材料科学基础作业5-答案

《材料科学基础Ⅰ》作业（5）

一、填空题

1. 弹簧钢加入（Si）元素可以提高屈强比。

2. 滚动轴承钢GCr15的最终热处理工艺是（淬火后低温回火）使用状态下的组织是（M+A’+颗粒状碳

化物）。

3. ZGMn13属于（耐磨）钢，其中Mn的含量为（~13%），Mn在钢中的作用是（室温下形成奥氏体组织）

该种钢的热处理采用（水韧处理）

4. 若要减少高碳钢淬火后过多的残余奥氏体可采用（深冷处理）和（多次回火）的方法。

5. 为防止不锈钢的晶间腐蚀可在钢中添加（Nb、Ti、V）元素。

6. 以（锌）为主要合金元素的铜合金称为黄铜，以（镍）为主要合金元素的铜合金称为白铜。

7. Ti在固态下发生同素异构转变，882.5℃以下为α-Ti，具有（密排六方）晶格，882.5℃以上直至熔点为

β-Ti，具有（体心立方）晶格。

8. 轴承合金的组织特点是（软的基体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点或是在硬基体上分布

着一些软的质点）。

重要概念P384 固溶强化时效强化（沉淀强化）过时效

二、选择题

1.下列元素中能够扩大A相区的是（D）。

A W

B Mo

C Cr

D Ni

2.属于强碳化物形成元素的是（C）。

A W，Mo, Cr

B Mn, Fe, Ni

C Zr, Ti, Nb

D Si, Be, Co

3.不能提高钢的淬透性的合金元素是（A）。

A Co

B Cr

C Mo

D Mn

4.调质钢中通常加入（C）元素来抑制第二类回火脆性。

A Cr

B Ni

C Mo

D V

5. 下列钢种属于高合金钢的是（D）

A 40Cr

B 20CrMnTi

C GCr15

D W18Cr4V

6. 选出全是促进石墨化的元素的一组（B）

A V、Cr、S

B Al、Ni、Si

C W、Mn、P

D Mg、B、Cu

7、选出适合制作热作模具的材质（D）

A 20CrMnTi

B Cr12

C 2Cr13

D 5CrNiMo

三、问答题

1. 合金钢中合金元素的强化机制有哪些？

固溶于铁素体中起固溶强化作用、

形成碳化物起弥散强化作用

3. 合金元素对回火转变有何影响？

1）、提高耐回火性（淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力）

2）、产生二次硬化(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)

3）、防止第二类回火脆性：W、Mo

4. 渗碳钢为何要采用低碳钢？合金渗碳钢常含有哪些合金元素，分别起什么作用？

表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足够的韧性和强度，即表硬里韧。

①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B ②强化铁素体：Cr、Mn、Ni

③细化晶粒：W、Mo、Ti、V

5. 为什么调质钢的含碳量均为中碳？合金元素在调质钢中的作用是什么？

获得良好的综合力学性能

⑵合金元素作用：

①提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B ②强化铁素体: Mn、Si、Cr、Ni

③细化晶粒: Ti、V ④防止第二类回火脆性: W、Mo

6. 为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？铬元素起什么作用？

淬火回火后形成高碳马氏体+碳化物+残余奥氏体的组织，具有硬度高耐磨的特性

Cr可以提高淬透性、形成合金渗碳体、增强耐蚀性

7. 什么是高速钢的二次硬化现象？高速钢多次回火的目的是什么？P344

高速钢在500~600℃回火时，由于细小弥散的W2C和VC型特殊碳化物从马氏体析出而使钢的强度和硬度明显升高的现象。

回火温度在在500~600℃时，残余奥氏体中碳和合金元素的含量由于大量碳化物的析出而降低，使其Ms点升高而转变成马氏体，这种由于残余奥氏体在回火过程中转变为马氏体而引起钢的硬度和强度升高的现象称为二次淬火。多次回火是尽量多得消除残余奥氏体的数量、消除内应力稳定组织。

概念：二次硬化与二次淬火

8. 简述防止电化学腐蚀的措施？合金元素Cr在不锈钢中起什么作用？

防止电化学腐蚀的措施：

①获得均匀的单相组织。

②提高合金的电极电位。

③使表面形成致密的钝化膜。

Cr：是提高耐蚀性的主要元素，其租用机理为

①形成稳定致密的Cr2O3氧化膜.

②Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。

③提高基体电极电位(n/8规律)

9. 有些量具钢在保存和使用的过程中会发生尺寸和形状的变化，这是为什么？应采取哪些措施稳定尺寸？

量具钢淬火组织中残余的奥氏体是亚稳相，在使用中有向马氏体转变的自发倾向，相变过程中产生的晶格膨胀会产生应力并引起尺寸和形状的变化。

措施：

（1）下限温度淬火及冷处理。目的是减少A’。

（2）长时间低温时效，以消除内应力，降低马氏体的正方度。

四、分析题

1. 用40Ｃr制造发动机连杆螺栓，要求其具有良好的综合机械性能，试制定其加工工艺路线。指出其使用状态下组织.

下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→装配

S回

2. 用40Cr制造一零件，要求其具有良好的耐磨性，试制定其加工工艺曲线。（A C1=735℃，A C3=800℃）指出其使用状态下的组织。

下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火→装配

心部：S回

表层：M+A’+颗粒状碳化物