金属材料学课后习题总结
金属材料及热处理课后习题参考答案
第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
金属材料学第7-11章课后习题答案
金属材料学习题与思考题第七章铸铁1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。
故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。
因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。
大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。
它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。
我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。
②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。
其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。
C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。
金属材料学第二版戴起勋第一章课后题标准答案
第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？答:Ｓ、P会导致钢的热脆和冷脆,并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性,高温蠕变时的晶界脆断。
S能形成FeS，其熔点为98９℃,钢件在大于１000℃的热加工温度时ＦeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3Ｐ,性质硬而脆,在冷加工时产生应力集中,易产生裂纹而形成冷脆。
２.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：简单点阵结构和复杂点阵结构简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好;复杂点阵结构的特点:硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
3.简述合金钢中碳化物形成规律。
答：①当rＣ／r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当ｒＣ/r M<0．59时,形成简单点阵结构;②相似者相溶:完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般Ｋ都能溶解其它元素，形成复合碳化物。
③ＮM／N C比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难;⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。
4．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：A形成元素均使S、Ｅ点向＿____移动，F形成元素使S、E点向＿___＿移动。
Ｓ点左移意味着_____减小,E点左移意味着出现______＿降低。
(左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量）5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下,不同合金元素的分布状况。
答：退火态:非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。
优先形成碳化物，余量溶入基体。
淬火态:合金元素的分布与淬火工艺有关。
溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A 中,未溶者仍在K中。
回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布;>40０℃，Me开始重新分布。
非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的Ｋ中，其程度取决于回火温度和时间。
《金属材料学》各章小结
图1 钢合金化原理、主线、核心和设计思路2、结构钢复习小结表1 典型结构钢的特点、应用及演变横向图2 材料成分、工艺、组织、性能间的关系3、合金工具钢复习小结表2 典型工具钢的特点、应用及演变图2 铸铁成分、工艺、组织、性能关系图3 铝合金分类和性能特点总复习提要一、主线、核心和“思想”主线：零件服役条件→技术要求→选择材料→强化工艺→组织结构→最终性能→应用、失效。
寻求最佳方案，充分发掘材料潜力。
（1）同一零件可用不同材料及相应工艺。
例：调质钢符合淬透性原则可代用，柴油机连杆螺栓可用40Cr调质，也可用15MnVB；工模具钢，CrWMn、9SiCr、9Mn2V等钢在有些情况下也可考虑代用。
（2）同一材料，可采用不同的强化工艺。
例：60Si2Mn，有常规中温回火，也可等温淬火；T10钢，淬火方法有水、水-油、分级等。
根据不同零件的服役条件，考虑改进工艺，以达到提高零件寿命的目的。
强化工艺不同，组织有所不同，但都能满足零件的性能要求。
通过分析、试验，可得到最佳的强化工艺。
考虑问题不可呆板、机械、照搬书本，不要认为中C就是调质，低合金超高强度钢就是用低温回火工艺。
弹簧钢就是中温回火?其实，60Si2Mn有时也可用作模具。
某些低合金工具钢也可做主轴，GCr15也可制作量具、模具等。
要学活，思路要宽。
提出独特见解，怎样才能做到?核心：核心是合金化基本原理。
这是材料强韧化矛盾的主要因素，要真正理解“合金元素的作用，主要不在于本身的固溶强化，而在于对合金材料相变过程的影响，而良好的作用只有在合适的处理条件下才能得到体现。
”应该主要从强化机理和相变过程两个方面来考虑。
掌握了合金元素的作用，才能更好地理解各类钢的设计与发展，才能更好地采用热处理等强化工艺。
从钢厂出来，钢成分已定。
如何在这基础上充分优化材料的使用性能，关键就在于热处理等处理工艺。
企业中的许多问题都是因为在材料的加工过程中的工艺存在问题。
总结一下常用合金元素的作用、表现是很有必要的。
金属材料学 总结
2.对马氏体淬透性的影响
《金属材料学》 复习总结
复习总结
本课程共三部分 第一部分：第1章 钢的合金化概论
（合金元素的作用） 第二部分：第2～第8章
具体钢铁材料分析讨论 第三部分：第9～第11章
Al、Cu、Ti有色金属
第一部分
序论：略 第1章：钢的合金化概论 一、合金元素 1.合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的
（3） 按对奥氏体层错能的影响分类
提高奥氏体层错能元素 Ni，Cu等
降低奥氏体层错能元素 Mn，Cr等
2、钢中合金元素分布（存在形式）
（1）合金元素在钢中分布或存在形式有4种
形成非金属相（非金属夹杂） 溶入固溶体 形成强化相（化合物相） 游离态存在或自由存在 （2）合金元素在晶界偏聚（或晶界内吸附） 什么叫晶界偏聚？产生的原因？晶界偏聚特点 如何用晶界偏聚理论解释钢的第二类回火脆性？
好的焊接性能
（3）耐大气腐蚀性能
（4）经济性能要求
2.化学成分及合金化特点（我国）
1.低碳(低于0.2％)，低合金 2.主加元素Mn，一般低于2％ （基本上不加Cr，
Ni） 固溶强化，细化晶粒 3.附加元素：Al，V，Ti，Nb 细化晶粒，沉淀强化 4.加Cu，P改善耐大气腐蚀性能 5.加入微量稀土元素 脱S，去气，净化材质，改变夹杂物形态与分布。
2.控制轧制的工艺方法
（1）在高温下，再结晶区变形； （2）在紧邻Ar3以上的低温无结晶区变形； （3）在A－F两相区变形
金属和金属材料知识点总结及经典习题(含答案)
金属和金属材料知识点总结及经典习题(含答案)一、金属和金属材料选择题1．人们常把金、银、铜、铁、锡等五种金属统称为“五金”。
下列相关叙述错误的是( ) A．铁锅应用了铁的导热性B．金属银可与硝酸铜溶液发生置换反应C．金的化学性质最不活泼D．焊锡（锡铅合金）比锡熔点要低【答案】B【解析】【详解】A、铁具有优良的导热性，所以铁锅应用了铁的导热性煮熟食物，故A正确；B、通过金属活动性顺序分析可知，银的活泼性比铜弱，所以金属银不可与硝酸铜溶液发生置换反应，故B错误；C、在金属活动性顺序中金排在最后面，金的化学性质最不活泼故，C正确；D、合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，所以焊锡（锡铅合金）比锡熔点低，故D正确。
故选：B。
【点睛】金属活动顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au，在金属活动顺序表中，排在氢前边的金属能和酸发生置换反应生成盐和氢气。
金属的位置越靠前，金属的活动性越强。
位置靠前的金属能将位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来。
2．以下实验能比较出铜和银的金属活动性强弱的是（）A．测定两金属的密度B．铜片放入硝酸银溶液中C．将两种金属相互刻画D．铜片、银片分别放入稀硫酸中【答案】B【解析】试题分析：比较金属活动性强弱要通过化学变化且出明显现象才能表现出来，A．测定两金属的密度，不能比较出铜和银的金属活动性强弱；B．铜片放入硝酸银溶液中能比较出铜和银的金属活动性强弱，因为金属铜能置换出金属银；C．将两种金属相互刻画不能比较出铜和银的金属活动性强弱；D．铜片、银片分别放入稀硫酸中，二者多无明显现象，不能比较出铜和银的金属活动性强弱；故答案选择B考点：金属活动性顺序3．将一定量的锌粉加入到Mg（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3三种物质的混合溶液中充分反应后过滤，将滤渣放入稀盐酸溶液里，有气泡产生．则下列情况不可能存在的是（）A．滤渣是Ag、Cu、Zn B．滤渣是Ag、Cu、MgC．滤液中含有Zn2+、Mg2+、NO3﹣D．金属活动性顺序是Ag＜Cu＜Zn＜Mg【答案】B【解析】【详解】A、将滤渣放入稀盐酸溶液里，有气泡产生，说明锌过量，滤渣中含有锌，同时含有锌和硝酸铜、硝酸银反应生成的铜和银，该选项说法正确；B、镁比锌活泼，因此锌不能和硝酸镁反应，滤渣中不含有镁，该选项说法不正确；C、滤液中含有反应生成的锌离子和没有反应的镁离子，同时含有硝酸根离子，该选项说法正确；D、金属活动性顺序是Ag＜Cu＜Zn＜Mg，该选项说法正确．故选B．4．向一定质量FeCl2和CuCl2的混合溶液中加入锌粉。
吉林大学金属材料学课后题答案
5、简述低碳马氏体的强韧化途径 答：低碳 M 锻轧后空冷： B+M+F； 锻轧后直接淬火并回火： 低碳回火 M。 低碳回火 M 具有高强度高热性 和高的疲劳强度。 强韧化途径： 1 低碳加入 Mo、 Nb、 V、 B 等与合理含量的 Mn 和 Cr 配合。 2 提高淬透性加入 Nb 微合 金元素细化晶粒。 6、请介绍调质钢的成分特点和常规热处理工艺 答：成分特点：中碳，碳含量一般在 0.3%—0.5% 2 合金元素：主加合金元素：CrMnSiNi；辅加合金元素： Mo W V Ti Al B 等 常规处理工艺：1，预备热处理：合金含量较少时，一般采用在Ac3线以上加热进行正火。合金含量较多 时， 一般采用在Ac3线加热进行正火，随后再进行一次高温回火. 2，最终热处理：Ⅰ ，淬火：将钢件加热 至Ac3线以上进行淬火。Ⅱ ，回火。Ⅲ，表面处理。 7、列举出常用调质钢的典型钢号， 说明合金元素在调质钢中的主要作用？ 答： 合金调质钢按淬透性高低可分为低， 中， 高淬透性三类。 （1） 低淬透性合金调质钢： 40Cr、 40CrV、 40MnB、 40MnV、 38CrSi、 40MnVB 等 （2） 中淬透性合金调质钢： 35 CrMo、 40 CrMn、 40 CrNi、 30 CrMnSi 等 （3） 高淬透性合金调质钢： 37 CrNi3A、 40 CrMnMo、 40CrNiMoA、 25Cr2Ni4WA 等。 合金元素 的主要作用： 1、提高淬透性； 2、Cr、 Mn、 Si、 Ni 溶于 α 相， 起固溶强化作用；3、 Cr、 Mo、 W、 V 等 阻碍α 相的再结晶， 也可阻碍碳化物在高温回火时的聚集长大， 使钢保持高硬度。 4、加入 Mo、 W 来防 止回火脆性。 5、V、 Ti、 Al 起细化晶粒的作用。 6、C： 是降低调制钢冲击韧性的元素， P： 对冲击韧性 危害甚大
金属材料学__复习总结 2
名词解释合金元素：指为了使钢获得所需要的组织结构、物理、化学和力学性能而添加在钢中的元素。
微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右时，就能显著地影响钢的组织与性能的若干元素。
奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等铁素体形成元素：在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。
碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。
如Cr钢碳化物转变离位析出：含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。
（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出）网状碳化物：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。
热脆：指当某些钢在1100-1200度进行热加工时，分布与晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂的现象。
冷脆：指材料在低温条件下的极小塑变脆断。
水韧处理：将高锰钢加热到单相奥氏体温度范围，使碳化物完全溶入奥氏体，然后在水中快冷，从而获得获得单相奥氏体组织。
（水韧后不再回火）超高强度钢：用回火M或下B作为其使用组织，经过热处理后抗拉强度大于1400 MPa （或屈服强度大于1250MPa）的中碳钢，均可称为超高强度钢。
晶间腐蚀：晶界上析出连续的网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区成为微阳极而引发的腐蚀。
应力腐蚀：奥氏体或马氏体不锈钢受张应力时，在某些介质中经过一般不长的时间会发生破坏，且随应力增大，发生破裂的时间也越短，当取消应力时，腐蚀较小或不发生腐蚀，这种腐蚀现象称为应力腐蚀。
n/8规律：当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也显著下降。
金属材料学课后答案主编戴启勋
第一章钢的合金化原理1．名词解释1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。
(常用M来表示)2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在%左右（如B %，V %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。
3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu；4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。
如：V，Nb, Ti 等。
5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr：ε-FexC→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C66）离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC 和强度提高（二次硬化效应）。
如 V，Nb, Ti等都属于此类型。
2．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g-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g-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni3．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。
金属和金属材料知识点总结及经典习题(含答案)经典
14．我国第四套人民币硬币中，一元币为钢芯镀镍合金，伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢，在选择铸造硬币的材料时，不需要考虑的因素是（ ）
A．金属的硬度B．金属的导热性
C．金属的耐腐蚀性D．金属价格与硬币面值的吻合度
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
在选择铸造硬币的材料时，需要考虑的因素有金属的硬度、金属的耐腐蚀性、金属价格与硬币面值的吻合度，至于金属是否导热不需要考虑．
铝位于氢前，铜位于氢后；铜可以置换出银，因此通过以上实验可以证明铝、铜、银三种金属的活动性顺序，故⑤说法正确；
因此正确的是②③⑤；
故选：B。
2．关于银的性质描述中，属于化学性质的是( )
A．银是银白色的B．银不易与氧气反应
C．银具有优良的导电性D．银具有良好的延展性
【答案】B
【解析】
必须经化学变化才能表现的性质叫化学性质，不需要发生化学变化就能表现的性质叫物理性质。A.银是银白色的，不需要发生化学变化，是物理性质； B.银不易与氧气反应，需要发生化学变化才能表现，是化学性质；C.银具有优良的导电性，不需要发生化学变化，是物理性质；D.银具有良好的延展性，不需要发生化学变化，是物理性质。故选B。
D、一氧化碳具有毒性，能污染环境，为防止污染空气，尾气不经处理不能直接排放，一氧化碳具有可燃性，可利用点燃的方法进行尾气处理，故选项说法正确。
故选：C。
5．如图所示的四个图象，能正确反映对应变化关系的是（）
A． 水的电解
B． 木炭在密闭的容器内燃烧
C． 加热一定量的高锰酸钾制氧气
D． 等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应
【答案】C
【解析】
最新金属材料学课后习题总结
习题第一章1、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。
2、C是扩大还是缩小奥氏体相区元素？答：扩大。
3、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。
5、对一般结构钢的成分设计时，要考虑其M S点不能太低，为什么?答：M量少，Ar量多，影响强度。
6、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。
7、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表示。
淬透性：指由钢的表面量到钢的半马氏体区组织处的深度。
8、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。
9、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。
10、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。
《金属材料学》习题答案
《金属材料学》习题答案1.简述什么是材料科学研究材料组分、结构、性能相互关系和变化规律的科学，是一门基础应用学科。
2.什么是工程材料？工程材料分为哪些类别？凡与工程相关的材料均可称为工程材料。
按性能可分为结构材料和功能材料；按化学方法分为金属材料，陶瓷材料，高分子材料和复合材料。
3.什么是新材料？开发新材料的重要意义是什么？新材料：相对于传统的材料而言。
经过新工艺新技术制造的整合原有材料的功能的材料。
意义：对高科技和新技术的发展具有非常关键的作用；是发展高科技的物质基础；是国家在科技领域处于领先地位的标志之一。
4.钢的分类方法很多通常有哪些分类？按冶金方法分：平炉、转炉、电炉（镇静钢、半镇静钢，沸腾钢）。
按化学成分分：碳钢（普通碳钢，优质碳钢），合金钢（合金元素，合金含量）；按质量分：普通质量钢，优质质量钢，高级优质钢。
按金相分：退火态（P+F,珠光体钢，P+Fe3C）,正火态（珠光体钢，贝氏体钢，奥氏体钢）；冷却时有无相变（铁素体，马氏体，奥氏体，双相钢）；按用途分：工程结构钢，机器零件用钢，工程模具用钢，特殊用钢（不锈钢，耐热钢、磁钢）。
5.通常钢中的P, S控制钢的质量，按质量等级碳素钢，合金钢的钢材质量可分为哪些等级，P, S 含量是如何控制的？可分为五种情况：1）形成非金属夹杂物（如氧化物、氮化物和硫化物等），2）溶入固熔体，3）形成碳化物，4）自由存在，5）金属间化合物。
7.按化学成分如何区分低中高碳钢和低中高合金钢?碳钢：（含碳量）低碳钢＜0.25%,中碳钢0.3—0.6%,高碳钢N0.6%；合金钢：（合金元素）低合金钢＜5%,中合金钢5 — 10%,高合金钢＞10%8.利用晶界偏聚理论解释钢的第二类回火脆性以及硼钢的淬透性问题钢的溶质原子在晶界的浓度大大超过在基体中的平均浓度的现象，称为晶界偏聚。
淬火钢在淬火、回火过程中，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，产生晶界偏聚现象，Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。
金属材料学（戴起勋版）第4章整理答案
金属材料学（戴起勋版）第4章整理答案4-1 在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同？工具钢使用性能：（1）硬度。
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度。
工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。
（2）耐磨性。
工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。
工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。
（3）强度和韧性。
工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。
（4）其他性能。
由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。
工艺性能:（1）加工性.工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。
钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。
（2）淬火温度范围.工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。
（3）淬硬性和淬透性. 淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。
淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。
淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。
淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。
根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。
（4）脱碳敏感性. 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。
在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。
（5）热处理变形性. 工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。
（6）耐削性.对很制造刀具和量具用钢。
要求具有良好的磨削性。
钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。
机器零件用钢使用性能：（1）较高的疲劳强度和耐久强度。
（2）高的屈服强、抗拉强度以及较高的断裂抗力。
（3）良好的耐磨性和接触疲劳强度。
（4）较高的韧性，以降低缺口敏感性。
金属材料学课后题答案
颜色不同的是课件和课后题都有的题目,水平有限,大家参考哦3-1在结构钢的部颁标准中,每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度,为什么有什么意义这个实在不会也查不到,大家集思广益吧3-2为什么说淬透性是评定钢结构性能的重要指标结构钢一般要经过淬火后才能使用;淬透性好坏直接影响淬火后产品质量3-3调质钢中常用哪些合金元素这些合金元素各起什么作用Mn：↑↑淬透性,但↑过热倾向,↑回脆倾向；Cr：↑↑淬透性,↑回稳性,但↑回脆倾向；Ni:↑基体韧度, Ni-Cr复合↑↑淬透性,↑回脆；Mo：↑淬透性,↑回稳性,细晶,↓↓回脆倾向；V：有效细晶,↑淬透性 ,↓↓过热敏感性;3-4机械制造结构钢和工程结构钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么不同工程结构钢：1、足够的强度与韧度特别是低温韧度；2、良好的焊接性和成型工艺性；3、良好的耐腐蚀性；4、低的成本机械制造结构钢：1具有良好的力学性能不同零件,对钢强、塑、韧、疲劳、耐磨性等有不同要求2具有良好冷热加工工艺性如锻造、冲压、热处理、车、铣、刨、磨等3-5低碳马氏体钢在力学性能和工艺性上有哪些优点在应用上应注意些什么问题力学性能：抗拉强度σb ,1150~1500MPa ；屈服强度σs, 950~1250 MPaψ≥40% ；伸长率δ,≥10% ；冲击韧度AK≥6J ;这些性能指标和中碳合金调质钢性能相当,常规的力学性能甚至优于调质钢;工艺性能：锻造温度淬火加自回火局限性：工作温度<200℃;强化后难以进行冷加工\焊接等工序; 只能用于中小件;淬火时变形大,要求严格的零件慎用.3-6某工厂原来使用45MnNiV生产直径为8mm高强度调质钢筋,要求Rm>1450Mpa,ReL>1200Mpa,A>%,热处理工艺是920±20℃油淬,470±10℃回火;因该钢缺货,库存有25MnSi钢;请考虑是否可以代用;热处理工艺如何调整能代替,900℃油淬或水淬,200℃回火3-7试述弹簧的服役条件和对弹簧钢的主要性能要求;为什么低合金弹簧钢中碳含量一般在%~%质量分数之间服役条件：储能减振、一般在动负荷下工作即在冲击、振动和长期均匀的周期改变应力下工作、也会在动静载荷作用下服役；性能要求：高的弹性极限及弹性减退抗力好,较高的屈服比；高的疲劳强度、足够的塑性和韧度；工艺性能要求有足够的淬透性；在某些环境下,还要求弹簧具有导电、无磁、耐高温和耐蚀等性能,良好的表面质量和冶金质量总的来说是为了保证弹簧不但具有高的弹性极限﹑高的屈服极限和疲劳极限弹簧钢含碳量要比调质钢高,还要有一定的塑性和韧性含碳量太高必然影响塑性和韧性了;3-8弹簧为什么要求较高的冶金质量和表面质量弹簧的强度极限高是否也意味着弹簧的疲劳极限高,为什么要严格控制弹簧钢材料的内部缺陷,要保证具有良好的冶金质量和组织均匀性；因为弹簧工作时表面承受的应力为最大,所以不允许表面缺陷,表面缺陷往往会成为应力高度集中的地方和疲劳裂纹源,显着地降低弹簧的疲劳强度不一定高;强度极限是在外力作用下进一步发生形变.是保持构件机械强度下能承受的最大应力,包括拉伸、压缩和剪切强度,不一定指弹性极限3-9有些普通弹簧冷卷成型后为什么进行去应力退火车辆用板簧淬火后,为什么要用中温回火去应力退火的目的是：a消除金属丝冷拔加工和弹簧冷卷成形的内应力；b稳定弹簧尺寸,利用去应力退火来控制弹簧尺寸；c提高金属丝的抗拉强度和弹性极限；回火目的：1减少或消除淬火内应力,防止工件变形或开裂;2获得工艺要求的力学性能;3稳定工件尺寸回火工艺选择的依据是弹性参数和韧性参数的平衡和配合3-10大型弹簧为什么要先成形后强化,小型弹簧先强化后成形为了方便成型,大弹簧强化后就很难改变形状了,所以要先成型再强化;反之小弹簧就可以先强化再成型3-11 直径为25mm的40CrNiMo钢棒料,经正火后难切削为什么40CrNiMo属于调质钢,正火得到的应该是珠光体组织;由于该钢的淬透性较好,空冷就能得到马氏体,不一定是全部,只要部分马氏体就会使硬度提高很多,而变得难以切削;3-12钢的切削加工型与材料的组织和硬度之间有什么关系为获得良好的切削性,中碳钢和高碳钢各自经过怎样的热处理,得到什么样的金相组织硬度由高到低的组织：马氏体、珠光体和铁素体,硬度高切削性能差;中碳钢：淬火加高温回火,回火后得回火索氏体高碳钢：淬火加低温回火,回火后得回火马氏体少量碳化物和残余奥氏体3-13用低淬钢做中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么特点不改变表面化学成分,表面硬化而心部仍然保持较高的塑性和韧度；表面局部加热,零件的淬火变形小；加热速度快,可消除表面脱碳和氧化现象；在表面形成残余压应力,提高疲劳强度;小齿轮：得到沿着轮廓分布硬化层→“仿形硬化”关键3-14滚动轴承钢常含哪些元素、为什么含Cr量限制在一定范围①高碳、铬、硅、锰等合金元素②它可以提高淬透性、回火稳定性、硬度、耐磨性、耐蚀性;但如果质量分数过大大于%会使残余奥氏体增加,使钢的硬度、尺寸稳定性降低,同时增加碳化物的不均匀性,降低钢的韧性3-15滚动轴承钢对冶金质量、表面质量和原始组织有那些要求,为什么要求：纯净和组织均匀,不允许缺陷存在原因：1轴承钢的接触疲劳寿命随钢中的氧化物级别增加而降低；非金属夹杂物可破坏基体的连续性,容易引起应力集中,可达很高数值；2碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大影响：大颗粒碳化物具有高的硬度和脆性、密集的碳化物影响钢的冷热加工性,降低钢的冲击韧度3-16滚动轴承钢原始组织中碳化物的不均匀性有哪几种情况应如何改善或消除液析碳化物、带状碳化物和网状碳化物消除措施：液析碳化物：采用高温扩散退火,一般在1200℃进行扩散退火带状碳化物：需要长时间退火网状碳化物：控制中扎或终锻温度、控制轧制后冷速或正火3-17在使用状态下,的最佳组织是什么在工艺上应如何保证组织特点：细小均匀的奥氏体晶粒度5~8级；M中含~%C；隐晶M基体上分布细小均匀的粒状K,体积分数约7~8%, 一般可有少量AR热处理工艺：球化退火→为最终淬火作组织准备；淬回火工艺参数对疲劳寿命有很大影响；一般采用保护气氛加热或真空加热；160℃保温3h或更长回火,硬度62~66HRC；如要求消除A→ 淬火后立即冷处理,而后立即低温回火;R3-18分析机床主轴的服役条件、性能要求;按最终热处理工艺分类机床主轴有哪几种每种主轴可选用那些钢号其冷热加工工艺路线是怎样的服役条件：①传递扭矩,交变性,有时会承受弯曲、拉压负荷；②都有轴承支承,轴颈处受磨损,需要较高的硬度,耐磨性好；③大多数承受一定的冲击和过载性能要求：足够的强度；一定的韧度和耐磨性分类：轻载主轴：采用45钢,整体经正火或调质处理,轴颈处高频感应加热淬火；中载主轴：一般用40Cr等制造,进行调质处理,轴颈处高频感应加热淬火;如冲击力较大,也可用20Cr等钢进行渗碳淬火重载主轴：可用20CrMnTi钢制造,渗碳淬火高精度主轴：一般可用38CrMoAlA氮化钢制造,经调质后氮化处理,可满足要求冷热加工工艺路线：毛坯→预先热处理→机械粗加工→最终热处理淬火回火或渗碳淬火等→精加工;3-19分析齿轮的服役条件、性能要求;在机床、汽车拖拉机及重型机械上,常分别采用哪些材料做齿轮应用那些热处理工艺服役条件：机床齿轮：载荷不大,工作平稳,一般无大的冲击力,转速也不高汽车、拖拉机上的变速箱齿轮属于重载荷齿轮;航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮承受高速和重载性能要求：较高的弯曲疲劳强度、高的接触疲劳抗力、足够的塑性和韧度、耐磨性好机床齿轮：常选用调质钢制造,如45、40Cr、42SiMn等钢,热处理工艺为正火或调质,高频感应加热淬火汽车、拖拉机上的变速箱齿轮：一般都采用渗碳钢,如20Cr、20CrMnTi等,进行渗碳热处理;航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮：一般多采用高淬透性渗碳钢,如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢;3-20高锰耐磨钢有什么特点,如何获得这些特点,在什么情况下适合使用这类钢特点：高碳、高锰;铸件使用;特点获得手段：1材质方面：控制碳含量、锰含量、加入适量合金元素2热处理方面：①水韧处理加热T应＞Acm,一般为1050 ~1100℃,在一定保温时间下,K全部溶入A中②缓慢加热、避免产生裂纹③铸件出炉至入水时间应尽量缩短,以避免碳化物析出;冷速要快,常采用水冷;水冷前水温不宜超过30℃,水冷后水温应小于60℃④水韧处理后不宜再进行250~350℃的回火处理,也不宜在250~350℃以上温度环境中使用;应用：广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的零件,如各式碎石机的衬板、颚板、磨球,挖掘机斗齿、坦克的履带板等3-21为什么ZGMn13型高锰耐磨钢咋淬火时能得到全部奥氏体组织,而缓冷却得到了大量的马氏体①由于高锰钢的铸态组织为奥氏体,碳化物及少量的相变产物珠光体所组成;沿奥氏体晶界析出的碳化物降低钢的韧性,为消除碳化物,将钢加热至奥氏体区温度1050-1100℃,视钢中碳化物的细小或粗大而定并保温一段时间每25mm壁厚保温1h,使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中,然后在水中进行淬火,从而得到单一的奥氏体组织②Mn元素的存在降低了Ms点,在冷却过程中Mn元素会析出以使Ms点升高;淬火时冷却速度较快Mn来不及析出,所以Ms点较低,得到的是奥氏体组织；缓慢冷却时Mn可以析出,Ms点上升,得到的就是大量马氏体组织;3-22一般说硫S元素在钢中的有害作用是引起热脆性,而在易切削钢中为什么有有意的加入一定量的S元素硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂,这类夹杂物能中断基体金属的连续性,在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径,而易于排除,减少刀具磨损,降低加工表面粗糙度,提高刀具寿命;通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高;3-23 20Mn2钢渗碳后是否适合直接淬火,为什么不能,原因：20Mn2不是本质细晶粒钢,Mn元素在低碳钢中减小的是珠光体晶粒尺寸,高碳钢中增大的也是珠光体晶粒,而粗晶粒钢是加热时在一定范围内,对本质晶粒钢是在930以下随温度升高晶粒变大,细晶粒钢是变小,或者不易长大,Mn虽然可以细化珠光体,但是却可以增大奥氏体长大的倾向,对20Mn2,含锰较高,这样大大增加奥氏体长大的倾向,所以是本质粗晶粒钢,不能直接淬火;3-24在飞机制造厂中,常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮;为减少淬火后残余应力和齿轮的尺寸变化,控制心部硬度不致过高,以保证获得必需的冲击吸收能量,采用如下工艺：将渗碳后的齿轮加热到850℃左右,保温后淬入200~220℃的第一热浴中,保温10min左右,取出后立即置于500~570℃的第二热浴中,保持1~2h,去出空冷到室温;问此时钢表、里的组织是什么已知该钢的Ms是310℃,表面渗碳后的Ms约是80℃表层：回火马氏体加少量残余奥氏体心部：回火索氏体3-25某精密镗床主轴用38CrMoAl钢制造,某重型齿轮铣床主轴选择了20CrMnTi 制造,某普通车床材料为40Cr钢;试分析说明它们各自采用什么样的热处理工艺及最终的组织和性能特点不必写出热处理工艺具体参数;热处理工艺：38CrMoAlA氮化钢制造某精密镗床主轴,经调质后氮化处理,可满足要求;20CrMnTi钢制造某重型齿轮铣床主轴,渗碳淬火;40Cr钢制造某普通车床材料,进行调质处理,轴颈处高频感应加热淬火最终组织和性能特点：38CrMoAlA氮化钢含氮层,回火索氏体；有高的表面硬度、耐磨性及疲劳强度,并具有良好的耐热性及腐蚀性,淬透性不高20CrMnTi表面一般是残余奥氏体+马氏体+碳化物有时无的混合组织,心部是低碳马氏体、低碳马氏体+上贝氏体、或低碳马氏体+上贝氏体+铁素体的混合组织；具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好40Cr钢表面马氏体,心部回火索氏体；40Cr钢一定的韧性、塑性和耐磨性3-26试述微合金非调质钢的成分、组织及性能特点成分：①微合金非调质钢是通过微合金化、控制轧制锻制和控制冷却等强韧化方法,取消了调质处理达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量结构钢②微合金化元素： Ti、Nb、V 、N等元素,V是主要的;多元适量,复合加入原则组织：主要是F+P+弥散析出K性能特点：①微合金非调质钢获得了晶内析出铁素体IGF组织,细化了晶粒,热锻后的晶粒度可达8级以上;具有高强度、高韧性；②锻后空冷,抗拉强度、冲击韧度都很高3-27材料选用的基本原则有哪些①满足使用性能要求；②满足工艺性能要求③要经济适用④其他因素：考虑外形和尺寸特点；合金化基本原则：多元适量,复合加入; 3-28论述选择材料的基本思路和方法;分析材料的工作条件、尺寸形状和应力状态,科学合理的确定零件的技术要求；通过分析分析或实验,结合同类型零件失效分析结果,找出实际工作时零件的主要和次要失效抗力指标作为选材的基本依据；根据所要求的主要力学性能,选择材料综合考虑钢种是否满足次要失效抗力指标的可能性和可能采用的工艺措施审查所选钢种是否满足所有工艺性基本要求和组织生产的可能性,进一步考虑材料的经济性和生产成本尽量选择简化加工工艺的材料、要考虑零件的综合成本、保证淬透性钢的合理选择。
(完整版)金属学材料学课后习题答案全
1-1. 为什么说钢中的S、P 杂质元素在一般情况下是有害的？答：S容易和Fe结合形成熔点为989C的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性；P与Fe 结合形成硬脆的F&P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。
1-2. 钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：可以分为简单点阵结构和复杂点阵结构，简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
1-3. 简述合金钢中碳化物形成规律。
答:①当r C r M>0.59时，形成复杂点阵结构；当r C r x0.59时，形成简单点阵结构；② 相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K 都能溶解其它元素，形成复合碳化物。
③强碳化合物形成元素优先与碳结合形成碳化物。
④N M N C 比值决定了碳化物类型⑤碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难。
1-4.合金元素对Fe - F&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Y 相区的元素均使S、E点向左下方移动；凡是封闭丫相区的元素均使S E 点向左上方移动。
S 点左移，意味着共析碳量减少； E 点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减少。
1-19. 试解释40Cr13 已属于过共析钢，而Cr12 钢中已经出现共晶组织，属于莱氏体钢。
答：①因为Cr属于封闭y相区的元素，使S点左移，意味着共析碳量减小，所以钢中含有Cr12%寸，共析碳量小于0.4%，所以含0.4%C 13%Cr的40Cr13不锈钢就属于过共析钢。
②Cr使E点左移，意味着出现莱氏体的碳含量减小。
在Fe-C相图中，E点是钢和铁的分界线，在碳钢中是不存在莱氏体组织的。
但是如果加入了12%的Cr,尽管含碳量只有2%左右，钢中却已经出现了莱氏体组织。
1-21. 什么叫钢的内吸附现象？其机理和主要影响因素是什么？答：合金元素溶入基体后，与晶体缺陷产生交互作用，使这些合金元素发生偏聚或内吸附，使偏聚元素在缺陷处的浓度大于基体中的平均浓度，这种现象称为内吸附现象。
金属材料学第7-11章课后习题答案电子教案
金属材料学第7-11章课后习题答案金属材料学习题与思考题第七章铸铁1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。
故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。
因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。
大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。
断口呈灰色。
它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。
（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。
我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）②优质钢（P、S均≤0.035%）③高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。
②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。
其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。
C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。
金属材料学总结
第一章1、为什么钢中的硫和磷一般情况下总是有害的？控制硫化物形态的方法有哪些？答：S与Fe形成FeS，会导致钢产生热脆；P与形成Fe3P，使钢在冷加工过程中产生冷脆性，剧烈降低钢的韧性，使钢在凝固时晶界处发生偏析。
硫化物形态控制：a、加入足量的锰，形成高熔点MnS；b、控制钢的冷却速度；c、改善其形态最好为球状，而不是杆状，控制氧含量大于0.02%；d、加入变形剂，使其在金属中扩散开防止聚焦产生裂纹。
2、钢的强化机制有哪些?为什么一般钢的强化工艺采用淬火加回火？答：a、固溶强化（合金中形成固溶体、晶格畸变、阻碍位错运动、强化）b、细晶强化（晶粒细化、晶界增多、位错塞积、阻碍位错运动、强化）c、加工硬化（塑性变形、位错缠绕交割、阻碍位错运动、强化）d、弥散强化（固溶处理的后的合金时效处理、脱溶析出第二相、弥散分布在基体上、与位错交互作用、阻碍位错运动、强化）淬火处理得到强硬相马氏体，提高钢的强度、硬度，使钢塑性降低；回火可有效改善钢的韧性。
淬火和回火结合使用提高钢的综合性能。
3、按照合金化思路，如何改善钢的韧性？答：a、加入可细化晶粒的元素Mo、W、Cr；b、改善基体韧性，加Ni元素；c、提高冲击韧性，加Mn、Si元素；d、调整化学成分；e、形变热处理；f、提高冶金质量；g、加入合金元素提高耐回火性，以提高韧性。
4、试解释40Cr13属于过共析钢，Cr12钢中已出现共晶组织，属于莱氏体钢。
答、Cr元素使共析点左移，当Cr量达到一定程度时，共析点左移到碳含量小于0.4%，所以40Cr13属于过共析钢；Cr12中含有高于12%的Cr元素，缩小Fe-C平衡相图的奥氏体区，使共析点右移。
5、试解释含Mn钢易过热，而含Si钢高淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率高，不利于冷变性加工。
答：Mn在一定量时会促使晶粒长大，而过热就会使晶粒长大。
6、合金钢中碳化物形成规律①②③④⑤⑥⑦答：①、K类型：与Me的原子半径有关；②、相似相容原理；③、强碳化物形成元素优先于碳结合形成碳化物；④、NM/NC比值决定了K类型；⑤、碳化物稳定型越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。
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习题第一章1、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。
2、C是扩大还是缩小奥氏体相区元素？答：扩大。
3、M e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点左移一共析C量减小；E点左移一出现莱氏体的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。
5、对一般结构钢的成分设计时，要考虑其M s点不能太低，为什么？答：M量少，Ar量多，影响强度。
6、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丫的稳定性。
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在丫相中的扩散激活能，降低扩散系数，推迟贝氏体转变，但作用比Cr, Mn , Ni小。
7、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表示。
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在丫-Fe与a -Fe中溶解度不同，那个大？答：丫-Fe中，为八面体空隙，比a -Fe的四面体空隙大。
9、C、N原子在a -Fe中溶解度不同，那个大？答：N大，因为N的半径比C小。
10、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 : M e C、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。
11、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。
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。
匚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、工程结构钢的设计思路？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。
&低合金高强度结构钢的强度很高吗？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1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。
2、水韧处理？答：只有将高猛钢加热至1050-1100 C,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。
3、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。
4、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。
5、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方法成形，主要用铸造方法所得，所以为铸钢。
6、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。
7、Z GMn13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>409、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1、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 C左右，但淬火加热温度在1200~1240C，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。
3、高速钢回火工艺一般为560 C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560C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 C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。
5、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 C淬火，160C回火；另一种是1100C淬火，510 C回火。
讨论为什么1000 C较低温度淬火只能采用160C低温回火，只有采用1100 C较高温度淬火才能采用510 C高温回火？答：1）1000 C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）1100C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，510C 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1、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。
4、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。
5、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1、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2、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）碳是扩大丫相区的元素，对钢有强化作用。