金属材料基础知识

1金属材料基础知识1.1名词解释1）铁素体：碳原子溶入α铁中的间隙固溶体，用符号F 表示。

2）奥氏体：碳原子溶入γ铁中的间隙固溶体，用符号A 表示。

3）珠光体：是铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，通常呈片层状相间分布，用符号P 表示。

4）渗碳体：铁和碳形成的稳定Fe3C 化合物称为渗碳体。

5）马氏体：碳与合金元素在α-Fe 过饱和固溶体，是合金在冷却过程中所发生的马氏体转变产物的统称，用符号M 表示。

6）回火马氏体：淬火状态的马氏体在低温回火（150℃～250℃）的分解产物。

7）贝氏体：钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区与Ms 之间的中温区等温，或连续冷却通过这个中温区时所形成的组织，又称贝茵体，其组织由过饱和α固溶体和碳化物组成。

按其形态可分为上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体三种。

8）晶粒度：晶粒度指多晶体内晶粒的大小。

可用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内的晶粒数目定量表征。

9）相：相指金属组织中化10）组织：在显微镜下作金相检验时，具有共同的特种、相同的组成部分叫组织。

一种组织可以是单相组成，如奥氏体、铁素体，也可以是多相组织。

11）铁碳平衡图：用温度为纵坐标、碳含量为横坐标的图解方法表示接近平衡条件或亚稳条件下，以铁、碳为组元组成的合金，在不同温度下所显示的相和相之间关系的图，也称铁碳相图。

12）金属晶体结构：金属晶体中原子的排列方式。

常见的金属晶体结构有体心立方、面心立方及密排六方。

13） 宏观组织：金属试样的磨面经适当处理后，用肉眼或借助放大镜观察到的组织，又称低倍组织。

14） 结构：多晶体材料当变形度大时，其中多数晶粒的滑移系最终基本上朝向统一方向，这就使原来位向较乱的多晶体出现择优取向，诸晶粒晶体学位向接近一致的组织。

15） 晶粒：多晶体材料内以晶界分开、晶体学位向基本相同的小晶体。

16） 晶界：多晶体材料中相邻晶粒的界面。

相邻晶粒晶体学位向差小于 10°的晶界称为小角晶界；相邻晶粒晶体学位向差较大的晶界称为大角晶界。

17） 残留奥氏体：工件淬火冷却至室温后残留的奥氏体，也叫残余奥氏体或残存奥氏体。

18） 过冷奥氏体：钢中被过冷至奥氏体转变临界点以下的奥氏体（过19） 片层状组织：两种或多种薄层状相交替重叠形成的共晶组织、共析组织及其他组织。

20） 碳化物：钢中碳与一种或数种其他金属元素构成的金属化合物的总称。

碳化物按其晶体结构特点应归属于间隙相，是铁碳合金中重要组成相之一。

21） 石墨：碳的一种同素异构体，晶体结构属于六方晶系，是铸铁中常出现的固相。

其空间形态有片状、球状、团絮状、蠕虫状等。

22） 共晶组织：金属凝固时，由液相同时析出紧密相邻的两种或多种固相构成的铸态组织。

23） 共析组织：固态金属自高温冷却时，从同一母相中同时析出紧密相邻的两种或多种不同相构成的组织。

24） 马氏体相变点：马氏体相变点指马氏体相变开始点，用 M S 表示。

系指奥氏体和马氏体的两相自由能之差达到相变所需的最小趋动值时的温度。

25） 弥散相：以细小颗粒的形式散布在合金组织基体中的第二相，是中间相或化合物。

合金中的弥散相大多来自固溶体的脱溶。

控制脱溶过程，可获得所希望的弥散相颗粒。

一般说来，其颗粒越细、数量越多，分布越均匀，强化作用越大。

1.2 判断题1） 在普通钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的加入一些合金元素的钢，称为合金钢。

（√）2） 低碳钢的平均含碳量小于等于0.2（√） 3） 珠光体是由铁素体和奥氏体组成的机械混和物。

（×） 4） 含碳量小于 2.11%的铁碳合金称为钢，大于 2.11%的铁碳合金称为铁。

（√） 5） 各种合金元素总含量小于 10%的钢称为低合金钢。

（×） 6） 钢中硫和磷含量越高，钢的焊接性越差。

（√）7） 珠光体不属于金属化合物。

（√） 8） 珠光体是双相组织。

（√） 9） 组成合金的两元素不仅在液态时能互相溶解，而且在固态时仍能相互溶解， 所形成的单相晶体结构称为固溶体。

（√）10） 实际晶粒度是指钢件在最后一次热处理过程中，加热奥氏体化并保温后所实际得到的晶粒度。

（√）11） 铁—碳合金状态图，表示铁碳合金在加热和冷却时的组织转变。

（√）12） 含碳量小于 2.11%的铁碳合金称为钢。

（√）13） 渗碳体是铁与碳形成的化合物。

（√）14） 随着钢中含碳量的提高，钢材的综合机械性能逐渐变好。

（×）15） 铬可以提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性。

（√）16） 钢中的镍含量愈高，愈易形成奥氏体组织，钢的耐腐蚀性愈好。

（√）17） 魏氏组织主要是粗大的铁素体，虽然其韧性很差，但塑性较好。

（×）18） 钢的含碳量越高，其塑性和韧性越大。

（×）19） 刚度是指构件抵抗变形的能力。

（√）20） 再结晶是形核—长大过程，所以也是一个相变过程。

（×）21）铁素体是碳溶解在α-Fe 中所形成的置换固溶体。

（×）22） 铸造是将金属液浇入型腔，凝固后获得一定形状和性能，然后锻造成型的方法。

（×）23） 合金元素含量较高，在空气中冷却可得到马氏体组织的钢叫马氏体钢。

（√）24） 晶界是一种线缺陷。

（×）25） 珠光体是一种相。

（×）26） 金属材料的晶粒度越细，该材料的室温强度越高。

（√）27） 布氏硬度是锅炉用钢最常用的一种硬度试验方法。

（√）28） 含铬量越高，钢的焊接性越好。

（×）1.3 选择题1）含碳量（a ）的钢称为共析钢。

a. 等于 0.77%；b. 小于 0.77%；c. 大于 0.77%。

2）常温下珠光体是铁素体和（b ）的机械混合物。

a. 贝氏体；b. 渗碳体；c. 奥氏体。

3） 马氏体是碳在 α-Fe 中的（c ）固溶体。

a. 饱和；b. 不饱和；c. 过饱和。

4） 合金钢按合金元素的总量不同分为低合金钢，中合金钢和高合金钢三种。

其中合金元素含量（c ）的钢称为高合金钢。

a. >5%；b. <10%；c. >10%。

5）优质碳素结构a.S≤0.035% P≤0.035%； b. S≤0.05% P≤0.035%； c. S≤0.06% P≤0.06%。

6）珠光体耐热钢是以（c ）为基本合金元素的低合金钢。

a. Si、Mn ； b. Cr 、Ni ； c. Cr 、Mo 。

7）耐热钢a.热强性； b. 抗氧化； c. 焊接性能。

8） α 铁的晶体结构为（a ）晶格。

a. 体心立方；b. 面心立方；c. 密排立方。

9） 合金钢中铬元素，主要作用提高钢的（b ）。

a. 热强性；b. 抗氧化能力；c. 硬度；d. 韧性。

10） 一般材料的许用应力是（c ）。

a. 材料弹性模数除以安全系数；b. 材料布氏硬度值除以安全系数；c. 材料极限应力除以安全系数；d. 材料刚度除以安全系数。

11） 确定碳钢淬火加热温度的主要依据是a. C 曲线；b. 铁碳相图；c. 钢的 M s 线。

12）淬火介质的冷却速度必须（a ）临界冷却速度。

a 、大于； b 、小于； c 、等于。

13）钢的淬透性主要取决于钢的 a. 含硫量； b. 临界冷却速度； c. 含碳量。

d. 含硅量。

14） 钢的热硬性是指钢在高温下保持（c ）的能力。

a. 高抗氧化性；b. 高强度；c. 高硬度和高耐磨性。

15） 钢的淬硬性主要取决于钢的 a. 含硫量； b. 含锰量； c. 含碳量； d. 含硅量。

16） 钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力，称为（b ）.a. 淬硬性；b. 淬透性；c. 耐磨性。

17） 钢的回火处理在（c ）后进行。

a. 渗碳；b. 退火；c. 淬火；d. 渗氮。

18） 碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用（d ）的冷却方式。

a. 随炉冷却；b. 在风中冷却；c. 在空气中冷却；d. 在水中冷却。

19） 珠光体是一种（c ）。

a. 固溶体；b. 金属化合物；c. 机械混合物；d. 单相组织金属。

20） 钢在淬火后所得的组织是（a ）。

a. 淬火马氏体；b.回火索氏体；c. 回火屈氏体；d.索氏体。

21） 低碳钢的碳含量范围（a ）。

a . ≤0.25%；b. ≤0.35%；c. 0.25%～0.60%。

22） 低合金钢的合金元素含量范围为。

a. <5%； b. 5～10%； c. 10～15%；d. 15～20% 。

23）下列哪一个不属于金属晶体的缺陷。

a. 位错； b. 夹杂物； c. 空位； d. 晶界。

24） 珠光体是金属的一种。

a. 相； b. 组织； c. 碳化物； d. 金属间化合物。

25） 合金元素在钢中有哪种方式存在。

a.单质； b. 形成固溶体和形成组织金属间化合物； c. 混合物。

26） 钢的主要的强化途径。

a. 固溶强化； b. 沉淀强化； c. 晶界强化； d. 冶金强化； e. 以上都是。

27） 钢铁材料常用的热处理工艺有 a. 退火； b. 正火； c. 回火； d. 淬火； e. 以上都是。

28） 钢淬火的目的是获得。

a. 珠光体； b. 铁素体； c. 马氏体。

29） 金属在一定温度和应力 a. 疲劳； b. 热脆性； c. 蠕变。

30） 低合金耐热钢在高温长期运行后a. 石墨化、珠光体球化；b. 位错密度下降；c. 产生宏观裂纹。

31） 奥氏体不锈钢高温长期运行后微观组织的主要老化特征是（b ） a. 析出 L aves 相； b. 析出 σ 相； c. 晶粒的长大。

1.4 问答题1） 何为马氏体钢、贝氏体钢和奥氏体钢？答：马氏体钢：使用态的组织为马氏体的钢。

但一般特指加热奥氏体化后空冷可获得完全的马氏体组织的合金钢。

贝氏体钢：使用状态下基体的金相组织为贝氏体的一类钢。

正火状态或连续冷却条件下可获得以贝氏体为基体组织的钢。

奥氏体钢：常温下组织为奥氏体的钢是奥氏体钢。

2）写出铁素体、奥氏体、珠光体和马氏体金相组织名词的定义？答：铁素体——碳在α-Fe 中的间隙固溶体。

奥氏体——碳在γ-Fe 中的间隙固溶体。

珠光体——铁素体和滲碳体片层交替构成一个组织组成体，为两相（铁素体＋渗碳体）混合组织。

马氏体——碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。

3）钢材中的夹杂物主要有那几种？答：钢中的非金属夹杂物基本上可分为三大类：①氧化物（如FeO、MnO 、Al2O3，在合金钢中还可能有C r 2 O ；②硫化4）合金元素加入钢中之后的存在形式和分布有几种方式？答：合金元素在钢中以五种状态存在：①与铁形成固溶体，例如铁素体、奥氏体等。

②形成碳化物、氮化物和硼化物，如Fe3C、TiC、VC、Cr23C6等。