内容发布更新时间 : 2024/11/2 17:22:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、填空题 （30分，每空格1分）

1、钢的强化机制主要有 固溶强化 、 位错强化 、 细晶强化 、 沉淀强化 。 其中 细晶强化 对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。

2、提高钢淬透性的作用是获得均匀的组织，满足力学性能要求、能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向。

3、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5%左右 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指 碳化物液析 、 碳化物带状 、 碳化物网状 。

4、选择零件材料的一般原则是 满足力学性能要求、良好的工艺性能、经济性和环境协调性等其它因素。5、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向 左下 方移动，例 Mn、Ni 等元素（写出2个）；凡封闭γ区的元素使S、E点向 左上 方移动，例 Cr、Mo 等元素（写出2个）。S点左移意味着 共析碳含量降低 。 6、QT600-3是球墨铸铁，“600”表示抗拉强度不小于600MPa，“3”表示延伸率不小于3%。 7、H68是 黄铜 ，LY12是 硬铝 ，QSn4-3是 锡青铜 。 1．8、在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti、V等（写出2个），这些元素的主要作用是细晶强化和沉淀强化。9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程，和钢的热处理最大的区别是没有同素异构转变

名词解释：

莱氏体钢：凝固过程会发生共晶相变使得凝固组织中含有共晶组织(莱氏体)的高合金钢。

合金元素：是指特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。 微合金元素：在钢中质量分数低于0.1%左右而对钢的性能和微观组织有显著或特殊影响的合金

添加元素称微合金元素如Al、Nb、V、Ti、B、Ni、Cr、Mo 合金钢：是指为了提高某些性能而添加入合金元素的钢。

微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%而能显著影响组织和性能的钢。 微合金化：在钢中加入少量(一般不大于0.2%，通常在0.1%以下)特殊的合金元素(如铌、钒、

钛、硼等)以提高性能的工艺技术。

水韧处理：即固溶处理,加热温度应在Acm线以上,一般为1050~1100℃在一定的保温时间下使炭化物全部融入奥氏体中的处理.

水韧处理实际为一种固溶处理,常用于高锰钢，沿奥氏体晶界析出的碳化物降低钢的韧性，为消除碳化物，将钢加热至奥氏体区温度（1050-1100℃，视钢中碳化物的细小或粗大而定）并保温一段时间（每25mm壁厚保温1h），使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后快速冷却，从而得到单一的过冷奥氏体组织。.

A稳定化处理：在奥氏体不锈钢冶炼时加入数倍于含碳量的钛或铌元素，可在形成Cr23C6之前优先形成钛或铌的碳化物，这些碳化物几乎不固溶于奥氏体中，从而大大提高了抗晶间腐蚀的能力。 二次硬化：回火温度在500-600℃之间，钢的硬度、强度和塑性均有提高，而在550-570℃时可达到硬度、

强度的最大值。在此温度区间，自马氏体中析出弥散的钨(钼)及钒的碳化物(W2C、Mo2C、VC)，使钢的硬度大大提高，这种现象称为二次硬化。

铸铁孕育处理：指把孕育剂加入到铁液中去以改变铁液的冶金状态，从而改善铸铁的组织和性能 红硬性：在高温下保持高硬度的能力，

晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，是晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象

冷处理:将工件淬火冷却至室温后，立即放置在低于室温的环境下停留一段时间，取出置于室温中，这种低于室温的处理叫冷处理

热脆：S与Fe形成熔点为989℃FeS相，会使钢在加热过程中产生热脆

冷脆:P与Fe形成硬脆的Fe3P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆

球化处理：将球化剂加入到铁液的过程，使石墨以球状形态析出，从而改善球墨铸铁的力学性能 奥氏体形成元素：在γ-Fe中有较大溶解度并稳定γ固溶体的元素称为奥氏体形成元素。

与γ-Fe无限互溶：Ni、Mn、Co，开启γ相区。 与γ-Fe有限溶解：C、N、Cu，扩展γ相区。

铁素体形成元素：在α-Fe中有较大溶解度并稳定α固溶体的元素称为铁素体形成元素。 与α-Fe无限互溶：Cr、V，完全封闭γ相区。

与α-Fe有限溶解：Mo、W、Ti，γ相区被封闭，在相图上形成γ圈。

缩小γ相区：B、Nb、Zr，与封闭γ相区元素相似，但由于出现了金属间化合物，破坏了γ团。 贝氏体钢：通常是在轧制室冷却或控制冷却，直接获得贝氏体组织的钢

变质处理：浇注前在熔融合金中加入占铝合金总重的2-3%的变质剂，从而细化组织的方法 原位析出：指在回火过程中合金渗碳体原位转变成特殊碳化物。 异位析出：指直接由α相中析出特殊碳化物。

二次淬火：在回火过程中从残余奥氏体中析出合金碳化物，从而贫化残余奥氏体中的碳和合金元素，导致

其马氏体转变温度高于室温，因而在冷却的过程中转变为马氏体。这种现象称为二次淬火。 调质钢：调质钢是指经过调质处理，即淬火并经高温回火后使用的结构钢。

高速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻模。

高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，

高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。

写出六个扩大奥氏体相区的元素. Ni Mn Co C N Cu

写出能与α-Fe形成无限固溶体的元素. Cr V

降低钢的Ms点的元素以碳最强烈,其次是.

Mn Si Cr Ni W Mo

电化学腐蚀的三个特点: 1存在两个区域：阴极区和阳极区，各自发生阴极和阳极反应。 2存在电流

分析比较：40Cr，40CrNi，40CrNiMo钢的淬透性，回火稳定性，塑韧性，回火脆性和经济性： 淬透性：40CrNiMo大于40CrNi大于40Cr 回火稳定性：40CrNiMo大于40CrNi大于40Cr 塑韧性：

回火脆性：40CrNi大于40Cr大于40CrNiMo 经济性：

简述共晶灰口铸铁和可锻铸铁的石墨化过程。

铸铁的石墨化过程.

灰口铸铁的石墨化:第一阶段:凡是发生在共析转变线P`S`K`以上的石墨化过程.

第二阶段:凡是发生在共析转变线P`S`K`以下的石墨化过程. 可锻铸铁的石墨化过程:第一阶段:白口铸铁加热至高温(950℃左右或更高)保温时,莱氏体中的渗碳体分解成奥氏体+石墨.

中间冷却阶段:若从900~950℃以较快速度(100℃/h)冷却的共析温度稍下(710~730℃)使奥氏体转变为珠光体就得到了以珠光体为基的可锻铸铁. 第二阶段石墨化:若继续在710~730℃进行低温阶段的石墨化使共析体中的渗碳体也发生分解,形成铁素体和团絮状石墨,最终便可得到以铁素体为基体的可锻铸铁.

什么是红硬性？为什么它是高速钢的一种重要性能？哪些元素在高速钢中有利于提高钢的红硬性？ 答：红硬性：在高温下保持高硬度的能力。在高速切削过程中，刀具的刃部温度可达600℃以上，并且要满足切削性能和耐磨性，这要求它必须具有红硬性。提高红硬性元素：C碳、W钨、Mo钼、V钒、Co钴、N氮。

高速钢18-4-1淬火后三次回火目的是什么？这种回火在组织上引起什么样的变化？

答：当回火温度500～600℃之间时，残余应力松弛，基体中析出了部分碳化物，使残余奥氏体中合金元素

及碳含量下降，Ms点升高。这种贫化的残余奥氏体，在回火后的冷却过程中，转变为马氏体，使钢的硬度也有所提高。为了降低残余奥氏体量，需增加回火冷却次数，三次回火后残余奥氏体量完全转变。

高速钢刀具在正常淬火后要进行560℃*1h三次回火，是否可以改为560℃*3h一次回火？为什么 由于高速钢中高合金度M的回火稳定性非常好，在560℃左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，产生硬化。同时在560℃左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态，一次回火使大部分Ar发生M转变.二次回火使第一次回火产生的淬火M回火并使Ar更多的转变成M。三次回火可将Ar控制在合适的量，并使内应力消除的更彻底。

试从合金化原理角度分析9Mn2V钢的主要特点。（10分）

1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；

2）Mn↓↓ MS，淬火后AR较多，约20~22%，使工件变形较小； 3）V能克服Mn的缺点，↓过热敏感性，且能细化晶粒；

4）含0.9%C左右，K细小均匀，但钢的硬度稍低，回火稳定性较差，宜在200℃以下回火；

5）钢中的VC使钢的磨削性能变差。

9Mn2V广泛用于各类轻载、中小型冷作模具。

对马氏体不锈钢4Cr13和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti这两个不锈钢进行下述简要对比： 1力学性能2耐蚀性3热处理方式4使用状态的组织5使用腐蚀介质条件

力学性能：M有高的强度和耐磨性，r具有高的塑性、焊接性好、韧度及低温韧度好易加工硬化 耐蚀性:M钢随碳含量的升高耐蚀性降低，Cr含量的升高耐蚀性提高，M钢的耐蚀性比A钢差

热处理方式：M钢1）软化处理：由于空冷即会产生马氏体转变所以要进行软化处理，1高温回火，将锻轧加热至700-800℃保温2-6h后空冷使M转化成S回，2完全退火，将工件加热至840-900℃后保温2-4h后炉冷至600℃后在空冷。2）调制处理，以获得高的综合机械性能，最终组织为保留M位向的S回。3）淬火低温回火，4Cr13的热处理通过淬火+低温回火，可获得高硬度和耐磨性。A钢1）固溶处理，将Wc《0.25%的钢加热到1000-1150℃，使K全部溶解到r中，然后快冷获得单相r固溶处理是r中最大粒度的软化处理，2）稳定化处理，将含Ti、Nb的r不锈钢经固溶处理后经850-900度保温1-4h后空冷，目的是使之析出TiC、NbC，抑制Cr23C6析出，从而达到纺织晶间腐蚀的最大效果，3)去应力处理是消除刚在冷加工或焊接后的残余应力的工艺，可降低晶间腐蚀倾向并提高钢抗应力腐蚀能力。

使用状态组织：M+F或M+K；A

使用耐腐蚀介质条件：M：制作抗弱腐蚀介质并承受冲击载荷的零件螺栓等；较高硬度和耐磨性好的医疗器械，不锈钢刀具。A:z制作化学工业的耐蚀材料，作腐蚀性溶液的容器；焊接性好。

高锰钢（ZGMn13）在Acm以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织。

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低于室温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奥氏体的合金度降低，Ms上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。

渗碳钢（成分、合金元素、合金化、工艺特点、参数、性能特点、表层组织）

?

渗碳钢的表层,内部组织;成分合金化;工艺特点;工艺参数

? 经过渗碳后的钢是一种很好的复合材料,表层相当于高碳钢而芯部是低碳钢

? 含碳量在0.12%~0.25%个别钢种可达到0.28%,合金元素Mn Gr Ni作用主要是提高淬透性使较大

尺寸的零件在淬火是芯部能获得大量的板条马氏体,还可改善渗碳层参数.Ti V W Mo可以阻止奥氏体晶粒在高温渗碳时的长大能细化晶粒.

? 一般渗碳零件的渗碳热处理温度为930℃左右.渗碳后淬火处理常有直接淬火,一次淬火和二次

淬火等方法.

试总结Ni元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。（10分）

答案要点：1）↑基体韧度 → Ni↓位错运动阻力，使应力松弛；