1、精選優質文檔-傾情為你奉上第一章 合金化合金元素: 特別添加到鋼中為了保證獲得所要求的組織結構從而得到一定的物理、化學或機械性能的化學元素。微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，當其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）時，會顯著地影響鋼的組織與性能，將這種化學元素稱為微合金元素。奧氏體形成元素:在-Fe中有較大的溶解度,且能穩定相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu；鐵素體形成元素: 在-Fe中有較大的溶解度，且能穩定相。如：V，Nb, Ti 等。原位析出: 元素向滲碳體富集，當其濃度超過在合金滲碳體中的溶解度時, 合金滲碳體就在原位轉變成特

2、殊碳化物如Cr鋼中的Cr：離位析出: 在回火過程中直接從相中析出特殊碳化物，同時伴隨著滲碳體的溶解，可使HRC和強度提高（二次硬化效應）。 如 V，Nb, Ti等都屬于此類型。2合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是鐵素體形成元素？哪些是奧氏體形成元素？哪些能在a-Fe中形成無限固溶體？哪些能在g-Fe 中形成無限固溶體？ 答：鐵素體形成元素：V、Cr、W、Mo、Ti、Al；奧氏體形成元素：Mn、Co、Ni、Cu能在a-Fe中形成無限固溶體：V、Cr；能在g-Fe 中形成無限固溶體：Mn、Co、Ni3簡述合金元素對擴大或縮小相區的影響，并說明利用此原理在生產中有

3、何意義？答：（1）擴大相區：使A3降低，A4升高一般為奧氏體形成元素分為兩類：a.開啟相區：Mn, Ni, Co 與 -Fe無限互溶.b.擴大相區：有C，N，Cu等。如Fe-C相圖，形成的擴大的相區，構成了鋼的熱處理的基礎。 （2）縮小相區：使A3升高，A4降低。一般為鐵素體形成元素 分為兩類:a.封閉相區：使相圖中區縮小到一個很小的面積形成圈,其結果使相區與相區連成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。b.縮小相區：Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等（3）生產中的意義：可以利用M擴大和縮小相區作用，獲得單相組織，具有特殊性能，在耐蝕

4、鋼和耐熱鋼中應用廣泛。4簡述合金元素對鐵碳相圖（如共析碳量、相變溫度等）的影響。答：答：1）改變了奧氏體區的位置2）改變了共晶溫度：（l）擴大相區的元素使A1，A3下降；(2)縮小相區的元素使A1，A3升高。當Mo>8.2%, W>12%,Ti>1.0%,V>4.5%,Si>8.5%，相區消失。 3.）改變了共析含碳量：所有合金元素均使S點左移。（提問：對組織與性能有何影響呢？）5合金鋼中碳化物形成元素（V，Cr，Mo，Mn等）所形成的碳化物基本類型及其相對穩定性。答：答：基本類型：MC型；M2C型；M23C6型；M7C3型；M3C型；M6C型；（強K形成元素形成

5、的K比較穩定，其順序為：Ti>Zr>Nb>V>W,Mo>Cr>Mn>Fe）各種K相對穩定性如下：MCM2CM6CM23C6M7C3M3C6主要合金元素（V，Cr，Ni，Mn，Si，B等）對過冷奧氏體冷卻轉變影響的作用機制。答：Ti, Nb, Zr, V：主要是通過推遲P轉變時K形核與長大來提高過冷的穩定性；W，Mo,Cr：1）推遲K形核與長大；2）增加固溶體原子間的結合力，降低Fe的自擴散激活能。作用大小為：Cr>W>MoMn：（Fe,Mn）3C,減慢P轉變時合金滲碳體的形核與長大；擴大相區，強烈推遲轉變，提高的形核功；Ni：開放相區，并穩

6、定相，提高的形核功（滲碳體可溶解Ni, Co）Co：擴大相區，但能使A3溫度提高（特例），使轉變在更高的溫度進行，降低了過冷的穩定性。使C曲線向左移。 Al, Si ：不形成各自K，也不溶解在滲碳體中，必須擴散出去為K形核創造條件；Si可提高Fe原子的結合力。 B，P，Re：強烈的內吸附元素，富集于晶界，降低了 的界面能，阻礙相和K形核。7合金元素對馬氏體轉變有何影響？答：合金元素的作用表現在：1） 對馬氏體點Ms- Mf溫度的影響；2） 改變馬氏體形態及精細結構（亞結構）。 除Al,Co 外，都降低Ms溫度，其降低程度：強CMnCrNiVMo,W,Si弱提高含量：可利用此特點使Ms溫度降低于

7、0以下，得到全部組織。如加入Ni,Mn,C,N等合金元素有增加形成孿晶馬氏體的傾向，且亞結構與合金成分和馬氏體的轉變溫度有關.8如何利用合金元素來消除或預防第一次、第二次回火脆性？答：1）低溫回火脆性（第I類，不具有可逆性）其形成原因：沿條狀馬氏體的間界析出K薄片；防止：加入Si, 脆化溫度提高300；加入Mo, 減輕作用。2)高溫回火脆性（第II類，具有可逆性）其形成原因：與鋼雜質元素向原奧氏體晶界偏聚有關。防止：加入W，Mo消除或延緩雜質元素偏聚.9如何理解二次硬化與二次淬火兩個概念的相關性與不同特點。答：二次硬化:在含有Ti, V, Nb, Mo, W等較高合金鋼淬火后，在500- 60

8、0范圍內回火時，在相中沉淀析出這些元素的特殊碳化物，并使鋼的HRC和強度提高。(但只有離位析出時才有二次硬化現象)二次淬火：在強K形成元素含量較高的合金鋼中淬火后十分穩定，甚至加熱到500-600回火時升溫與保溫時中仍不分解，而是在冷卻時部分轉變成馬氏體，使鋼的硬度提高。相同點：都發生在合金鋼中，含有強碳化物形成元素相對多，發生在淬回火過程中，且回火溫度550左右。不同點：二次淬火，是回火冷卻過程中Ar轉變為m，是鋼硬度增加。二次硬化：回火后，鋼硬度不降反升的現象（由于特殊k的沉淀析出）10一般地，鋼有哪些強化與韌化途徑？答1）強化的主要途徑宏觀上：鋼的合金化、冷熱加工及其綜合運用是鋼強化的主

9、要手段。微觀上：在金屬晶體中造成盡可能多的阻礙位錯運動的障礙；或者盡可能減少晶體中的可動位錯，抑制位錯源的開動，如晶須 。（主要機制有：固溶強化、細晶強化、位錯強化、“第二相”強化、沉淀強化、時效強化、彌散強化、析出強化、二次硬化、過剩相強化 ）2）韌化途徑：細化晶粒；降低有害元素的含量；防止預存的顯微裂紋；形變熱處理；利用穩定的殘余奧氏體來提高韌性；加入能提高韌性的M，如Ni, Mn；盡量減少在鋼基體中或在晶界上存在粗大的K或其它化合物相。第二章 工程結構鋼1 對工程結構鋼的基本性能要求是什么？答：（1）足夠高的強度、良好的塑性;（2）適當的常溫沖擊韌性，有時要求適當的低溫沖擊韌性;（3）良

10、好的工藝性能。2合金元素在低合金高強度結構鋼中的主要作用是什么？為什么考慮采用低C？答：為提高碳素工程結構鋼的強度，而加入少量合金元素，利用合金元素產生固溶強化、細晶強化和沉淀強化。利用細晶強化使鋼的韌-脆轉變溫度的降低，來抵消由于碳氮化物沉淀強化使鋼的韌-脆轉變溫度的升高。考慮低C的原因：（1）C含量過高，P量增多，P為片狀組織，會使鋼的脆性增加，使FATT50()增高。（2）C含量增加，會使C當量增大，當C當量>0.47時，會使鋼的可焊性變差，不利于工程結構鋼的使用。3什么是微合金鋼？微合金化元素在微合金化鋼中的主要作用有哪些？ 答：微合金鋼：利用微合金化元素Ti, Nb, V；主要

11、依靠細晶強化和沉淀強化來提高強度；利用控制軋制和控制冷卻工藝- 高強度低合金鋼微合金元素的作用：1）抑制奧氏體形變再結晶；2)阻止奧氏體晶粒長大；3)沉淀強化；4)改變與細化鋼的組織4低碳貝氏體鋼的合金化有何特點？解：合金元素主要是能顯著推遲先共析 F和P轉變，但對B轉變推遲較少的元素如Mo，B，可得到貝氏體組織。1）加入Mn, Ni, Cr等合金元素，進一步推遲先共析F和P轉變，并使Bs點下降，可得到下B組織；2)加入微合金化元素充分發揮其細化作用和沉淀作用；3)低碳,使韌性和可焊性提高。第三章 機械制造結構鋼1）液析碳化物：由于碳和合金元素偏析，在局部微小區域內從液態結晶時析出的碳化物。2

12、）網狀碳化物：過共析鋼在熱軋（鍛）加工后緩慢冷卻過程中由二次碳化物以網狀析出于奧氏體晶界所造成的。3）水韌處理：高錳鋼鑄態組織中沿晶界析出的網狀碳化物顯著降低鋼的強度、韌性和抗磨性。將高錳鋼加熱到單相奧氏體溫度范圍，使碳化物充分溶入奧氏體，然后水冷，獲得單一奧氏體組織。4）超高強度鋼：一般講，屈服強度在1 370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉強度在1 620 MPa（165 kgf/mm2）以上的合金鋼稱超高強度鋼。2 調質鋼、彈簧鋼進行成分、熱處理、常用組織及主要性能的比較，并熟悉各自主要鋼種。答：成分熱處理常用組織主要性能調質鋼0.300.50%C的C鋼或中、低合金鋼淬火與高溫

13、回火回火S或回火T較高的強度，良好的塑性和韌性彈簧鋼中、高碳素鋼或低合金鋼淬火和中溫回火回火T高的彈性極限，高的疲勞強度，足夠的塑性和韌性3液析碳化物和帶狀碳化物的形成、危害及消除方法。答：形成：均起因于鋼錠結晶時產生的樹枝狀偏析；液析碳化物屬于偏析引起的偽共晶碳化物（一次碳化物）；帶狀碳化物屬于二次碳化物偏析 （固相凝固過程中）危害：降低軸承的使用壽命，增大零件的淬火開裂傾向，造成硬度和力學性能的不均勻性（各向異性）消除方法： 1）控制成分（C，Cr%）；2）合理設計鋼錠，改進工藝；3）大的鍛（軋）造比來破碎碳化物；4）采用高溫擴散退火（1200左右）。 5.馬氏體時效鋼與低合金超強鋼相比，

14、在合金化、熱處理、強化機制、主要性能等方面有何不同？合金化熱處理強化機制主要性能馬氏體時效鋼1） 過大相區（Ni、Co）；2） 時效強化（Ni，Ti, Al, Mo, Nb ，Mo）；3） 為提高塑韌性，必須嚴格控制雜事元素含量（C,S,N,P）1）高溫奧氏體化后淬火成馬氏體（Ms:100150 ）；2）進行時效，產生強烈沉淀強化效應，顯著提高強度。 固溶強化冷作相變強化時效強化高強度，同時具有良好的塑韌性和缺口強度；熱處理工藝簡單；淬火后硬度低，冷變形性能和切削性能好；焊接性較好低合金超強鋼1）保證鋼的淬透性（Cr, Mn, Ni）；2）增加鋼的抗回火穩定性（V, Mo）；3）推遲低溫回火脆

15、性（Si）； 4）細化晶粒（V,Mo）。淬火 + 低溫回火或等溫淬火晶粒細化、沉淀硬化及亞結構的變化強度高；成本低廉；生產工藝較簡單；韌塑性較差；較大的脫C傾向； 焊接性不太好。3 高錳鋼在平衡態、鑄態、熱處理態、使用態四種狀態下各是什么組織？為何具有抗磨特性？答：平衡態組織：+ (Fe,Mn)3C； 鑄態組織：+碳化物；熱處理態組織：單相p；使用狀態下組織: 表面硬化層 + 內部 具有抗磨特性的原因：1)高沖擊和強擠壓下，其表面層迅速產生加工硬化，在滑移面上形成硬化層，即冷作硬化，使其具有抗磨性。2)加入2-4%的Cr或適量的Mo和V，能形成細小碳化物，提高屈服強度、沖擊韌性和抗磨性。4 G

16、Cr15鋼是什么類型的鋼？這種鋼中碳和鉻的含量約為多少？碳和鉻的主要作用分別是什么？其預先熱處理和最終熱處理分別是什么？答：高碳鉻軸承鋼 。C含量1%，Cr含量1.5%。 C的作用：固溶強化提高硬度; 形成碳化物。Cr的作用：提高淬透性、耐磨性、耐蝕性預先熱處理：（擴散退火，正火）+ 球化退火最終熱處理：淬火 + 低溫回火 +（穩定化處理 ）第四章 工具鋼3什么是紅硬性?為什么它是高速鋼的一種重要性能？哪些元素在高速鋼中提高紅硬性?答：紅硬性：在高的溫度下保持硬度的能力。提高熱硬性的元素有：W、Mo、V、Co、N (常與Al配合加入)。418-4-1高速鋼的鑄態顯微組織特征是什么？為什么高速鋼

17、在熱處理之前一定要大量地熱加工？答：鑄態組織：魚骨狀Le+黑色與白色組織鑄態高速鋼組織中粗大的共晶碳化物必須經過鍛軋將其破碎，是其盡可能成為均勻分布的顆粒狀碳化物。7高速鋼18-4-1的最終熱處理的加熱溫度為什么高達1280？在加熱過程中為什么要在600650和800850進行二次預熱保溫？答：加熱溫度高：為使奧氏體中合金度含量較高，應盡可能提高淬火溫度至晶界熔化溫度偏下（晶粒仍然很細，8-9級）。目標：淬火后獲得高合金的M組織，具有很高抗回火穩定性；在高溫回火時析出彌散的合金碳化物產生二次硬化，使鋼具有高的硬度和熱硬性。一次或兩次預熱：由于高合金的高速鋼導熱性差，為防止工件加熱時變形，開裂和

18、縮短加熱的保溫時間以減少脫碳。8高速鋼18-4-1淬火后三次回火的目的是什么?這種回火在組織上引起什么樣的變化？答：目的：一方面，增強二次硬化效果；另一方面，（主要）是為了利用二次淬火來降低殘余奧氏體含量，也間接地提高了性能。回火后的顯微組織為回火馬氏體加碳化物。第五章 不銹耐蝕鋼1）晶間腐蝕：晶界上析出連續網狀富鉻的 Cr23C6引起晶界周圍基體產生貧鉻區，貧鉻區成為微陽極而發生的腐蝕。2）應力腐蝕：奧氏體或M不銹鋼受張應力時，在某些介質中經過一段不長時間就會發生破壞，且隨應力增大，發生破裂的時間也越短； 當取消張應力時，腐蝕較小或不發生腐蝕。這種腐蝕現象稱為“應力腐蝕（破裂）”。 2從電化

19、學腐蝕原理看，采用哪些途徑可提高鋼的耐蝕性？答：1）使鋼表面形成穩定的表面保護膜；2）得到單相均勻的固溶體組織；3）提高固溶體（陽極）的電極電位。3 合金元素及環境介質對耐蝕鋼的耐蝕性的影響。答：合金元素：Cr決定和提高耐蝕性的主要元素；Ni可提高耐蝕性；C與Cr形成碳化物，降低耐蝕性；Mn，N提高高鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性；Mo提高不銹鋼的鈍化能力；Cu少量加入可有效地提高不銹鋼在硫酸及有機酸中的耐蝕性；Si提高在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中耐蝕性。環境介質：（1）氧化性介質如硝酸，NO3 是氧化性的，不銹鋼表面氧化膜容易形成，鈍化時間短。（2）在稀硫酸等非氧化性酸中，由于介質中溶有的氧量較低

20、，而SO4 又不是氧化劑，H+濃度又高，一般的鉻不銹鋼和Cr18Ni9型不銹鋼難以達鈍化狀態，因而是不耐蝕的。（3）強有機酸中，由于介質中氧含量低，又有H+存在，一般鉻和鉻鎳不銹鋼難鈍化，易被腐蝕。（4）在含有Cl*的介質中，Cl*容易破壞不銹鋼表面氧化膜，穿透過并與鋼表面起作用，產生點腐蝕。4奧氏體不銹鋼晶間腐蝕產生的原因，影響因素與防止方法。答：原因：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要是晶界上析出網狀富鉻的Cr23C6引起晶界周圍基體產生貧鉻區，貧鉻區的寬度約10-5cm，Cr<12%。在許多介質中沒有鈍化能力, 貧鉻區成為微陽極而發生腐蝕。影響因素：a.化學成分：加入Ti, Nb固C，使奧氏

21、體內固溶的C<0.03%以下。b.加熱溫度：550-800（650最敏感），T>800時K重溶；T<500，擴散困難。c.加熱時間：時間很長或很短，都難以存在晶間腐蝕。防止辦法：超低C；改變K類型；固溶處理；獲得+（10-50%）雙相組織。5 不銹鋼發生應力腐蝕破裂的產生原因，影響因素與防止方法。答：原因：不銹鋼在某些介質中受張應力時經過一段不長時間就會發生破壞。影響因素：介質特點，附加應力和鋼的化學成分。1）介質：含有Cl-和OH-腐蝕介質中特別敏感;2）應力：應力越大，越嚴重;3）介質溫度：溫度越高，越嚴重;4）不銹鋼組織與成分: 對應力腐蝕的影響. 防止措施：1）提高純

22、度（降低N, H以及雜質元素含量）；2）加入2-4%Si或2%Cu 或提高Ni%（>35%）； 3） 采用高純度15-25%F不銹鋼；4）采用奧氏體和鐵素體（50-70%）雙相鋼。第六章 耐熱鋼及耐熱合金1）蠕變極限：在某溫度下，在規定時間達到規定變形時所能承受的最大應力。 2）持久強度：在規定溫度和規定時間斷裂所能承受的應力（）。 4） 持久壽命：它表示在規定溫度和規定應力作用下拉斷的時間。2耐熱鋼及耐熱合金的基本性能要求有哪兩條？ 答：足夠高的高溫強度、高溫疲勞強度足夠高的高溫化學穩定性3、如何利用合金化（或怎么合金化）提高鋼的高溫強度？答：V，Ti 碳化物沉淀強化； Mo、W、Cr

23、固溶強化； B強化晶界。4耐熱鋼有哪些種類？答：（1）F-P 耐熱鋼，常用鋼種：12Cr1MoV，15CrMo, 12Cr2MoWVSiTiB（2）馬氏體耐熱鋼 ，鋼種：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV（3）工業爐用耐熱鋼，Fe-Al-Mn爐用耐熱鋼，Cr-Mn-C-N爐用耐熱鋼，高Cr-Ni奧氏體爐用耐熱鋼 （4）奧氏體耐熱鋼，分為三類:簡單奧氏體耐熱鋼（Cr18Ni9型奧氏體不銹鋼）;固溶強化型奧氏體耐熱鋼;沉淀強化型奧氏體耐熱鋼。 第七章 鑄鐵1名詞解釋：1）碳當量：一般以各元素對共晶點實際含碳量的影響, 將這些元素的量折算成C%的增減, 這樣算得的碳量稱為碳當量（C.E）2）共晶

24、度：鑄鐵含C量與共晶點實際含C量之比 , 表示鑄鐵含C量接近共晶點C%的程度。3、可鍛鑄鐵的成分與灰口鑄鐵相比，其生產分幾步？可鍛鑄鐵生產分兩步：1）生產白口鑄鐵；2）高溫G化退火（900-980度,15h ）第八章 鋁合金1以Al-4%Cu合金為例，闡述鋁合金的時效過程及主要性能（強度）變化。答：分為四階段：1） 形成溶質原子（Cu）的富集區GPI與母相（Al為基的固溶體）保持共格關系，引起的嚴重畸變，使位錯運動受阻礙，從而提高強度；2）GPI區有序化GPII區（） 化學成分接近CuAl2，具有正方晶格，引起更嚴重的畸變，使位錯運動更大阻礙，顯著提高強度；3）溶質原子的繼續富集，以及形成 已

25、達到CuAl2，且部分地與母相晶格脫離關系，晶格畸變將減輕，對位錯阻礙能力減小，合金趨于軟化，強度開始降低。4）穩定相的形成與長大 與母相完全脫離晶格關系，強度進一步降低。（這種現象稱為過時效）2 變形鋁合金分為幾類？說明主要變形鋁合金之間的合金系、牌號及主要性能特點。答：(1)非熱處理強化變形鋁合金 主要有防銹鋁合金：合金系：Al-Mn系 Al-Mg-（Mn）性能：耐蝕性好；塑性好（易加工成形）；焊接性好； 可利用冷加工硬化來提高強度 （2）熱處理強化變形鋁合金,（過飽和）固溶處理和時效處理； 主要有硬鋁、鍛鋁、超硬鋁合金：A 硬鋁：基本是Al-Cu-Mg合金；牌號性能低合金硬鋁（鉚釘硬鋁）

26、LY1，LY3，LY10合金Mg, Cu%較低，有較高塑性，但強度較低，時效速度慢。標準硬鋁LY11可淬火（過飽和固溶）時效，強度提高高合金硬鋁LY12具有良好的耐熱性，強度高，但塑性及承受冷熱加工能力差。耐熱硬鋁較多的Mn, Mg，強化相S，外，還有Al19Mg2Mn，可制做250-300 工作的飛機零件。B超硬鋁合金，Al-Zn-Mg-Cu系合金 性能：強度高（淬火+120時效），但抗蝕性差（包鋁），組織穩定性不好，工作溫度小于120C鍛鋁合金合金系：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu（普通鍛鋁合金）；Al-Cu-Mg-Ni-Fe（耐熱鍛鋁合金）性能：良好的熱塑性，較高的機械性能。3鑄造鋁合金主要分為幾類？說明主要鑄造鋁合金的合金系、牌號及主要性能特點。答：普通鍛鋁合金：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu 耐熱鍛鋁合金：Al-Cu-Mg-Ni-Fe 合金系牌號主要性能特點Al-Si系ZL1xx最好的鑄造性能、中等強度和抗蝕性，應用最廣泛。Al-Cu