金属材料学复习思考题2016.5

1金属材料学复习思考题（2016.05）第一章钢的合金化原理1-1名词解释（1）合金元素；（2）微合金化元素；（3）奥氏体稳定化元素；（4）铁素体稳定化元素；（5）杂质元素；（6）原位析出；（7）异位析出；（8）晶界偏聚（内吸附）；（9）二次硬化；（10）二次淬火；（11）回火脆性；（12）回火稳定性1-2合金元素中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在-Fe中形成无限固溶体？哪些能在-Fe中形成无限固溶体？1-3简述合金元素对Fe-Fe3C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？1-4为何需要提高钢的淬透性？哪些元素能显著提高钢的淬透性？（作业）1-5能明显提高钢回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？（作业）1-6合金钢中V，Cr，Mo，Mn等所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。1-7试解释含Mn和碳稍高的钢容易过热，而含Si的钢淬火温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷加工变形加工？（作业）1-8V/Nb/Ti、Mo/W、Cr、Ni、Mn、Si、B等对过冷奥氏体P转变影响的作用机制。1-9合金元素对马氏体转变有何影响？1-10如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？1-11如何理解二次硬化与二次淬火两个概念的异同之处？1-12钢有哪些强化机制？如何提高钢的韧性？（作业）21-13为什么合金化基本原则是“复合加入”？试举两例说明复合加入的作用机理？（作业）1-14合金元素V在某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么？而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么？（作业）1-1540Cr、40CrNi、40CrNiMo钢，其油淬临界淬透性直径分别为25~30mm、40~60mm和60~100mm，试解释淬透性成倍增大的现象。（作业）1-16在相同成分的粗晶粒和细晶粒钢中，偏聚元素的偏聚程度有什么不同？（作业）3第二章工程结构钢2-1为什么普通低合金钢中基本上都含有不大于1.8%~2.0%的Mn？（作业）2-2试述碳及合金元素在低合金高强度工程结构钢中的作用，为什么考虑采用低碳？提高低合金高强度结构钢强韧性的途径是什么？2-3什么是微合金化钢？微合金化元素在微合金钢中的主要作用有哪些？2-4V、Nb、Ti这三种微合金元素在低碳（微）合金工程结构钢中，作用有何不同？（作业）2-5针状铁素体钢的合金化、组织和性能特点？2-6低碳贝氏体钢的合金化有何特点？2-7汽车工业用的高强度低合金双相钢，其成分、组织和性能特点是什么？（作业）4第三章机械制造结构钢3-1名词解释：1）液析碳化物；2）网状碳化物；3）水韧处理3-2调质钢和非调质钢在成分、生产工艺、组织和性能方面的异同何在？3-3弹簧钢为什么要求较高的冶金质量和表面质量？为什么弹簧钢中碳含量一般在0.5%~0.75%之间？3-4GCr15钢用作滚动轴承钢时，其中的碳和铬的含量约为多少？碳和铬的主要作用分别是什么？对该钢的基本要求如何？该钢的碳化物不均匀性体现在哪几方面？有何危害，如何这种不均匀性？其预备热处理和最终热处理分别是什么？作用何在？（作业）3-5说明20Mn2钢渗碳后无法直接淬火的原因？高淬透性渗碳钢18Cr2Ni4W的常用热处理工艺（渗碳加淬火回火）有何特点？如何理解？（作业）3-6合金元素对渗碳钢和氮化钢的作用主要体现在哪几方面？Al对氮化钢的作用何在？3-7钢的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系？为获得良好的切削性，中碳钢和高碳钢各自应经过怎样的热处理，得到什么样的金相组织？为什么直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削？如何经济有效地改善其切削加工性能？3-8高锰钢在平衡态、铸态、热处理态、使用态四种状态下各是什么组织？在何种情况下具有高耐磨性能？为什么ZGMn13型高锰钢在淬火时能得到全部的奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体？（作业）3-9为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？（作业）3-10用低淬透性钢制作中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点？（作业）3-11某精密镗床主轴采用38CrMoAl钢制造，某重型齿轮镗床主轴采用20CrMnTi钢制造，某普通车床主轴选用40Cr钢。试分析说明它们各自采用什么样的热处理工艺及最终的组织和性能特点（不必写出热处理工艺的具体参数）。（作业）5第四章工具钢4-1采用普通碳素工具钢的优点是什么？局限性是什么？4-2为什么9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脱碳倾向？为什么9SiCr的热处理加热温度比T9钢高，且当工作温度达到230~250℃时，前者仍可保持约60HRC的硬度，而后者的硬度则大幅度降低？（作业）4-3什么是热硬性?为什么它是高速钢的重要性能？哪些元素在高速钢中提高热硬性?4-4W18Cr4V高速钢的铸态组织特征是什么？为什么高速钢在热处理之前一定要大量地热加工？该钢在加热过程中为什么要在600~650℃和800~850℃进行二次预热保温？淬火加热温度为什么高达1280℃？淬火后的回火特点如何？目的何在？这种回火在组织上引起什么样的主要变化？这些变化的意义何在？（作业）4-5加入W、Mo、V和Co均可以提高高速钢的热硬性，两类合金元素提高热硬性的机制有何异同？（作业）4-6高速工具钢W18Cr4V在退火态、淬火态和回火态各有什么类型的碳化物？这些不同类型的碳化物对钢的性能起何种作用？（作业）4-7为减少Cr12MoV钢淬火变形开裂，只淬火到200℃左右就出油，出油后不空冷，立即低温回火，而且只回火一次。这样做有什么不好？为什么？该钢的Cr含量高达12%，可否作为不锈钢使用？（作业）4-8Cr12MoV钢的一次硬化法和二次硬化法的含义是什么？如果该模具钢需要后续的氮化处理，在氮化以前应采用何种热处理？4-9热作模具钢回火温度为什么要高？5CrW2Si是一种热作模具钢，试说明合金元素在其中所起到的作用？（作业）4-10W18Cr4V高速钢在分解淬火时，若果缓慢冷却到760℃或冷却时在760℃温度附近6长时间停留，有碳化物从奥氏体中析出。那么如果在分级淬火时该钢在950℃~675℃温度范围内停留过长时间？会产生何种危害？为什么？（作业）7第五章不锈耐酸钢5-1名词解释：1）晶间腐蚀2）应力腐蚀3）n/8规律4）点腐蚀5-2从电化学腐蚀的原理看，采用哪些途径可提高钢的耐蚀性？（作业）5-3说明合金元素（如Cr、Ni、Mo、Mn、N、Si、Cu等）对不锈钢的耐蚀性的影响。5-4在不同的环境介质（一般弱腐蚀介质、强氧化介质、非氧化介质、强有机酸、含Cl－溶液）中，不锈钢的合金化及其水平、钢种如何选择？5-5说明铁素体不锈钢具有高脆性的原因？5-6铁素体不锈钢是否存在晶间腐蚀？与奥氏体不锈钢相比，其晶间腐蚀敏感性有何差别，为什么？5-712Cr13、20Cr13、30Cr13和40Cr13钢在热处理工艺、性能和用途上的区别。5-8奥氏体－铁素体不锈钢有哪些性能优势？5-9为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢，而95Cr18为不锈钢？（作业）5-10为什么10Cr17钢多在退火态下使用，而14Cr17Ni2钢可以进行淬火强化？（作业）5-11说明18-8型奥氏体不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止方法。结合图5.12说明为什么采用850℃~950℃的退火工艺？（作业）8第六章耐热钢6-1在耐热钢的常用合金元素中，哪些是抗氧化元素?哪些是强化元素?哪些是奥氏体形成元素?说明其作用机理。（作业）6-2为什么锅炉管子用珠光体热强钢的含C量都较低（0.2%）?有一锅炉管子经运行两年后，发现有“起瘤”现象，试分析原因，并提出改进设想。（作业）6-3提高钢热强性的途径有哪些?（作业）6-4为什么γ-Fe基热强钢比α-Fe基热强钢的热强性要高?6-5什么叫抗氧化钢?常用在什么地方?6-6为什么低合金热强钢都用Cr、Mo、V合金化?6-7分析合金元素对提高钢热强性和热稳定性方面的特殊作用规律，比较高温和常温用结构钢的合金化特点？9第七章超高强度钢7-1超高强度是什么概念？从所学知识，你认为超高强度可以用哪些强化方法来实现？又如何考虑提高超高强度钢的韧性呢？（作业）7-2说明300M（40CrNi2Si2MoVA）超高强度钢合金化与强韧性机制，该钢是如何实现超高强度的？该钢如何通过合金化来改善其韧性的？7-318Ni钢是一种含碳量≤0.03%，约含18%Ni、8.5%Co、3.25%Mo、0.20%Ti和0.10%Al的超高强度结构钢？试说明该钢是如何保证超高强度的？你认为该钢最终热处理后的韧性相对于低合金超高强度钢而言哪个更高？为什么？该钢与低合金超高强度钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？（作业）10第八章铸铁8-1名词解释：1）铸铁；2）铸铁的碳当量；2）铸铁的共晶度8-2铸铁的石墨化过程分哪几个阶段？8-3普通灰口铸铁和球墨铸铁的C和S含量有何不同？为什么？8-4孕育处理、球化处理及常用的孕育剂、球化剂。8-4可锻铸铁的成分与普通灰口铸铁相比，有何特点？其生产分几步？8-5石墨对铸铁性能的影响。同是石墨铸铁，灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁性能差异的原因。8-6如何理解球墨铸铁中的石墨参与相变过程，但热处理却不改变石墨的形态和分布？（作业）8-7C、Si、Mn、P、S元素对铸铁的石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁容易出现白口？（作业）8-8某厂生产球墨铸铁曲拐，经浇注后，表面常出现“白口”，为什么？为消除白口，并希望得到珠光体组织，应采用什么样的热处理工艺？（作业）11第九章铝合金9-1以Al-4%Cu为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能（强度或硬度）变化。（作业）9-2铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化？9-3变形铝合金分为几类？说明主要变形铝合金之间的合金系、牌号及主要性能特点。9-4铸造铝合金主要分为几类？说明主要铸造铝合金的合金系、牌号及主要性能特点。9-5铝合金热处理强化机制和钢淬火强化相比，其主要区别是什么？9-6试解释：铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热处理来细化？第十章铜合金10-1名词解释：1）黄铜；2）锌当量系数3）青铜；4）白铜；10-2铜合金主要分为几类？不同铜合金的牌号如何？其主要性能是什么？10-3说明H80、H62、HSn70-1、HPb59-3-2、QSn6.5-0.1、ZQSn6-6-3、QSn4-3、QSn4-4-2.5等铜合金牌号的含义。10-4掌握铸态黄铜的性能与锌含量的关系。（P206，图10.4）（作业）第十一章钛合金11-1钛的晶格类型如何？钛合金的分类及牌号？11-2钛合金的总体性能特点如何？11-3为什么几乎所有的钛合金中均有一定含量的铝？11-4不同钛合金各有何主要性能特点？11-5为什么体心立方晶格β相自高温淬火得到的马氏体，其硬度并没有提高？（作业）第十二章镁合金12-1镁合金的最大特点是什么？为什么被称为“绿色工程材料”？12-2为什么镁合金在航空工业中有重要的应用前景？12[综合：有关金属材料的牌号]说出下列牌号的种类、主要成分或合金系、合金元素的含量及作用、使用状态的组织等。【综合-1：钢】Q235B、45、Q690E、40Cr、40MnVB、F45VS、55Si2Mn、50CrVA、GCr15、G95Cr18、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4VA、38CrMoAl、ZGMn13、T12、W、9CrSi、CrWMn、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V、Cr12MoV、Cr4W2MoV、5Cr06Ni(Mn)Mo、3Cr2W8V、4Cr5MoVSi（H11）、4Cr5MoV1Si（H13）、008Cr27Mo、20Cr13、06Cr18Ni11Ti、12Cr18Ni10、12Cr1MoVG、12Cr12Mo。【综合-2：铸铁】HT250、QT800-2、KTZ650-02、RuT420、KTZ600-03、HTSSi11Cu2CrRE、BTMCr20、HTRCr16。【综合-3：有