工程材料學(xué)課后習(xí)題答案

第一章鋼的合金化基礎(chǔ)

1、合金鋼是如何分類的？

1）按合金元素分類：低合金鋼，含有合金元素總量低于5%；中合金鋼，含有合金元素總量

為5%-10%；中高合金鋼，含有合金元素總量高于10%。

2）按冶金質(zhì)量S、P含量分：普通鋼，PS0.04%,Sa.05%;優(yōu)質(zhì)鋼，P、S均00.03%；高級(jí)優(yōu)

質(zhì)鋼，P、S均W0.025%。

3）按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特種鋼

2、奧氏體穩(wěn)定化，鐵素體穩(wěn)定化的元素有哪些？

奧氏體穩(wěn)定化元素，主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等

鐵素體穩(wěn)定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等

3、鋼中碳化物形成元素有哪些（強(qiáng)-弱），其形成碳化物的規(guī)律如何？

1）碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo,W、Cr、Mn、Fe等（按形成的碳化物的穩(wěn)

定性程度由強(qiáng)到弱的次序排列），在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體,

含量高時(shí)可形成新的合金碳化物。

2）形成碳化物的規(guī)律

a）合金滲碳體Mn與碳的親和力小，大部分溶入a-Fe或y-Fe中，少部分溶入Fe3c中，

置換Fe3c中的Fe而形成合金滲碳體（Mn,Fe）3C;Mo、W、Cr少量時(shí)，也形成合金滲

碳體

b）合金碳化物----Mo、W、Cr含量高時(shí)，形成

M6C（Fe2Mo4CFe4Mo2C）,M23C6（Fe21W2C6Fe2W21c6）合金碳化物

c）特殊碳化物——Ti、V等與碳親和力較強(qiáng)時(shí)

i.當(dāng)rc/rMe<0.59時(shí)，碳的直徑小于間隙，不改變?cè)饘冱c(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，形成簡(jiǎn)單點(diǎn)陣碳化物（間

隙相）MC、M2C。

ii.當(dāng)rc/rMe>0.59時(shí)，碳的直徑大于間隙，原金屬點(diǎn)陣變形，形成復(fù)雜點(diǎn)陣碳化物。

★4、鋼的四種強(qiáng)化機(jī)制如何？實(shí)際提高鋼強(qiáng)度的最有效方法是什么？

1）固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)溶入基體中形成固溶體能夠強(qiáng)化金屬；

2）晶界強(qiáng)化：晶格畸變產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起到阻礙達(dá)到強(qiáng)化，晶格越細(xì)，晶界越細(xì)，

阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)作用越大，從而提高強(qiáng)度；

3）第二相強(qiáng)化：有沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化著眼于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)切過第二相粒子；彌散

強(qiáng)化著眼于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)繞過第二相粒子；

4）位錯(cuò)強(qiáng)化：位錯(cuò)密度越高則位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越容易發(fā)生相互交割形成割階，引起位錯(cuò)纏結(jié)，因

此造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，從而提高了鋼強(qiáng)度。

有效方法：淬火+回火，鋼淬火形成馬氏體，馬氏體中溶有過飽和C和Fe元素，產(chǎn)生很

強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效應(yīng)，馬氏體形成時(shí)還產(chǎn)生高密度位錯(cuò)，位錯(cuò)強(qiáng)化效應(yīng)很大；R-M是形成許

多極細(xì)小的取向不同的馬氏體，產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化效應(yīng)。因此淬火馬氏體具有很高強(qiáng)度，但脆性

很大，淬火后回火，馬氏體中析出碳化物粒子，間隙固溶強(qiáng)化效應(yīng)雖然大大減小，但產(chǎn)生很

強(qiáng)的析出強(qiáng)化效應(yīng)，由于基體上保持了淬火時(shí)細(xì)小晶粒，較高密度的位錯(cuò)及一定的固溶強(qiáng)化

作用，所以回火馬氏體仍具有很高強(qiáng)度，并且因間隙固溶引起的脆性減輕，韌性得到改善。

★5、固溶強(qiáng)化、二次硬化、二次淬火、回火穩(wěn)定性的含義。

1）固溶強(qiáng)化：當(dāng)溶質(zhì)原子溶入基體金屬形成固溶體能強(qiáng)化金屬。

2）二次硬化：在含Mo、W、V較多的鋼中，回火后的硬度隨回火溫度的升高不是單調(diào)降低,

而是在某一溫度后硬度反而增加，并在某一溫度（一般為550℃左右）達(dá)到峰值。這種在一定

回火溫度下硬度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象稱為二次硬化

3）二次淬火：通過某種回火之后，淬火鋼的硬度不但沒有降低，反而有所升高，這種現(xiàn)象

稱為二次淬火。

4）回火穩(wěn)定性：合金元素在回火過程中推遲馬氏體分解和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，提高Fe的再結(jié)

晶溫度，使碳化物難以聚集長(zhǎng)大的彌散度提高了鋼對(duì)回火軟化的抗力即提高了回火穩(wěn)定性。

★6、何謂第一類、第二類回火脆，如何消除及預(yù)防？

1）第一類回火脆：250-300℃片狀碳化物在馬氏體邊界上析出，破壞了馬氏體間的連接，使

脆性增大，是由相變機(jī)制本身決定的，不能消除，只能避免，不可逆。

2）第二類回火脆：450-600℃雜質(zhì)及本身在原晶界偏聚，（Mn、Cr、Ni鋼）降低晶界結(jié)合力，

使脆性增加。

消除方法：

1）M?；騑能阻止，推遲雜質(zhì)往晶界偏移，可消除第二類回火脆。

2）高溫回火、快冷

3）盡量減少雜質(zhì)元素含量（S、P）

7、如何提高鋼的韌性？

1）細(xì)化晶粒：Ti,V,Nb,Al阻礙晶粒長(zhǎng)大，使晶面積f,裂紋阻力大；

2）改善基本的韌性：置換使強(qiáng)T，韌1，但Ni元素卻相反，Ni置換改變位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使

其容易繞過某些障礙，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中，使基體韌性3Ni>13%,消除Tk,低溫用鋼一

高Ni鋼（Mn）；

3）提高回火穩(wěn)定性：間隙固溶，位T-應(yīng)力，脆性3提高回火穩(wěn)定性，（可提高T回），可

以在獲相同的強(qiáng)度條件下提T回，充分地降低固溶度，位錯(cuò)，應(yīng)力；

4）細(xì)化碳化物：碳化物自身斷裂；成為核心;粗大的碳化物使裂紋易擴(kuò)展。細(xì)化碳化物、均

勻、彌散分布對(duì)強(qiáng)度韌性有利。

5）控制非金屬夾雜和雜質(zhì)元素：Mo,W能抑制雜質(zhì)元素在晶界偏聚。

8、材料變形的一般規(guī)律。

韌性是指材料對(duì)斷裂的抗力T形成，擴(kuò)大T延性斷裂，解理斷裂，沿晶斷裂。

1）韌性斷裂：彈性變形、屈服、塑性變形、頸縮、斷裂

i.延性斷裂：核心一孔洞-長(zhǎng)大，匯合T導(dǎo)致斷裂；

ii.解理斷裂：低溫，高加載速度，金屬塑性差；

iii.沿晶斷裂：晶界上元素，第二相（脆性相）

2）脆性斷裂：少量彈性變形，瞬間斷裂

9、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響。

除C。外，均使C曲線右移，增大穩(wěn)定性，使孕育期增大，淬透性增加。常用提高淬透性元

素有：Cr,Mn,Mo,Si,Ni等五種。

10、合金元素是如何提高鋼的回火穩(wěn)定性的，哪些較強(qiáng)？

由于Me與C的作用，大多數(shù)C擴(kuò)散b而相的回火轉(zhuǎn)變又與C的擴(kuò)散有關(guān)。因此，M

在回火過程中：推M分解，A轉(zhuǎn)變溫度T,提高a的再結(jié)晶溫度；使碳化物難以聚集長(zhǎng)大，

而保持較大的彌散程度。因此提高了鋼的回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。使得

鋼在相同回火T下，具有高硬度和強(qiáng)度；也可使回火T升高，保證強(qiáng)度的同時(shí)使韌性提高

（結(jié)構(gòu)鋼）。

提高回火穩(wěn)定性較強(qiáng)的元素：V,Si,Mo,W,Ni,Mn,Co

第二章工程構(gòu)件用鋼

1、低碳鋼板采用冷軋工藝時(shí)，為何出現(xiàn)表面褶皺？

由于屈服變形集中在局部地區(qū)少數(shù)滑移帶上，所以必然引起滑移臺(tái)階高度增大、使試樣表

面有明顯滑移線，表面出現(xiàn)褶皺。

★2、淬火時(shí)效、應(yīng)變時(shí)效、鈍化效應(yīng)含義。

1)淬火時(shí)效：構(gòu)件用鋼在加熱到Acl以上進(jìn)行淬火(快冷)后，在放置過程中，其強(qiáng)度、

硬度增高，塑性、韌性下降，并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度，這種現(xiàn)象稱為淬火時(shí)效。

2)應(yīng)變時(shí)效：構(gòu)件用鋼經(jīng)塑性變形后，在放置過程中，其強(qiáng)度、硬度增高，塑性、韌性下

降，并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效。

3)鈍化效應(yīng)：指通過改變鋼表面狀態(tài)而造成基體金屬表面部分電極電勢(shì)升高的現(xiàn)象。

3、構(gòu)件用鋼的大氣腐蝕效應(yīng)。

在一塊鋼板里構(gòu)成有許多微小的原電池，從而引起鋼板腐蝕的現(xiàn)象。

4、常見的焊接脆性有哪些？

馬氏體轉(zhuǎn)變脆性凝固脆性熱影響區(qū)的時(shí)效脆性焊接后加熱脆性

5、碳鋼中常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能有何影響？

l)Mn：有益元素，來源于煉鋼材料，改善鋼的質(zhì)量。

2)Si：有益元素，改善鋼的質(zhì)量，脫氧。

3)S：有害元素，來源于煉鋼中的礦石和燃料，當(dāng)鋼在1000-1200℃進(jìn)行加工時(shí)，熱脆?？?/p>

制S含量，用Mn去S。

4)P：一般有害，礦石帶入，P溶于Fe中，硬度f,低溫嚴(yán)重一冷脆。

5)N：0有害，機(jī)械性能下降，氧化物夾雜使疲勞強(qiáng)度降低；H有害，引起氫脆、白點(diǎn)：N

有害，使強(qiáng)硬度升高，塑性降低。

總之，雜質(zhì)元素對(duì)鋼材的性能和質(zhì)量影響很大，必須嚴(yán)格控制在牌號(hào)規(guī)定的范圍內(nèi)。

★6、碳鋼常見的分類方法有哪些？試說明20鋼、45、60、Q215-A鋼、Q215-B鋼、T8鋼、

T10A鋼、T12鋼。

分類方法

i.按含碳量：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼

ii.按鋼的質(zhì)量：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼

iii.按脫氧程度：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼

iv.按用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼

1)20鋼表示W(wǎng)c=0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

2)45鋼表示W(wǎng)c=0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

3)60鋼表示W(wǎng)c=0.60%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

4)Q215-A鋼：屈服強(qiáng)度最低值為215MPa的A級(jí)鎮(zhèn)靜鋼

5)Q215-B鋼：屈服強(qiáng)度最低值為215MPa的B級(jí)鎮(zhèn)靜鋼

6)T8鋼：平均Wc=0.80%的碳素工具鋼

7)T10A鋼：平均Wc=l%的A級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼

8)T12鋼：平均Wc=1.2%的碳素工具鋼

7、為什么普低鋼(低合金結(jié)構(gòu)鋼)用Mn作為主要的合金元素？輔助元素在鋼中起什么作

用？

Mn固溶強(qiáng)化，可使奧氏體分解溫度降低，細(xì)化了晶粒，使P變細(xì)，消除晶界上的粗大片狀

碳化物，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。

Nb、V、Ti強(qiáng)化物形成元素，在鋼中形成細(xì)碳化物，阻礙鋼熱軋時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大。細(xì)化晶

粒，析出、強(qiáng)化作用，強(qiáng)韌化提高。

8、試說明16Mn、15MnVN中合金元素的作用。

l)Mn固溶強(qiáng)化，可使奧氏體分解溫度降低，細(xì)化了晶粒，時(shí)P變細(xì)，消除晶界上的粗大片

狀碳化物，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。

2)V作用：沉淀強(qiáng)化，細(xì)化晶粒。

3)N作用：與V形成主要氮化物細(xì)化晶粒，影響塑性、韌性，可提高強(qiáng)度。

第三章機(jī)器零件用鋼

1試述滲碳鋼的合金化和熱處理特點(diǎn)。

合金化特點(diǎn)：

1,低C：Wc=O.10-0.25%保證零件心部有足夠高的韌性

2.加入提高淬透性的合金元素：Cr,Ni,Mn,B,W一提高心部淬透性，獲得低CM

.3.細(xì)化晶粒：強(qiáng)Ti,V,中CemW,Mo等，形成穩(wěn)定的合金Cem阻礙長(zhǎng)大

4.改善滲C的性能：

Cem形成元素：使表層Cf,心部C1,陡，C擴(kuò)散受阻

非Cem形成元素：Ni表層C1,心部CT，平緩，加速C擴(kuò)散

但Si使表層加入C困難，使?jié)BC速度降低，所以滲C鋼中不加Si

Me元素在鋼中的作用并不單一，而是多重性：

Cr-提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高滲C的濃度，與Ni作用改善滲C分布

Ni,Cr為主要元素+其它輔助的元素(Ti,V,W,Mo,B)

熱處理特點(diǎn)：

滲碳鋼的熱處理一般是滲碳后直接淬火加低溫回火。

★2、試分析20CrMnTi9SiCr40CrNiMo40Cr60Si2MnGCrl5鋼中合金元素的作用

l)20CrMnTi：Cr提高淬透性和回火穩(wěn)定性，改善鋼的耐磨性和解除疲勞抗力；Mn提高淬

透性：Ti是強(qiáng)碳化物形成元素，提高回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒。

2)9SiCr：Si提高回火穩(wěn)定性;Cr提高回火穩(wěn)定性和淬透性。

3)40CrNiMo：Cr、Ni、Mo均提高淬透性；Ni固溶強(qiáng)化作用；Mo防止第二類回火脆。

4)40Cr：Cr提高淬透性和回火穩(wěn)定性，改善鋼的耐磨性和解除疲勞抗力。

5)60Si2Mn：Si提高回火穩(wěn)定性;Mn提高淬透性。

6)GCrl5：Cr提高淬透性和回火穩(wěn)定性，改善鋼的耐磨性和解除疲勞抗力。

3、什么叫調(diào)質(zhì)鋼，為什么調(diào)質(zhì)鋼大多數(shù)是中碳鋼或中碳合金鋼。合金元素在鋼中的作用是

什么。調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行高溫回火的目的是什么。

1)通常將經(jīng)過淬火和高溫回火(即調(diào)質(zhì)處理)處理而使用的結(jié)構(gòu)鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。

2)C過低：不易淬硬，回火后強(qiáng)度不夠。過高：韌性不夠。

3)Me作用：①提高淬透性②固溶強(qiáng)化③防止第二類回火脆性④細(xì)化晶粒

4)目的：調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，一般采用500-600℃回火，通過選擇回火溫度,

可以獲得所要的性能，為防止第二類回火脆性，回火后快冷，有利于韌性提高，故采用高溫

回火。

4.、為什么銘軸承鋼要有高的含碳量，銘在軸承鋼中起什么作用。

1)高碳可以保證鋼有高的強(qiáng)度和耐磨性。

2)Cr的作用：Cr可提高鋼的淬透性；鋼中部分Cr可溶于滲碳體，形成穩(wěn)定的合金滲碳體

(FeCr)3C,含Cr的合金滲碳體在淬火加熱時(shí)溶解較慢，可減少過熱傾向，經(jīng)熱處理后可

以得到較細(xì)的組織；碳化物能以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)均勻分布于鋼中，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可

提高鋼的硬度，進(jìn)而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度；Cr還可以提高鋼的耐腐蝕性能。

5、為什么彈簧鋼大多數(shù)是中高碳鋼。合金元素在彈簧鋼中的作用是什么。進(jìn)行中溫回火的

目的是什么？

1)中、高碳高的屈強(qiáng)比要求彈簧鋼的碳含量比調(diào)質(zhì)鋼高，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.50%~

0.70%?碳含量過高時(shí)，塑性、韌性降低，疲勞抗力也下降。

2)加入Si,Mn提高淬透性：強(qiáng)化基體；提高回火穩(wěn)定性；Si易使表面脫C；Mn使鋼易過

熱；重要用途的彈簧鋼還必須加入Cr、V、W等元素防止脫C,過熱，改善Si,Mn的不利

影響，進(jìn)一步提高強(qiáng)度和淬透性，Si-Cr彈簧鋼不易脫C,本身形成Cr-V,V晶粒細(xì)小，耐

沖擊性好，強(qiáng)度小。

3)進(jìn)行中溫回火的目的是得到托氏體的最終組織。

6、說明下列牌號(hào)屬于那種鋼，并說明數(shù)字和符號(hào)的含

義:Q34520CrMnTi40CrGCrl560Si2Mn

1)Q345：屬于普碳鋼，屈服強(qiáng)度大于345MPa的合金結(jié)構(gòu)鋼。

2)20CrMnTi：中淬透性滲碳鋼,含碳0.2%,含Cr、Mn、Ti小于1.5%的滲碳鋼。

3)40Cr：低淬性調(diào)質(zhì)鋼，含碳0.4%,含Cr較多但小于1.5%。

4)GCrl5：滾動(dòng)軸承鋼，含碳1%,含Crl.5%。

5)60Si2Mn：硅鎰彈簧鋼，含碳0.6%,含硅約為2%,含鎰小于1.5%。

第四章工具鋼

★1、為什么高速工具鋼(W18Cr4V)淬火溫度為1280C,并要經(jīng)過560℃三次回火？560℃

是否是調(diào)質(zhì)？為什么？

1)高速鋼中含有大量W、Mo,Cr、V的難熔碳化物，它們只有在1200℃以上才能大量地溶

于奧氏體中，以保證鋼淬火、回火后獲得很高的熱硬性，因此其淬火加熱溫度非常高，一般

為1220℃~1280℃o

2)進(jìn)行多次回火，是為了逐步減少殘余奧氏體量。W18Cr4V鋼淬火后約有30%殘余奧氏體,

經(jīng)一次回火后約剩15%?18%,二次回火降到3%?5%,第三次回火后僅剩1%?2%。

3)560℃不是調(diào)質(zhì)，因?yàn)榛鼗鸷蟮慕M織為回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體。

★2、說明下列牌號(hào)屬于那種鋼，并說明數(shù)字和符號(hào)的含

義。W18Cr4V9SiCrCrl25CrMnMoCrWMn3Cr2W8V3Cr2Mo

l)W18Cr4V：高速工具鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7-0.8%,,W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%,Cr的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)為4%,V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,W、Cr,V為鋼中所含合金元素。

2)9SiCr：低合金刃具鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%,含Si、Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。

3)Crl2：冷作模具用鋼，12表示含Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%,主要化學(xué)成分C、Cr。

4)5CrMnMo：熱作模具用鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%,含Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,含Mn的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,含M。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,主要化學(xué)成分C、Cr、Mn、Mo。

5）CrWMn：低合金刃具鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,含Cr、W、Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為1%,

主要化學(xué)成分C、Cr、W、Mn。

6）3Cr2W8V：熱作模具用鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%,含Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,含W的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%,含V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,主要化學(xué)成分C、Cr、W、Vo

7）3Cr2Mo：熱作模具用鋼，含C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%,含Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,含Mo的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)為1%,主要化學(xué)成分C、Cr、Moo

★3、塊規(guī)一般采用何種材料，其熱處理工藝特點(diǎn)什么？

a）塊規(guī)一般采用GCrl5鋼制作，要求具有高的硬度和耐磨性，組織穩(wěn)定，低的表面粗糙度,

耐蝕性。

b）熱處理特點(diǎn)：

i.淬火加熱時(shí)要進(jìn)行預(yù)熱，減小變形；

ii.在保證高硬度的條件下盡量降低淬火溫度，淬火不用分級(jí)或等溫淬火以減少殘余奧氏體

的含量；

iii.采用較長(zhǎng)的低溫回火溫度，提高組織的穩(wěn)定性；

iv.淬火后進(jìn)行冷處理，使殘余奧氏體繼續(xù)變?yōu)轳R氏體增加鋼的尺寸穩(wěn)定性；

v.低溫回火后進(jìn)行實(shí)效性處理。

第五章特殊性能鋼

★1、不銹鋼是如何分類的？不銹鋼中加Cr的目的是什么？為什么一般Cr》3%?

1）按不銹鋼在900℃-1100℃高溫加熱，空中冷卻的基本類型分為鐵素體不銹鋼，奧氏體不

銹鋼，馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。

2）倍能提高基體的電極電位，獲得單一鐵素體組織。

3）由于碳在鋼中必須存在，它能與Cr形成一系列的Cr的碳化物，為了使固溶體的的Cr含

量不低于11.7%,通常把鋼中的含Cr量適當(dāng)提高一些，這就是實(shí)際應(yīng)用最低不低于13%的

原因。

★2、不銹鋼的含碳量為何比較低？

碳與銘的親和力很大，能形成一系列的復(fù)雜的碳、格化合物，鋼中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，鋼

的耐蝕性越低，因此，不銹鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般比較低。

★3、為何高Cr不銹鋼熱加工性比較差？

因?yàn)镃r不銹鋼淬透性好，在高溫加熱后空冷就能得到馬氏體組織，則殘余應(yīng)力增大，而

且使工件的硬度增大，難于進(jìn)行切削加工。

★4、奧氏體不銹鋼的固溶處理與穩(wěn)定化處理的目的各是什么？固溶處理與一般鋼的淬火有

何不同？

1）固溶處理的目的：獲得單項(xiàng)奧氏體組織，使鋼具有較低的強(qiáng)度和硬度，提高耐蝕性，是

防止晶向腐蝕的重要手段。穩(wěn)定化處理的目的：有效地消除了晶界貧銘的可能，避免了晶向

腐蝕的產(chǎn)生。

2）不同之處：固溶處理是鋼最大程度的軟化處理，使鋼表面具有較低的強(qiáng)度、硬度。

★5、20CrMnTi鋼和lCrl8Ni9Ti鋼中Ti的作用。

20CrMnTi屬于淬透性滲碳鋼，Ti屬強(qiáng)碳化形成元素，組織奧氏體晶粒在滲碳過程中長(zhǎng)大,

達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。

lCrl8Ni9Ti是奧氏體不銹鋼，Ti消除晶向腐蝕，加Ti讓鋼中的鈦與碳或銀形成穩(wěn)定的TiC

和NiC,而不形成Cr23c6,,這樣可以防止晶向腐蝕。

第六章鑄鐵

★1、名詞：石墨化、白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵

石墨化-鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程。

白口鑄鐵一碳主要以游離碳化物的形式析出，斷口呈銀白色。

灰口鑄鐵一碳大部分或全部以石墨的形式析出，斷口呈暗灰色。

麻口鑄鐵一碳部分以游離碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，斷口灰、白色相間。

★2、根據(jù)Fe-G相圖，分析灰口鑄鐵、麻口鑄鐵、白口鑄鐵是如何獲得的？其獲得的顯

微組織分別是什么？

名稱石墨化進(jìn)行程度

顯微組織

第一階段第二階段

灰鑄鐵

完全石墨化

完全石墨化

部分石墨化

未石墨化鐵素體+石墨

鐵素體+珠光體+石墨

珠光體+石墨

麻鑄鐵部分石墨化未石墨化萊氏體+珠光體+石墨

白口鑄鐵不進(jìn)行不進(jìn)行萊氏體

3、影響石墨化的主要因素是什么？如何影響？

1、溫度及冷卻速度

在實(shí)際生產(chǎn)中，鑄鐵的緩慢冷卻，或在高溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫，都有利于石墨化進(jìn)程。

2、合金兀素

促進(jìn)石墨化的元素…C、Si、ALCu、Ni,Co等。

阻礙石墨化的元素一Cr、W.Mo.V.Mn等，以及雜質(zhì)元素S。

一般來說，非碳化物形成元素阻礙石墨化。在促進(jìn)石墨化的元素中，C和Si最強(qiáng)烈。生產(chǎn)

中，調(diào)整碳、硅含量，是控制鑄鐵組織與性能的基本措施。碳不僅促進(jìn)石墨化，而且還影響

石墨的數(shù)量、大小和分布。S強(qiáng)烈促進(jìn)石墨的白口化，并使機(jī)械性能和鑄造性能惡化，因此

一般控制在0.15%以下。

生產(chǎn)中，調(diào)整碳、硅含量，是控制鑄鐵組織和性能的基本措施。

4、為什么在同一灰鑄鐵中，往往表層和薄壁部位易產(chǎn)生白口組織，用什么方法予以消除？

鑄鐵結(jié)晶后，在表層和薄壁外，因冷卻速度較大而出現(xiàn)白口組織。

用石墨化退火消除，退火溫度900—950℃、保溫2—5小時(shí)，使固晶滲碳體分解為奧氏體和

石墨，然后伴隨著降溫再進(jìn)行石墨化。

5、鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度主要取決于什么？

主要取決于基體組織及石墨的數(shù)量、形狀大小和分布。

第七章有色金屬及其合金

★1、根據(jù)二元鋁合金一般相圖，說明鋁合金是如何分類的？

根據(jù)鋁合金的成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，通常將工業(yè)用鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。

★2、什么是鋁合金熱處理強(qiáng)化方法？簡(jiǎn)述其強(qiáng)化機(jī)理？

合金元素對(duì)鋁合金的強(qiáng)化作用主要表現(xiàn)為固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、過剩相強(qiáng)化和細(xì)化組織強(qiáng)化。

1）固溶強(qiáng)化：合金元素加入純鋁中后，形成鋁基固溶體，導(dǎo)致晶格發(fā)生畸變，增加了位錯(cuò)

運(yùn)動(dòng)的阻力，由此提高鋁的強(qiáng)度。

2）沉淀強(qiáng)化：合金元素在鋁中不僅應(yīng)有較高的極限溶解度和明顯的溫度關(guān)系，而且在沉淀

過程中還能形成均勻、彌散的共格或半共格強(qiáng)化相，這類強(qiáng)化相在基體中可造成較強(qiáng)烈的應(yīng)

變場(chǎng)，增加對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。

3）過剩相強(qiáng)化：當(dāng)鋁中加入的合金元素含量超過其極限溶解時(shí)，合金在淬火加熱時(shí)便有了

一部分不能溶入固溶體而以第二相出現(xiàn)，稱為過剩相，這些過剩相在鋁合金中起阻礙位錯(cuò)滑

移和運(yùn)動(dòng)的作用，使合金的硬度和強(qiáng)度提高，而塑性和韌性降低。

4）細(xì)化組織強(qiáng)化：加入微量合金元素進(jìn)行變質(zhì)處理而細(xì)化組織的方法來提高合金的強(qiáng)度和

塑性。

★3、變形鋁合金分為哪幾類？主要性能特點(diǎn)是什么？

變形鋁合金分為：防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金。

1）防銹鋁合金：具有很高的塑性、較低的或中等的強(qiáng)度、優(yōu)良的抗腐蝕性能和良好的焊接

性能，適宜壓力加工和焊接。

2）硬鋁合金：

a.低合金硬鋁：塑性好，強(qiáng)度低。采用固溶處理和自然時(shí)效提高強(qiáng)度和硬度，時(shí)效速度較慢。

b.標(biāo)準(zhǔn)硬鋁:強(qiáng)度和塑性屬中等水平.退火后變形加工性能良好，時(shí)效后切削加工性能也較好。

c.高合金硬鋁：合金元素含量較多，強(qiáng)度和硬度較高，塑性及加工性能較差。

硬鋁合金的不足：抗蝕性差，固溶處理的加工溫度范圍較窄。

3）超硬鋁合金：經(jīng)固溶處理和人工時(shí)效后，可獲得很高的強(qiáng)度和硬度，所以它們是強(qiáng)度最

高的一類鋁合金.但這類合金的抗蝕性較差，高溫下軟化快.用包鋁法可提高抗蝕性。

4）鍛鋁合金：熱塑性好，具有良好的壓力加工性能。

4、如何提高ZL102的力學(xué)性能？

澆鑄前向合金液中加入占合金重量2%-3%的變質(zhì)劑（常用鈉鹽混合物：2\3NaF+八3NaCD

以細(xì)化合金組織，顯著提高合金強(qiáng)度及塑性。

5、試述Cn