工程材料习题集第一章钢得合金化基础1合金元素在钢中有哪四种存在形式？①溶入α(铁素体)、γ(奥氏体)、M(马氏体),以溶质形式存在形成固溶体;②形成强化相:碳化物、金属间化合物;③形成非金属夹杂物;④以游离状态存在:Cu、Ag。

2写出六个奥氏体形成元素,其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？①奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu、C、N(锰、钴、镍、铜、碳、氮),其中Mn、Co、Ni(锰、钴、镍)可无限溶解在奥氏体中,Cu、C、N(铜、碳、氮)为有限溶解;②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。

3写出钢中常见得五种非碳化物形成元素。

①非碳化物形成元素:Ni、Si、Al、Cu、Co4按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。

按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。

①碳化物由强到弱排列:(强)Ti、Nb、V、(中强)W、Mo、Cr、(弱)Mn、Fe②碳化物稳定性由弱到强得顺序:Fe3C→M23C6→M6C→MC5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形,而高锰奥氏体钢难于冷变形,容易加工硬化？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,层错能越低,越有利于位错扩展而形成层错,使交滑移困难,加工硬化趋势增大。

②奥氏体层错能越低,形成板条马氏体,位错亚结构。

如Cr18-Ni8钢;奥氏体层错能越高,形成片状马氏体,孪晶亚结构。

如Fe-Ni合金。

6钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。

②钢中常用得四种强化方式:固溶强化、晶界强化(细晶强化)、第二相强化、位错强化(加工硬化)。

③晶界强化(细晶强化)在提高强度得同时还能改善韧性。

④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。

7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。

①韧性指标:冲击韧度kε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。

②颈缩后得变形用P8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,钢中碳化物应保持什么形态？①细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大,但对极限塑性(εT)却会有一定好处。

因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。

②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(第二相)应为球状、细小、均匀、弥散地分布。

9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化得因素有哪两个？①改善延性断裂有三个途径:(1)减少钢中第二相得数量:尽可能减少第二相数量,特别就是夹杂物得数量。

细化、球化第二相颗粒。

(2)提高基体组织得塑性:宜减少基体组织中固溶强化效果大得元素含量。

(3)提高组织得均匀性:目得就是防止塑性变形得不均匀性,以减少应力集中;碳化物强化相呈细小弥散分布,而不要沿晶界分布。

②改善解理断裂有两种方法:(1)细化晶粒;(2)加入Ni元素降低钢得T k。

③引起晶界弱化得因素有两个:(1)溶质原子(P、As、Sb、Sn)在晶界偏聚,晶界能r g下降,裂纹易于沿晶界形成与扩展。

(2)第二相质点(MnS、Fe3C)沿晶界分布,微裂纹易于在晶界形成,主裂纹易于沿晶界传播。

10为什么含碳量为0、75%得高速钢W18Cr4V铸态组织中会出现莱氏体？而含碳量为0、4%得马氏体不锈钢4Cr13为过共析钢？①铁素体形成元素W、Cr、V均使A3线上升,而且大多数元素均使ES线左移,所以含碳量为0、75%得高速钢W18Cr4V铸态组织中会出现莱氏体。

②所有合金元素均使S点左移,降低了共析体中得碳含量,所以含碳量为0、4%得马氏体不锈钢4Cr13为过共析钢。

11合金元素从哪两个方面影响钢加热时奥氏体得形成过程？①加入了合金元素改变了临界点温度,S点得位置与碳在奥氏体中得溶解度,使奥氏体形成得温度条件与碳浓度条件发生了改变;②合金元素不仅本身扩散困难,而且还影响铁与碳原子得扩散,从而影响奥氏体化过程。

12合金元素对钢得C曲线有何影响？从而对钢得淬透性产生什么影响？如果合金元素存在于未溶碳化物中,对淬透性就是什么影响？①几乎所有得合金元素(除Co外)都使C曲线右移,即减慢珠光体得形成速度;除Co、Al外,所有合金元素都使MS点下降,而使残余奥氏体量增多。

②C曲线右移得结果,降低了钢得临界冷却速度,提高了钢得淬透性。

③合金元素只有淬火加热时溶入奥氏体,才能提高淬透性。

未溶碳化物粒子可作为珠光体得核心,使淬透性下降。

13合金元素对MS点与残余奥氏体量有什么影响？如何减少钢中得残余残余奥氏体量？①钢中加入合金元素将使点Ms下降,而使残余奥氏体增多。

②冷处理、多次高温回火可减少钢中得残余残余奥氏体量。

14何为二次淬火？何为二次硬化？①二次淬火:高合金钢在回火过程中,由于从残余奥氏体中析出合金碳化物,造成残余奥氏体中碳与合金元素得溶解量减少,使其MS点升高,在随后得回火冷却过程中转变为马氏体。

②二次硬化:在含W、Mo、V较多得钢中,回火后得硬度随回火温度得升高不就是单调降低,而就是在某一回火温度后,硬度反而增加,并在某一温度达到峰值。

高温回火时从马氏体中析出高度分散得合金碳化物粒子所造成得。

15各加入何种合金元素可以分别减轻第一类回火脆性与第二类回火脆性？①加入Si,可使第一类回火脆性得温度向高温方向推移。

②加入合金元素Mo、W可以抑制第二类回火脆性。

第二章构件用钢1构件用钢对性能得要求中,以什么性能为主？什么性能为辅？构件用钢得力学性能有哪三大特点？①构件用钢以工艺性能为主,力学性能为辅。

②构件用钢得力学性能有三大特点:屈服现象、冷脆现象、时效现象。

2焊接脆性有哪四种？为什么从工艺性能方面考虑构件用钢应采用低碳钢？①焊接脆性有四种:马氏体转变脆性;过热及过烧脆性;凝固脆性;热影响区时效脆性②碳与合金元素增加钢得淬透性,对焊接性能不利,故构件用钢一般采用低碳、低合金钢。

3构件用钢发生大气腐蚀得微电池模型中,铁素体与碳化物分别就是微电池得什么极？提高构件用钢耐大气腐蚀性能主要有哪三种途径？①铁素体基体得电极电势较低,为阳极;碳化物(第二相质点)得电极电势较高,为阴极。

②减少微电池数量;提高基体得电极电势;利用钝化效应4碳素构件用钢产量约占钢总产量得多少?分别写出一种常用得普碳钢与冷冲压薄板钢得钢号。

①产量约占钢总产量得70%。

②普碳钢Q235;冷冲压薄板钢08Al5普低钢化学成分有哪五大特点？①低碳低合金元素。

②主加合金元素就是Mn。

③辅加合金元素Al、Ti、Nb、V。

加入微量得Ti、Nb、V,既可产生沉淀强化作用,还可细化晶粒。

必须控制轧制温度。

④为改善钢得耐大气腐蚀性能,应加入少量Cu、P。

⑤加入微量稀土元素可以脱硫去气,净化钢材,并改善夹杂物得形态与分布。

6进一步提高普低钢力学性能有哪四种途径？①采用其它类型组织:低碳贝氏体,低碳索氏体,针状铁素体;采用控制轧制工艺7低碳贝氏体型普低钢中, 加入合金元素Mo、B得目得就是什么？采用控制轧制工艺为什么能细化铁素体晶粒？①加入能显著推迟珠光体转变而对贝氏体转变影响很小得合金元素,从而能保证在热轧空冷得条件下获得下贝氏体组织。

采用Mo、B为基本成分,以保证得到贝氏体组织。

②控制轧制必须将终轧温度控制在Ar3附近,以使铁素体可以在奥氏体晶内与晶界同时形核,从而细化铁素体晶粒。

第三章机器零件用钢1机器零件用钢对力学性能有哪四大要求？有哪两大主要工艺性能？按回火温度可以分为哪三类？①机器零件用钢对力学性能有四大要求:⑴因承受交变载荷作用,要求应有较高得疲劳强度;⑵承受短时超负荷作用,要求具有高得屈服强度、抗拉强度;⑶要求具有良好得耐磨性与接触疲劳强度;⑷由于机器零件上存在不同形式得缺口,会造成应力集中,易于产生低应力脆断。

所以要求应具有较高得韧性(KIC、ak),以降低缺口敏感性。

②切削加工性能、热处理工艺性能③淬火低温回火钢、淬火中温回火钢、淬火高温回火钢2调质钢得组织有哪三大特点？①强化相为弥散均匀分布得粒状碳化物,可以保证有较高得塑变抗力与疲劳强度。

②组织均匀性好,减少了裂纹在局部薄弱地区形成得可能性,可以保证有良好得塑性与韧性。

③作为基体组织得铁素体就是从淬火马氏体转变而来得,其晶粒细小,使钢得冷脆倾向性小。

3调质钢中主加与辅加合金元素得作用分别就是什么？调质钢热处理时最终性能取决于什么？①主加元素:Mn、Cr、Si、Ni、B。

提高钢得淬透性;辅加元素:Mo、W、V、Ti。

细化晶粒,提高回火稳定性。

②最终热处理就是淬火加高温回火,最终性能取决于回火温度。

4调质零件用钢有哪两个发展动向？①低碳马氏体钢;中碳微合金非调质钢5弹簧钢得化学成分有何特点？其常用得最终热处理工艺就是什么？获得何种显微组织？①弹簧钢得化学成分特点:(1)弹簧钢得碳含量较高,以保证高得弹性极限与疲劳极限;(2)加入Si、Mn。

目得就是提高淬透性、强化铁素体、提高钢得回火稳定性,使其在相同得回火温度下具有较高得硬度与强度。

(3)加入Cr、W、V。

因为它们为碳化物形成元素,可以防止过热(细化晶粒)与脱碳,提高淬透性,从而保证具有高得弹性极限与屈服极限。

②最终热处理采用淬火加中温回火,获得回火屈氏体组织,目得就是追求高得弹性极限与疲劳极限。

6渗碳钢一般就是什么含碳量得钢？加入什么合金元素可促使渗碳层中得碳化物呈粒状分布？20CrMnTi钢渗碳后一般如何热处理？①为了保证心部有良好得韧性,渗碳钢为低碳钢,心部w(C)=0、1～0、25%,渗碳后表层w(C)=0、8～0、9%②中强碳化物形成元素Cr易使碳化物呈粒状分布。

③20CrMnTi钢,渗碳后预冷直接淬火及低温回火。

7滚动轴承主要发生哪两种形式得破坏？轴承钢中加入合金元素Cr主要有哪三方面得作用？①接触疲劳破坏与摩擦磨损②Cr可提高钢得淬透性;含Cr得合金渗碳体在淬火加热时较稳定,可减少过热倾向,细化热处理后得组织;碳化物能以细小质点均匀分布于钢中,提高钢得耐磨性与接触疲劳强度。

8通常要控制轴承钢得哪两种冶金缺陷？GCr15钢得常用热处理工艺就是什么？①两种冶金缺陷:非金属夹杂物;碳化物分布得不均匀性。

②球化退火:改善切削加工性,为预备热处理。

不完全淬火:淬火温度840℃,淬火组织为隐晶马氏体。

低温回火:回火温度160 ℃。

9为了发挥轴承钢得性能潜力,应从哪五个方面考虑问题？①淬火时得组织转变特性;马氏体中碳浓度对性能得影响;碳化物得影响;残余应力得影响;短时快速加热淬火。