《工程材料学》习题与思考题

工程材料学

习题与思考题

福州大学材料学院

2008.12

钢与合金钢

一、名词解释

合金元素杂质元素钢合金钢奥氏体形成元素铁素体形成元素碳化物形成元素非碳化物形成元素铁素体钢奥氏体钢贝氏体钢马氏体钢莱氏体钢晶界偏聚（晶界吸附）（钢中的）相间析出回火稳定性（回火抗力）二次淬火二次硬化原位形核离位形核一类回火脆性二类回火脆性

（低碳钢的）应变时效（低碳钢的）淬火时效调质处理优良的综合机械性能喷丸处理马氏体时效钢超高强度钢热疲劳疲劳剥落（接触疲劳）（滚动轴承钢的）碳化物液析球状不变形夹杂热硬性（高速钢的）黑色组织（高速钢的）萘状断口基体钢

不锈钢晶间腐蚀点腐蚀应力腐蚀氢脆阳极极化阴极极化钝化n/8规律475℃脆性敏化处理稳定化处理蠕变蠕变极限持久强度持久寿命

二、问答题

1.工程材料分为几大类？各类工程材料的使用性能、资源或价格一般有何特点？

2.什么叫钢？按用途分类，钢分为哪几类？（尽可能详细分类）

3.一种金属材料除基本组元外通常还含有若干种其他元素，如何界定这些元素是合金元素还是杂质？

4.举例说明奥氏体形成元素对铁基二元相图的影响规律。

5.举例说明铁素体形成元素对铁基二元相图的影响规律。

6.总结奥氏体形成元素对Fe-Fe3C相图的A1、A3、S点、E点的影响规律，并解释为什么高速钢、Cr12

型冷模具钢等高合金钢中会出现莱氏体？

7.总结铁素体形成元素对Fe-Fe3C相图的A1、A3、S点、E点的影响规律，并解释为什么3 Cr2 W8 V

钢实际上是过共析钢？

8.解释下列现象：

（1）在相同含碳量的情况下，大多数合金钢的热处理加热温度比碳钢高；

（2）在相同含碳量的情况下，含碳化物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性；

（3）高速钢在热轧或热锻后，经空冷或马氏体组织。

9. 从电子结构或原子相对尺寸大小特点归纳过渡族金属在钢中形成碳化物的规律，包括碳化物的稳定性、点阵结构的复杂性和多样性。（联系以下提供的部分元素周期表进行归纳）

10.哪类合金元素可以溶入渗碳体中？举例说明这些合金元素在渗碳体中溶解度的差别。

11.试以晶界吸附现象的基本规律解释不锈钢的晶间腐蚀、硼提高钢的淬透性和硫、磷、砷锑等引起的回火脆性。

12.强碳化物形成元素、碳、磷对奥氏体晶粒长大分别起何作用以及分别是通过哪种机理起作用的？

13.合金马氏体回火时Cr的特殊碳化物的形成是原位形核还是离位形核？而W呢？原位形核与离位形核形成的特殊碳化物的组织有何显著不同？对钢的性能有何影响？

14.联系“25Si2Mn2CrNiMoV钢淬火后强度大大提高”的事实，论述低碳马氏体钢的合金化与强化设

计的主要思路。

15.联系“25Si2Mn2CrNiMoV钢淬火+低温回火后获得高的强韧性”的事实，论述低碳马氏体钢的成分设计与韧化设计的主要思路。

16.什么叫热轧正火态？为什么工程结构钢一般不进行淬火强化而使用热轧正火态？

17.简述工程结构钢的性能要求、成分、热处理与使用组织、合金元素的作用、用途等方面的特点。

18.简述普通低合金钢的性能、成分、热处理与使用组织、合金元素的作用、用途及牌号等方面的特点。

19.以18Cr2Ni4W钢为例，简述渗碳钢的性能要求、成分、渗碳后的热处理与使用组织、合金元素的作用、用途等方面的特点。

20.渗碳钢为什么采用低碳？如何保证渗层的韧性？

21.以40CrNiMo钢为例，简述调质钢的性能要求、成分、热处理与使用组织、合金元素的作用、用途等方面的特点。

22.调质钢为什么采用中碳？对调质钢来说，为什么“高的淬透性”与“优良的综合机械性能”往往是一致的？

23.调质钢高温回火时常出现的问题是什么？如何克服？

24.就工程构件和调质件的性能要求，说明合金调质钢与普通低合金钢在成分上的差别。

25.合金调质钢和合金渗碳钢在合金化的思路上有何异同点？它们在获得良好综合性能上采取何不同途径？

26.高合金超高强度钢（马氏体时效钢）如何解决超高强度与优越韧性相结合的？（从成分、热处理与组织方面解释）

27.18%Ni型马氏体时效钢含有0.03%C、18% Ni 、9% Co 、4% Mo 、0.15% Ti。试分析加入这些合金元素的成分设计思路。

28.以60Si2Mn钢为例，简述弹簧钢的性能要求、成分、热处理与使用组织、合金元素的作用、用途等方面的特点。

29.为提高弹簧的疲劳寿命可采用哪些措施？

30.为什么大尺寸的弹簧钢热成型后要采用淬火+中温回火，而小尺寸的弹簧钢冷成型后只需简单的去应力回火？

31.简述滚动轴承钢的性能要求、成分、热处理与使用组织等方面的特点。

32.滚动轴承钢中的非金属夹杂和碳化物不均匀分布严重影响其使用寿命。如何从这两方面改进，从而提高滚动轴承钢的使用寿命？

33.刃具钢有何主要性能要求？比较碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢的性能差别。

34.从T9钢和9SiCr钢的成分差别，说明它们的热处理、使用性能和应用的不同。9SiCr钢制板牙应如何进行预备热处理和最终热处理？试分析热处理工艺。

35.分析比较T9碳素工具钢与9 SiCr合金工具钢：

36.为什么9 SiCr钢的热处理加热温度比T9钢的高？

37.直径为30-40mm的9 SiCr钢在油中冷却能淬透，而相同尺寸的T9钢却不能淬透？

38.9 SiCr钢制刀具刃部在250℃条件下工作，硬度仍不低于HRC60，尚可维持正常工作，而T9钢制刀具刃部受热到相同温度时，硬度以及耐磨性已迅速下降，以致失效？

39.为什么9SiCr钢较适合于制造硬度高、变形较小、耐磨性较好的圆板牙、丝锥等薄刃刀具？

40.根据高速钢的物理冶金原理，分析碳和合金元素W、Cr、V在高速钢中的作用规律。

41.为什么高速钢刀具具有高的红硬性？

42.分析高速钢W18Cr4V采用1280℃淬火+560℃1 h 回火三次的工艺原理。是否可用560℃3h回火一次代替560℃1 h回火三次？为什么？

43.高速钢W18Cr4V铸态组织中莱氏体的形貌有何显著特征？画出其组织示意图，并说明其相组成。

44.什么叫高速钢的萘状断口？画出其组织示意图。它是怎麽形成的以及对高速钢性能有何不利影响？