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简答1．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γ-Fe 中形成无限固溶体？答：铁素体形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu。
能在a-Fe中形成无限固溶体：V、Cr；能在γ-Fe 中形成无限固溶体：Mn、Co、Ni2．简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响，并说明利用此原理在生产中有何意义？答：（1）扩大γ相区：使A3降低，A4升高一般为奥氏体形成元素。
分为两类：a、开启γ相区：Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶；b、扩大γ相区：有C，N，Cu等。
如Fe-C相图，形成的扩大的γ相区，构成了钢的热处理的基础。
（2）缩小γ相区：使A3升高，A4降低。
一般为铁素体形成元素。
分为两类:a、封闭γ相区：使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。
如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb；b、缩小γ相区：Zr，Nb，Ta，B，S，Ce 等。
（3）生产中的意义：可以利用M扩大和缩小γ相区作用，获得单相组织，具有特殊性能，在耐蚀钢和耐热钢中应用广泛。
3．简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等）的影响。
答：答：1、改变了奥氏体区的位置；2、改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；(2)缩小γ相区的元素使A1，A3升高。
当Mo>8.2%, W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%，γ相区消失。
3、改变了共析含碳量：所有合金元素均使S点左移。
4．合金钢中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本类型及其相对稳定性。
答：答：基本类型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（强K形成元素形成的K比较稳定，其顺序为：Ti>Zr>Nb>V>W,Mo>Cr>Mn>Fe）各种K相对稳定性如下：MC→M2C→M6C→M23C6→M7C3→M3C（高-------------------------低）5．主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）对过冷奥氏体冷却转变影响的作用机制。
机械制造基础名词解释简答题分析题Prepared on 22 November 2020名词解释1. 互换性：互换性是指在同一规格的一批零件或部件中任取一件，装配时，不需经过任何选择、修配或调整，就能装配在整机商，并能满足使用性能要求的特性。
2. 轮廓算术平均偏差Ra ：在一个取样长度内纵坐标值Z （x ）绝对值的算数平均值，用Ra 表示，即Ra=dx x Z lr lr |)(|10⎰或近似为=Z n n i |11∑=i | 3. 强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
4. 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。
5. 同素异晶转变：随温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。
6. 钢的热处理：钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期组织和性能的工艺。
7. 奥氏体：碳融入γ—Fe 中形成的固溶体称为奥氏体。
8. 合金钢：合金钢是为了改善钢的某些性能，在碳元素的基础上加入某些合金元素所炼成的钢。
9. 锻造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定的形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法，称为铸造。
10. 冷变强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标（弹性极限、比例极限、屈服点和强度极限）和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降，这种现象称为冷变形强化或加工硬化。
11. 金属的可锻性：金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。
12. 焊接性：金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
13. 刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度。
14.前角：在正交平面中测量的前面与基面间的夹角。
15.主偏角：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
16.工艺过程：生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
工程材料学简答题
1.钢中常存在的杂质元素有哪些？它们对钢的性能有何影响？
2.简述合金钢中碳化物形成规律。
3.总结合金元素对过冷奥氏体分解过程的影响。
4.什么叫钢的第一类回火脆性与钢的第二类回火脆性，各在什么条件下产生，如何减轻或消除？
5.Fe3C Cr23C6W6C VC 稳定性与硬度大小比较。
M3C < M7C3 < Cr23C6< M6C < M2C < MC 稳定性比较
Cr23C6型稳定性较Cr7C3高
Fe2Mo4C，Fe4Mo2C等的M6C型其稳定性高于Cr23C6.
6.何为调质钢，为什么其碳质量分数为中碳？
7.合金调质钢中常有哪些合金元素？各合金元素在合金调质钢中起什么作用？
8.φ10mm杆类零件受中等应变拉压载荷作用要求沿截面性能均一一致，材料有16Mn 45 40Cr T12 ，应怎样选材，编制简明工艺流程，说明各热处理工艺的主要作用，指出最终的组织。
9.什么是高Mn钢水韧处理
10.试述耐磨钢耐磨原理
11.衡量耐热钢热强性的两项指标
12.蠕变极限持久强度。
13.如何提高抗氧化性
14.亚共晶过共晶的石墨化
15.何谓球墨铸铁，球墨铸铁成分组织有何特点？可进行何种热处理。
16.高速钢必考 9SiCr W18Cr4V
17.陶瓷材料的组成相，玻璃相的作用。
18.陶瓷材料在常温下几乎没有塑性的原因。
合金钢的牌号命名练习题一、选择题1. 合金钢中，表示平均含碳量为0.45%的符号是（）。
A. 45B. 045C. 0045D. ④⑤2. 我国合金钢牌号表示方法中，合金元素以化学符号表示，其后面的数字表示该元素含量的（）。
A. 百分比B. 质量分数C. 质量百分比D. 重量比3. 下列合金钢牌号中，表示铬不锈钢的是（）。
A. 20Cr13B. 40CrC. 65MnD. 16Mn二、填空题1. 合金钢牌号“40Cr”中，“40”表示________，“Cr”表示________。
三、判断题1. 合金钢牌号中的数字越大，表示该合金元素的含量越高。
（）2. 合金钢牌号中的化学符号必须按照元素周期表的顺序排列。
（）3. 合金钢牌号“40Mn2”表示该钢种含有2%的锰元素。
（）四、简答题1. 请写出合金钢牌号“20CrMnTi”中各元素的化学符号及其含量。
2. 简述我国合金钢牌号命名的一般规则。
3. 请举例说明合金钢牌号中特殊合金元素的表示方法。
五、匹配题请将下列合金钢牌号与其对应的特性或用途进行匹配：A. 16MnB. 1Cr18Ni9TiC. 40CrD. 65Mn1. 用于制造弹簧2. 用于制造船舶、桥梁等结构件3. 用于制造耐腐蚀的化工设备4. 用于制造汽车齿轮六、名词解释1. 合金化2. 淬透性3. 腐蚀疲劳强度七、案例分析题1. 某一合金钢牌号为“30CrMnSiNi2”，请分析该牌号合金钢的成分特点及应用领域。
八、计算题1. 已知某合金钢的化学成分为：C 0.40%，Mn 1.20%，Si 0.30%，Cr 1.00%，Ni 0.60%。
请计算该合金钢的牌号。
2. 一批合金钢的牌号为“40Cr”，现测得其碳含量为0.42%，铬含量为0.80%，请判断这批合金钢是否符合标准。
九、应用题用于制造承受中等载荷的轴类零件。
用于制造在高温下工作的阀门。
2. 某企业需要一批具有良好焊接性能和耐腐蚀性能的合金钢，请给出建议的合金钢牌号及相应的焊接工艺要点。
第七章合金钢碳钢具备很多优点，在机器制造业中获得了广泛应用。
但是碳钢淬透性低、回火抗力差、不具备特殊的物理、化学性能，且屈强比低，约为0.6。
而合金钢屈强比一般为0.85～0.9。
在零件设计时，屈服强度是设计的依据。
所以，碳钢的强度潜力不能充分发挥。
为了满足使用要求，必须选用合金钢。
1、合金元素对钢中基本相有哪些影响？答：⑴与碳亲合力很弱的合金元素，溶入铁素体内形成合金铁素体，对基体起固溶强化作用，与碳不发生化合反应。
⑵与碳亲合力较强的合金元素，一般能置换Fe3C中的铁原子，形成合金Fe3C。
合金Fe3C较Fe3C稳定性略高，硬度较为提高，是低合金钢中存在的主要碳化物。
⑶与碳亲合力很强的合金元素，且含量大于5％，易形成特殊碳化物。
它比合金渗碳体具有更高的熔点、硬度、耐磨性和回火稳定性。
2、普通低合金钢与含碳量相同的碳素钢相比有什么特点？这类钢常用于哪些场合？钢中合金元素主要作用是什么？答：普通低合金钢是一种低碳、低合金含量的结构钢，其含碳量＜0.2％，合金元素含量＜3％。
与具有相同含碳量的碳素钢相比具有较高的强度，较高的屈服强度，因此，在相同受载条件下，使结构的重量减轻20～30％。
具有较低的冷脆转变温度（-30℃）。
普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
因此它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
钢中合金元素的主要作用：Mn—强化铁素体基体；V、Ti—细化铁素体晶粒，形成碳化物起弥散强化的作用；Cu、P—提高钢对大气的抗蚀能力。
3、普通低合金钢常用于哪些场合？对性能有何要求？如何达到这些性能要求？答：普通低合金钢主要用于桥梁、车辆、油罐以及工程构件。
由于它的工作环境大多在露天，受气温和大气中腐蚀性气体的影响较大。
因此对它的性能要求如下：良好的综合力学性能，σs＝350～650 MPa，δ＝16～23％，αk＝60～70 J/cm2；良好的焊接性、冷热加工性；较好的抗蚀性；低的冷脆转化温度，一般为-30℃。
为了达到这些要求，普通低合金钢碳含量低，一般为0.1～0.2％；合金元素含量低，一般＜3％。
主加元素Mn用来强化铁素体基体；辅加元素V、Ti用来形成碳化物起弥散强化的作用，同时细化铁素体晶粒；Cu、P用来提高钢对大气的抗蚀能力。
4、合金钢与碳钢相比，为什么它的力学性能好？热处理变形小？为什么合金工具钢的耐磨性、热硬性比碳钢高？答：合金钢中的合金元素能溶入铁素体基体起固溶强化作用，只要加入量适当并不降低钢的韧性；除了Co和Al外，其它合金元素均使C曲线右移，使合金钢淬火时临界冷却速度下降，淬透性提高，从而使力学性能在工件整个截面上均匀（特别是σs和αk）。
故合金钢力学性能好。
合金钢淬透性高，临界冷却速度小，故可用较小的冷却速度进行淬火，使热应力大大降低，所以，合金钢的热处理变形小。
合金工具钢中存在合金渗碳体和特殊炭化物，比碳素工具钢中的渗碳体具有更高的硬度和稳定性，弥散度高，故耐磨性高。
5、合金元素对淬火钢回火转变有何影响？答：合金元素对淬火钢回火转变的影响：⑴ 提高回火稳定性 在保持相同硬度的条件下，合金钢的回火温度比碳钢高，因此，内应力消除更充分一些，韧性也就更高一些。
⑵ 产生二次硬化 在500～600℃回火时，钢中强碳化物形成元素从马氏体中析出与母相保持共格关系的高度弥散的特殊碳化物（如Mo 2C 、W 2C 、VC 等），使强度、硬度反而提高。
此外，高合金钢淬火组织中残余奥氏体较多，且十分稳定，当加热到500～600℃时，特殊碳化物析出，使残余奥氏体中的碳和合金元素含量降低，M s 点提高，同时，残余奥氏体转变为马氏体，这种现象称为二次淬火，这是造成二次硬化的又一个原因。
⑶ 避免出现第Ⅱ类回火脆性 淬火合金钢在450～650℃回火后缓慢冷却，冲击韧性急剧下降。
为了避免第Ⅱ类回火脆性的产生，在此回火温度范围内回火后快冷，并且增加一次低于此温度的补充回火，以消除由于快冷造成的内应力。
另外还可以在钢中加入W1％或Mo0.5％，以防止第Ⅱ类回火脆性。
6、什么是渗碳钢？它的最终热处理采用何种热处理？获得的组织是什么？合金元素的主要作用是什么？答：进行渗碳处理的钢称为渗碳钢。
它的最终热处理为渗碳＋淬火＋低温回火。
获得的组织：表层是高碳回火马氏体＋渗碳体或碳化物；心部若淬透为低碳回火马氏体，若未淬透为少量低碳回火马氏体＋屈氏体＋铁素体。
渗碳钢中主加元素为Cr 、Ni 、Mn 、B 用于强化基体，提高淬透性；辅加元素为W 、Mo 、V 、Ti ，用于细化晶粒，它们形成的碳化物在高温渗碳时不溶解，有效抑制了渗碳时的过热现象。
7、渗碳钢主要应用在什么场合？工作状况如何？对原材料、力学性能、渗碳工艺性能有什么要求？答：渗碳钢主要用于制造汽车、拖拉机齿轮。
它的工作条件使齿轮受交变弯曲应力，由于接触应力很高，加工精度决定了齿轮啮合时不会是纯滚动，所以齿面还受很大的摩擦力。
对原材料要求：不允许有粗大的非金属夹杂物；对力学性能要求：渗碳层的硬度要高，一般为58～64HRC ，心部应具有较高的强度和硬度，一般σb ＝500～1200MPa ，硬度25～45HRC ；对渗碳工艺性能的要求：渗碳速度较快；渗碳层的成分要适当，为0.85～1.05％；成分过渡要平缓；过热敏感性要小；表层残余奥氏体量要少。
8、现有20CrMnTi 钢制造的汽车齿轮，要求齿面硬化层为1.0～1.2mm ，齿面硬度为58～62HRC ，心部硬度为35～40HRC 。
⑴ 确定齿轮生产工艺路线；⑵画出最终热处理工艺曲线；⑶ 说明热处理作用；⑷ 最终热处理获得的表层与心部组织。
答：⑴ 齿轮生产工艺路线：下料→锻造→正火→加工齿形→渗碳→预冷淬火→低温回火→喷丸→精磨⑵时间 温度（℃）20CrMnTi 齿轮最终热处理工艺曲线⑶正火：消除锻造应力；细化晶粒；降低硬度，改善切削加工性能。
预冷淬火＋低温回火：获得表层的高硬度；心部的高强度和高韧性。
喷丸：消除表面氧化皮，提高表面质量；使表面留存残余压应力，提高疲劳强度。
⑷表层：高碳回火马氏体＋渗碳体或碳化物；心部：低碳回火马氏体＋屈氏体。
9、什么是调质钢？它的化学成分有什么特点？主要应用于什么场合？对性能有何要求？答：经调质处理后使用的钢称为调质钢。
它的化学成分为中碳、低合金，碳含量一般为0.3～0.5％，合金元素含量＜5％。
主要用于制造轴类、曲轴类、连杆螺栓等重要零件，这些零件在工作时承受交变的弯曲、扭转、拉压、冲击等复杂应力。
对调质钢的性能要求：⑴具有良好的综合力学性能σb＝450～1000 MPa，δ≥10％，αk≥50 J/cm2；⑵良好的淬透性淬透性对材料的力学性能影响极大。
如45钢860℃油淬+560℃回火，￠20～40试样，σb=850MPa，σs=560MPa，αk=110J/cm2。
未淬透，σs/σb=0.65低，材料浪费大；￠5～10σb=1000MPa，σs=840MPa，αk=110J/cm2，淬透，σs/σb=0.84高，材料浪⑶避免高温回火脆性10、调质钢的最终热处理采用何种热处理？获得的组织是什么？常用调质钢的牌号有哪些？主加和辅加合金元素有哪些，要作用是什么？答：调质钢的最终热处理采用淬火+高温回火；组织是S回。
常用调质钢的牌号：40Cr、30CrMo、30CrMoTi。
调质钢的主加元素是Mn、Si、Cr、Ni及少量B，主要目的是提高钢的淬透性，强化基体；辅加元素是W、Mo、V、Ti，主要目的是细化晶粒，提高回火抗力；少量的B以进一步提高淬透性；W和Mo还可以防止第二类回火脆性。
11、现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性（200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨（54～58HRC），试问：⑴编写加工工艺路线和最终热处理工艺曲线；⑵说明预先热处理和最终热处理的作用和最终热处理后的组织。
答：⑴加工工艺路线为：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→喷丸时间40Cr机床主轴最终热处理工艺曲线⑵正火：消除锻造应力；细化晶粒；降低硬度，改善切削加工性能；为调质处理做好组织准备。
调质处理：获得综合力学性能。
最终组织：S回。
喷丸：消除表面氧化皮，提高表面质量；使表面留存残余压应力，提高疲劳强度。
12、为什么弹簧钢多采用Si作为主要合金元素？为何采用淬火＋中温回火？硬度能达到多少？常用的弹簧钢牌号有哪些？应用上有哪些特点？答：钢中加入Si可以提高淬透性，强化基体，并明显提高回火稳定性。
因为在马氏体分解过程中，必然伴随着碳化物的转变；在ε-Fe2.4C中能溶解Si，而Fe3C中却不能溶解Si，这样势必形成所谓高硅墙，阻碍ε-Fe2.4C向Fe3C转变，因而延缓了马氏体分解的速度，提高了钢的回火抗力。
同时使屈强比提高到接近于1，提高了强度利用率和弹簧的疲劳强度。
弹簧钢采用淬火后中温回火，可以获得具有较高的弹性极限、较高的疲劳强度以及一定的塑性和韧性的回火屈氏体组织。
硬度为38～50HRC。
常用的弹簧钢牌号有：65Mn、60Si2Mn，用于制造截面尺寸较大的弹簧，但热处理时有回火脆性和过热现象。
50CrV A、55SiMnV，用于制造高温、高负荷下工作的弹簧。
13、弹簧对材料的性能有何要求？弹簧的表面质量对其使用寿命有何影响？可采用哪些措施提高弹簧使用寿命？答：弹簧主要用做减震储能，因此要求具有高的弹性极限、屈强比和疲劳强度，以及一定的塑性和韧性。
弹簧一般是在动载荷下工作，受到反复弯曲或拉、压应力，因此表面若有裂纹、斑疤、夹杂及压入的氧化皮等，均会成为疲劳源，以致发生疲劳破坏，使弹簧的使用寿命降低。
提高弹簧使用寿命的措施：⑴材料选用上碳素弹簧钢采用中、高碳，碳含量一般为0.6～0.8％；合金弹簧钢碳含量一般为0.45～0.7％，保证弹簧具有一定的塑性和韧性，防止产生脆性断裂。
⑵合金元素的选用上主加合金元素Mn、Si、Cr，提高钢的淬透性，强化基体，提高屈强比；辅加元素W、V，减少脱碳和过热倾向，同时进一步提高淬透性、弹性极限、屈强比、耐热性和冲击韧性。
⑶最终热处理上采用淬火+中温回火，获得T回组织；表面进行喷丸处理，使工件表面留存残余压应力，提高疲劳极限。
14、滚动轴承钢的化学成分有何特点？为什么？常用的滚动轴承钢的牌号有哪些？答：化学成分特点：高碳含量约为0.95～1.15％；主加合金元素为铬含量约为0.40～1.65％。
高碳保证钢经热处理后具有高硬度和获得一定量的高耐磨性的合金碳化物。
主加合金元素Cr，以提高钢的淬透性并与碳形成合金渗碳体（Fe、Cr）3C，阻止奥氏体晶粒长大，淬火后获得细小的隐晶马氏体组织，提高钢的强度、韧性、接触疲劳强度。
但是Cr的含量过高，使残余奥氏体量增加，降低钢的强度和硬度。
