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《铸钢及有色合金》第六章：铸造碳钢习题及参考答案1铸造碳钢的主要化学成分是什么？答：C、Si、Mn2描述铸造碳钢的铸态组织包括什么组织？答：细等轴晶、柱状晶、粗等轴晶3说明魏氏组织在铸钢中为什么有害？答：属于亚稳态组织，在晶粒内部以一定方向呈条状析出，严重割裂基体组织，在一定条件下发生分解，降低钢的强度和韧性。4铸造碳钢的正火加回火热处理工艺的两次保温的温度是多少？答：Ac3+(30~50)℃；500~600℃5在化学成分中对铸造碳钢力学性能影响最大的元素是什么？为什么？答：C；碳是钢的主要强化元素，含碳量直接影响钢的力学性能。6气体影响铸造碳钢力学性能的主要气体类型是什么？为什么？答：H2、N2、O2；炼钢过程中空气中水蒸汽电离成氢原子和氧原子，空气中的氮离解成氮原子，它们都溶解于钢液。凝固时溶解度下降而析出，在钢中形成气泡，凝固后在钢中形成气孔。7铸件壁厚与铸件的力学性能有什么关系？答：壁厚越大，凝固冷却越慢，晶粒越粗大；枝晶臂间距越大；缩松越严重，铸件致密性越低，组织连续性越差。8铸造碳钢的流动性、体积收缩率和线收缩率与含碳量有什么关系？答：含碳量越大，碳钢铸件的流动性越好，体收缩越大，线收缩越大。9硫和氧对铸造碳钢铸件的热裂、冷裂影响是什么？而含碳量对热烈和冷裂的影响又是怎样的？答：硫和氧含量越大，碳钢铸件的热裂和冷裂倾向都越大。碳含量对热裂的影响：C0.2%时最好，越高越低都使热裂倾向加大；碳含量对冷裂的影响：含碳量越高，冷裂倾向越大。第七章习题答案1教材P210习题1－3.1.1作为一个低合金系列的主加合金元素需要具备什么条件？试比较锰、铬和镍作为三个低合金钢系列的主加合金元素的优缺点。答：能使钢进一步强化、获得特殊性能。锰：提高钢的淬透性；回火脆性；铬：提高钢的淬透性，固溶强化；具有回火脆性；镍：固溶强化，提高淬透性，细化珠光体，降低韧性-脆性转变温度，提高高温抗氧化性；成本高。1.2试分析低锰钢在淬火后的回火过程中产生回火脆性的道理。为什么锰的碳化物常在钢的晶粒周界处形成？通过哪些途径可以避免回火脆性的发生？答：加热温度高时，易发生晶粒长大，产生回火脆性；熔点低，后凝固。回火后速冷。1.3试分析低合金高强度钢在化学成分和热处理方面与一般低合金钢有何区别？答：低碳，多元合金复合强化；多阶段热处理。2低合金铸钢中，所谓低合金指得是合金含量在什么范围？答：合金加入总量≤5%。3钢号：ZG40CrMnMoVB，说明各符号的含义，合金元素含量范围是多少？答：ZG—铸钢；40－含碳0.4%；Cr、Mn、Mo、V和B＜1.5%。4锰系铸造低合金钢中，锰主要起什么作用？硅起什么作用？答：锰：提高钢的淬透性；硅：强化，提高淬透性、表面强化、提高耐海水腐蚀能力。5铬系铸造低合金钢中，铬的作用是什么？单元铬钢的缺点是什么？如何克服单元铬钢的缺点？答：铬：提高钢的淬透性；回火脆性；加入钼，减轻回火脆性。6镍系铸造低合金钢中，镍的主要作用有哪些？对于工作在低温环境(－90℃)的铸件，选择其镍的含量范围。答：镍的作用：固溶强化，提高淬透性，细化珠光体，降低韧性-脆性转变温度，提高高温抗氧化性；Ni：3.0%～4.0%。7超高强度钢在成分设计中，主要控制那几个元素？钢液净化你知道有哪几种方法？答：碳、镍、钼、钒等；VOD、AOD、LF。8微量合金化铸钢中，微量指得是多少？从教材中总结出两种微量合金化铸钢各自的特点。答：金加入总量≤0.10%；钒、铌系微合金化铸钢：良好综合力学性能，良好焊接性能；硼系微合金化铸钢：强烈提高钢的淬透性，细化晶粒，提高强度和韧性。9抗磨用铸造低合金钢的三大种类是那三种抗磨钢？各自的适用工作条件是什么？答：珠光体-渗碳体抗磨钢、马氏体抗磨钢、奥氏体-贝氏体抗磨钢；剧烈摩擦条件、冲击磨损条件、抗磨条件。10低合金钢铸件是否需要热处理？为什么？有哪几种热处理工艺方法？答：需要热处理；提高钢的淬透性、细化晶粒、改善铸态组织、消除铸造应力；淬火+回火、正火＋回火。第八章习题答案1教材P225习题中的第1和第4题（实际上这是两个题）。1.1你对高锰钢的加工硬化现象的机理有何解释？如何进一步强化这种性能？答：我认为是位错堆积机理，高锰钢受到冲击、强力挤压时，晶粒内产生最大应力的许多相互平行平面之间产生相对滑移，滑移界面两方形成高密度位错，位错阻碍进一步滑移，即位错强化；孕育变质、时效强化、合金化。1.4试根据不锈钢的组织状态图（图8-14）来分析下列钢种的组织状态：ZG1Cr18Ni9；ZG3Cr18Ni25Si2；ZG0Cr13Ni4MoR;ZG17-4MoPH;ZG1Cr18Mn13Mo2CuN。答：Cr当量＝(Cr+Mo+1.55Si+0.5Nb)×100％、Ni当量＝(Ni+30C+0.5Mn)×100％Cr当量=18%、Ni当量=12%：奥氏体Cr当量=21.1%、Ni当量=34%：奥氏体Cr当量=13%、Ni当量=4%：马氏体＋铁素体Cr当量=1.6%、Ni当量=5.1%：马氏体Cr当量=21%、Ni当量=11%：奥氏体＋铁素体2铸造高合金钢中，所谓铸造高合金钢指得是合金含量在什么范围？其铸造性能、焊接性能和切削加工性能为何低于碳钢和低合金钢？答：合金元素总含量＞10％；因为含有大量的合金元素，液态粘度大、凝固后硬度高。3解释高锰钢加工硬化的位错堆积理论。答：高锰钢受到冲击、强力挤压时，晶粒内产生最大应力的许多相互平行平面之间产生相对滑移，滑移界面两方形成高密度位错，位错阻碍进一步滑移，即位错强化。4说明不锈钢的耐蚀原理。答：钢中Cr含量达到一定量时，钢的晶粒表面形成致密含Cr2O3的薄膜，即钝化膜，在氧化性介质中稳定性高，膜与基体接合牢固，阻止氧化向晶粒内部发展，使之免于受到腐蚀。5为使抗磨耐蚀钢具有高硬度，高耐蚀性，需要加入哪几种合金元素？这些元素的作用是什么？答：以Cr为主，加入Ni、Mo等；形成马氏体＋奥氏体组织、析出硬化相弥散分布。6解释钢的氧化原理，以及耐热钢的抗氧化机理。答：铁逐层被氧化成FeO，FeO逐层被氧化成Fe2O3，Fe2O3逐层被氧化成Fe3O4，三层式氧化膜外层疏松有裂缝，发生剥落，各氧化层不断加厚，铁层逐渐减薄，最终全部被氧化；耐热钢中加了大量合金化元素，这些元素形成氧化物膜，这些膜有高热稳定性和化学稳定性，比容大于铁，氧化膜致密，阻止空气中的氧原子进入钢内部，防止氧化向内层扩展。7说明提高高锰钢综合性能的途径有哪几条？答：孕育＋变质处理、时效强化处理、合金化。8不锈钢中高铬会使钢不易形成钝化膜，造成晶间腐蚀，为此需要采取那两方面的措施？答：严格控制钢的C当量，尽可能低一些；加入适量碳化物形成元素Ti或Nb。《铸钢及有色合金》第九章：电弧炉炼钢习题答案1教材P242习题第1题：在电弧炉炼钢中，如果遇到炉料的平均含磷量或含硫量过高，应采取哪些工艺措施？这些措施的物理化学原理是什么？答：适当增大渣量；根据渣中含硫量与钢液中含硫量的平衡，增大渣量可降低渣中硫化钙的浓度，即钢液中的硫化钙向渣中扩散，即有脱硫作用。的衡2炼钢的目的和要求有哪些？(简要回答)答：四条：（1）把炉料熔化成钢液，达到一定温度；（2）控制钢液中的C、Si、Mn及其他合金元素达到要求；（3）降低钢液中的有害元素S和P符合要求；（4）清除钢液中的夹杂物。简单地说就是：固体变液体、有用元素达到要求、有害元素降低到要求、去除夹杂物。3电弧炉炼钢的特点包括哪些？（从炼钢原理、炉气性质、热量传递几个方面分析）答：电弧产生高温提供热源；炉气成分容易控制；炉渣温度高化学活泼性高；较强的脱磷脱硫能力；热效率高。4叙述三相电弧炉三根石墨电极的升降原理，升降电极的作用是什么？答：用自动控制系统操纵液压阀，驱动电极升降液压缸，控制电极升降。调节通过电极的电流，使电弧保持稳定。5碱性电弧炉炼钢包括那几个主要工艺要点？(点到即可)答：补炉；配料装料；熔化期；氧化期；还原期；调整成分、终脱氧、出钢。6碱性电弧炉炼钢中，脱碳主要在哪个阶段进行？脱碳要求什么样的环境条件？答：氧化期；高温条件，加强排气（沸腾）。7碱性电弧炉炼钢中，为什么脱氧，脱氧要求什么样的环境条件？答：氧化期吹氧脱碳脱磷后，钢液中氧含量急剧升高，必须脱氧；在还原期脱氧，还原性炉气、高炉温、渣粘度低。8酸性电弧炉与碱性电弧炉相比，有哪些优点？哪些缺点？答：炉衬寿命长、冶炼时间短、钢液中夹杂物少；不能脱磷脱硫和脱碳，须用低磷低硫炉料。9直流电弧炉炼钢与交流电弧炉炼钢有什么优势？答：电弧稳定性高、电极消耗量少、噪声污染小、电能消耗低、产生电磁搅拌作用。10教材P242第3题：试分析电弧炉炼钢工艺中在出钢前采用插铝法终脱氧及“钢渣混出”的优缺点。答：铝与氧的亲合力很强，钢液中加铝，可以使钢液中的氧与铝反应生成Al2O3进入渣中，起到脱氧作用，但渣量大，进入钢液的Al2O3多；“钢渣混出”：增加钢液和渣的进一步接触，继续脱硫，同时使钢液减少二次氧化。《铸钢及有色合金》第十章：感应电炉炼钢习题答案1解释感应电炉炼钢的基本原理(即无芯感应电炉的工作原理，亦即热量是如何产生的？)。答：炉胆外的感应线圈通电后产生交变磁场，炉胆中的金属炉料切割磁力线，在炉料中产生感应电动势，进而产生电流－涡流，导致产生热量，最终热量将炉料熔化。2与电弧炉相比，感应电炉炼钢的优点有哪些？答：加热速度快、氧化烧损轻。3我国感应附近长大多数是中频炉，中频炉的用电频率是多少？答：1000－2500Hz4感应电炉的炉衬材料有几种？各适应什么类型的感应电炉？答：酸性炉衬、碱性炉衬；酸性感应电炉不氧化法、碱性感应电炉不氧化法。5感应电炉炼钢时，对炉料有什么要求？答：低磷低硫、无锈无油、成分明确、块度适中。6酸性感应电炉为什么不能冶炼高锰钢？答：酸性感应电炉采用酸性炉衬材料，容易与高锰钢中的MnO反应，严重浸蚀炉衬，造成穿炉。7真空感应电炉炼钢的优点是什么？有什么缺点？答：彻底清除钢液中的气体、元素氧化轻微、钢液含氧极低、炼钢公式简单；金属元素蒸发、钢液污染（炉衬浸蚀）。8教材P251习题第3题试分析在碱性感应电炉炼钢时，一般不进行大量脱磷和脱硫操作的道理。答：脱磷脱硫能力很弱。《铸钢及有色合金》第十一章：钢的炉外精炼习题答案1教材P260第1题。1.1试分析比较在电弧炉炼钢氧化期中通过碳的氧化而形成钢液沸腾所起的作用与炉外精炼通过吹氩搅拌所起作用的优缺点。答：炼钢氧化期吹氧脱碳沸腾液产生CO气体起钢液净化作用，钢液具有强氧化性，使后期脱氧任务加重，并产生新的夹杂物；而炉外精炼吹氩搅拌，用氩气泡代替CO气泡，没有后来的脱氧产生新的夹杂物。2炉外精炼有哪几个重要作用？简介列举3种炉外精炼的方法(用符号表示，用文字说明是什么含义)。答：作用：提高钢液纯净度；减少合金元素烧损；冶炼超低碳钢。AOD(ArgonOxygenDecarburization)－氩氧脱碳精炼；VOD(VacuumOxygenDegassing)－真空氩氧脱碳精炼；LF(LadleFurnace)－钢包电弧加热精炼。3说明吹氩精炼净化钢液的原理(包含氩气泡内CO分压对净化钢液的作用)。答：向钢液中吹入细小分散得Ar气泡，与钢液中其他气体和夹杂物接触，挟带上浮到液面进入大气或渣中。钢液中的Ar气泡内的CO的分压力为0，促使钢液中的C与FeO反应。反应在Ar气泡-钢液界面上进行，生成的CO气体进入Ar气泡内，起到脱氧作用。4AOD法的精炼过程的三阶段是什么？AOD法为什么可以生产超低碳不锈钢？答：吹氧阶段：脱碳；吹氩-氧混合气体阶段：进一步脱碳；吹氩阶段：进一步降碳。吹氩降低气泡中CO分压力，改变钢液中C-Cr平衡关系，促进C氧化而Cr不氧化，促使“脱碳保铬”，可使C降低到极低程度，同时保持Cr不被氧化，可冶炼超低碳不锈钢。5与AOD法相比，VOD法具有哪几个优点？缺点是什么？答：VOD法脱碳能力更强；清除钢液中气体能力更强；节省氩气用量。设备结构复杂，维修难度大，投资大。6真空氧氩脱碳转炉精炼法VODC是AOD和VOD两种精炼法的结合，用VODC法精炼钢