金属材料学复习题

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一、填空题

1、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称为合金元素,在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢称为合金钢。高合金钢:般指合金元素总含量超过 10% 的钢。一般指合金元素总含量在 5-10% 范围内的钢称为中合金钢。低合金钢:一般指合金元素总含量 <5% 的钢。微合金钢:合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.2% ,而能显著影响组织和性能的钢。

2、奥氏体形成元素使A3线降低,A4线升高,在较宽的成分范围内,促使奥氏体形成,即扩大了γ相区。根据Fe-Me相图的不同可分为:开启γ相区元素和扩展γ相区元素。 Ni,Mn,Co 属于开启γ相区合金元素,与γ-Fe无限固溶,使δ和α相区缩小。

C、N、Cu、Zn、Au属于扩展γ相区的元素,合金元素与α-Fe和γ-Fe均形成有限固溶体。

3、铁素体(α)稳定化元素使A4降低,A3升高,在较宽的成分范围内,促使铁素体形成,即缩小了γ相区。根据Fe-Me相图的不同,可分为:封闭γ相区(无限扩大α相区)和缩小γ相区(不能使γ相区封闭)。对封闭γ相区的元素,当合金元素达到某一含量时,A3与A4重合,其结果使δ相与α相区连成一片。当合金元素超过一定含量时,合金不再有α-γ相变,与α-Fe形成无限固溶体。

4、扩大γ相区元素降低了共析温度,缩小γ相区元素升高了共析温度。几乎所有合金元素都使共析S碳含量点降低,尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。共晶点E的碳含量也随合金元素增加而降低。

5、碳化物在钢中的稳定性取决于金属元素与碳元素亲和力的大小,一般来说,碳化物的生成热愈大,碳化物愈稳定。根据碳化物结构类型,分为简单点阵结构和复杂点阵结构。形成碳化物的结构类型与合金元素的原子半径有关,当r C/r M>0.59时,形成复杂点阵结构,当r C/r M<0.59时形成简单点阵结构。

6、强C化合物形成元素有钛、锆、铌、钒,中等强度的有钼、钨、铬,弱的有锰、铁,强碳化物形成元素总是优先与碳结合形成碳化物,若碳含量有限,较弱的碳化物形成元素将溶入固溶体中,碳化物稳定性愈好,溶解越难,析出越难,聚集长大越难。碳化物形成元素可提高碳在奥氏体中的扩散激活能,阻碍奥氏体晶粒的长大,非碳化合物形成元素对奥氏体晶

粒的长大作用。

7、合金钢中的相组成包括:固溶体,碳化物和氮化物,金属间化合物。

8、碳化物形成元素(如钒、钛、铬、钼、钨)如果含量较多,将使奥氏体向珠光体的转变显著推迟,但对奥氏体向贝氏体的转变的推迟并不显著,因而使这两种转变的等温转变曲线从“鼻子”处分离,而形成两个C形。当这类元素增加到一定程度时,在这两个转变区域的中间还将出现过冷奥氏体的亚稳定区。合金元素对马氏体转变温度Ms (起始转变温度)和Mn (终了转变温度)的影响也很显著,大部分元素均使Ms和Mn点降低,其中以碳的影响最大,其次为锰、钒、铬等;但钴和铝则使Ms和Mn点升高。

9、除Co外,几乎所有的合金元素使C曲线右移;其结果,降低了钢的临界冷却速度,提高了钢的淬透性;

10.选择零件材料的一般原则是满足使用性能要求、工艺性要求和经济性要求等。11、细化晶粒对钢性能的贡献是提高钢强度与塑性;提高钢淬透性的主要作用是使工件得到均匀而良好的力学性能,满足技术要求;减小工件淬火时的变形与开裂倾向。

12、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为 1.5% 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物。

13、选择零件材料的一般原则是使用性能要求、工艺性要求和经济性要求。

14、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;凡封闭γ区的元素使S、E点向左上方移动,例cr si mo等元素。S点左移意味着共析碳量减小,E点左移意味着出现莱氏体的碳含量减小。15、铝合金可分铸造铝合金和变形铝,变形铝又可分防锈铝、硬铝合金、

和超硬铝合金锻铝合金

16、H62是表示黄铜的一个牌号,主要成份及名义含量是62%c u38%z n的普通黄铜。

17、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti Nb V N等,这些元素的主要作用是析出碳(氮)化合物

18、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的微量杂质、要比

灰铁小得多。

19、铝合金热处理包括固溶处理和时效处理两过程,和钢的热处理最大区别是强化机理。

20、过渡族金属与碳的亲和力有强弱之分,Ti、Ta、Hf、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe 元素与碳的亲和力有强至弱的排列的次序 ti,zr,nb ,v,w,mo,cr,mn,fe ;其中ti,zr,nb,v是强碳化物形成元素; w,mo,cr 是中碳化物形成元素, mn,fe 是弱碳化物形成元素。

21、合金元素和铁形成无限固溶体的条件有三个方面,第一个条件是溶剂与溶质的点阵结构,第二个条件是原子尺寸因素,第三个条件是电子结构。

22、提高钢的淬透性的元素有除co外。

23、W18Cr4V是高速钢,其铸态组织是莱氏体,淬火组织是高合金马氏体,回火组织是高合金奥氏体。

24、N、C是间隙元素,由于N的原子半径小于C,所以N在α-Fe中的溶解度比C 高,另外由于Fe的晶格类型有α-Fe和γ-Fe之分,因此C、N元素在α-Fe的溶解度远远小于在γ-Fe中的溶解度。

25、含有强碳化物元素的淬火钢,在回火时,碳化物的形成方式一般有形核,形核形核三种,其中形核对钢的强韧性有较大的贡献。

26、淬火钢在较高温度下回火时,碳化物形成元素(Cr、Mo、W 、V、Nb)马氏体的分解,非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素对马氏体的分解有作用。

27、微量元素在钢中的有益效应,包括四个方面,即净化作用,变质作用控制杂质的形成作用,和作用。

28、间隙原子在α-Fe的扩散能力比在γ-Fe中要快的多,置换原子在铁中的扩散能力要比间隙原子几个数量级,并且在α-Fe中的扩散要比在γ-Fe中的扩散。

29、根据碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后断口颜色分为三大类:白口铸铁;麻口铸铁;灰口铸铁。灰铸铁金属基体根据共析阶段石墨化进行的程度不同可分为铁素体,铁素体+珠光体和珠光体三种。灰铸铁热处理的目的主要局限于消除内应力和改变铸件硬度两方面。灰铸铁的热处理主要是退火、正火和表面热处理。