南京航空航天大学830金属材料学考研真题参考答案(2010-2011年)

南京航空航天大学830金属材料学2010年考研真题答案

备注：我叫杨国庆，曾经考过南航的研究生。我只是根据我的考研资料总结的参考答案，并不是官方的。有些内容可能会出现错误，欢迎大家批评指正。

一、名词解释

1、合金钢：在碳钢的基础上，为了改善碳钢的力学性能或某些特殊性能，有目的地在冶炼钢的过程中加入某些元素而得到的多元合金。

2、氢脆：定义有很多，大家可选择其中一个背诵。（1）由于氢和应力的共同作用而导致金属材料发生脆性断裂的现象。（2）由于处于张应力状态作用下的金属合金，发生腐蚀吸收阴极析出氢导致的脆化断裂。

3、韧脆转变温度：材料屈服强度急剧升高的温度，或断后伸长率、断面收缩率、冲击吸收功急剧减小的温度。

4、氮化：用氮饱和钢的表面的工艺过程。

5、时效硬化：钢材在热处理后的防止过程中内部组织发生变化，通常是第二相的析出导致的钢材在放置后比放置前变硬的现象。

二、填空题

1. 低合金钢、中合金钢、高合金钢；

2. Cu、P；

3. 锰、硅；

4. M23C6型、MC 型；

5. σ相脆性、475℃脆性；

6. 白口铸铁、麻口铸铁、灰口铸铁；

7. α、β、αβ

+

三、单项选择题

1. A 合金强度较高，延性较小

2. A 有一定的范围，与成分有关

3. D 菱铁矿

4.

C 吹气转炉法5. C 磷 6.

D 锰7. A 铅8. D 高碳钢9. D Ac1以上20~40℃

10. C NH3气体11. 硅钢12. A 550~570℃13. D 使合金化合物稳定有益与淬火14. A 铁、碳、铬15. D硅、铬16. C白口铁17. 铸铁热生长18. A 退火19.

D 镁20. D铝铜镁、镍系合金。

四、判断题

1-5：√√×√√

6-10：×√√√×

11-15：××√×√（14题解释：高速钢的正常淬火组织为：马氏体（60-65%）+碳化物（10%）+残余奥氏体（25-30%）

16-20：××√××（17. 应当高于使用温度100-150℃进行回火处理；19. 向Al-Si 共晶合金应当加入锶和稀土元素作为变质剂，而不是稀土镁合金；20 MB2是镁合金的旧牌号，对应新牌号的AZ40M，所以它属于Mg-Al-Zn系合金，而Mg-Al-Zn 系镁合金无论铸造还是变形镁合金都可以进行热处理。）

五、问答题

1.答：普通碳素钢：Ws≤0.05%，Wp≤0.045%

（1）强度和屈强比低，塑性一般，且不便于用锻压制成形状复杂的毛坯零件，只能用于静态工程；

（2）焊接性能一般，对焊接技术要求严格；

（3）冲击韧性差，时效感应低

2. 答：钢淬火形成马氏体。马氏体中溶有过饱和的碳和合金元素，产生很强的固溶强化效应；马氏体形成时产生高密度的位错，位错强化效应很大；奥氏体转化成马氏体时，形成许多极细小的、取向不同的马氏体束，产生细晶强化效应。（5分）

淬火后回火，马氏体中析出细碳化物粒子，间隙固溶强化效应大大减小，但产生强烈的析出强化效应。由此可知，马氏体强化充分而合理地利用了全部四种强化机制，是钢的最经济和最有效的强化方法。

3. 答：（1）在450℃-800℃的温度区间内，奥氏体不锈钢易遭受晶间腐蚀。

（2）在敏化温度区间易发生晶间腐蚀的原因主要有：①在该温度范围内，奥氏体中的含碳量较高，给富铬的(Cr,Fe)23C6的析出创造条件；②由于碳和铬的扩散速度不同，铬的扩散速度小于碳，(Cr,Fe)23C6的析出使晶界周围的基体产生贫铬区，由于铬的扩散速度较慢，贫铬区得不到恢复。贫铬区的产生使得晶界附近的铬含量被降到n/8量限度一下，因而贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。③在敏化温度区间，(Cr,Fe)23C6较稳定，不会溶解于奥氏体中。

（3）对于含Ti、Nb 稳定化元素的铬镍奥氏体不锈钢进行退火，进行这种退火可以将碳化铬完全溶解，而特殊碳化物TiC或NbC不完全溶解，且在冷却过程中特殊碳化物又充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效消除了晶间腐蚀倾向。由于这种退火是稳定C的处理，因此又称为稳定化退火或稳定化处理。

4. 答:下面就以12CrMoV钢为例介绍低碳珠光体热强钢的合金化原理，12CrMoV 钢的化学成分为C：0.08-0.15%，Cr：0.90-1.20%，Mo：0.25-0.35%, V：0.15-0.30%。

（1）合金要低碳：合金中的碳含量一般为0.08-0.20%。低碳一方面不仅可使钢基体组织保持有大量的铁素体，利用铁素体的高熔点和组织稳定性的特点获得良好的耐热性；而且使钢中碳化物的数量相对减少，钢中的珠光体不易发生球化，珠光体中的渗碳体也不易发生石墨化，这有利于组织稳定。另一方面，低碳还使钢具有良好的加工工艺性能，但碳的含量也不易过低，否则会造成生产成本的上升。所以12CrMoV钢设定C的含量为C为0.12%左右。

（2）我们知道提高钢的热强性的途径有固溶强化和第二相强化，对于低碳珠光体型热强钢，固溶强化即加入合金元素固溶强化铁素体基体(包括珠光体和索氏体中的铁素体)，以提高钢的热强性和再结晶温度。主加元素铬和钼是铁素体基体最有效的强化元素，使钢的热强性大为提高。但仅经过铬和钼固溶强化的铁素体在工作温度和应力的长期作用下，会缓慢地向碳化物中富集，而铁锰等其他元素则被排挤到固溶体中去，产生合金元素在使用过程中的再分配现象，其结果将导致固溶体中强化元素的减少，热强性下降。为此钢中还需加入一定量的附加元素，以减少合金元素再分配的趋势。如常加入的附加元素主要有V、Ti、Nb，这些元素与碳形成稳定的碳化物，使铬和钼等固溶强化元素难以发生向碳化物转移的再分配现象。对于12CrMoV钢加入的Cr在1%左右，Mo 为0.25-0.35%，V 则起到阻止元素再分配的作用。

（3）对于第二相强化，研究结果表明，如果钢中的V/C的比值复合VC的化学式比例，C和V几乎全部结合成VC，可以的达到最高的沉淀强化效果。这是VC即产生沉淀强化，又能保证Cr、Mo溶入 固溶体，从而使铁素体获得较好的强化。所以设定元素V在12CrMoV钢含量为0.15-0.30%，它除了可以与元素C生成难熔碳化物VC，起第二相强化作用外，多余出来的V还可以阻止铬和