复习题⼀、必考题1、⾦属材料学的研究思路是什么？试举例说明。
答：使⽤条件→性能要求→组织结构→化学成分↑⽣产⼯艺举例略⼆、名词解释1、合⾦元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从⽽得到⼀定的物理、化学或机械性能的含量在⼀定范围内的化学元素。
（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，将这些化学元素称为微合⾦元素。
3、奥⽒体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩⼤γ相区的合⾦元素4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩⼩γ相区的合⾦元素。
5、原位析出：回⽕时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合⾦渗碳体在原位转变为特殊碳化物。
6、离位析出：回⽕时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。
7、⼆次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较⾼的⾼合⾦钢淬⽕后回⽕，硬度不是随回⽕温度的升⾼⽽单调降低，⽽是在500－600℃回⽕时的硬度反⽽⾼于在较低温度下回⽕硬度的现象。
8、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℃回⽕时仍不转变，⽽是在回⽕冷却时部分转变成马⽒体，使钢的硬度提⾼的现象。
9、液析碳化物：钢液在凝固时产⽣严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。
当共晶液量很少时，产⽣离异共晶，粗⼤的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带状。
由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。
10、⽹状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，⼆次碳化物沿奥⽒体晶界析出呈⽹状分布，称为⽹状碳化物。
11、⽔韧处理：将⾼锰钢加热到⾼温奥⽒体区，使碳化物充分溶⼊奥⽒体中，并在此温度迅速⽔冷，得到韧性好的单相奥⽒体组织的⼯艺⽅式。
金属材料学复习思考题2016.5
金属材料学复习思考题（2016.05）第一章钢的合金化原理1-1名词解释（1）合金元素；（2）微合金化元素；（3）奥氏体稳定化元素；（4）铁素体稳定化元素；（5）杂质元素；（6）原位析出；（7）异位析出；（8）晶界偏聚（内吸附）；（9）二次硬化；（10）二次淬火；（11）回火脆性；（12）回火稳定性1-2 合金元素中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-3简述合金元素对Fe-Fe31-4 为何需要提高钢的淬透性？哪些元素能显著提高钢的淬透性？（作业）1-5 能明显提高钢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？（作业）1-6合金钢中V，Cr，Mo，Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热，而含Si的钢淬火温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷加工变形加工？（作业）1-8 V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。
1-9合金元素对马氏体转变有何影响？1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处？1-12钢有哪些强化机制？如何提高钢的韧性？（作业）1-13 为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举两例说明复合加入的作用机理？（作业）1-14 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？（作业）1-15 40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其油淬临界淬透性直径分别为25~30 mm、40~60mm和60~100mm，试解释淬透性成倍增大的现象。
（作业）1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？（作业）第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn？（作业）2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用，为什么考虑采用低碳？提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么？2-3什么是微合金化钢？微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些？2-4 V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳（微）合金工程结构钢中，作用有何不同？（作业）2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点？2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点？2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？（作业）第三章机械制造结构钢3-1名词解释：1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理3-2 调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在？3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间？3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时，其中的碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？对该钢的基本要求如何？该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面？有何危害，如何这种不均匀性？其预备热处理和最终热处理分别是什么？作用何在？（作业）3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因？高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺（渗碳加淬火回火）有何特点？如何理解？（作业）3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面？Al对氮化钢的作用何在？3-7 钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削？如何经济有效地改善其切削加工性能？3-8 高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？在何种情况下具有高耐磨性能？为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？（作业）3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？（作业）3-10 用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点？（作业）3-11 某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造，某普通车床主轴选用40Cr钢。
全部金属材料各章节习题与思考题(全部)
第一篇钢铁材料第1章钢的合金化概念1-1 什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？1-2 钢的分类方法很多，通常有哪些分类？1-3 合金元素在钢中的分布或存在的形式有哪几种？1-4 按化学成分如何区别低、中、高碳钢？低、中、高合金钢？1-5 为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？1-6 通常钢中的P、S控制钢的质量，按质量等级碳素钢、合金钢的钢材质量可分为哪些等级？1-7 钢中常见的合金元素有：C、N、Mn、Ni、Cu、Co、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr、Al、Si等，回答下列问题：（1）上述元素哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？（2）哪些元素能与α－Fe形成无限固溶体？哪些元素能与γ－Fe形成无限固溶体？为什么Mn、Ni、Co能与γ－Fe形成无限固溶体？（3）上述元素哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？如何鉴别它们与碳的亲和力大小或强弱？请按由强至弱将他们排列。
（4）分析上述元素对Fe－C相图临界点A1、A3及S点影响。
1-8 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？1-9 合金钢中常见的碳化物由哪几种类型？并按其稳定性强弱排序。
1-10 简述合金钢中碳化物形成规律。
1-11 合金元素对Fe-Fe3C相图中的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-12 试述40CrV钢在退火态、淬火态及淬火一回火态下合金元素的分布状况。
1-13 合金元素中碳化物形成元素，非碳化物形成元素以及Si元素是如何影响钢中碳在奥氏体中扩散的？1-14 通过合金化使钢强化的基本方法有哪些？1-15 加热时合金元素对钢奥氏体晶粒长大有什么影响？并简要说明影响原因。
1-16 简要说明合金元素对过冷奥氏体等温分解C曲线的影响？1-17 为什么W18Cr4V钢中会出现莱氏体？1-18 简述合金元素对珠光体转变速度，转变温度及转变产物中碳化物类型的影响。
1-19 简述合金元素对马氏体分解的影响。
《金属材料学》课程复习题答案（1）
《金属材料学》课程复习题答案（1）《金属材料学》复习题纲1、试总结钢中主要合金元素的作用，并简要说明原因。
(1) Cr元素；(2) Mn元素；(3) Si元素；(4) Ni元素；(5) V元素；(6) Mo元素。
作用：Cr元素：铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但它使钢的塑性和韧性降低。
因而在工具钢和结构钢中得到广泛的应用。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。
铬是合金结构钢主加元素之一，在化学性能方面它不仅能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧化性能。
当其含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。
Mn元素:锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，它能使钢的调质组织均匀细化，避免了渗碳层中碳化物的聚集成块，但增大了刚的过热敏感性和回火脆性；可以提高钢的强度和淬透性；但随锰含量的增加，钢的热导性急剧下降，线膨胀系数上升，在快冷时工件易开裂。
Si元素：提高退火，正火和淬火温度，在亚共析钢中提高淬透性；改善耐磨性，提高钢的弹性极限，屈服强度和疲劳强度，但其含量过高时，会降低钢的塑性韧性，加剧表面脱碳。
Ni元素：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。
它能提高淬透性，使钢具有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。
镍能提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。
镍基合金具有更高的热强性能。
镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。
V元素：钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
钒用于固溶体中可提高钢的高温强度，细化晶粒，提高淬透性。
铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。
Mo元素：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，防止回火脆性。
在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。
结构钢中加入钼，能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
金属材料复习总结及思考题DOC
金属材料学复习思考题第一章金属的结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
2．常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？3．配位数和致密度可以用来说明哪些问题？4．晶面指数和晶向指数有什么不同？5．实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？6．为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？7．过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？8．金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？9．在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。
2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。
试分析强化原因。
第三章合金的结构与二元状态图1．解释下列名词合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。
2．指出下列名词的主要区别1）置换固溶体与间隙固溶体；2）相组成物与组织组成物。
3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体?Si、C、N、Ni、Mn4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别. 5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点.7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。
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金属材料学复习思考题及答案安徽工业大学材料学院金属材料学复习题一、必考题1、金属材料学的研究思路是什么？试举例说明。
答：使用条件→性能要求→组织结构→化学成分↑生产工艺举例略二、名词解释1、合金元素：添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的含量在一定范围内的化学元素。
（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B0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这些化学元素称为微合金元素。
3、奥氏体形成元素：使A3温度下降，A4温度上升，扩大γ相区的合金元素4、铁素体形成元素：使A3温度上升，A4温度下降，缩小γ相区的合金元素。
5、原位析出：回火时碳化物形成元素在渗碳体中富集，当浓度超过溶解度后，合金渗碳体在原位转变为特殊碳化物。
6、离位析出：回火时直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随有渗碳体的溶解。
7、二次硬化：在含有Mo、W、V等较强碳化物形成元素含量较高的高合金钢淬火后回火，硬度不是随回火温度的升高而单调降低，而是在500－600℃回火时的硬度反而高于在较低温度下回火硬度的现象。
8、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℃回火时仍不转变，而是在回火冷却时部分转变成马氏体，使钢的硬度提高的现象。
9、液析碳化物：钢液在凝固时产生严重枝晶偏析，使局部地区达到共晶成分。
当共晶液量很少时，产生离异共晶，粗大的共晶碳化物从共晶组织中离异出来，经轧制后被拉成条带状。
由于是由液态共晶反应形成的，故称液析碳化物。
10、网状碳化物：过共析钢在热轧（锻）后缓慢冷却过程中，二次碳化物沿奥氏体晶界析出呈网状分布，称为网状碳化物。
11、水韧处理：将高锰钢加热到高温奥氏体区，使碳化物充分溶入奥氏体中，并在此温度迅速水冷，得到韧性好的单相奥氏体组织的工艺方式。
12、晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。
13、应力腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。
14、n/8规律：当Cr的摩尔分数每达到1/8，2/8，3/8……时，铁基固溶体的电极电位跳跃式地增加，合金的腐蚀速度都相应有一个突然的降低，这个定律叫做n/8规律。
15、碳当量：将铸铁中的石墨元素（Si、P)都折合成C的作用所相当的总含碳量。
16、共晶度：铸铁实际含碳量与其共晶含碳量之比,它放映了铸铁中实际成分接近共晶成分的程度。
17、黄铜：以Zn为主要合金元素的铜合金。
18、锌当量系数：黄铜中每质量分数1%的合金元素在组织上替代Zn的量。
19、青铜：是Cu和Sn、Al、Si、Be、Mn、Zr、Ti等元素组成的合金的通称。
20、白铜：是以Ni为主要合金元素的铜合金。
三、问答题：第一章钢的合金化原理1、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？答:①奥氏体形成元素：Mn, Ni, Co, Cu；②铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、、Ti、Al；③Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶；④V、Cr与α-Fe无限互溶。
2、简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？答：⑴扩大γ相区：合金元素使A3降低，A4升高。
一般为奥氏体形成元素。
分为两类：1）开启γ相区：与γ-Fe无限固溶，Ni、Mn、Co。
一定量后，γ相区扩大到室温以下，使α相区消失—开启γ相区元素。
可形成奥氏体钢。
2）扩大γ相区：与γ-Fe有限固溶，C、N、Cu。
扩大γ相区，但可与铁形成稳定化合物，扩大作用有限而不能扩大到室温-扩展γ相区元素。
⑵缩小γ相区：使A3升高，A4降低。
一般为铁素体形成元素。
分为两类:1）封闭γ相区：合金元素在一定含量时使A3和A4汇合，γ相区被α相区封闭，形成γ圈。
V、Cr、Si、Ti、W、Mo、Al、P等。
其中V和Cr与α-Fe无限互溶，其余有限溶解。
Cr、Ti、Si等可完全封闭γ相区，量大时可获得单相铁素体—铁素体钢。
2）缩小γ相区：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等。
使γ相区缩小，但出现了金属间化合物，不能完全封闭γ相区-缩小γ相区元素。
⑶生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。
通过合金元素对相图的影响，可以预测合金钢的组织与性能。
在钢中大量加入奥氏体形成元素或铁素体形成元素以获得室温组织为奥氏体的奥氏体钢或高温组织为铁素体的铁素体钢。
3、简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响，有何意义？答：1、合金元素对临界点的影响(1)A形成元素Ni、Mn等使A1（A3）线向下移动。
(2)F形成元素Cr、Si等使A1（A3）线向上移动。
2、合金元素对S、E点的影响(1)A形成元素使S、E点向左下方移动。
(2) F形成元素使S、E点向左上方移动。
3、S点左移，共析C量，例如3Cr13为共析钢；E点左移，共晶碳量及莱氏体含碳量下降，例如W18Cr4V(~0.75%C)，组织中有大量莱氏体。
同时，A1、A3点的移动是不同温度下的合金组织、性能发生一定的变化。
4、合金钢中碳化物形成元素（V、Cr、Mo、W等）所形成的碳化物基本类型？其种类和数量对二次硬化和回火稳定性的影响如何？答：1、按相对稳定性由高到低的顺序：(1)V，Nb：优先形成间隙相MC。
稳定性很高。
(2)Mo，W：含量较高时形成MC，M2C，M6C和M23C6，稳定性高。
(3)Cr：含量较高时形成Cr23C6和Cr7C3，稳定性较高。
(4)Mo，W，Cr：含量较低时只形成合金渗碳体，稳定性低。
（但高于渗碳体）(5)Mn：在钢中只形成合金渗碳体，稳定性最低。
各种K相对稳定性如下： MC →M2C →M6C →M23C6 → M7C3 →M3C（高----------------------------------低）5、试说明主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si、B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。
为什么合金化原则是“多元少量，复合加入”？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γ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：Cr>W>MoMn：（Fe,Mn）3C, 减慢P转变时合金渗碳体的形核与长大；扩大γ相区，强烈推迟γ→α转变，提高α的形核功；Ni：开放γ相区，并稳定γ相，提高α的形核功（渗碳体可溶解Ni, Co）Co：扩大γ相区，但能使A3温度提高（特例），使γ→α转变在更高的温度进行，降低了过冷γ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γ的界面能，阻碍α相和K形核。
“多元少量，复合加入”：不同合金元素增加过冷奥氏体稳定性的机制是不相同的。
因此，用多种合金元素复合加入时，各元素之间作用相互加强，能大大提高过冷奥氏体的稳定性，其作用绝非单个合金元素作用的简单之和，所以采用“多元少量，复合加入”的合金化原则。
6、主要合金元素（V、Ti、Nb、Ni、Mn、Si等）对珠光体转变的影响机制7、合金元素对马氏体转变有何影响？答：1、对Ms点的影响除Co、Al外，绝大多数Me都使Ms和Mf下降。
按(C)、Mn、Ni、Cr、Mo、W、Si顺序递减。
2、对残余奥氏体的影响Ms越低，室温下保留的残余奥氏体越多。
应用：室温单相奥氏体不锈钢的合金化思路。
3、Me一般都增加了形成孪晶马氏体的倾向。
滑移和孪生的分切应力的相对大小与温度的相关性。
9、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（第I类，不具有可逆性）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（第II类，具有可逆性）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.10、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：相关性：(1)都发生在中、高合金钢。
(2)都在淬火后，500—600℃回火时发生的。
(3)都表现为硬度升高。
不同点：(1)二次硬化是指回火后硬度升高的现象，其产生原因包括沉淀强化和二次淬火。
(2)二次淬火是指回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的相变过程，是产生二次硬化的原因之一。
11、一般地，钢有哪些强化与韧化途径？为什么一般钢的强化工艺都采用淬火-回火？答：1、强化途径：固溶强化、加工硬化、细晶强化、第二相强化；韧化途径：①细化晶粒、组织②提高回火稳定性—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降低回火脆性— W、Mo。
⑥低碳马氏体强韧化—在保证强度水平下，适当降低含C量。
⑦提高冶金质量。
⑧通过合金化形成一定量的残余奥氏体。
⑨形变热处理—细晶强化、位错强化等的综合作用。
2、淬火-回火工艺：采用淬火-回火的热处理工艺，可以充分发挥各种强化机制作用，所以钢的强化一般采用淬火-回火工艺。
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：①足够的强度和韧度；②良好的焊接性和成型工艺性；③良好的耐腐蚀性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：强化作用：1、Mn、Si固溶强化铁素体。
2、细晶强化：（1）V，Ti，Nb细化奥氏体晶粒。
(2) Cr，Mn，Ni增加过冷奥氏体稳定性，降低相变温度，细化铁素体和珠光体。
3、沉淀强化：V，Ti，Nb在铁素体中析出极细小的碳化物颗粒。
4、增加珠光体数量，使抗拉强度增加。
韧化作用：1、细晶强化同时提高韧性。
2、Mn、Ni、Cr降低韧-脆转变温度。
Mn、Cr含量较低时可提高韧性，Ni对耐低温钢尤其重要。
考虑低C的原因：（保证塑性、韧性和焊接性）（1）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。
（2）C含量增加，会使C当量增大，当C当量>0.47时，会使钢的可焊性变差，不利于工程结构钢的使用。
3、以低碳贝氏体钢14CrMnMoVB为例，说明其合金化有何特点？答：（1）碳含量低（0.14%），保证韧性和焊接性。
（2）以0.5%Mo+B为基础，显著推迟先共析铁素体及珠光体转变，保证空冷条件下获得贝氏体组织。