材料学习题

1、合金元素：为保证获得所要求的组织结构，物理、化学性能而特别添加到钢中的化学元素。

2、合金钢：在化学成分上特别添加合金元素用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。

3、奥氏体形成元素：使A3点↓，A4点↑，在较宽的成分范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区元素或γ稳定化元素。

4、铁素体形成元素：使A3点↑，A4点↓，在较宽的成分范围内，促进铁素体形成，即缩小γ相区元素或α稳定化元素。

5、二次淬火：已淬火的高合金钢中的残余奥氏体在回火冷却中转变为马氏体的现象。

6、二次硬化：钢在回火时出现的硬度回升现象。

原因：特殊碳化物的弥散硬化+ 二次淬火。

7、调质钢：经过调质处理后，能获得良好的综合力学性能的钢种。

8、热稳定钢（抗氧化钢）：在高温下长期工作不致因介质腐蚀而破坏钢。

9、热强钢：在高温下仍具有足够的强度不会大量变形或破断的钢。

10、铸铁的石墨化：铸铁中碳原子析出和形成石墨的过程11、球墨铸铁：石墨呈球状分布的灰口铸铁。

12、铸铁的热生长：铸铁在反复加热、冷却时，发生的体积膨胀现象。

13、耐酸钢：能够抵抗强腐蚀介质腐蚀的钢。

14、晶间腐蚀：沿晶粒边缘进行的腐蚀。

15、应力腐蚀：在腐蚀介质及拉应力作用下，金属发生的破裂现象。

16、固溶体的n/8规律：Cr加入钢中时，当Cr含量达到1/8、2/8、3/8……原子比时，Fe的电极电位跳跃式的增高，腐蚀亦跳跃式的显著减弱。

17、定比碳规律：合金元素及碳含量满足合金碳化物分子式中定比关系时，二次硬化效应最好。

18、红硬性：钢在高温下保持高硬度，切削性能的能力。

20、基体钢：成分与高速钢淬火组织中基体的化学成分相同的钢种。

21、高速钢：是一种含碳且含有大量碳化物形成元素的高合金钢。

22、硅铝明：Al-Si系铸造铝合金。

，23、白铜：含Ni低于50%的铜镍合金。

24、合金元素在钢中有哪几种存在形式？这些存在形式对钢的性能有那些影响？元素在钢中的存在形态：1）以溶质形式溶入固溶体，如：溶入铁素体，奥氏体和马氏体中。

（有利）（2）形成强化相，形成碳化物或金属间化合物。

（有利）（3）形成非金属夹杂物，如氧化物（Al2O3、SiO2等），氮化物和硫化物（MnS、FeS等）（有害、尽量减少）（4）以游离态存在，如C以石墨状态存在（一般也有害）；元素以哪种形式存在，取决于元素的种类、含量、冶炼方法及热处理工艺等。

影响：元素一固溶体的溶质形式和强化相的形式存在，对钢的性能将产生有利的作用。

而元素一非金属夹杂物的形式存在，则对钢的性能产生有害的作用，应在冶炼时尽量减少钢中的非金属夹杂物。

元素一游离态存在，一般也有害，应尽量避免。

25、合金二次硬化现象的本质是什么？对钢的性能有什么影响？本质是：弥散强化。

二次硬化：钢在回火时出现的硬度回升现象。

原因：特殊碳化物的弥散硬化+ 二次淬火。

影响：（1）合金的硬度提高。

(2)弥散质点的数量愈多，二次硬化效应愈大，即合金元素的含量越高，二次硬化效应越显著。

(3)二次硬化峰也与回火时残余奥氏体→马氏体(二次淬火)相联系，如高速钢回火时。

（4）V，Nb，Ti，Mo，W和高Cr钢中均显示二次硬化效应。

26、低合金高强度钢的主加合金元素Ｍn 对钢的性能有哪些影响？为什么会产生这样的影响？影响：(1)锰使钢固溶强化效果较强，因为锰属于复杂立方点阵，其点阵类型及原子尺寸与α-Fe相差较大。

(2）提高钢的强度和硬度，因为锰是A形成元素，能降低A→P转变的温度Ar1，并减缓其转变速度，可细化P。

(3) 使强度不断升高，因为锰的加入可使Fe-C状态图中“S”点左移，使基体中P数量增多，可使钢在相同含碳量下，P量增多。

（4）锰还能降低钢的韧脆转变温度。

（5）锰的含量要控制在2%以内，若过高将会有贝氏体出现，且使焊接性能变坏，容易产生裂纹。

27、机械零件用钢主加合金元素有哪些？他们的主要作用是什么？主加合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、B，作用：分别加入或复合加入钢中，对↑钢的淬透性、↑钢的综合力学性能起主导作用。

辅加合金元素：Mo、W、V、Ti等，作用：它们加入到含有主加元素的钢中，起着↓过热敏感性与回火脆性，进一步↑淬透性，改善钢材性能的作用。

28、弹簧钢的成分特点是什么？这样的成分对钢的性能有哪些影响？（1）中、高碳：碳素弹簧钢的含碳量在0.6%～0.9%之间，合金弹簧钢的含碳量一般在0.40%～0.70%之间，以保证高的弹性极限、屈服强度和疲劳强度。

（2）加入提高淬透性的元素：主加合金元素：Si、Mn；目的：提高淬透性、强化铁素体基体和提高回火稳定性，同时也提高屈强比；硅对提高钢的弹性极限有明显的效果，但高硅量的钢有石墨化倾向，并在加热时易于脱碳。

锰在钢中易使钢产生过热敏感性。

辅加合金元素：碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等；目的：进一步提高淬透性和强度，防止钢在加热时晶粒长大和脱碳，增加回火稳定性及耐热性。

29、调质钢的成分特点是什么？主加合金元素与辅加元素的主要作用是什么？(1)、中碳:ωc ：（0. 25％～0. 50％）C。

含碳量过低，不易淬硬，回火后强度不够；含碳量过高，材料的塑性、韧性变差。

(2)、主要加入提高淬透性的元素:如Cr、Ni、Mn、Si、B等，提高淬透性，强化F。

Cr、Mn、B可单独加入，Ni、Si在我国不单独加入，而是复合加入。

(3)、加入提高回火稳定性和防止第二类回火脆性的元素:V、Ti、Mo、W等，能细化晶粒，提高回火稳定性。

Mo、W可以减轻和防止第二类回火脆性，其合适的质量分数约为ωMo=0.15％～0.30％或ωw=0.8％～1.2％。

30、GCr15的每个工序名称和目的？（1）扩散退火（1150--1200°），目的：①消除这两种碳化物的不均匀缺陷。

②消除成分偏析；组织：均匀A；（2）球化退火（770--810°），目的：①降低钢的硬度，以便切削加工。

②获得更细小的P球+均匀分布的粒状碳化物。

③为最终热处理做准备；组织：P球+碳化物（3）回火（830--860°）①提高表面硬度，耐磨性②高的塑性和疲劳强度。

组织;隐M+A'+均匀碳化物（4）回火（160+-5°）①降低应力，提高韧性。

组织：M回+细粒状碳化物+A'（5）冷处理（-60°）①避免工件表面变形，稳定尺寸②减少A'，组织：M+碳化物+A'30、分析低碳Ｍ型结构钢的性能特点及应用范围？性能特点：1)良好的韧性低碳钢含碳量少，固溶强化后F晶格畸变小，脆性低，韧性好；位错亚结构有良好的韧性；相互排列的M 条在冲击力作用下，无相互撞击，还可吸收一部分冲击能量；较高的Ms温度，有自回火现象，消除了部分淬火应力。

(2)高的抗拉强度和低的脆性转化温度：低碳M的抗拉强度可达1200～1300MPa，其脆性转化温度<- 60℃，具有良好的低温冲击性能。

低碳M与中碳调质钢钢相比，其冷脆性倾向较小，低碳M的冷脆转化温度≤-60～- 70℃，而40Cr钢调质态为- 50℃，因此，适用于在严寒地带室外工作的机件及低温下要求高强度和韧性的机件。

(3)缺口敏感性和疲劳缺口敏感度低：低碳M钢不但在静载荷下具有低的缺口敏感性，而且还具有低的疲劳缺口敏感度。

(4)良好的工艺性能：如良好的冷加工性、可焊性，较低的热处理脱碳倾向和变形和开裂倾向小。

应用：(1)低碳马氏体强化工艺并不十分复杂，它可以取代调质、渗碳、淬火、回火等复杂工艺，使构件重量成倍减轻，但却提高了强度水平和使用寿命。

2）低碳马氏体还具有很高的耐磨性能，可用来制造某些要求耐磨性好的零件(如拖拉机履带板等)。

（3）据估算，我国的低碳钢和低碳合金钢约占钢产量的60％，如果将其中15％用来淬火强化，每年就可节省数百万吨钢材和大量的合金资源，价值数百亿元。

（4）因此，普及推广低碳马氏体强化钢在石油、煤炭、铁道、汽车、拖拉机等部门的广泛应用具有重大的现实意义。

31、普通灰铸铁有哪些性能特点及主要用途？性能特点：(1)力学性能：抗拉强度较钢低，塑、韧性几乎为零，硬度与同样基体的正火钢接近；但灰铸铁的抗压强度较高。

(2)其他性能：有优良的减震性，高的耐磨、减摩性，良好的切削加工性能；灰铸铁流动性好，收缩率小，具有优良的铸造性。

(3)用途：可作机床床身、底座等耐压零部件；宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。

32、球墨铸铁可以进行哪几种类型的淬火回火处理？说明处理后的组织与性能特点？（1）淬火高温回火：性能：调质后具有比正火高的综合力学性能，可代替部分钢件制造重要的结构零件，如连杆、曲轴以及内燃机车万向轴等。

组织：回火S+G球。

（2）淬火低温回火：性能：获得很高的硬度(55～61) HRC和很好的耐磨性，但塑、韧性较差，用于要求高耐磨性的零件，如滚动轴承套圈、高压油泵中的精密偶件等。

组织：回火M+少量残余A +G球。

（3）淬火中温回火：性能：获得较高的弹性、韧性及良好的耐磨性，用于要求具有一定弹性、耐磨性及热稳定性的零件，如废气涡轮的密封环。

组织：回火T + G球。

（4）等温淬火：性能：发挥球墨铸铁材料潜力最有效的一种热处理方法，可以获得高强度或超高强度，同时具有较高的塑性、韧性，因而具备良好的综合力学性能和耐磨性。

此外，还具有热处理变形小的特点。

低温回火：使残余A→B下，同时使淬火M→回火M，并消除内应力。

组织：B下+少量M+残余A+G球。

33、可断铸铁可以锻造？为什么？它的生产工艺与其它的铸铁相比有什么特点？（1）可锻铸铁并不能锻造。

（2）因为：①团絮状石墨对铸铁金属基体的割裂和引起应力集中作用比灰铸铁小得多，因此，可锻铸铁具有较高的强度，特别是塑性比灰铸铁高得多，有一定的塑性变形能力，因而得名可锻铸铁。

②如果进行锻造，容易使其中的石墨变形。

从而使铸铁产生裂纹，从而是铸铁的性能变坏，硬度降低等。

(3)特点：①团絮状石墨对铸铁金属基体的割裂和引起应力集中作用比灰铸铁小得多，因此，可锻铸铁具有较高的强度，②特别是塑性比灰铸铁高得多，有一定的塑性变形能力。

34、石墨形态对铸铁性能有什么影响？在生产中如何控制石墨形态？影响：石墨的结构为层片状，强度、塑性和韧性很低，几乎为零，硬度3HBS，在金属基体中相当于“微裂纹”和“微孔洞”。

这导致铸铁的主要缺点：抗拉强度低，塑性、韧性远不如钢。

优点：铸造性能优良，减震性和切削加工性能较好，也有较好的耐磨性和减摩性如何控制：（1）化学成分的影响：C、Si含量愈↑，石墨化愈易充分进行。

P：促进石墨化；S：强烈阻碍石墨化，有害元素，S含量应控制在<0.15%。

Mn：增加Fe与C的结合力，阻碍石墨化，但能与S形成MnS，减轻S的有害作用，允许含量0.5～1.4％。