金属材料学复习题

钢的合金化概论

1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？

钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。

S易产生热脆；P易产生冷脆。

2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。

合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种：

（1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co

（2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au

（3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be

（4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr

3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。

4、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？

铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti；

奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu；

能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V；

能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。

5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？

扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。

几乎所有合金元素都使S点碳含量降低；尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？

常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe；

强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V；

中强碳化物形成元素：Mo、W、Cr；

弱碳化物形成元素：Mn、Fe。

7、钢在加热转变时，为什么含有强碳化物形成元素的钢奥氏体晶粒不易长大？

当强碳化物形成元素以未溶K存在时，起了机械阻止奥氏体晶粒长大的作用；

当强碳化物形成元素溶解在A中时，降低了铁的自扩散系数，提高了原子间结合力，同时使界面的表面张力增大。这些综合作用阻止了奥氏体晶粒长大。

8、什么是合金钢的回火脆性？回火脆性产生的原因及解决方法。

钢在200~350℃之间和450~650℃之间回火时，冲击韧性不但没有升高，反而显著下降的现象，称为合金钢的回火脆性。

第一类回火脆性产生的原因：

钢在200~350℃低温回火时，Fe3C薄膜在原奥氏体晶界上或马氏体板条间形成，削弱了晶界强度；

P、S、Bi等杂质元素偏聚于晶界，也降低了晶界的结合强度，与回火后的冷却速度无关。解决方法：

①尽可能避免在形成低温回火脆性温度范围内回火；

②可选用含有可改善脆性的合金元素Mo、Ti、V、Al等的合金钢或加入Si推迟脆化温度范围。③生产高纯钢，降低P、S等杂质元素含量。

第二类回火脆性产生的原因：

钢在450~650℃回火后缓冷的过程中杂质元素Sb、S、As等偏聚于晶界；

或N、P、O等偏聚于晶界，形成网状或片状化合物，降低了晶界强度而产生的。

解决方法：

①尽可能避免在形成高温回火脆性温度范围内回火，如不可避免，可减少回火脆性温度下停留时间或回火后快冷，一般小件用油冷，较大件用水冷；

②但工件尺寸过大时，即使水冷也难防止脆性产生，或因工件形状复杂不允许快速冷却时，可选用含Mo、W的合金钢制造；

③提高冶金质量，尽可能降低钢中有害元素的含量。

9、什么是淬透性？提高淬透性的Me有哪些？

钢的淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是钢在淬火时能获得马氏体的能力。

提高钢的淬透性的合金元素主要有：B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。

10、贝氏体钢中最常用的合金元素有哪些？

贝氏体钢中最常用的合金元素有：Mo、B。

11、碳钢的分类及牌号表示方法。

碳钢的分类：

（1）按碳含量可分为低碳钢；中碳钢；高碳钢。

（2）按质量（品质）分为普通碳素钢，优质碳素钢，高级优质碳素钢，特级优质碳素钢。

（3）按用途分为碳素结构钢，优质碳素结构钢，碳素工具钢，一般工程用铸造碳素钢。（4）按冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢，镇静钢，半镇静钢，特殊镇静钢。

碳钢的牌号表示方法：

（1）普通碳素结构钢

由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。

Q195、Q275不分质量等级，脱氧方法符号在镇静钢和特殊镇静钢的牌号中可省略。（2）优质碳素结构钢

一般用两位数字表示。表示钢中平均碳的质量分数的万倍。若钢中含锰量较高，须将锰元素标出。

沸腾钢在数字后面标“F”（08F、10F、15F），半镇静钢标“b”，镇静钢一般不标符号。高级优质碳素结构钢在牌号后加符号“A”，特级碳素结构钢加符号“E”。

专用优质碳素结构钢还要在牌号的头部（或尾部）加上代表产品用途的符号.

（3）碳素工具钢一般用标志性符号“T”加上碳的质量分数的千倍表示。高级优质碳素工具钢在其数字后面再加上“A”字。

含锰碳素工具钢中锰的质量分数可扩大到0.6%，这时，在牌号的尾部标以Mn。

（4）一般工程用铸造碳素钢

用标志性符号“ZG”加上最低屈服点值-最低抗拉强度值表示。

合金钢

1、列举出常用调质钢的典型钢号，说明合金元素在调质钢中的主要作用?

低淬透性合金调质钢：40Cr

中淬透性合金调质钢：40CrMn、40CrNi

高淬透性合金调质钢：40CrNiMo A