金属材料学复习答案

第一章答案

1、为什么说钢中的 S 、P 杂质元素总是有害的？

答：S 容易和Fe 结合成熔点为989C 的FeS 相，会使钢产生热脆性；

P 和Fe 结合形成

硬脆的 Fe3P 相使钢在冷加工过程中产生冷脆性。 S 、E 点向左下方移动，如 Mn 、Ni;凡是封闭丫相区 Cr 、Si 、Mo 。 E 点左移意味着出现莱氏体的碳含量减

小； S 点左移意味着共析碳含量减小。 3、 那些合金元素能够显著提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有什么作用？

答： B 、 Mn 、 Mo 、 Cr 、 Si 、 Ni 等元素能够显著提高钢的淬透性。提高钢的淬透性一方 面可以

使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求

;另一方面在淬火时，可以选用比

较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向。 4、 为什么说合金化的基本原则是 “复合加入” ？举二例说明合金复合作用的机

理。

答： 1.提高性能，如淬透性； 2.扬长避短，合金元素能对某些方面起积极作用，但往往 还有些副作

用，为了克服不足，可以加入另一些合金元素弥补，如 Si-Mn ， Mn-V;3. 改善碳 化物的类型和分布， 某些合金元素改变钢中碳化物的类型和分布或改变其他元素的存在形式 和位置，从而提高钢的性能，如耐热钢中 Cr-Mo-V, 高速钢中 V-Cr-W 。

5、 合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径？

答： 1.细化 A 晶粒； 2.提高钢的回火稳定性； 3.改善机体韧度； 4.细化碳化物； 5.降低或 消除钢的回火脆性； 6.在保证强度水平下适当降低碳含量； 7.提高冶金质量； 8.通过合金化 形成一定量的残余 A ，利用稳定的残余 A 提高钢的韧度。

6、 钢的强化机制有那些？为什么一般的强化工艺都采用淬火 -回火？

答：固溶强化、细晶强化、位错强化、第二相强化。因为一般的钢的强化都要求它有一

定的强度的同时又要保持一定的任性，淬火后钢中能够形成 M,这给了钢足够的强度，但是

带来的后果就是韧度不够， 而回火能够在强度降低不大的情况下给淬火钢以足够的韧性，

这 样能够得到综合力学性能比较优良的材料，所以一般钢的强化工艺都采用淬火加回火。

7、 铁置换固溶体的影响因素？

答： 1.溶剂与溶质的点阵结构； 2.原子尺寸因素； 3.电子结构。

第二章

1、叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点、性能要求 ?

答：服役条件：工程结构件长期受静载荷；互相无相对运动；受大气（海水）侵蚀；

2、 合金元素对 Fe-C 相图的 S 、 E 点有什么影响？这种影响意味着什么？

答：凡是扩大丫相区的元素均使

的元素均使 S 、 E 点向左上方移动，如

有些构件受疲劳冲击；一般在-50〜100 C范围内使用；

加工特点是由构件用钢的基本要求和加工工艺决定的，焊接是构成金属结构的常

用方法，一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺；

性能要求：( 1 )足够的强度和韧度( 2)良好的焊接性和成型工艺性( 3)良好的

耐腐蚀性

2、在低合金高强度工程结构钢中大多数采用微合金元素( Nb 、V、Ti 等)，它们的主要作用是什么？

答：由于Nb、V 、Ti 的微合金化可以生成弥散的碳化物、氮化物和碳氮化物，它们能

钉扎晶界，加热时能阻止A晶粒长大，冷却后可得到细小的F和P,所以在低合金高强度钢中，常利用Nb、V、Ti 合金来细化晶粒。

第三章

1、为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？

答：结构钢是指符合特定强度和可成型性等级的钢，一般用于承载等用途，对钢要求有足够的强度和韧度等力学性能，淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可以选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减小变形和开裂，所以说淬透性是评定结构钢性能的重要指标。

2、弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？弹簧钢的强度极限高，是否意味着疲劳极限高？为什么？

答：因为弹簧的主要作用是储能减振，是利用其弹性变形来吸收和释放外力，要求弹簧

钢具有高的疲劳强度和足够高的塑性和韧性，弹簧在工作时表面承受的应力最大，所以要

求有良好的表面质量，表面不允许有裂纹、夹杂、折叠、严重脱碳等，这些缺陷往往会成

为应力高度集中的地方和疲劳裂纹源，显著的降低弹簧的疲劳强度，所以要求较高的冶金质量和表面质量。

不是，强度极限是指构件在外力作用下发生破坏时出现的最大应力，也可称为破坏强度或破坏应力，而疲劳极限是表现一种材料对周期应力的承受能力，在疲劳实验中，应力交变循环，大至无限次而试样仍不破损时的最大应力叫疲劳极限。

3、滚动轴承原始组织中碳化物不均匀性有哪几种情况，应如何改善和消除？

(1)碳化物液析：采用高温(1200 C)扩散退火

( 2)带状碳化物偏析：长时间退火

( 3)网状碳化物：控制终轧或终锻温度，控制轧制后冷速或正火处理

第四章

1. 在高速钢中，合金元素W，Cr，V 主要作用是什么？

答：W:高速钢获得红硬性主要元素，强烈降低钢的热导率

V ：显著提高钢的红硬性，硬度和耐磨性，有效的细化晶粒和降低钢的过热敏感性

Cr :保证钢的淬透性，增加高速钢的耐蚀性和抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃

具切削能力

2. 有一批W18Cr4V 钢钻头，淬火后硬度偏低，经过检验室淬火加热温度出了问题，淬火加热温度可能出现什么问题？怎样从金相组织判断？答：温度可能太低，也可能太高。温度过低会出现淬火软点，温度过高会出现过热现象，严重会出现过烧现象。晶相组织上淬火软点通常是一些白点，由于淬火温度不够，A 没有转变成M ;如果晶相组织上有一些小区域的黑色组织，可能的由于淬火温度高了，造成了过热，如果大块区域出现黑色组织，那就很有可能是温度过高早成了过烧。

第五章

1. 提高钢耐腐蚀性方法有哪些？

答：1.使钢的表面形成稳定的保护膜

2. 提高不锈钢固溶体的电极位或形成稳定的钝化区，降低微电池电动势

3. 使钢获得单相组织

4. 采用机械保护措施或覆盖层

2. 什么叫n/8 定律或Tammannd 定律

答：固溶体中溶质元素的原子比达到N/8 时，固溶体的电极电位突然升高的显现成为泰曼定律。

1. 在耐热钢常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是强化元素，哪些是

说明其作用机理

答：抗氧化元素：Cr，Al，Si;强化元素：Mo , W，Ti，Nb，V，C；A形成元素：Ni

2. 为甚麽锅炉管子用珠光体热强钢的C 含量较低（<0.2% ）？有一锅炉管子经运行两年后，

发现有“起瘤”现象，试分析原因，并提出改进设想？

答：因为C含量高了，使P球化和聚集速度加快，石墨化倾向增大，合金元素的再分配加速，并且钢的焊接，成形等工艺性能有所降低，，，，，，（自己再整理）

A 形成元素？