第七章 合金钢简答题
金属材料学简答题
简答1．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a-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu。
能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni2．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？答：（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素。
分为两类：a、开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶；b、扩大γ相区：有C，N，Cu等。
如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。
（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。
一般为铁素体形成元素。
分为两类:a、封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。
如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb；b、缩小γ相区：Zr，Nb，Ta，B，S，Ce 等。
（3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。
3．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。
答：答：1、改变了奥氏体区的位置；2、改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；(2)缩小γ相区的元素使A1，A3升高。
当Mo>8.2%, W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%，γ相区消失。
3、改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。
4．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：答：基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：Ti>Zr>Nb>V>W,Mo>Cr>Mn>Fe）各种K相对稳定性如下：MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C（高-------------------------低）5．主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。
机械制造基础名词解释简答题分析题
机械制造基础名词解释简答题分析题Prepared on 22 November 2020名词解释1. 互换性：互换性是指在同一规格的一批零件或部件中任取一件，装配时，不需经过任何选择、修配或调整，就能装配在整机商，并能满足使用性能要求的特性。
2. 轮廓算术平均偏差Ra ：在一个取样长度内纵坐标值Z （x ）绝对值的算数平均值，用Ra 表示，即Ra=dx x Z lr lr |)(|10⎰或近似为=Z n n i |11∑=i | 3. 强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
4. 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。
5. 同素异晶转变：随温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。
6. 钢的热处理：钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期组织和性能的工艺。
7. 奥氏体：碳融入γ—Fe 中形成的固溶体称为奥氏体。
8. 合金钢：合金钢是为了改善钢的某些性能，在碳元素的基础上加入某些合金元素所炼成的钢。
9. 锻造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定的形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法，称为铸造。
10. 冷变强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标（弹性极限、比例极限、屈服点和强度极限）和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降，这种现象称为冷变形强化或加工硬化。
11. 金属的可锻性：金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。
12. 焊接性：金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
13. 刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度。
14.前角：在正交平面中测量的前面与基面间的夹角。
15.主偏角：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
16.工艺过程：生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。
第七章 合金钢简答题
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
工程材料学简答题
工程材料学简答题
1.钢中常存在的杂质元素有哪些？它们对钢的性能有何影响？
2.简述合金钢中碳化物形成规律。
3.总结合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响。
4.什么叫钢的第一类回火脆性与钢的第二类回火脆性，各在什么条件下产生，如何减轻或消除？
5.Fe3C Cr23C6W6C VC 稳定性与硬度大小比较。
M3C < M7C3 < Cr23C6< M6C < M2C < MC 稳定性比较
Cr23C6型稳定性较Cr7C3高
Fe2Mo4C，Fe4Mo2C等的M6C型其稳定性高于Cr23C6.
6.何为调质钢，为什么其碳质量分数为中碳？
7.合金调质钢中常有哪些合金元素？各合金元素在合金调质钢中起什么作用？
8.φ10mm杆类零件受中等应变拉压载荷作用要求沿截面性能均一一致，材料有16Mn 45 40Cr T12 ，应怎样选材，编制简明工艺流程，说明各热处理工艺的主要作用，指出最终的组织。
9.什么是高Mn钢水韧处理
10.试述耐磨钢耐磨原理
11.衡量耐热钢热强性的两项指标
12.蠕变极限持久强度。
13.如何提高抗氧化性
14.亚共晶过共晶的石墨化
15.何谓球墨铸铁，球墨铸铁成分组织有何特点？可进行何种热处理。
16.高速钢必考 9SiCr W18Cr4V
17.陶瓷材料的组成相，玻璃相的作用。
18.陶瓷材料在常温下几乎没有塑性的原因。
第七章 合金元素在钢中作用
4．常用钢种
40 40 4ZSiMn 低淬透性合金调质钢 Cr、 MnB、 38 40 中淬透性合金调质钢 CrMoAl、 CrNi 高淬透性合金调质钢 CrMnMo、 Cr Ni4WA 40 25 2
四、合金弹簧钢
1．弹簧性能特点
要求必须具有高的弹性极限，高的屈 要求必须具有高的弹性极限， 强比（Gs/50）高的疲劳强度（ 强比（Gs/50）高的疲劳强度（尤其 是缺口疲劳强度） 是缺口疲劳强度）及足够韧性。
4.合金元素对M相变温度也有影响 4.合金元素对M
大多数合金元素使Ms点下降 大多数合金元素使Ms点下降
第二节 合金钢的分类与编号
一、合金钢分类 通用分类方法有 : 1．按合金元素的质量分数 2．按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、铬镍 按合金元素的种类分：铬钢、锰钢、 钢、硅锰钼钒钢等 3．按主要用途分
建 筑 及 工 程 用 结 构 钢 结构钢 机 械 制 造 用 结 构 钢 工 具 钢 特 殊 性 能 钢
二、合金钢的牌号
命名原则：由钢中碳的质量分数、 命名原则：由钢中碳的质量分数、 合金元素的种类和质量分数的组合 来表示。 来表示。当钢中合金元素的平均质 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 量分数<1.5%钢号中只标出元素符 不标明元素的平均质量分数。 号，不标明元素的平均质量分数。 >1.5%、2.5%、3.5%在元素符 当>1.5%、2.5%、3.5%在元素符 号的后面相应标出2 ……。 号的后面相应标出2、3、4……。
例：20crMnTi钢制造汽车变速箱 20crMnTi钢制造汽车变速箱 齿轮工艺路线： 齿轮工艺路线： 锻造 正火 加工齿形 局部镀 铜（防渗碳） 渗碳 防渗碳） 预冷淬火+ 预冷淬火+ 低温回火 喷丸 磨齿 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 20crMnTi汽车变速齿轮热处理工 艺曲线及显微组织与力学性能。 艺曲线及显微组织与力学性能。
工程材料第7章习题参考答案
7-9.高速钢淬火后为什么需要进行三次回火? 在560℃是否是调质处理?为什么? 答:高速钢淬火后,残余奥氏体量达到20%～ 30%. 在560℃进行三次回火: 一方面从马氏体中沉淀析出细小分散的W2C、 MoC、VC, 形成”弥散硬化”. 另一方面从残余奥氏体中析出合金碳化物,降 低残余奥氏体中合金的浓度,使Ms点上升,随 后冷却时,残余奥氏体转变成马氏体,产生” 二次淬火”. 回火后组织： 回火马氏体＋合金碳化物＋少量残余奥氏体。
7-8.拖拉机的变速齿轮,材料为20CrMnTi,要求 齿面硬度58～64HRc,分析说明采用什么热处理 工艺才能达到这一要求? 答: 20CrMnTi: 调质＋920℃渗碳淬火＋180℃回火能达到拖拉 机的变速齿轮的性能要求. 调质: 满足心部有足够的强度和韧性,即综合性能好. 渗碳淬火＋低温回火: 使齿面具有高的含碳量,并且获得高碳低合金 的回火马氏体.能满足齿面的硬度要求.
S是在炼钢时由矿石、燃料带进钢中，S不溶于 铁，而以FeS的形式存在， FeS与Fe生成低熔点（985℃）的二元共晶体 FeS、FeO和Fe还生成低熔点（944℃）的三元 共晶体,会使钢产生热脆。 7-5、合金元素对淬火钢的回火转变有何影响？ 答：1、提高钢的回火稳定性 P102 2、产生二次硬化 3、回火脆性
答:热处理1: 正火或调质处理工艺。 机械加工1: 粗加工。 热处理2: 渗碳淬火＋低温回火 机械加工1: 某一温度范 围回火时，出现脆化的现象。P103 7-2、合金钢与碳钢相比，具有哪些特点？ 答：碳钢的缺点：P98 1.淬透性低, 2.强度低,屈强比低, 3.回火稳定性差, 4.不具备某些特殊性能. 7-3、钢中有哪些常存杂质？它们对钢的性能 有何影响？ 答：钢中常存杂质有：P和S P是一种有害元素，会使钢产生冷脆
材料科学基础第7章补充内容第13节钢的热处理答案
47
（6）马氏体的强化机制 固溶强化 相变强化
造成晶格缺陷密度很高的亚 结构。 时效强化
碳和其它合金元素的原子
48
3）贝氏体类型组织与性能 贝氏体（B）= 过饱和F + 3C
a、贝氏体的组织形态：
上贝上贝氏氏体体转变过程
49
下贝氏体
下贝氏体转变
50
b、贝氏体的力学性能： 上贝氏体：
强度和韧性较低。 下贝氏体：
M针
氏
体
M*板条
A1~650 650~600 600~550 550~350
350
扩 散 型
粗片状，F、3C相间分布 细片状，F、3C相间分布 极细片状，F、3C相间分布
半扩 散型
羽毛状，短棒状3C分布于过饱 和F条之间
竹叶状，细片状3C分布于过饱 和F针上
针状
无扩 散型 板条状
5-20
退火
20-30
15
（二）奥氏体晶粒度 1、奥氏体晶粒度的概念
用来度量奥氏体晶粒的大小的量 。
奥氏体晶粒度在100倍显微镜下， 分为8级，1级最粗，8级最细。
16
17
2、晶粒度分类 ① 起始晶粒度；② 实际晶粒度；③
本质晶粒度。
18
（三）奥氏体晶粒度的影响因素 ⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, 晶粒
三、热处理工艺 根据热处理原理制定的
温度、时间、介质等参数称热 处理工艺。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少 ）(e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
合金钢的分类牌号
《化工设备设计基础》
第七章 化工设备常用材料
７.１金属材料的基本性能
7.2 碳钢
7.3合金钢的分类、牌号
1
《化工设备设计基础》
1.按化学成分分类
• 低合金钢 合金元素的总含量不大于5%的钢 • 中合金钢 合金元素总含量在5~10%的钢。 • 高合金钢 合金元素总含量大于10%的钢。
2
《化工设备设计基础》
•
普通低合金钢 在普通碳钢的基础上加入少量合金元素 （一般合金总含量小于3%）所得到的合金钢。 • 普通低合金钢的牌号 由表示平均含碳量万分数的数字， 加上表示所含主要主要合金元素的元素符号和表示合金 元素平均含量的百分数的数字组成。 – 平均含碳量小于千分之一的用“0”表示 – 小于万分之三的用“00”表示； – 平均合金含量小于1.5%者在牌号中只标出合金元素 符号，不注合金含量； – 平均含金量为1.5~2.49%，2.50~3.49%……时，相 应的注为2，3，……。在牌号后面加“R”表示容器用 钢。 • 合金结构钢 是在优质碳钢基础上加入适量的一种或几种 合金元素而形成的合金钢，比优质碳钢的综合性能好。
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
《化工设备设计基础》
• 不锈钢及不锈耐酸钢 一般把在空气、水中及一些弱腐蚀性 介质中能耐腐蚀的合金钢叫不锈钢。在酸和其他强腐蚀性 介质中耐蚀的合金钢叫做不锈耐酸钢。 • 主要合金元素为铬，铬含量在12~30%， 平均含碳量 低于千分之一的不锈钢为铁素体不锈钢；高于千分之一的 为马氏体不锈钢。 • 主要元素为铬、镍或铬、锰的不锈钢，由于镍及锰都具有 扩展相区使钢的组织在常温下仍为奥氏体的能力，因而称 为奥氏体不锈钢。 • 耐热钢 高温设备要求材料在高温下具有良好的化学稳定 性和热强性。化学稳定性是指钢材抵抗高温气体腐蚀的能 力，一般说主要是指高温抗氧化性。在钢中加入铬、铝、 硅等合金元素，可以提高钢的抗氧化性。
合金钢的牌号命名练习题
合金钢的牌号命名练习题一、选择题1. 合金钢中，表示平均含碳量为0.45%的符号是（）。
A. 45B. 045C. 0045D. ④⑤2. 我国合金钢牌号表示方法中，合金元素以化学符号表示，其后面的数字表示该元素含量的（）。
A. 百分比B. 质量分数C. 质量百分比D. 重量比3. 下列合金钢牌号中，表示铬不锈钢的是（）。
A. 20Cr13B. 40CrC. 65MnD. 16Mn二、填空题1. 合金钢牌号“40Cr”中，“40”表示________，“Cr”表示________。
三、判断题1. 合金钢牌号中的数字越大，表示该合金元素的含量越高。
（）2. 合金钢牌号中的化学符号必须按照元素周期表的顺序排列。
（）3. 合金钢牌号“40Mn2”表示该钢种含有2%的锰元素。
（）四、简答题1. 请写出合金钢牌号“20CrMnTi”中各元素的化学符号及其含量。
2. 简述我国合金钢牌号命名的一般规则。
3. 请举例说明合金钢牌号中特殊合金元素的表示方法。
五、匹配题请将下列合金钢牌号与其对应的特性或用途进行匹配：A. 16MnB. 1Cr18Ni9TiC. 40CrD. 65Mn1. 用于制造弹簧2. 用于制造船舶、桥梁等结构件3. 用于制造耐腐蚀的化工设备4. 用于制造汽车齿轮六、名词解释1. 合金化2. 淬透性3. 腐蚀疲劳强度七、案例分析题1. 某一合金钢牌号为“30CrMnSiNi2”，请分析该牌号合金钢的成分特点及应用领域。
八、计算题1. 已知某合金钢的化学成分为：C 0.40%，Mn 1.20%，Si 0.30%，Cr 1.00%，Ni 0.60%。
请计算该合金钢的牌号。
2. 一批合金钢的牌号为“40Cr”，现测得其碳含量为0.42%，铬含量为0.80%，请判断这批合金钢是否符合标准。
九、应用题用于制造承受中等载荷的轴类零件。
用于制造在高温下工作的阀门。
2. 某企业需要一批具有良好焊接性能和耐腐蚀性能的合金钢，请给出建议的合金钢牌号及相应的焊接工艺要点。
(完整版)低合金钢和合金钢
优质碳素结构钢的牌号以两个数字表示，这两 位数字表示钢的平均含碳量的万分之几。
➢ 优质碳素结构钢
例：表45示、平5均0Mn
➢ 合金结构含万钢碳分和量之的 几合金小平于均弹1含簧.5量钢%
平均含量为 2.5%-3.49%时，
时，不标
标3
两位数字+带有百分含含量量数字的合金元素符号组成
除Co、Al外，凡溶入奥氏 体的合金都使Ms和Mf下降
钢在淬火后的残余奥氏体量增加
③合金元素对淬火钢回火转变过程的影响
➢ 提高耐回火性
耐回火性 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力
合金元素阻碍马氏体分解 和碳化物聚集长大过程
回火时的硬度 降低过程变缓
提高钢的耐回火性
➢ 产生二次硬化 在高温下保
含有高W、Mo、Cr、V等元持素高的硬钢度在的淬火后回火加热时，由于析出 细小弥散的这些元素碳化物以能及力回火冷却时残余奥氏体转变为马氏 体，使钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象称为二次硬化
金属材料及热处理
第七章
低合金钢和合金钢
第七章 低合金钢和合金钢
低合金钢与合金钢概述
合金元素在钢中的作用
工
低合金钢与合金钢的编号
业
用
低合金钢
钢
机器零件用钢
合金工具钢
特殊性能钢
第一节 低合金钢与合金钢概述
1.钢的分类
按
碳素钢
化
学
成
分
合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢
（C%﹤0.25） （0.25 ≤ C% ≤0.6） （ C% ﹥0.6）
3.合金元素对热处理的影响
① 合金元素对加热转变的影响
合金钢练习题及参考答案
（合金钢）（一）填空题1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、三大类。
2. Q235AF表示σs =MPa，质量为级的钢。
3.Q390A表示σs =MPa，质量为级的钢。
4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。
5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。
6.易切削钢是指钢中加入S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。
7.钢的耐热性是和的综合性能。
耐热钢按性能和用途可分为和两类。
8.常用的不锈钢按组织分为、、。
（二）判断题1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。
（）2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。
（）3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。
（）4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。
（）5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。
（）6.Q345钢属于非合金钢。
（）7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w C＞0.25％。
（）8.截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。
（）9.GGr15钢中铬的质量分数为1.5％，只能用来制造滚动轴承。
（）10.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。
（）（三）选择题1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。
A.MnB.SC. SiD.P2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至500～600℃回火时，硬度回升的现象，称为。
A.回火稳定性B.回火脆性C.二次硬化3.制造截面尺寸在30mm以下的汽车变速齿轮、轴等，选用。
A. 20CrB.40CrC.20CrMnTi4.机床齿轮、轴、汽车半轴，常选用。
【大学】建筑金属材料 建筑钢材
整理课件
：
整理课件
2. 焊接性能
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件 下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬 脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强 度不低于原有钢材的强度。
随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量 的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量 超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较 多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊 接质量。钢材的焊接须执行有关规定。
整理课件
7.3 建筑钢材的的晶体组织和化学成分
整理课件
7.3.1 钢的组织及其对钢性能的影响
钢是铁碳合金晶体。晶体结构中各个原子是以金 属键相结合的，这是钢材具有较高强度和良好塑性 的基础。原子在晶粒中排列的规律不同可以形成不 同的晶格，如体心立方晶格是原子排列在一个正六 面体的中心和各个顶点而构成的空间格子；面心立 方体晶格是原子排列在一个正六面体的各个顶点和 六个面的中心而构成的空间格子。铁和碳两种元素 可以不同的形态存在，这种形态称为晶体组织。
2.塑性
建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长 率和断面收缩率表示。 （1）伸长率
l1l0100% l0
通常以δ5和δ10分另表示L0＝5d0和L0＝10 d0时的伸长 率。对于同一种钢材，其整δ理课5件>δ10。
（2）断面收缩率(Ψ)
A0 A1 A0
Ａ0——试件原始截面积； Ａ1——试件拉断后颈缩处的截面积。
(2)合金钢——根据合金元素的含量分： 低合金钢：合金元素总含量小于5％； 中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间； 高合金钢：合金元素总整理含课件量大于10％。
2.脱氧程度分类
根据脱氧程度的不同，浇铸的钢锭可分为沸腾 钢、镇静钢和半镇静钢三种：
第七章 金属材料参考答案.doc
第七章金属材料习题参考答案出卷老师：李棱雪一、填空题1低碳钢受拉直至破坏，经历了弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段4个阶段。
2对冷加工后的钢筋进行时效处理，可用自然时效和人工时效两种方法。
3按标准规定,碳素结构钢分四种牌号,即Q195、Q215 、Q235 、和Q275 。
各牌号又按其硫和磷含量由多至少分四种质量等级。
4Q235—AZ是表示屈服点为235MPa的A级镇静碳素结构钢。
516Mn钢表示___________ o6一般情况下在动荷载状态、焊接结构或严寒低温下使用的结构，往往限制使用沸腾钢。
7按冶炼时脱氧程度分类钢可以分成：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。
8随着钢材中含碳量的增加，则硬度提高、舉性降低、焊接性能变差9 碳素钢按含碳量多少分为高碳钢、中碳钢、和低碳钢。
建筑上多采用低碳钢。
二、判断题1在结构设计时，抗拉强度是确定钢材强度取值的依据。
（X）2由于合金元素的加入，钢材强度提高，但塑性却大幅下降。
（X）3钢材的品种相同时，其伸长率6 10> 65O（X）4硬钢无明显屈服点，因此无法确定其屈服强度大小。
（X）5钢材的屈强比越大，表示使用时的安全度越低。
（M）6 某厂生产钢筋混凝土梁，配筋需用冷拉钢筋，但现有冷拉钢筋不够长，因此将此钢筋对接焊接加长使用。
（X）（冷拉钢筋不适宜焊接，冷拉后可焊性变差）7所有钢材都会出现屈服现象。
（X）8钢材的牌号越大，其强度越高，塑性越好。
（X）9钢材冶炼时常把硫、磷加入作为脱氧剂。
（X）10与伸长率一样，冷弯性能也可以表明钢材的塑性大小。
（M）11钢含磷较多时呈热脆性，含硫较多时呈冷脆性。
（X）三、单项选择题1.建筑钢材是在严格的技术控制下生产的材料，下面哪一条不属于它的优点？—B—oA.品质均匀、强度高B.防火性能好C.可以焊接或钏接D.有一定的塑性和韧性，具有承受冲击荷载和振动荷载的能力2.钢筋冷加工的目的是—A—。
A.提咼材料的抗拉强度B.提咼材料的塑性C.改善材料的弹性性能D.改善材料的焊接性能3.钢是指含碳量小于2%的铁碳合金，而含碳量大于2%时，则称为—B—。
工程材料知识点总结(全)
第二章材料的性能1、布氏硬度布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。
缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度（硬度少于450HB）。
2、洛氏硬度HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。
HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
3、维氏硬度维氏硬度所用载荷小，压痕浅，适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，载荷可调范围大，对软硬材料都适用。
4、耐磨性是材料抵抗磨损的性能，用磨损量来表示。
分类有黏着磨损（咬合磨损）、磨粒磨损、腐蚀磨损。
5、接触疲劳：（滚动轴承、齿轮）经接触压应力的反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象。
6、蠕变：恒温、恒应力下，随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。
7、应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。
第三章金属的结构与结晶1、晶体中原子（分子或离子）在空间的规则排列的方式为晶体结构。
为便于描述晶体结构，把每个原子抽象成一个点，把这些点用假想直线连接起来，构成空间格架，称为晶格。
晶格中每个点称为结点，由一系列原子所组成的平面成为晶面。
由任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。
组成晶格的最小几何组成单元称为晶胞。
晶胞的棱边长度、棱边夹角称为晶格常数。
①体心立方晶格晶格常数用边长a表示，原子半径为√3a/4，每个晶胞包含的原子数为1/8×8+1=2（个）。
属于体心立方晶格的金属有铁、钼、铬等。
②面心立方晶格原子半径为√2a/4，每个面心立方晶胞中包含原子数为1/8×8+1/2×6=4（个）典型金属（金、银、铝、铜等）。
③密排六方晶格每个面心立方晶胞中包含原子数为为12×1/6+2*1/2+3=6（个）。
典型金属锌等。
机械基础会考复习之合金钢讲解
思考与讨论： 下列物品用什么材料合适？
马氏体不锈钢 耐磨钢
热强钢
锅炉
马氏体 不锈钢
1Cr13
不锈钢（铁素体）
【练习】分析以下钢的牌号的化学成分，并说明其钢种。 ① 20CrMnTi ——合金渗碳钢，含碳量0.20%，铬、锰、钛
含量均小于1.5%
② 45Mn2 ——合金调质钢，含碳量0.45%，含锰量2%
5、稳定回火组织，提高回火温度，消除淬火应 力，提高钢的回火稳定性。
合金钢
二、分类
1）按用途分 ①合金结构钢 ——用于制造机械零件和工程结构 件。
②合金工具钢——用于制造各种工具（刃具、模 具、量具）
③特殊性能钢——具有某种特殊物理、化学性能 的钢
合金钢
2）按合金元素总含量分 ①低合金钢——合金元素总含量小于 5% ②中合金钢——合金元素总含量为 5%—10% ③高合金钢——合金元素总含量大于 10%
一、合金钢定义
合金钢是在普通碳素钢的基础上添加适量的一种 或多种合金元素的钢。
常用的合金元素：硅 Si、锰Mn、铬Cr、镍Ni、 钼Mo、钨W、钒V、钛Ti 、铝Al 、铜Cu、硼B、 稀土元素铼 Re等
【考题一】 .合金钢是在普通碳素钢基础上添加适量 的 一种 或 多种 合金元素的钢。合金元素可以
中速切削刃具及复 杂刃具，如车刀、
铣刀等
高硬度耐磨性、高 淬透性、强度韧性
好，变形小
尺寸大、变形小的 冷模具，如冲模
高温下强度韧性高， 耐磨性及抗热疲劳
性好
尺寸大的热锻模及 热挤压模。
3、特殊性能钢 牌号和合金工具钢牌号表示方法相同 例如：2Cr3 说明：含碳量≤0.10%时，用0表示； 含碳量≤0.03%时，用00表示。 例如：0Cr18Ni9、00Cr30Mo2等。
工程材料与成形技术习题答案
《工程材料及成形技术》课程习题集班级：________________姓名：________________学号：________________2013年2月——5月习题一工程材料的性能一、名词解释σs：σb：δ：ψ：E：σ-1：αk：HB：HRC：二、填空题1、材料常用的塑性指标有（δ）和（ψ）两种，其中用（ψ）表示塑性更接近材料的真实变形。
2、检验淬火钢成品的硬度一般用（洛氏硬度HRC），而布氏硬度是用于测定（较软）材料的硬度。
3、零件的表面加工质量对其（疲劳）性能有很大影响。
4、表征材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（ak ），其单位是（J/cm2 ）。
5、在外力作用下，材料抵抗（塑性变形）和（断裂）的能力称为强度。
屈服强度与（抗拉强度）比值，工程上成为（屈强比）。
三、选择题1、在设计拖拉机缸盖螺钉时，应选用的强度指标是（ A ）A．σs b．σb c．σ-1 2、有一碳钢支架刚性不足，解决办法是（ C ）A．用热处理方法强化b．另选合金钢c．增加截面积3、材料的脆性转化温度应在使用温度（ B ）A．以上b．以下c．相等4、在图纸上出现如下硬度技术条件标注，其中哪种是正确的？（ B ）A．HB500 b．HRC60 c．HRC18四、简答题1、下列各种工件应采取何种硬度试验方法来测定其硬度？（写出硬度符号）锉刀：HRC 黄铜轴套：HB供应状态的各种非合金钢钢材： HB 硬质合金刀片：HV耐磨工件的表面硬化层： HV 调质态的机床主轴：HRC铸铁机床床身：HB 铝合金半成品 HB2、在机械设计中多用哪两种强度指标？为什么？ 常用σs ： σb ：原因：大多数零件工作中不允许有塑性变形。
但从零件不产生断裂的安全考虑，同时也采用抗拉强度。
3、设计刚度好的零件，应和什么因素有关？（1）依据弹性模量E 选材，选择E 大的材料（2）在材料选定后，主要影响因素是零件的横截面积，不能使结构件的横截面积太小。
第七章-工业用钢习题参考答案
第七章工业用钢习题参考答案一、解释下列名词1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢)：是指含碳量在0.0218%～2.11%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。
合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。
合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。
2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。
合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。
轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。
不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。
耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。
3、热硬性(或称红硬性)：钢在高温下保持高硬度的能力。
回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。
二次硬化：含W、Mo、V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。
二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大Fe-Fe3C 相图的γ区，使临界点A4_上升__，A3_下降_。
2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余奥氏体。
3、含Cr、Mn 的合金结构钢淬火后在550∼600℃回火后，将出现第二类回火脆性。
4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、__S__、_Pb_、_Ca_，这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。
5、对40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。
6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理，而不需象热轧弹簧那样要进行淬火处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
为了达到这些要求，普通低合金钢碳含量低，一般为0.1～0.2％；合金元素含量低，一般＜3％。
主加元素Mn用来强化铁素体基体；辅加元素V、Ti用来形成碳化物起弥散强化的作用，同时细化铁素体晶粒；Cu、P用来提高钢对大气的抗蚀能力。
4、合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？热处理变形小？为什么合金工具钢的耐磨性、热硬性比碳钢高？答：合金钢中的合金元素能溶入铁素体基体起固溶强化作用，只要加入量适当并不降低钢的韧性；除了Co和Al外，其它合金元素均使C曲线右移，使合金钢淬火时临界冷却速度下降，淬透性提高，从而使力学性能在工件整个截面上均匀（特别是σs和αk）。
故合金钢力学性能好。
合金钢淬透性高，临界冷却速度小，故可用较小的冷却速度进行淬火，使热应力大大降低，所以，合金钢的热处理变形小。
合金工具钢中存在合金渗碳体和特殊炭化物，比碳素工具钢中的渗碳体具有更高的硬度和稳定性，弥散度高，故耐磨性高。
5、合金元素对淬火钢回火转变有何影响？答：合金元素对淬火钢回火转变的影响：⑴ 提高回火稳定性 在保持相同硬度的条件下，合金钢的回火温度比碳钢高，因此，内应力消除更充分一些，韧性也就更高一些。
⑵ 产生二次硬化 在500～600℃回火时，钢中强碳化物形成元素从马氏体中析出与母相保持共格关系的高度弥散的特殊碳化物（如Mo 2C 、W 2C 、VC 等），使强度、硬度反而提高。
此外，高合金钢淬火组织中残余奥氏体较多，且十分稳定，当加热到500～600℃时，特殊碳化物析出，使残余奥氏体中的碳和合金元素含量降低，M s 点提高，同时，残余奥氏体转变为马氏体，这种现象称为二次淬火，这是造成二次硬化的又一个原因。
⑶ 避免出现第Ⅱ类回火脆性 淬火合金钢在450～650℃回火后缓慢冷却，冲击韧性急剧下降。
为了避免第Ⅱ类回火脆性的产生，在此回火温度范围内回火后快冷，并且增加一次低于此温度的补充回火，以消除由于快冷造成的内应力。
另外还可以在钢中加入W1％或Mo0.5％，以防止第Ⅱ类回火脆性。
6、什么是渗碳钢？它的最终热处理采用何种热处理？获得的组织是什么？合金元素的主要作用是什么？答：进行渗碳处理的钢称为渗碳钢。
它的最终热处理为渗碳＋淬火＋低温回火。
获得的组织：表层是高碳回火马氏体＋渗碳体或碳化物；心部若淬透为低碳回火马氏体，若未淬透为少量低碳回火马氏体＋屈氏体＋铁素体。
渗碳钢中主加元素为Cr 、Ni 、Mn 、B 用于强化基体，提高淬透性；辅加元素为W 、Mo 、V 、Ti ，用于细化晶粒，它们形成的碳化物在高温渗碳时不溶解，有效抑制了渗碳时的过热现象。
7、渗碳钢主要应用在什么场合？工作状况如何？对原材料、力学性能、渗碳工艺性能有什么要求？答：渗碳钢主要用于制造汽车、拖拉机齿轮。
它的工作条件使齿轮受交变弯曲应力，由于接触应力很高，加工精度决定了齿轮啮合时不会是纯滚动，所以齿面还受很大的摩擦力。
对原材料要求：不允许有粗大的非金属夹杂物；对力学性能要求：渗碳层的硬度要高，一般为58～64HRC ，心部应具有较高的强度和硬度，一般σb ＝500～1200MPa ，硬度25～45HRC ；对渗碳工艺性能的要求：渗碳速度较快；渗碳层的成分要适当，为0.85～1.05％；成分过渡要平缓；过热敏感性要小；表层残余奥氏体量要少。
8、现有20CrMnTi 钢制造的汽车齿轮，要求齿面硬化层为1.0～1.2mm ，齿面硬度为58～62HRC ，心部硬度为35～40HRC 。
⑴ 确定齿轮生产工艺路线；⑵画出最终热处理工艺曲线；⑶ 说明热处理作用；⑷ 最终热处理获得的表层与心部组织。
答：⑴ 齿轮生产工艺路线：下料→锻造→正火→加工齿形→渗碳→预冷淬火→低温回火→喷丸→精磨⑵时间 温度（℃）20CrMnTi 齿轮最终热处理工艺曲线⑶正火：消除锻造应力；细化晶粒；降低硬度，改善切削加工性能。
预冷淬火＋低温回火：获得表层的高硬度；心部的高强度和高韧性。
喷丸：消除表面氧化皮，提高表面质量；使表面留存残余压应力，提高疲劳强度。
⑷表层：高碳回火马氏体＋渗碳体或碳化物；心部：低碳回火马氏体＋屈氏体。
9、什么是调质钢？它的化学成分有什么特点？主要应用于什么场合？对性能有何要求？答：经调质处理后使用的钢称为调质钢。
它的化学成分为中碳、低合金，碳含量一般为0.3～0.5％，合金元素含量＜5％。
主要用于制造轴类、曲轴类、连杆螺栓等重要零件，这些零件在工作时承受交变的弯曲、扭转、拉压、冲击等复杂应力。
对调质钢的性能要求：⑴具有良好的综合力学性能σb＝450～1000 MPa，δ≥10％，αk≥50 J/cm2；⑵良好的淬透性淬透性对材料的力学性能影响极大。
如45钢860℃油淬+560℃回火，￠20～40试样，σb=850MPa，σs=560MPa，αk=110J/cm2。
未淬透，σs/σb=0.65低，材料浪费大；￠5～10σb=1000MPa，σs=840MPa，αk=110J/cm2，淬透，σs/σb=0.84高，材料浪⑶避免高温回火脆性10、调质钢的最终热处理采用何种热处理？获得的组织是什么？常用调质钢的牌号有哪些？主加和辅加合金元素有哪些，要作用是什么？答：调质钢的最终热处理采用淬火+高温回火；组织是S回。
常用调质钢的牌号：40Cr、30CrMo、30CrMoTi。
调质钢的主加元素是Mn、Si、Cr、Ni及少量B，主要目的是提高钢的淬透性，强化基体；辅加元素是W、Mo、V、Ti，主要目的是细化晶粒，提高回火抗力；少量的B以进一步提高淬透性；W和Mo还可以防止第二类回火脆性。
11、现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试问：⑴编写加工工艺路线和最终热处理工艺曲线；⑵说明预先热处理和最终热处理的作用和最终热处理后的组织。
答：⑴加工工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→喷丸时间40Cr机床主轴最终热处理工艺曲线⑵正火：消除锻造应力；细化晶粒；降低硬度，改善切削加工性能；为调质处理做好组织准备。
调质处理：获得综合力学性能。
最终组织：S回。
喷丸：消除表面氧化皮，提高表面质量；使表面留存残余压应力，提高疲劳强度。
12、为什么弹簧钢多采用Si作为主要合金元素？为何采用淬火＋中温回火？硬度能达到多少？常用的弹簧钢牌号有哪些？应用上有哪些特点？答：钢中加入Si可以提高淬透性，强化基体，并明显提高回火稳定性。
因为在马氏体分解过程中，必然伴随着碳化物的转变；在ε-Fe2.4C中能溶解Si，而Fe3C中却不能溶解Si，这样势必形成所谓高硅墙，阻碍ε-Fe2.4C向Fe3C转变，因而延缓了马氏体分解的速度，提高了钢的回火抗力。
同时使屈强比提高到接近于1，提高了强度利用率和弹簧的疲劳强度。
弹簧钢采用淬火后中温回火，可以获得具有较高的弹性极限、较高的疲劳强度以及一定的塑性和韧性的回火屈氏体组织。
硬度为38～50HRC。
常用的弹簧钢牌号有：65Mn、60Si2Mn，用于制造截面尺寸较大的弹簧，但热处理时有回火脆性和过热现象。
50CrV A、55SiMnV，用于制造高温、高负荷下工作的弹簧。
13、弹簧对材料的性能有何要求？弹簧的表面质量对其使用寿命有何影响？可采用哪些措施提高弹簧使用寿命？答：弹簧主要用做减震储能，因此要求具有高的弹性极限、屈强比和疲劳强度，以及一定的塑性和韧性。
弹簧一般是在动载荷下工作，受到反复弯曲或拉、压应力，因此表面若有裂纹、斑疤、夹杂及压入的氧化皮等，均会成为疲劳源，以致发生疲劳破坏，使弹簧的使用寿命降低。
提高弹簧使用寿命的措施：⑴材料选用上碳素弹簧钢采用中、高碳，碳含量一般为0.6～0.8％；合金弹簧钢碳含量一般为0.45～0.7％，保证弹簧具有一定的塑性和韧性，防止产生脆性断裂。
⑵合金元素的选用上主加合金元素Mn、Si、Cr，提高钢的淬透性，强化基体，提高屈强比；辅加元素W、V，减少脱碳和过热倾向，同时进一步提高淬透性、弹性极限、屈强比、耐热性和冲击韧性。
⑶最终热处理上采用淬火+中温回火，获得T回组织；表面进行喷丸处理，使工件表面留存残余压应力，提高疲劳极限。
14、滚动轴承钢的化学成分有何特点？为什么？常用的滚动轴承钢的牌号有哪些？答：化学成分特点：高碳含量约为0.95～1.15％；主加合金元素为铬含量约为0.40～1.65％。
高碳保证钢经热处理后具有高硬度和获得一定量的高耐磨性的合金碳化物。
主加合金元素Cr，以提高钢的淬透性并与碳形成合金渗碳体（Fe、Cr）3C，阻止奥氏体晶粒长大，淬火后获得细小的隐晶马氏体组织，提高钢的强度、韧性、接触疲劳强度。
但是Cr的含量过高，使残余奥氏体量增加，降低钢的强度和硬度。