金属材料学复习题.doc
- 文档编号:1646627
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOC
- 页数:9
- 大小:67KB
金属材料学复习题.doc
《金属材料学复习题.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属材料学复习题.doc(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钢的合金化概论
1、钢中常存的杂质有哪些?
硫、磷对钢的性能有哪些影响?
钢中常存的杂质有:
Mn、Si、S、P、N、H、O等。
S易产生热脆;P易产生冷脆。
2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种,请举例说明。
合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种:
(1)开启γ相区(无限扩大γ相区),如Mn、Ni、Co
(2)扩展γ相区(有限扩大γ相区),如C、N、Cu、Zn、Au
(3)封闭γ相区(无限扩大α相区),如Cr、V,W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be
(4)缩小γ相区(但不能使γ相区封闭),如B、Nb、Zr
3、在铁碳相图中,含有0.77%C的钢称为共析钢,如果在此钢中添加Mn或Cr元素,含碳量不变,那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢?
为什么?
含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。
因为几乎所有合金元素都使Fe-C相图中S点左移,S点左移意味着共析碳含量降低。
4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al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a-Fe中形成无限固溶体?
哪些能在g-Fe中形成无限固溶体?
铁素体形成元素:
V、Cr、W、Mo、Ti;
奥氏体形成元素:
Mn、Co、Ni、Cu;
能在a-Fe中形成无限固溶体的元素:
Cr、V;
能在g-Fe中形成无限固溶体的元素:
Mn、Co、Ni。
5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响?
合金元素对钢的共析体含碳量有何影响?
扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降;缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。
几乎所有合金元素都使S点碳含量降低;尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。
6、常见的碳化物形成元素有哪些?
哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素?
常见的碳化物形成元素有:
Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe;
强碳化物形成元素:
Ti、Zr、Nb、V;
中强碳化物形成元素:
Mo、W、Cr;
弱碳化物形成元素:
Mn、Fe。
7、钢在加热转变时,为什么含有强碳化物形成元素的钢奥氏体晶粒不易长大?
当强碳化物形成元素以未溶K存在时,起了机械阻止奥氏体晶粒长大的作用;
当强碳化物形成元素溶解在A中时,降低了铁的自扩散系数,提高了原子间结合力,同时使界面的表面张力增大。
这些综合作用阻止了奥氏体晶粒长大。
8、什么是合金钢的回火脆性?
回火脆性产生的原因及解决方法。
钢在200~350℃之间和450~650℃之间回火时,冲击韧性不但没有升高,反而显著下降的现象,称为合金钢的回火脆性。
第一类回火脆性产生的原因:
钢在200~350℃低温回火时,Fe3C薄膜在原奥氏体晶界上或马氏体板条间形成,削弱了晶界强度;
P、S、Bi等杂质元素偏聚于晶界,也降低了晶界的结合强度,与回火后的冷却速度无关。
解决方法:
①尽可能避免在形成低温回火脆性温度范围内回火;
②可选用含有可改善脆性的合金元素Mo、Ti、V、Al等的合金钢或加入Si推迟脆化温度范围。
③生产高纯钢,降低P、S等杂质元素含量。
第二类回火脆性产生的原因:
钢在450~650℃回火后缓冷的过程中杂质元素Sb、S、As等偏聚于晶界;
或N、P、O等偏聚于晶界,形成网状或片状化合物,降低了晶界强度而产生的。
解决方法:
①尽可能避免在形成高温回火脆性温度范围内回火,如不可避免,可减少回火脆性温度下停留时间或回火后快冷,一般小件用油冷,较大件用水冷;
②但工件尺寸过大时,即使水冷也难防止脆性产生,或因工件形状复杂不允许快速冷却时,可选用含Mo、W的合金钢制造;
③提高冶金质量,尽可能降低钢中有害元素的含量。
9、什么是淬透性?
提高淬透性的Me有哪些?
钢的淬透性是指在规定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性,也就是钢在淬火时能获得马氏体的能力。
提高钢的淬透性的合金元素主要有:
B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。
10、贝氏体钢中最常用的合金元素有哪些?
贝氏体钢中最常用的合金元素有:
Mo、B。
11、碳钢的分类及牌号表示方法。
碳钢的分类:
(1)按碳含量可分为低碳钢;中碳钢;高碳钢。
(2)按质量(品质)分为普通碳素钢,优质碳素钢,高级优质碳素钢,特级优质碳素钢。
(3)按用途分为碳素结构钢,优质碳素结构钢,碳素工具钢,一般工程用铸造碳素钢。
(4)按冶炼时的脱氧程度分为沸腾钢,镇静钢,半镇静钢,特殊镇静钢。
碳钢的牌号表示方法:
(1)普通碳素结构钢
由代表屈服点的字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)等四个部分按顺序组成。
Q195、Q275不分质量等级,脱氧方法符号在镇静钢和特殊镇静钢的牌号中可省略。
(2)优质碳素结构钢
一般用两位数字表示。
表示钢中平均碳的质量分数的万倍。
若钢中含锰量较高,须将锰元素标出。
沸腾钢在数字后面标“F”(08F、10F、15F),半镇静钢标“b”,镇静钢一般不标符号。
高级优质碳素结构钢在牌号后加符号“A”,特级碳素结构钢加符号“E”。
专用优质碳素结构钢还要在牌号的头部(或尾部)加上代表产品用途的符号.
(3)碳素工具钢
一般用标志性符号“T”加上碳的质量分数的千倍表示。
高级优质碳素工具钢在其数字后面再加上“A”字。
含锰碳素工具钢中锰的质量分数可扩大到0.6%,这时,在牌号的尾部标以Mn。
(4)一般工程用铸造碳素钢
用标志性符号“ZG”加上最低屈服点值-最低抗拉强度值表示。
合金钢
1、列举出常用调质钢的典型钢号,说明合金元素在调质钢中的主要作用?
低淬透性合金调质钢:
40Cr
中淬透性合金调质钢:
40CrMn、40CrNi
高淬透性合金调质钢:
40CrNiMoA
合金元素的主要作用:
提高淬透性。
2、为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳?
滚动轴承钢中常含有哪些合金元素?
它们在滚动轴承钢中起什么作用?
为什么钢中含铬量被限制在一定范围之内?
为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性,因此含碳量均为高碳。
滚动轴承钢中常用合金元素:
Cr、Si、Mn、V、Mo和RE等。
合金元素的作用:
Cr可提高钢的淬透性和降低过热敏感性以及提高钢的抗蚀性。
提高回火稳定性。
Si、Mn主要提高淬透性,Si还可提高钢的回火稳定性;
V能细化晶粒,可减轻Mn的过热敏感性;
Mo能提高回火稳定性;
RE可改善夹杂物形态、分布及细化晶粒。
当Cr>1.65%以后,则会使残余奥氏体增加,使钢的硬度和尺寸稳定性降低,同时还会增加K的不均匀性,降低钢的韧性。
所以一般控制Cr含量在1.65%以下。
3、为什么ZGMn13型高Mn耐磨钢在淬火时能得到全部奥氏体组织,而缓冷却得到了大量的马氏体?
高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织,奥氏体中合金度高(高C、高Mn),使钢的Ms点低于室温以下。
如快冷,K来不及从A中析出,就获得了单一奥氏体组织;
慢冷由于K可从奥氏体中大量析出,使奥氏体的合金度降低,Ms点上升,所以空冷时发生相变,得到了大量的马氏体。
4、请解释“红硬性”这一名词的含义?
红硬性指钢在较高温度下保持一定时间后能保持其硬度的能力。
5、低合金工具钢主要添加哪些合金元素,它们的作用是什么?
主要加入Mn、Si、W、Mo、V等元素。
Cr可细化K,使合金渗碳体均匀分布切易于球化,在淬火加热时阻碍奥氏体晶粒长大;
Si可提高低温回火稳定性,Si强化F,减弱了切削加工性,增大脱碳敏感性,不单独加入;
W一般在0.5~1.5%,W含量太多,使K分布不匀,恶化性能。
6、18-4-1钢的铸态组织、淬火态组织以及回火态组织?
铸态组织:
鱼骨状莱氏体(Ld)、黑色组织(δ共析体等)和白亮组织(M+AR);
淬火态组织:
马氏体(M)、约30%残余奥氏体(AR)+碳化物(K);
回火态组织:
回火马氏体(M回)、少量残余奥氏体(AR)+碳化物(K)。
7、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火?
为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火?
高速钢(W18Cr4V)的A1点温度在800℃左右,为什么常用的淬火温度却高达1260~1290℃?
高速钢中合金元素的含量较高,淬火后残余A的合金度高,使Ms点大大降低。
残余A稳定性大,在回火加热过程中不分解。
在500~600℃保温时也仅从中析出合金碳化物,使残余A合金度有所降低,使Ms点升高,冷到室温时部分残余A发生M转变。
一次回火后,残余A的量减少到10%左右,但还需要进一步降低残余A的量,并且要消除回火时新产生M引起的内应力,所以高速钢一般需要在560℃左右三次回火。
高速钢中的合金元素含量较高,合金碳化物比较稳定,必须在高温下才能将其溶解,所以,虽然高速钢的A1点温度在800℃左右,但其淬火加热温度必须在Ac1+400℃以上。
8、高速钢热处理缺陷主要有哪几种?
过热、过烧、脱碳、萘状断口
9、钢的电化学腐蚀的主要形式有哪些?
均匀腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀
10、高CrF不锈钢的脆性主要有哪几个方面?
粗晶脆性、σ相脆性和475℃脆性
11、说明18-8型A不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止办法。
A不锈钢焊接后,在焊缝及热影响区(550~800℃),在许多介质(50~65%的热硝酸、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等)中产生晶间腐蚀。
Cr-NiA不锈钢在550~800℃工作,或在该温度下进行时效处理(或保温或缓慢冷却)时,也会得到由于焊接加热的同样效果。
§晶间腐蚀产生的原因
(1)由钢中的碳引起的。
(2)σ相在晶界析出也会造成晶间腐蚀。
(3)钢中氮含量>0.16%,沿晶界析出Cr2N,增加晶间腐蚀倾向。
(4)在氧化性介质中,奥氏体不锈钢经固溶处理也会发生晶间腐蚀。
消除晶间腐蚀的方法
•
(1)在敏化温度范围长期加热,通过铬的扩散消除贫铬区。
•
(2)降低奥氏体不锈钢中的碳含量。
C≤0.03%,没有晶间腐蚀发生。
•
(3)加入强碳化物形成元素Ti和Nb,形成稳定的TiC或NbC。
(4)钢中有10-50%体积的δ铁素体,可改善奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向。
12、为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢,而9Cr18为不锈钢?
Cr提高耐蚀性的作用符合n/8定律。
按照n/8定律,1/8值的最低Cr含量应为11.7%质量比。
因为有一部分Cr要和C形成K,并不存在于固溶体中,所以Cr含量应提高到13%质量比,且随着C含量的增加,钢中的Cr含量也要相应地增加。
Cr12型冷作模具钢中Cr含量低于13%,不满足n/8定律所需的最低Cr含量,因此不是不锈钢。
14、9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脱C倾向,为什么?
9SiCr和60Si2Mn中都含有Si,而Si是促进石墨化的元素,因此加热时易脱C。
15、为使“不锈钢”不锈,铁中大约需要多少重量百分数的铬?
铬是铁素体稳定剂还是奥氏体稳定剂?
试加解释。
为使“不锈钢”不锈,铁中大约需要11.7%的Cr。
铬是铁素体稳定剂。
16、按合金钢的编号规则指出下列钢中各元素平均含量及类别名称(如低合金高强度结构钢、渗碳钢、调质钢……)。
W18Cr4V,18Cr2Ni4W,GCr15,Q345、20CrMnTi、60Si2Mn、9SiCr、CrWMn、W6Mo5Cr4V2、1Cr18Ni9Ti、40Cr、T8、Cr12MoV。
W18Cr4V:
18%W,4%Cr,1%V。
高速钢;
18Cr2Ni4W:
0.18%C,2%Cr,4%Ni,1%W。
渗碳钢;
GCr15:
1.5%Cr,滚动轴承钢;
Q345:
低合金高强度结构钢;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属材料 复习题