内容发布更新时间 : 2024/12/28 15:30:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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工程材料习题集
第一章 钢的合金化基础
1合金元素在钢中有哪四种存在形式？
① 溶入α（铁素体）、γ（奥氏体）、M（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体； ② 形成强化相：碳化物、金属间化合物； ③ 形成非金属夹杂物；
④ 以游离状态存在：Cu、Ag。 2写出六个奥氏体形成元素，其中哪三个可无限溶解在奥氏体中？哪两个铁素体形成元素可无限溶解在铁素体中？
① 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu、C、N（锰、钴、镍、铜、碳、氮），其中Mn、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，Cu、C、N（铜、碳、氮）为有限溶解；
② Cr、V（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。 3写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。
① 非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、Cu、Co
4按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强的顺序写出钢中常见的四种碳化物的分子式。
① 碳化物由强到弱排列：（强）Ti、Nb、V、（中强）W、Mo、Cr、（弱）Mn、Fe ② 碳化物稳定性由弱到强的顺序：Fe3C→M23C6→M6C→MC
5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，而高锰奥氏体钢难于冷变形，容易加工硬化？奥氏体层错能高和低时各形成什么形态的马氏体？
① 镍是提高奥氏体层错能的元素，锰是降低奥氏体层错能的元素，层错能越低，越有利于位错扩展而形成层错，使交滑移困难，加工硬化趋势增大。
② 奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如Cr18-Ni8钢；奥氏体层错能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni合金。
6钢的强化机制的出发点是什么？钢中常用的四种强化方式是什么？其中哪一种方式在提高强度的同时还能改善韧性？钢中的第二相粒子主要有哪两个方面的作用？
① 强化机制的出发点是造成障碍，阻碍位错运动。
② 钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）、第二相强化、位错强化（加工硬化）。
③ 晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。 ④ 钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用的韧性指标有哪三个？颈缩后的变形主要取决于什么？
① 韧性指标：冲击韧度?k、平面应变断裂韧度KIC、韧脆转变温度Tk。
②
颈缩后的变形用?P表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。
8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢的塑性，钢中碳化物应保持什么形态？
① 细化晶粒对改善均匀塑性(εu)贡献不大，但对极限塑性(εT)却会有一定好处。因为随着晶粒尺寸的减少，使应力集中减弱，推迟了微孔坑的形成。
② 为了改善钢的塑性，充分发挥弥散强化的作用，钢中的碳化物（第二相）应为球状、细小、均匀、弥散地分布。
9改善延性断裂有哪三个途径？改善解理断裂有哪两种方法？引起晶界弱化的因素有哪两
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个？
① 改善延性断裂有三个途径：（1）减少钢中第二相的数量：尽可能减少第二相数量，特别是夹杂物的数量。细化、球化第二相颗粒。（2）提高基体组织的塑性：宜减少基体组织中固溶强化效果大的元素含量。（3）提高组织的均匀性：目的是防止塑性变形的不均匀性，以减少应力集中；碳化物强化相呈细小弥散分布，而不要沿晶界分布。
② 改善解理断裂有两种方法：（1）细化晶粒；（2）加入Ni元素降低钢的Tk。 ③ 引起晶界弱化的因素有两个：（1）溶质原子(P、As、Sb、Sn)在晶界偏聚，晶界能rg下降，裂纹易于沿晶界形成和扩展。（2）第二相质点(MnS、Fe3C)沿晶界分布，微裂纹易于在晶界形成，主裂纹易于沿晶界传播。
10为什么含碳量为0.75%的高速钢W18Cr4V铸态组织中会出现莱氏体？而含碳量为0.4%的马氏体不锈钢4Cr13为过共析钢？
① 铁素体形成元素W、Cr、V均使A3线上升，而且大多数元素均使ES线左移，所以含碳量为0.75%的高速钢W18Cr4V铸态组织中会出现莱氏体。
② 所有合金元素均使S点左移，降低了共析体中的碳含量，所以含碳量为0.4%的马氏体不锈钢4Cr13为过共析钢。
11合金元素从哪两个方面影响钢加热时奥氏体的形成过程？
① 加入了合金元素改变了临界点温度，S点的位置和碳在奥氏体中的溶解度，使奥氏体形成的温度条件和碳浓度条件发生了改变；
② 合金元素不仅本身扩散困难，而且还影响铁和碳原子的扩散，从而影响奥氏体化过程。
12合金元素对钢的C曲线有何影响？从而对钢的淬透性产生什么影响？如果合金元素存在于未溶碳化物中，对淬透性是什么影响？
① 几乎所有的合金元素（除Co外）都使C曲线右移，即减慢珠光体的形成速度；除Co、Al外，所有合金元素都使MS点下降，而使残余奥氏体量增多。
② C曲线右移的结果，降低了钢的临界冷却速度，提高了钢的淬透性。 ③ 合金元素只有淬火加热时溶入奥氏体，才能提高淬透性。未溶碳化物粒子可作为珠光体的核心，使淬透性下降。
13合金元素对MS点和残余奥氏体量有什么影响？如何减少钢中的残余残余奥氏体量？
① 钢中加入合金元素将使点Ms下降，而使残余奥氏体增多。 ② 冷处理、多次高温回火可减少钢中的残余残余奥氏体量。 14何为二次淬火？何为二次硬化？
① 二次淬火：高合金钢在回火过程中，由于从残余奥氏体中析出合金碳化物，造成残余奥氏体中碳和合金元素的溶解量减少，使其MS点升高，在随后的回火冷却过程中转变为马氏体。
② 二次硬化：在含W、Mo、V较多的钢中，回火后的硬度随回火温度的升高不是单调降低，而是在某一回火温度后，硬度反而增加，并在某一温度达到峰值。高温回火时从马氏体中析出高度分散的合金碳化物粒子所造成的。
15各加入何种合金元素可以分别减轻第一类回火脆性和第二类回火脆性？
① 加入Si，可使第一类回火脆性的温度向高温方向推移。 ② 加入合金元素Mo、W可以抑制第二类回火脆性。 第二章 构件用钢
1构件用钢对性能的要求中，以什么性能为主？什么性能为辅？构件用钢的力学性能有哪三大特点？
① 构件用钢以工艺性能为主，力学性能为辅。
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② 构件用钢的力学性能有三大特点：屈服现象、冷脆现象、时效现象。 2焊接脆性有哪四种？为什么从工艺性能方面考虑构件用钢应采用低碳钢？
① 焊接脆性有四种：马氏体转变脆性；过热及过烧脆性；凝固脆性；热影响区时效脆性
② 碳和合金元素增加钢的淬透性，对焊接性能不利，故构件用钢一般采用低碳、低合金钢。
3构件用钢发生大气腐蚀的微电池模型中，铁素体和碳化物分别是微电池的什么极？提高构件用钢耐大气腐蚀性能主要有哪三种途径？
① 铁素体基体的电极电势较低，为阳极；碳化物（第二相质点）的电极电势较高，为阴极。
② 减少微电池数量；提高基体的电极电势；利用钝化效应
4碳素构件用钢产量约占钢总产量的多少?分别写出一种常用的普碳钢和冷冲压薄板钢的钢号。
① 产量约占钢总产量的70%。
② 普碳钢Q235；冷冲压薄板钢08Al 5普低钢化学成分有哪五大特点？
① 低碳低合金元素。 ② 主加合金元素是Mn。
③ 辅加合金元素Al、Ti、Nb、V。加入微量的Ti、Nb、V，既可产生沉淀强化作用，还可细化晶粒。必须控制轧制温度。
④ 为改善钢的耐大气腐蚀性能，应加入少量Cu、P。
⑤ 加入微量稀土元素可以脱硫去气，净化钢材，并改善夹杂物的形态与分布。 6进一步提高普低钢力学性能有哪四种途径？
① 采用其它类型组织：低碳贝氏体，低碳索氏体，针状铁素体；采用控制轧制工艺 7低碳贝氏体型普低钢中， 加入合金元素Mo、B的目的是什么？采用控制轧制工艺为什么能细化铁素体晶粒？
① 加入能显著推迟珠光体转变而对贝氏体转变影响很小的合金元素，从而能保证在热轧空冷的条件下获得下贝氏体组织。采用Mo、B为基本成分，以保证得到贝氏体组织。
② 控制轧制必须将终轧温度控制在Ar3附近，以使铁素体可以在奥氏体晶内和晶界同时形核，从而细化铁素体晶粒。 第三章 机器零件用钢
1机器零件用钢对力学性能有哪四大要求？有哪两大主要工艺性能？按回火温度可以分为哪三类？
① 机器零件用钢对力学性能有四大要求：⑴因承受交变载荷作用，要求应有较高的疲劳强度；⑵承受短时超负荷作用，要求具有高的屈服强度、抗拉强度；⑶要求具有良好的耐磨性和接触疲劳强度；⑷由于机器零件上存在不同形式的缺口，会造成应力集中，易于产生低应力脆断。所以要求应具有较高的韧性(KIC、ak)，以降低缺口敏感性。
② 切削加工性能、热处理工艺性能
③ 淬火低温回火钢、淬火中温回火钢、淬火高温回火钢 2调质钢的组织有哪三大特点？
① 强化相为弥散均匀分布的粒状碳化物，可以保证有较高的塑变抗力和疲劳强度。 ② 组织均匀性好，减少了裂纹在局部薄弱地区形成的可能性，可以保证有良好的塑性和韧性。
③ 作为基体组织的铁素体是从淬火马氏体转变而来的，其晶粒细小，使钢的冷脆倾向
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