广州大学工程材料3金属材料答案

第三章

一、名词解释。

合金钢回火稳定性二次硬化回火脆性铸铁青铜黄铜

二、填空题。

1、一些含有合金元素Ni 、Cr 和Mn 的钢容易产生第二类回火脆性，为了消除第二类回火脆性，可采用同时含有合金元素Mo和W 的钢。

2、合金元素中，碳化物形成元素有Fe 、Mn 、Cr 、Mo 等。

3、除Co 、Al 外，几乎所有的合金元素都使Ms、Mf点下降，因此淬火后相同碳质量分数的合金钢比碳钢残余奥氏体，使钢的硬度。

4、促进晶粒长大的元素有Mn 、P 等。

5、按钢中合金元素含量，可将合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合

金钢三类。

6、合金钢中常用来提高淬透性的合金元素有Cr 、Mn 、Ni 、Si 和

B 五种，其中作用最大的是Cr 。

7、20钢是优质碳素结构钢，可以制造冲压件及焊接件。

8、20CrMnT钢是中淬透性合金渗透钢，可以制造汽车、拖拉机上的重要零件。

9、9SiCr是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

10、CrWMn是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

11、5CrMnMo是热作模具钢，可以制造热锻模钢。

12、Cr12MoV是冷作模具钢，可以制造冷作模具。

13、T12是碳素工具钢，可以制造锉刀、挂刀等刃具。

14、16Mn是低合金高强度结构钢，可以制造桥梁、船舶、车辆等结构钢。

15、40Cr是低淬透性合金调质钢，可以制造一般尺寸的重要零件。

16、60Si2Mn是合金弹簧钢，可以制造汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。

17、GCr15钢铬弹簧钢，可以制造冷冲模、量具、丝锥等。

18、1Cr13是马氏体不锈钢，可以制造韧性要求较高的紧固件、叶片等。

19、1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢，可以制造耐酸容器、抗磁仪表、医疗器械。

20、ZGMn13是高锰钢，可以制造车履带、铁轨分道叉。

21、20CrMnTi是中淬透性合金渗透钢，Cr、Mn的主要作用是，Ti的主要作用是阻碍渗碳时奥氏体晶粒长大；增加渗碳层，提高研磨性，热处理的工艺是渗碳后直接淬火，再低温回火。

22、W18Cr4V是高速钢，碳质量分数是0.73%~0.83% ，W的主要作用是提高热硬性，Cr的主要作用是提高淬透性，V的主要作用是形成VC，阻止奥氏体晶粒长大。热处理工艺是球化退火→淬火→回火。最后组织是回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。

23、0Cr18Ni9Ti是奥氏体钢，Cr、Ni和Ti的作用分别是提高钢的耐蚀性、形成稳定碳化物和防止晶间腐蚀。

24、灰口铸铁中碳主要以石墨的形式存在，可用来制造机床床身、柴油机汽缸。

25、可锻铸铁中石墨的形态为团絮状，可用来制造制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。

26、球墨铸铁中石墨的形态为球状，可用来制造曲轴、

连杆、凸轮轴。

27、蠕墨铸铁中石墨的形态为蠕虫状，可用来制造高层建筑中

高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。28、影响石墨化的主要因素是温度和冷却速度和合金元

素。

29、球墨铸铁的强度、塑性和韧性均较普通灰口铸铁高，这是因为球墨铸铁

通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性。

30、HT200牌号中“HT”表示灰口铸铁，数字“200”表示最低抗拉强度。

31、生产球墨铸铁选用稀土镁作为球化剂。

32、铸铁按石墨形态可以分为灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁

和蠕墨铸铁，其中球墨铸铁强度最高。

四、是非题。

1、调质钢的合金化主要是考虑提高其红硬性。✗

2、T8钢比T12和40钢有更好的淬透性和淬硬性。✗

3、奥氏体型不锈钢可采用加工硬化提高强度。✓

4、高速钢需要反复锻造是因为硬度高不易成形。✓

5、T8钢与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。✗

6、18-4-1高速钢采用很高温度淬火，其目的是使碳化物尽可能多地溶入奥氏体中，从而提高钢的红硬性。✓

7、奥氏体不锈钢的热处理工艺是淬火后低温回火处理。✗

8、铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。✗

9、可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。✗

10、石墨化的第三阶段不易进行。✓

11、可以通过球化退火使普通灰口铸铁变成球墨铸铁。✗

12、球墨铸铁可通过调质处理和等温淬火工艺提高其机械性能。✓

13、5CrMnMo和W6Mo5Cr4V2钢中Mo的作用相同。✗

14、5CrNiMo和W18Cr4V钢中Cr的作用相同。✓

4. 综合分析题

(1) 说出Q235A、15、45、65、T8、T12等钢的钢类、碳质量分数，各举出一个应用实例。

答: 见表1-1. 表1-1钢牌号钢类碳质量分数应用实例Q235A碳素结构钢0.14%～0.22%钢筋、钢板、钢管等15优质碳素结构钢约0.15%冲压件及焊接

件，经热处理后可制造轴、销等零件45优质碳素结构钢0.42%～0.50%齿轮、轴类、套筒等零件65优质碳素结构钢0.62%～0.70%弹簧T8碳素工具钢

0.75%～0.84%冲头、凿子、锤子等工具T12碳素工具钢1.15%～1.24%锉刀、刮刀等刃具和量规、样套等量具

(2) 为什么低合金高强钢用锰作为主要的合金元素？

答: 我国的低合金结构钢基本上不用贵重的Ni、Cr等元素，而以资源丰富的Mn为主要元素。锰除了产生较强的固溶强化效果外，因它大大降低奥氏体分解温度，细化了铁素体晶粒，并使珠光体片变细，消除了晶界上的粗大片状碳化物，提高了钢的强度和韧性，所以低合金高强钢用锰作为主要的合金元素。

(3) 试述渗碳钢和调质钢的合金化及热处理特点。

答: 渗碳钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Ni、Mn等，以提高热处理后心部的强度和韧性; 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素如Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物，并增加渗碳层的硬度，提高耐磨性。热处理特点是渗碳后直接淬火，再低温回火，得到的表面渗碳层组织由合金渗碳体与回火马氏体及少量残余奥氏体组成，心部多数情况为屈氏体、回火马氏体和少量铁素体。调质钢的合金化特点是加入提高淬透性的合金元素如Cr、Mn、Ni、Si、B 等，并可提高钢的强度，加入防止第二类回火脆性的元素如Mo、W；热处理特点是淬火（油淬）后高温回火，得到的组织是回火索氏体。

(4) 有两种高强螺栓，一种直径为10mm，另一种直径为30mm，都要求有较高的综合机械性能：σb≥800MPa, a k≥600kJ/m 2。试问应选择什么材料及热处理工艺？

答: 在满足机械性能要求的基础上，工件的尺寸还决定所选材料的淬透性能。对于直径为30mm的螺栓，选择40Cr，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火；对于直径为10mm的螺栓，选择40MnVB或40MnB代替40Cr，可节约Cr且达到基本要求，热处理工艺为850℃油淬，500℃回火。

(5) 为什么合金弹簧钢以硅为重要的合金元素？为什么要进行中温回火？

答: 硅元素的主要作用在于提高合金的淬透性，同时提高屈强比。进行中温回火的目的在于获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度，弹性极限高，并有一定的塑性和韧性。

(6) 轴承钢为什么要用铬钢？为什么对非金属夹杂限制特别严格？