工程材料第三章金属材料一、名词解释。

合金钢为了提高钢的性能，在铁碳合金中特意加入合金元素所获得的钢。

回火稳定性淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。

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。

回火脆性250-400和450-650两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。

铸铁碳的质量分数在2.11％以上的铁碳合金青铜含铝，硅，铅，鈹，锰等的铜基合金黄铜以锌为主要合金元素的铜合金。

二、填空题。

1、一些含有合金元素Ni 、Cr 和Mn 的钢容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用同时含有合金元素Mo和W的钢。

2、合金元素中，碳化物形成元素有Fe 、Mn、Cr 、Mo等。

3、除Co、Al外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢比碳钢残余奥氏体少，使钢的硬度变大。

4、促进晶粒长大的元素有Mn、P 等。

5、按钢中合金元素含量，可将合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢三类。

6、合金钢中常用来提高淬透性的合金元素有Cr 、Mn 、Ni 、Si和B五种，其中作用最大的是Cr 。

7、20钢是优质碳素结构钢，可以制造冲压件及焊接件。

8、20CrMnTi钢是中淬透性合金渗透钢，可以制造汽车、拖拉机上的重要零件。

9、9SiCr是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

10、CrWMn是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

11、5CrMnMo是热作模具钢，可以制造热锻模钢。

12、Cr12MoV是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

13、T12是碳素工具钢，可以制造锉刀、挂刀等刃具。

14、16Mn是低合金高强度结构钢，可以制造桥梁、船舶、车辆等结构钢。

15、40Cr是低淬透性合金调质钢，可以制造一般尺寸的重要零件。

16、60Si2Mn是合金弹簧钢，可以制造汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。

17、GCr15钢铬弹簧钢，可以制造冷冲模、量具、丝锥等。

18、1Cr13是马氏体不锈钢，可以制造韧性要求较高的紧固件、叶片等。

19、1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢，可以制造耐酸容器、抗磁仪表、医疗器械。

20、ZGMn13是高锰钢，可以制造车履带、铁轨分道叉。

21、20CrMnTi是中淬透性合金渗透钢，Cr、Mn的主要作用是提高淬透性，Ti 的主要作用是阻碍渗碳时奥氏体晶粒长大；增加渗碳层，提高研磨性，热处理的工艺是渗碳后直接淬火，再低温回火。

22、W18Cr4V是高速钢，碳质量分数是0.73%~0.83%，W的主要作用是提高热硬性，Cr的主要作用是提高淬透性，V的主要作用是形成VC，阻止奥氏体晶粒长大。

热处理工艺是球化退火→淬火→回火。

最后组织是回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。

23、0Cr18Ni9Ti是奥氏体钢，Cr、Ni和Ti的作用分别是提高钢的耐蚀性、形成稳定碳化物和防止晶间腐蚀。

24、灰口铸铁中碳主要以石墨的形式存在，可用来制造机床床身、柴油机汽缸。

25、可锻铸铁中石墨的形态为团絮状，可用来制造制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。

26、球墨铸铁中石墨的形态为球状，可用来制造曲轴、连杆、凸轮轴。

27、蠕墨铸铁中石墨的形态为蠕虫状，可用来制造高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。

28、影响石墨化的主要因素是温度和冷却速度和合金元素。

29、球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为球墨铸铁通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性。

30、HT200牌号中“HT”表示灰口铸铁，数字“200”表示最低抗拉强度。

31、生产球墨铸铁选用稀土镁作为球化剂。

32、铸铁按石墨形态可以分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁，其中球墨铸铁强度最高。

四、是非题。

1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。

✗2、T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。

✗3、奥氏体型不锈钢可采用加工硬化提高强度。

✓4、高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。

✓5、T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。

✗6、18-4-1高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。

✓7、奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。

✗只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：8、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。

✗只组织不形态9、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。

✗铁都不可锻，脆10、石墨化的第三阶段不易进行。

✓11、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。

✗12、球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。

✓13、5CrMnMo和W6Mo5Cr4V2钢中Mo的作用相同。

✗14、5CrNiMo和W18Cr4V钢中Cr的作用相同。

✓五、综合题。

1、说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的种类、碳的碳质量分数，各举出一个应用实例。

2、为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？3、试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

4、有两种高强螺栓，一种直径为10㎜，另一种直径为30㎜，都要求有较高的综合机械性能： b≥800MP a，a k≥600kj/㎡。

试问应选择什么材料及热处理工艺？5、为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？6、轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？7、简述高速钢的成分、热处理和性能特点，并分析合金元素的作用。

成分特定：a.高碳b加入Cr、Wo、V等合金元素合金元素的作用 :Cr 能提高淬透性；W、Mo保证高的热硬性；V能形成VC，硬度极高且颗粒细小、分布均匀，能大大提高钢的硬度和耐磨性。

热处理特点：球化退火→机加工→淬火→低温回火性能特点：a.高强度b.高耐磨性c.高热硬性d.足够的塑性和韧性8、W18Cr4V钢的Ac1+（30~50）℃的常规方法来确定其淬火温度是多少？1220~1280℃9、不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么？固溶处理：获得单相奥氏体组织提高耐蚀性；稳定化处理：消除晶界贫铬，避免了晶间腐蚀的产生。

10、试分析20CrMnTi钢和1Cr18Ni9Ti钢中的Ti的作用。

20CrMnTi钢：Ti的作用是阻碍奥氏体晶粒长大；1Cr18Ni9Ti钢：Ti的作用是防止晶间腐蚀。

11、试分析合金元素Cr在40Cr、GCr15、CrWMn、1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2等钢中的作用。

40Cr：提高淬透性GCr15：提高淬透性；形成合金渗碳体（Fe，Cr）3C，呈细密、均匀分布，提高钢的耐磨性，特别是提高钢的疲劳强度。

CrWMn：形成难溶碳化合物，提高耐磨性。

1Cr18Ni9Ti：铬在氧化性介质（如水蒸气、大气、海水、氧化性酸）中极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性大大提高。

4Cr9Si2（耐热钢）：形成致密和稳定的尖晶石类型结构的氧化膜。

12、试就下列四个钢号：20CrMnTi、65、T8、40Cr讨论如下问题：（1）在加热温度相同的情况下，比较其淬透性和淬硬性，并说明理由；（2）各种钢的用途、热处理工艺、最终的组织。

13、要使球墨铸铁的基本组织为铁素体、珠光体或下贝氏体，工艺上应如何控制？通过热处理：退火、正火14、有一灰口铸铁铸件，经检查发现石墨化不完全，尚有渗碳体存在，试分析其原因，并提出使这一铸件完全石墨化的方法。

原因：化学成分控制不当，Mn过多阻碍石墨化，Mn溶于铁素体和渗碳体中。

方法：添加促进石墨化的元素P15、述石墨形态对铸铁性能的影响。

石墨形态对应力集中十分敏感，片状石墨引起严重应力集中。

16、试比较各类铸铁之间性能的优劣顺序，与钢相比较铸铁性能有什么优缺点？石墨形态对应力集中十分敏感，片状石墨引起严重应力集中。

因此灰铸铁的抗拉强度最低，可锻铸铁的抗拉强度较高，球墨铸铁的抗拉强度最高。

17、为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造？1.工艺问题：这些零件形状复杂,除铸造用其他方法难以得到毛坯,而灰口铸铁具有十分优秀的铸造性能.而钢的铸造性很差.2.价格问题：便宜18、铝硅合金为什么要采用变质处理？19、指出下列铜合金的类别、用途：H80、H62、HPb63-3、HNi65-5、QSn6.5-0.1、QBe2。

20、定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。

（1）经冷却后的15钢板，要求降低硬度；（2）ZG35的铸造齿轮；（3）锻造过热的60钢锻坯；（4）改善T12钢的切削加工性能；21、出下列工件的淬火及回火温度并说明回火后获得的组织：（1）45钢小轴；（2）60钢弹簧；（3）T12钢刀；22、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220HB~250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。

23、画出共析、亚共析、过共析钢的C曲线。