金属材料学课后习题总结

习题第一章何时不能直接淬火呢？本质粗晶粒钢为什么渗碳后不直接淬火？重结晶为什么可以细化晶粒？那么渗碳时为什么不选择重结晶温度进行A化？答：本质粗晶粒钢，必须缓冷后再加热进行重结晶，细化晶粒后再淬火。晶粒粗大。A形核、长大过程。影响渗碳效果。C是扩大还是缩小奥氏体相区元素？答：扩大。Me对S、E点的影响？答：A形成元素均使S、E点向左下方移动。F形成元素使S、E点向左上方移动。S点左移—共析C量减小；E点左移—出现莱氏体的C量降低。4、合金钢加热均匀化与碳钢相比有什么区别?答：由于合金元素阻碍碳原子扩散以及碳化物的分解，因此奥氏体化温度高、保温时间长。对一般结构钢的成分时，要考虑其MS点不能太低，为什么?答：M量少，Ar量多，影响强度。W、Mo等元素对贝氏体转变影响不大，而对珠光体转变的推迟作用大，如何理解?答：对于珠光体转变：Ti, 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：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的自扩散系数，增加Fe的扩散激活能。3）减缓C的扩散。 对于贝氏体转变：W，Mo，V，Ti：增加C在γ相中的扩散激活能，降低扩散系数，推迟贝氏体转变，但作用比Cr，Mn，Ni小。淬硬性和淬透性答：淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度示。淬透性：指由钢的表面量到钢的半马氏体区组织处的深度。C在γ-Fe与α-Fe中溶解度不同，那个大？答：γ-Fe中，为八面体空隙，比α-Fe的四面体空隙大。C、N原子在α-Fe中溶解度不同，那个大？答：N大，因为N的半径比C小。合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。答：V：MC型；Cr：M7C3、M23C6型；Mo：M6C、M2C、M7C3型；Mn：M3C型。复杂点阵：M23C6、M7C3、M3C、稳定性较差；简单点阵：M2C、MC、M6C稳定性好。如何理解二次硬化与二次淬火？答：二次硬化：含高W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A’转变为M回,使硬度不仅不下降，反而升高的现象称二次硬化。二次淬火：在高合金钢中回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为二次淬火。第二章1、退火后的低C钢板一般在深冲前，先进行一次少量变形的平整加工，然后再进行深冲，为什么?答：克服时效现象，不出现上下屈服点，深冲时板面平整度提高。2、15MnTi和16Mn屈服强度有差别的原因。答：微合金元素的碳化物和氮化物的析出强化。3、Q235AF、Q235BZ含义答：Q--屈服点235--最低屈服强度值为235MPaA、B、C、D--质量等级符号F--沸腾钢Z--镇静钢b--半镇静钢TZ--特殊镇静钢4、低合金高强度结构钢比碳素结构钢屈服强度提高25%～100%的原因是什么？答：成分不同，Mn%高，这是以合金化为目的的添加元素。还有Si、Nb、Ti、V、Al的作用。5、什么是双相钢，如何获得，有何特点？答：由马氏体、奥氏体或贝氏体与铁素体基体两相组织构成的钢。通过在两相区加热后冷却的双相化热处理或者通过直接热轧而得到。特点：1.连续屈服，无屈服点延伸；2.高的加工硬化速率；3.低的屈服强度；4.高的抗拉强度；5.均匀伸长率和总伸长率大。6、微珠光体钢如要提高强度可以从哪些方面考虑？答：微合金元素的作用：1.阻止加热时A晶粒长大；2.抑制A形变再结晶。3.析出强化和晶粒细化。7、结构钢的设计思路？答：1.在低碳范围内提高碳含量，以提高强度。2.添加合金元素提高强度。3.热处理改变组织提高强度。4.形变热处理细化组织提高强度。5.在提高强度时一定要注意焊接性能和韧脆转变温度。8、低合金高强度结构钢的强度很高吗？答：高强度是针对低碳结构钢而言，实际上其含碳量低，合金元素含量低所以其强度不能和后面要介绍的钢相比较。9、工程结构钢为什么含碳量低？答：保证其良好的屈服强度，较好的冷热加工成型性，良好的焊接性，较低的冷脆倾向、时效敏感性。10、双相钢低的屈服强度是好还是坏？答：使其均匀塑变能力强，冷加工性能好。第三章大型弹簧为什么要先成形后强化，小型弹簧先强化后成形?小型弹簧成形后为什么进行低温退火?答：钢材在热成形之前并不具备弹簧所要求的性能，在热成形之后，进行淬火及中温回火，以获得所要求的性能。由于冷成形弹簧在成形之前，钢丝已具备了一定的性能，即已处于硬化状态，所以小型弹簧先强化后成型。为了降低应力。水韧处理？答：只有将高猛钢加热至1050-1100℃，保温一定时间淬火并快速入水中冷却后，才能得到单一奥氏体组织，其韧性变得极高，这种工艺较水韧处理。钢奥氏体化后，迅速水冷应得到马氏体组织，而高锰钢水韧处理后，奥氏体组织为何不转变为马氏体组织？答：由于锰的存在，使Ms与Mf下移到室温以下，故得到奥氏体。奥氏体软，为什么耐磨？答：一般的水韧处理为ZGMn13类高锰钢，主要用于承受冲击载荷工作的零件，奥氏体表面在受到冲击作用时，产生强烈的加工硬化，当硬化层被磨崩掉后，又露出新鲜的奥氏体，重新硬化，如此反复。为什么是铸钢？答：因其有强烈的加工硬化，故不可采用机械加工成形，主要用铸造方法所得，所以为铸钢。耐磨实质是奥氏体耐磨吗？答：铸钢锰13水韧处理后的硬度是180~200HB，硬度并不高，因为它是奥氏体组织，大部分金属材料都是热致相变，但是该钢有个特点：应力致相变，就是当遇到外力的时候，会发生相变，由奥氏体转变为硬度很高的马氏体，实际上耐磨的还是马氏体。ZGMn13铸态组织及水韧组织答：高锰钢的铸态组织由奥氏体基体，晶界连续网状碳化物和晶内针片状碳化物，及少量的珠光体和磷共晶组成。性能很脆，一般不在铸态下使用。高锰钢使用状态是水韧固溶处理态，组织为单一奥氏体。经热处理后韧性大幅度提高，满足服役条件。8、40、40Cr、40CrNi、40CrNiMo的淬透性比较答：40CrNiMo>40CrNi>40Cr>40举例说明调质钢、弹簧钢、轴承钢的热处理方法？答：调质钢：淬火+高回弹簧钢：淬火+中回轴承钢：淬火后冷处理+低回第四章淬火加热时，为什么要预热?答：高速钢合金量高，特别是W，所以高速钢的导热性很差。预热可减少工件加热过程中的变形开裂倾向；缩短高温保温时间，减少氧化脱碳；可准确地控制炉温稳定性。2、高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加热温度在1200~1240℃，淬火加热温度为什么这样高?答：因为高速钢中碳化物比较稳定，必须在高温下才能溶解。而高速钢淬火目的是获得高合金度的马氏体，在回火时才能产生有效的二次硬化效果。高速钢回火工艺一般为560℃左右，并且进行三次，为什么?答：由于高速钢中高合金度马氏体的回火稳定性非常好，在560℃左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，产生二次硬化。同时在560℃左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。三次回火是为了尽可能减少Ar，形成M。4、淬火冷却时常用分级淬火，分级淬火目的是什么?答：分级淬火目的：降低热应力和组织应力，尽可能地减小工件的变形与开裂。不应该是回火索氏体么？怎么我见资料上是回火马氏体？答：合金元素的影响。使马氏体中碳的析出延迟，奥氏体稳定性增加，其转变也延迟，所以高温回火仍然得到回火马氏体组织。6、问题：Cr12MoV有两种常用热处理工艺：一种是1000℃淬火，160℃回火；另一种是1100℃淬火，510℃回火。讨论为什么1000℃较低温度淬火只能采用160℃低温回火，只有采用1100℃较高温度淬火才能采用510℃高温回火？答：1）1000℃淬火，碳及合金元素溶入奥氏体中数量较少，淬火得板条马氏体＋碳化物＋残余奥氏体。由于板条马氏体有较好的强韧配合，碳化物的存在有利于提高耐磨性和硬度，同时加热温度较低，热应力较小，低温回火的主要目的是保证硬度基础上，缓解应力，增加马氏体稳定性，如果高温回火，硬度下降过多，达不到性能要求；2）1100℃淬火，碳及合金元素大量溶入奥氏体中，淬火后残余奥氏体数量增多，510℃回火是从二次淬火和二次硬化角度考虑。同时提高回火温度，有利于提高韧性，缓解应力；低温回火达不到上述要求，会导致残余奥氏体数量较多，硬度、强度不足。第五章为什么铬能决定不锈钢的耐腐蚀性能？是不是含铬的钢都是不锈钢？答：1）铬提高钢耐腐蚀性能的第一个原因是铬使铁-铬合金钢的电极电位提高。当铬含量达到1/8、2/8、3/8……原子比时(耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比)，铁-铬合金钢的电极电位呈跳跃式的提高，这种变化规律叫n/8定律。2）铬提高钢的耐蚀性能的第二个原因是铁-铬合金钢在氧化性介质中极易形成一层致密的钝化膜（FeO·Cr2O3），这层钝化膜稳定、完整，与基体金属结合牢固，将基体与介质完全隔开，从而有效地防止钢进一步氧化或腐蚀。2、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大的原因？答：1Cr18Ni9含C较高，又没有Ti等稳定C的强碳化物形成元素，所以在晶界上容易析出Cr23C6，从而使晶界上产生贫Cr区，低于不锈钢的基本成分要求，所以在晶界处的腐蚀倾向比较大。3、4Cr13为什么是过共析钢?答：Cr元素使共析S点向左移动，当Cr含量达到一定程度时，S点已左移到小于0.4%C，所以4Cr13是属于过共析钢。什么是奥氏体不锈钢的固溶处理？答：固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有最高的耐蚀性能。什么是奥氏体不锈钢的稳定化处理？答：晶界碳化铬被全部溶解，部分钛和铌的碳化物也被溶解，使碳重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳来不及析出，形成稳定均一的奥氏体组织，消除晶界处的贫铬层，避免产生晶间腐蚀。第六章耐热钢的基本性能要求。答：1）提高合金基体的原子间结合力，强化基体2）晶界强化3）弥散相强化如何利用合金化提高钢的高温强度？答：1）提高合金基体的原子间结合力，固溶强化基体2）强化晶界3）沉淀强化4）获得奥氏体基体(不发生相变)5）碳是扩大γ相区的元素，对钢有强化作用