简答题
1.何谓铁素体形成元素？何谓奥氏体形成元素？并分别举例
答：（1）缩小γ区元素，铁素体形成元素。使A3↑，A4↓，γ稳定存在区缩小。当含有Cr,V,Mo,W,Ti,Al,Si 等元素时，能使γ区范围急剧缩小，以致达到某一元素的质量分数时，点A3与A4重合，γ区被封闭，超过此元素的质量分数时，则钢中在没有α-γ相变，所以室温下能获得单相的铁素体组织（2）扩大γ区元素，包括Cu，Ni，Co，Al等元素，使A3↓，A4↑，γ稳定存在区扩大。（Co除外）当W（Co）<45％时，点A3↑；W（Co）>45％时, A3↓;奥氏体稳定存在的区域扩大，这类元素称为奥氏体形成元素
2.低合钢高温回火脆性产生的原因是什么？如何防止和减轻？（都是晶界脆断）
答：1.第一类回火脆性指的是腐蚀在200-350℃之间回火时出现的低温不可逆回火脆性，且无论回火冷却速度快慢，均不可避免。产生原因：a. 200-350℃时，渗碳体薄膜在晶界形成，降低晶界强度。b.杂志元素P,S,Bi等偏聚晶界，降低晶界强度。Si对钢的回火稳定性有很好的一致作用。2.第二类回火脆性在450-650℃之间回火产生的高温可逆回火脆性，回火后慢冷产生，快冷抑制。产生原因：450-650℃时，杂质元素Sb,S,As等偏聚晶界或N,P,O等元素偏聚晶界，形成网状或片状化合物。
3.奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因是什么？如何减轻？
答：奥氏体不锈钢在450～850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶间腐蚀。焊接件中常常出现。
原因：晶界上析出Cr23C6，使周围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池。含碳0.003%时，钢中就出现晶间腐蚀。防止晶间腐蚀的措施：1）降低C含量；2)加入Ti、Nb能形成稳定K的元素。3)适当热处理工艺3.分析合金元素Si在下列钢中的主要作用：机械制造用弹簧钢60Si2Mn；低合金钢9SiCr （1）Si提高回火稳定性，使析出的碳化物不容易聚集，增加σs/σb比值（2）主要提高钢的淬透性，同时强化马氏体基体，提高回火稳定性。Si,Cr同时加入钢中则能降低钢的脱碳和石墨化倾向
4.为什么相同含碳量情况下，含碳化合物形成元素的合金钢比碳钢具有较高的回火稳定性答：因为强碳化形成元素在回火过程中阻碍了Fe,C原子的扩散，提高了马氏体和残余奥氏体分解温度，有碳化物形成元素的合金钢回火时，会析出弥散分布的碳化物，造成二次硬化现象，可提高回火后强度和硬度，提高钢对回火软化的抗力
5.为什么常用弹簧钢在淬火之后一般要进行中温回火？一般在什么温度范围内回火？为
了提高弹簧的使用寿命采取什么措施？
答：目的：追求高的弹性极限和疲劳极限，消除应力处理温度范围350℃-450℃，回火屈氏体组织（T和残余奥氏体），硬度40-45HRc；强化处理：弹簧经表面强化喷丸处理提高表面残余压应力，集中点的强度，延长弹簧的疲劳寿命。中温回火所得到的是屈氏体，有较高的弹性极限在此温度下回火所得到的弹簧极限最高，满足弹簧钢使用性能要求，故选择中温回火（以为表面承受的弹簧弯曲和扭转应力是最大的，故应从表面强化方向提高弹簧的寿命）
6.为什么不锈钢中含Cr量都超过12％，含Cr量为12％的Cr12MoV钢是否属于不锈钢，
为什么？不锈钢是否在任何介质中都是不锈的？
答：（1）在不锈钢中，铬的最小质量物质的量比计数，分数应为11.7％，但碳是钢中必须存在的元素，它可以与Cr形成Cr23C6的碳化物，按物质的量比计数，C与Cr的比例1:17，即钢中要17倍于C的Cr先被用来形成碳化铬，剩余Cr再进入固溶体，因此实际应用的不锈钢，其均匀铬的质量分数为13％或更大（2）Cr12MoV不属于不锈钢，属于冷模具钢因为Cr12MoV中的Cr是存在碳化物中，而不是存在固溶体中，只有当Cr存在于固溶体中才能引起不锈的作用
7.T10，T7钢号表示什么意思？为什么碳素工具钢只能用于制造内部受热程度极低的工具答：T10碳素工具钢，含C量为1.0％；T7含碳量为0.7％；T3,0.8%;T12,1.2%.优质碳素钢，碳素工具钢的缺点是红硬性差，经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的强度，但当温度高于250℃时，其硬度和耐磨性急剧下降，当温度达到500℃时，硬度已降到退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制造切削工具的使用，只能用于制造刃部受热程度较低的工具
8.何谓二次硬化？二次硬化产生的原因是什么？
答:在含W,Mo,V较多的钢中，回火的硬度随回火的温度的升高，不是单调降低，而是在某一回火温度后，硬度反而增加，并且某一温度（一般在550℃）到达峰值，这种在一定回火温度下硬度出现峰值现象称为二次硬化。原因：二次硬化是高温回火时从马氏体中析出的高温分散的合金碳化物粒子所造成的，这类碳化物粒子在高温下非常稳定，很不容易聚集长大，从而使钢具有很好的高温强度，这对高温下工作的钢，特别是告诉切削工具及热变形模具用钢，是极为重要的
9.何为铝合金的实效？说明实效强化的本质？
答：所谓实效是指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度下随时间增大而分解，导致合金强度和硬度增高的现象。其实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。在室温下，合金自发强度的过程称为自然时效，在某一人工加热温度下进行的时效过程则称人工时效
10.分析合金元素在下列钢中的主要作用：（1）机械制造用渗碳钢20Cr（2）奥氏体不锈钢
1Cr18Ni9Ti（3）9SiCr（4）W18Cr4V(5)Cr12MoV
答：（1）Cr，提高淬透性，保证热处理后心部强化并提高韧性，还能细化碳化物，提高渗碳层的耐磨性；（2）Cr，提高机体的电极电位，缩小γ区，当Cr含量很高时，就能得到单一的F组织，另外，Cr在氧化物介质中很易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐磨性大大加强，Ni，可扩大γ区，室温获得r组织，与Cr配合使用；（3）Cr，Si，提高淬透性，强化马氏体基体，提高回火稳定性（4）Cr，增加钢的淬透性，W 保证高红硬性的主要元素，形成碳化物，减少过热敏感性，提高强度硬度耐磨性（W高于20％，碳化物不均匀增加，强度塑性下降）V，显著阻碍r晶粒长大（5）Cr，形成碳化物，提高淬透性，回火稳定性，二次硬化，Ms点下降，残余奥氏体增多，可保证微小的体积变形，Mo,V,可提高淬透性和回火稳定性，碳化物可细化晶粒，改善碳化物不均匀性，提高韧性和强度
11.在实际生产中，用灰口铸铁制成的薄壁铸件上，常有一层硬度高的表面层（白口），致
使机械加工困难，指出形成高硬层得原因？改善方法？
答：原因：铸件冷却时，在表层和薄壁处，由于冷却速度较快，达不到石墨化，往往产生白口，碳以Fe3C 形式存在，导致组织硬化而脆加工性能差，易剥落；方法：去白口处理，软化退火，在850℃-950℃高温保持1-2h，以消除白口，降低硬度，改善加工性
12.何谓钢的过热敏感性？钢中加入哪些元素可以降低过热敏感性？并说明为什么
答：过热敏感性指钢在加热过程中，由于加热温度过高，晶粒迅速长大的性质。强碳化物形成元素均可降低钢的过热敏感性，如Nb,Ti,W,V因为这些强化碳化物形成元素存在时，会形成强碳化物，钢在加热时强碳化物分解温度较高，不易分解，钉扎在晶粒中，使晶界不易移动，防止温度过高，奥氏体晶粒迅速长大，而降低过热敏感性
13.钢中A形成元素（Ni,Mn）达到一定量时可以大大扩大γ区，甚至在室温下仍然保持奥
氏体组织，试问这有什么工业作用？
答：在工业上为了得到奥氏体型不锈钢，通常在钢中加入大量的Ni,Mn等奥氏体形成元素
14.合金钢和碳钢相比，强韧性要好，主要原因是什么？
答：合金钢实在碳素钢的基础上加入合金元素，可以细化晶粒、提高回火稳定性、改善基本韧性。细化K,而使R细小均布，降低回火脆性，进而提高了强韧性。
15.为什么滚动轴承钢的含碳量均为高碳？滚动轴承钢中常含有哪些合金元素？它们在滚
动轴承钢中的作用？
答：（1）滚动轴承钢含碳量高，属于过共析钢，高碳可以保证钢有高的硬度和耐磨性，实践证明，在同样硬度的情况下，在马氏体上有均匀细小的碳化物存在，比单纯马氏体的耐磨性高，为了形成足够的碳化物，钢中的含碳量不能艾迪，但过高的含碳量会增加碳化物分布的不均匀性，且易于生成网状碳化物，而使机械性能降低，故轴承钢含碳量在0.95%-1.15%（2）Cr,Mn,Si(3)Cr可提高钢的淬透性，钢中部分Cr溶于渗碳体，形成稳定的合金渗碳体，在淬火加热时溶解缓慢，可减少过热倾向，经热处理后可得到较细的组织；
碳化物能以细小质点均匀分布在钢中，即可提高钢的回火稳定性，又可提高钢的硬度，进而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度；Cr还可提高钢的耐磨蚀性能，但如果钢中Cr的质量分数过大时，大于1.65%，则会使残余奥氏体增多，使钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加碳化物的不均匀性，降低钢的韧性，对于大型的轴承，需加入Si,Mn进一步增加淬透性，Si0.40%-0.60%明显提高钢的强度和弹性极限
铸铁的石墨化阶段和影响因素？
Fe-G相图的规律结晶,石墨化过程可分为三个阶段:第一阶段（高温石墨化）: 由液体中直接结晶出一次石墨（GI）和通过共晶反应形成共晶石墨；第二阶段（中温石墨化）: 在1153 ～740℃范围缓冷,奥氏体中析出GⅡ；第三阶段（低温石墨化）: 740℃共析反应形成共析石墨,即 A →F+G共析
影响因素：1、冷却速度：V↓时，按Fe-G结晶；V↑、△T↑时，按Fe-Fe3C系结晶2、化学成分：1）C、Si强烈促进石墨化；Al、Cu、Ni、P等非K形成元素都能促进石墨2） Mn、Cr、Mo、W、V 等K形成元素及S都阻碍石墨化进行；3）铸铁的过热和高温静置的影响：在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，提高高温静置的时间，都会导致铸铁中石墨基体组织的细化，使铸铁强度提高
16.说明下列钢的主要用途和钢号后括号中的合金元素在钢中的主要作用
答：(1)20CrMnTi(Cr):渗碳钢（制造各类工具和耐磨性）其中运输冶金采矿化工设备的普通减速机小齿轮{提高钢的回火稳定性，硬度，耐磨性和耐腐蚀性} Cr提高淬透性，部分Cr可形成（FeCr）3C减少过热倾向；（2）1Cr18Ni9Ti不锈钢，可制造各种在腐蚀介质中工作的管，阀门，吸收塔，及存储和运输酸类用的容器等。Cr决定不锈钢耐蚀性能的主要因素，提高固溶体的电极电位，形成氧化物（钝化膜）提高耐腐蚀性；Ni可扩大γ相区，室温获得γ组织（3）Cr12MoV冷模具钢，可做冷冲模，冷挤压模等，Cr提高钢的回火稳定性和回火温度（240-270℃回火）有利于充分消除淬火应力，使σk提高，而又不至降低温度（4）65Mn:Mn 模具钢，制造截面小于25mm螺旋弹簧板弹簧，Mn提高淬透性，强化铁素体，回火稳定性，相同回火温度下存在的较高强度和硬度
17.T9钢制造的道具受热到200℃—250℃，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢
制造的工具，其刃部受热到230℃—250℃，硬度不低于60HRc,耐磨性较好，还可以正常工作，为什么？
答：T9钢红硬性较低，受热到200℃-250℃时，硬度和耐磨性迅速下降，失去工作能力，而9SiCr钢为合金刃具钢，由于合金元素的加入，均提高钢的淬透性和红硬性，使钢的硬度，耐磨性提高
18.在材料库存中存有45、20CrMnTi、W18Cr4v、GCr15、60Mn、1Cr13、T12.现在要制作垫
锻模、曲轴、高速车刀、弹簧和手锯条。试选用材料，并说明应采用何种方法及使用状态下的显微组织
答：垫锻模：3Cr2W18V 高温淬火+高温回火；淬火：M+rR+k回火：S回+rR+K
曲轴：45钢热处理：淬火+高温回火；淬火：M回火：回火S
高速车刀：W18Cr4v；球化退火+高温淬火+三次回火；淬火：M+K+rR 回火：回火M+未溶K+rR
弹簧：60Mn;热处理：淬火+中温回火；淬火：栾晶M+rR回火：回火T
手锯条：T12：不完全淬火+低温回火淬火：隐晶M+未知K。回火：回火M+K
19.分析说明制造汽车覆盖许多用低碳钢（c<0.2％）制造机器零件（如机床主轴）多用中
碳钢，制造工具（如锉刀）多用高碳，而c>1.3％的铁碳合金工业上很少应用的原因？答：（1）汽车覆盖多事冷变形加冲压出来的，所以要求很好的塑性变形，而低碳钢的形成α-固溶体是软相，具有很好的塑性变形能力（2）机器零件既要求强度硬度又要求一定的塑性和耐韧性，即综合性能好（3）工具钢要受到工件的压力，摩擦力，要求硬度和耐磨性好,利用Cm的硬度耐磨（T18-T13）（4）C>1.3时，含有很多的Cm，Cm是硬脆相。
20.指出下列零件最佳的制造材料：
答：1机床床身：灰铸铁，具有良好的抗震性2汽车板簧：弹簧钢因弹簧钢有吸收能量和缓和机械的震荡和冲击作用3凸轮轴：调制钢高的屈服强度和疲劳极限，良好的冲击韧性和塑性轴的表面和局部有一定的耐磨性4铣刀：高速钢，广泛用于制造尺寸打切削速度大，负荷重及工作温度高的各种加工工具5拉丝模；冷作模具用钢，有更高的耐磨性较高的韧性
21.说明下列钢号代表的意义：1）T13：碳素工具钢含碳量为 1.3%2）35CrMo：调制钢
C=1.2%,Cr=1.2%,Mo=1.5%3）Cr12MoV：合金工具钢，轴承钢，含C>1.0%，Cr=1.2%,M oV<1.5% 4）Q450:普通碳素钢，屈服强度是450MPa 5）HT100：灰铸铁最低抗拉强度是100MPa6）QT100-17:球墨铸铁抗拉强度100MPaδ=17% 7)45:优质碳素结构钢含碳量0.45% ,HT100(灰铸铁)，抗拉强度>=100MPa 8）60Si2Mn；9）T12；10）Q350
22.现有20CrMnTi钢制造的汽车齿轮，其加工工艺路线为：铸造-热处理-机加工-热处理-
精加工，试分析两次热处理工艺名称及作用
答：热处理1：正火或调质，细化晶粒，消除锻后缺陷组织，为后续热处理作准备，有利于车削加工；热处理2：渗碳淬火+低温回火，提高表面硬度、耐磨性，延长使用寿命，保持心部韧性
23.合金钢的热处理工艺与C钢相比有什么不同?
答：合金钢是碳钢中加入了合金元素，因为合金元素扩散比c慢得多，A均匀化时间比较长，所以合金钢加热处理时的：1.保温时间比碳钢的长，2.温度高，3.速度小，4.预热、预冷（减少高温停留时间，防止氧化和脱碳）
24.工业上钢铁材料常见的腐蚀破坏类型主要有哪几种？
答：(1)一般腐蚀（连续腐蚀）：一般腐蚀，金属裸露表面发生面积的较为均匀的腐蚀，虽降低构件受力有效面积及其使用寿命，但比局部腐蚀的危害性小(2)晶间腐蚀：指沿晶界进行的腐蚀，使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大，它可以使合金变脆或丧失强度，敲击时，失去金属声响，易造成突然事故。晶间腐蚀位A不锈钢的主要腐蚀形式，这是由于晶界区域与晶内成分或应力有差别。引起晶界区域电极电势显著降低而造成的电极电势的差别所致。(3)点腐蚀：发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式。产生原因：在介质的作用下，金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的，或者在含有Crl的介质中材料表面缺陷疏松及非金属夹杂物等都可引起点腐蚀。点腐蚀形成后能迅速地向深处发展，最后穿透金属。点腐蚀危害性很大，尤其是对各种容器是极为不利的。出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆，以避免腐蚀加深。(4)应力腐蚀：金属在腐蚀介质及拉应力（外加应力或内应力）的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的，也有穿晶的，这是一种危险的低应力脆性断裂。在氮化物，碱性氮氧化物或其他水溶性介质中常发生应力腐蚀，在许多设备的事故中占相当大的比例。(5腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质及变应力作用下发生的破坏.其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹，显著降低钢的疲劳强度，导致过早断裂。腐蚀疲劳不同于机械疲劳，它没有一点的疲劳极限，随着循环次数的增加，疲劳强度值是下降的。
25.在材料库中有40Cr,20CrMnTi,GCr15,Cr12MoV,60Si2Mn,4CrB,现要制作冷冲模，凸轮
轴，轴承，合金刃具钢，试选用材料并说明应采用何种热处理及使用状态下的显微组织冷冲模: Cr12MoV热处理方法：铸造+锻造+球化退化+淬火+回火铸造组织：Ld，锻造淬化K 球化退化：S+K;淬火：M+K+rR；回火：回火S+K+rR;65Mn:热处理，淬火+中温回火；淬火：栾晶M+rR回火：回火T凸轮轴,曲轴：40Cr热处理：淬火+高温回火，淬火：M；回火：回
火S轴承: GCr15热处理：球化退火+淬火+低温回火；球化退火：粒状；淬火：隐晶M+K+Rr;回火：回火T合金刃具钢：9SiCr球化退火+淬火+回火；淬火：隐晶M+K；回火：回火S+K 26.用W18Cr4V钢制作盘型铣刀试安排其加工工序的目的，画出热处理工艺曲线并回答下列
问题（2）使用下的显微组织是什么（3）W,Cr,V合金元素的主要作用是什么？（4）W18Cr4V 的Aan在在800℃左右，但淬火加热温度在1200-1250℃，淬火加热温度为什么这么高？
（5）常用5600℃三次回火为什么？能否一次长时间回火代替？
答：（1）工艺曲线：下料-锻造-球化退火-机加工-淬火-三次回火-喷砂-磨削-蒸汽处理。（有图）球化退火：既调整硬度便于切削加工，又调整组织为淬火作准备；淬火：提高材料硬度强度；回火：尽可能减少rR，并使钢在回火过程中获得高的热硬性（2）组织：回火M+细小分布均匀的K+少量Rr(3)W:提高钢的硬性，减少过热敏感性，提高强度，硬度，耐磨性；Cr：增加钢的淬透性，改善耐磨性，提高硬度；V：显著阻碍r晶粒长大；VC-1200℃左右casino开始明显溶解，硬度，耐磨性，韧性提高，引起二次硬化（4）高速钢的淬火加热温度尽量高些，这样可以使较多的W,V（提高刃具热硬性的元素）融入奥氏体中。在1000℃以上加热淬火W,V在奥氏体中溶解度急剧增加；在1300℃左右加热，各合金元素在奥氏体中的溶解度也大为增加
27.W18Cr4V钢的淬火加热温度高达1280℃，若以一般工具钢Ac1+(30-50℃)的方法来确定
其淬火加热温度，淬火后W18Cr4V制造的刃具能否达到要求的性能？为什么？用W18Cr4V制造盘型铣刀，其最终热处理工艺曲线？试分析淬火特点和回火特点？
答：（1）不能达到要求，温度较低，不能使足够的合金元素融入奥氏体，使其达到不到所要求的性能（2）回火：三次回火：第一次：只对淬火M起回火作用，在回火冷却过程中发生rR的转变，同时产生新的内应力；第二次：没有彻底转变的rR继续发生新的转变，有产生新的内应力；第三次：因高速钢的Ms和Mf点很低，淬火后rR多大35%，三次回火后仍保留1-2%，与此同时，是K析出量增多，产生二次硬化现象，提高了刃具使用性能
28.T18淬火分别在200℃，400℃，600℃回火又得到什么组织？
答：200℃回火M，400℃回火T，600℃回火S
29.Cr12MoV钢是什么钢？Cr12MoV钢作为一种莱氏体钢，为什么铸造后要经过成分铸造？
该钢常规热处理工艺是什么？得到什么组织？
答：（1）合金工具钢（足够的韧性和疲劳抗力，热处理变形小）（2）钢的淬透性，淬火回火的硬度，耐磨性，强度均比Cr12高。力学性能：硬度：退火，255-207HB，压痕直径3.8-4.2mm，淬火=58HRC (3)淬化K。莱氏体钢铸造后易形成大块（片）状K，锻造淬化K，降低脆性，提高钢的使用性能（4）热处理：a.淬火950-1000℃油冷b.淬火1020-2000℃，回火2h（5）组织：细粒状P+K;a.一次硬化，低温淬火（1030℃）+低温回火b.二次硬化：高温淬火（1115-1118℃）+高温回火
30.说明下列零件的淬火及回火温度，回火后得到的组织和硬度？
答1）45钢小轴：840℃淬火+500℃回火，29HRC左右。回火S（2）60钢弹簧：850℃淬火+380℃回火，42HRC 左右，回火T（3）T12钢：800℃淬火+200℃回火，62HRC左右，回火M
31.A形成元素扩大γ区，稳定A体，F形成元素缩小γ区，但除了Co、Al等少量元素外，
几乎所有Me都使“C”曲线右移，起了稳定过冷A体的作用，如何理解?
答：使C曲线向右移动，即减慢珠光体类型转变产物的形成速度，使马氏体转变速度下降，而是rR升高，进而保持过冷A的稳定性
32.对一般结构钢的成分设计时，要考虑其MS点不能太低，为什么?
答：对于结构钢的成分设计时需要加入合金元素，使Ms点下降，则会增加rR,A过量时钢的硬度下降，疲劳抗力下降，所以要考虑Ms不能太低。
33.为什么Si对钢的低温回火稳定性有很好的作用？
答：Si可以显著减慢M的分解速度，Si、Fe的结合力大于Fe、C的结合力，则Si对钢的低温回火稳定性有很好的作用。
34.有些零件为什么要经过调质处理，而不直接正火态？
答：有些零件需要的是既有高的强度还有良好的塑性和韧性，具有良好的综合力学性能，则调质处理（即淬火+高温回火），得到回火S组织。正火态组织是F+P，不满足要求。
35.机械零件钢的合金化特点？
答：1.主要加入的合金元素：Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti、B 2.加入一种或多种，加入一种很难全面改进性能 3.合金元素的作用：a.提高淬透性：Cr、Mn、Ni——主加元素，起主导作用 b.降低钢的过热敏感性：Mn、W、V、Ti、B——辅加元素 c.增加回火稳定性Mo、W、V、Ti、B——通常千分之一。 d.强化F和延迟其软化过程 e.提高活消除第二类回火脆性的敏感性。
选择题
(1)对于可用热处理强化的铝合金，其热处理方法是：固溶+时效(2)T12正常淬火后的组织是：M+A+K (3)拖拉机和坦克履带受严重的磨损与强烈的冲击，其选材和热处理应为：2GMnB水韧处理（4)1Cr18Ni9Ti 进行固溶处理的目的是：提高耐蚀性 (5）普通灰口铸铁的机械性能主要取决于：基体组织(6)强化铸铁铝合金的途径是：固溶+时效
(7)汽车，拖拉机传动齿轮要求表面具有高耐磨性，心部具有良好的强韧性，应选用：20CrMnTi (8)直径为10mm的45号钢棒，加热到850℃水淬，其显微组织：M+A (9) 灰口铸铁孕育处理的石墨形貌：细片状
齿轮：20CrMnTi、渗碳钢、C=0.2%,Cr、Mn、Ti<1.5%。
渗碳+淬火+低温回火→回火M
连杆：40Cr,调质钢，C=0.4%,Cr<1.5%
调质处理（淬火+高温回火）→回火S+rR
弹簧：65Mn 弹簧钢，C=0.65%，Mn<1.5%
淬火+中温回火→回火T+rR
冷冲压模具：Cr12MoV冷变形模具钢，C>1%,Cr=12%,MoV<1.5%
淬火+低温回火→回火M+K+rR
滚动轴承：GCr15Mo轴承钢 C=1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%
球化退火+淬火+低温回火→回火M+K
车刀：W6Mo5Cr4V2高速钢 W=6%,Mo=5%,,Cr=4%,V=2%
淬火+500°C三次回火→回火M+K
锉刀：T10 碳素工具钢：C=1%
淬火+低温回火→回火M+K
热锻模具：5CrMnMo 热变形模具钢，C=0.5%Cr、Mn、Mo<1.5%
淬火+高温回火→回火S+rR(少量)
第一章钢的合金化基础 1、合金钢是如何分类的？ 1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为510%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。 2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。 3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢 2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？ 奥氏体稳定化元素, 主要是、、、C、N、等 铁素体稳定化元素, 主要有、、W、V、、、、B、、等 3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？ 1) 碳化物形成元素：、、、V、、W、、、等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。 2) 形成碳化物的规律 a) 合金渗碳体——与碳的亲和力小，大部分溶入α或γ中，少部分溶入3C中，置换3C中的而形成合金渗碳体（）3C; 、W、少量时，也形成合金渗碳体 b) 合金碳化物——、W 、含量高时，形成M6C(24C 42C)23C6(21W2C6 2W21C6)合金碳化物 c) 特殊碳化物——、V 等与碳亲和力较强时 i. 当<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）、M2C。 . 当>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。 ★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？ 1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属； 2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度； 3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子； 4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。 有效方法：淬火+回火，钢淬火形成马氏体，马氏体中溶有过饱和C和元素，产生很强的固溶强化效应，马氏体形成时还产生高密度位错，位错强化效应很大；是形成许多极细小的取向不同的马氏体，产生细晶强化效应。因此淬火马氏体具有很高强度，但脆性很大，淬火后回火，马氏体中析出碳化物粒子，间隙固溶强化效应虽然大大减小，但产生很强的析出强化效应，由于基体上保持了淬火时细小晶粒，较高密度的位错及一定的固溶强化作用，所以回火马氏体仍具有很高强度，并且因间隙固溶引起的脆性减轻，韧性得到改善。 ★5、固溶强化、二次硬化、二次淬火、回火稳定性的含义。 1) 固溶强化：当溶质原子溶入基体金属形成固溶体能强化金属。 2) 二次硬化：在含、W、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, 而是在某一温度后硬度反而增加, 并在某一温度(一般为550℃左右)达到峰值。这种在一定回火温度下硬度出现峰值的现象称为二次硬化 3) 二次淬火：通过某种回火之后，淬火钢的硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次淬火。
东北大学继续教育学院 工程材料学基础试卷（作业考核线上2） A 卷（共 3 页）总分题号一二三四五六七八九十得分 一、填空（每空1分，共20分） 1.位错是（线）缺陷、晶界是（面）缺陷。 2.碳在-Fe中形成的间隙固溶体称为（铁素体），它具有（ BCC（或体心 立方））晶体结构。 3.材料在受外力时表现的性能叫做（力学性能），又叫（机械性能）。 4.铝合金的时效方法可分为（自然时效）和（人工时效）两种。 5.固态物质按照原子在空间的排列方式，分为（晶体）和（非晶体）。 6.多数材料没有明显的屈服点，因此规定拉伸时产生（0.2%）残余变形所对应的 应力为（屈服强度）。 7.BCC晶格中，原子密度最大的晶面是（110 ），原子密度最大的晶向是 （ <111> ）。 8.共析钢过冷奥氏体的高温分解转变产物为（），中温分解转变产物为 （）。 9.-Fe和-Fe的晶体结构分别为（）和（）。 10.含碳量为0.0218%~2.11%称为（），大于2.11%的称为（）。 二、判断题（每题2分，共20分） 1.所有金属材料都有明显的屈服现象。（）
2.伸长率的测值与试样长短有关。（） 3.凡是由液体转变为固体的过程都是结晶过程。（）。 4.材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。（） 5.晶体具有固定的熔点。（） 6.结晶的驱动力是过冷度。（） 7.珠光体的形成过程，是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体的过程。（） 8.铸铁在浇注后快速冷却，不利于石墨化，容易得到白口。（） 9.材料愈易产生弹性变形其刚度愈小。（） 10.各种硬度值之间可以进行互换。（） 三、选择题（每题2分，共20分） 1.钢的淬透性主要取决与（d ）。 （a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。 2.二元合金在发生L→+共晶转变时，其相组成是（ c ）。 (a) 液相；（b）单一固相；(c)三相共存；（d）两相共存 3.在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（ c ）。 （a）（100）（b）（110）；(c)（111）；（d）（121） 4.材料刚度与（ a ）有关。 (a)弹性模量；(b)屈服点；(c)抗拉强度；（d）伸长率 5.晶体中的位错属于（ c ）。 （a）体缺陷；（b）面缺陷；(c)线缺陷；（d）点缺陷 6.珠光体是（a ）。 （a）二相机械混合物；（b）单相固溶体；(c)金属化合物； 7.45钢是（b ）。
金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。
工程材料学基础复习题 一、填空 1. 位错是（线）缺陷、晶界是（面）缺陷。 2. 碳在-Fe 中形成的间隙固溶体称为（铁素体），它具有（BCC（或体心立方））晶体结构。 3. 材料在受外力时表现的性能叫做（力学性能），又叫（机械性能）。 4. 铝合金的时效方法可分为（自然时效）和（人工时效）两种。 5. 固态物质按照原子在空间的排列方式，分为（晶体）和（非晶体）。 6. 多数材料没有明显的屈服点，因此规定拉伸时产生（0.2% ）残余变形所对应的应力为（屈服强 度）。 7. BCC 晶格中，原子密度最大的晶面是（（110 ）），原子密度最大的晶向是 （<111> ）。 二、判断题 1. 所有金属材料都有明显的屈服现象。（） 2. 伸长率的测值与试样长短有关。（） 3. 凡是由液体转变为固体的过程都是结晶过程。（）。 4. 材料的强度与塑性只要化学成分一定，就不变了。（） 5. 晶体具有固定的熔点。（） 6. 结晶的驱动力是过冷度。（） 7. 珠光体的形成过程，是通过碳的扩散生成低碳的渗碳体和高碳的铁素体的过程。（）三、选择题1. 钢的淬透性主要取决与（D ）。 （a）含碳量；（b）冷却介质；（c）冷却方法；（d）合金元素。 2. 二兀合金在发生L T +共晶转变时，其相组成是（C ）。 （a）液相；（b）单一固相；（c）三相共存；（d）两相共存 3. 在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（C ）。 （a）（100）（b）（110）；（c）（111）；（d）（121） 4. 材料刚度与（A ）有关。 （a）弹性模量；（b）屈服点；（c）抗拉强度；（d）伸长率 5. 晶体中的位错属于（C ）。 （a）体缺陷；（b）面缺陷；（c）线缺陷；（d）点缺陷 6. 珠光体是（A ）。 （a）二相机械混合物；（b）单相固溶体；（c）金属化合物； 7. 45 钢是（B ） （a）碳素结构钢；（b）优质碳素结构钢；（c）碳素工具钢；（d ）碳素铸钢 四、名词解释 同素异构：有些物质在固态下其晶格类型会随温度发生变化，这种现象叫做同素异构。 晶体缺陷：陷。断裂韧 实际应用的材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列，叫做晶体缺材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。 时效：固溶处理获得过饱和固溶体在室温或一定加热条件下放置一定时间，强度、硬度升高塑性、韧性降低，叫做时效。 塑性：材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力。 五、计算题
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; ②Cr、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? α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。 ②颈缩后的变形用P 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个?
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
页眉 工程材料习题集 钢的合金化基础第一章 1合金元素在钢中有哪四种存在形式？（马氏体），以溶质形式存在形成固溶体；、γ（奥氏体）、M①溶入α（铁素体）形成强化相：碳化物、金属间化合物；②形成非金属夹杂物；③。、以游离状态存在：CuAg④ 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写出六个奥氏体形成元素，2 无 限溶解在铁素体中？，其中（锰、钴、镍、铜、碳、氮）C、NCo、Ni、Cu、①奥氏体形成元素：Mn、（铜、碳、氮）为有限溶NC、、Co、Ni（锰、钴、镍）可无限溶解在奥氏体中，CuMn、解；（铬、钒）可无限溶解在铁素体中，其余为有限溶解。、V②Cr 写出钢中常见的五种非碳化物形成元素。3Co 、、Cu、Si、Al①非碳化物形成元素：Ni按碳化物稳定性由弱到强的顺序按由强到弱的顺序写出钢中常见的八种碳化物形成元素。4 写出钢中常见的四种碳化物的分子式。Fe Mn、Cr、（弱）、、V、（中强）W、MoNb①碳化物由强到弱排列：（强）Ti、C→MC→MFeC→MC②碳化物稳定性由弱到强的顺序：63623容易加工硬化？奥氏体层而高锰奥氏体钢难于冷变形，5为什么高镍奥氏体钢易于冷变形，错能高和低时各形成什么形态的马氏体？越有层错能越低，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，①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。钢；奥氏体层错Cr18-Ni8 奥氏体层错能越低，形成板条马氏体，位错亚结构。如②合金。能越高，形成片状马氏体，孪晶亚结构。如Fe-Ni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6 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。、第二相强化、位错钢中常用的四种强化方式：固溶强化、晶界强化（细晶强化）②强化（加工硬化）。晶界强化（细晶强化）在提高强度的同时还能改善韧性。③沉淀强化。钢中的第二相粒子主要作用：细化晶粒、弥散④/ 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？7韧性指标：冲击韧度①? TK、韧脆转变温度、平面应变断裂韧度。ICk k颈缩后的变形用?表示，主要取决于微孔坑或微裂纹形成的难易程度。②P钢中碳化物应保持什么形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，8 态？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① 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。应为球状、钢中的碳化物（第二相）充分发挥弥散强化的作用，②为了改善钢的塑性，细小、均匀、弥散地分布。页脚 页眉 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T。k③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r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g易于在晶界形成，主裂纹易于
《工程材料学》复习题 一、名词解释 1、硬度， 2、铁素体， 3、枝晶偏析， 4、过冷奥氏体， 5、固溶体， 6、再结晶 7、相 8、 非自发形核9、枝晶偏析10、共晶反应11、淬硬性12、硬度 二、填空题．工程上常用的硬度主要有、、三种。 2. α－Fｅ的晶格类型分别属于晶格，可有个铁原子构成。 3. 铁碳合金固态基本相结构包括，固溶体型、。 4. 金属冷塑性变形后产生内应力，一般可以分为：、、 。若完全消除加工硬化，其加热温度应高于 温度。 C相图中GS线是指临界温度线，工程上也 5. Fe－Fe 3 称作线，S点是指、C点是指、E点是指、G点是指。 6. 珠光体是和组成的两相机械混合物。 7. 根据回火温度计对淬火钢的力学性能要求，一般将回火分为三 类：、、。 8. 按钢化学成分进行分类，碳素钢又可分为三 类：、、。渗碳钢又可分为：和两类。 9. 过冷奥氏体不同等温下其转变产物不同，可以分为三种类 型：、、。 10、体心立方和面心立方晶格中，单位晶胞的原子数分别是___________和___________。 11、按照几何特性，金属晶体中的主要缺陷有： ___________、___________和、 ___________。 12、亚共晶白口铸铁的室温组织为___________、___________ 和 ___________。 13、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。 14、合金元素对铝的强化作用主要表现为___________、___________和__________。 15、40CrMn所代表的含义：40___________、Cr___________、Mn___________。 16、过冷奥氏体等温转变过程中，中温转变产物有：___________、__________。 17、液态金属总是在过冷的条件下结晶，其冷却速度越快，则形核率越 _________，结 晶后的晶粒便越_________，其强度越________，塑性和韧性越__________。 18、钢的质量是按和的含量高低进行分类的。 19、体心立方、面心立方及密排六方晶格的主要滑移系数目分别是___________、 ___________、___________。
南京航空航天大学 2013年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码: 830 满分: 150 分 科目名称: 金属材料学 注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！ 一、名词解释（20分，每个5分） 1. 碳钢与合金钢 2. 渗碳体与合金渗碳体 3. 二次硬化与二次淬火 4. 淬火硬化与时效硬化 二、填空题（20分，每空1分） 1. 根据钢中含碳量的多少通常把碳钢分为、和三类。 2. 钢中常加入的与γ-Fe形成无限固溶体且开启γ相区(无限扩大γ相区) 的金属元素是和；与α-Fe形成无限固溶体，使A3升高，A4下降，以致达到某一含量时，封闭γ相区(无限扩大α相区) 的非碳化物形成元素是、。强碳化物形成元素是、、和。 3. 钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：、、及。 4. 对于珠光体型转变来说，向钢中加入合金元素可使C曲线移。 5. 铸铁是是以铁、、为主要组成元素，并比碳钢含有较多的、等杂质元素的多元合金。 三、选择题（20分，每个1分） 1.引起钢轧制或锻造时的晶界碎裂（热脆）的合金元素是 （a）P （b）H （c）N （d）S 2.普通碳素结构钢Q235中的“235”表示 （a）屈服强度（b）抗拉强度（c）弹性极限（d）疲劳强度 3. 在低合金钢中，一般随钢中合金元素增加，M s和M f点继续下降，室温下将保留更多的（a）奥氏体（b）贝氏体（c）马氏体（d）铁素体 4.显著提高铁基固溶体电极电位的常用合金元素 （a）Mn （b）Ni （c）Si （d）Cr 5. 低碳珠光体型热强钢的合金化的主加合金元素是 （a）Cr、Mo （b）Mn （c）Ni （d）N 6. 抗腐蚀性能最好的不锈钢钢种是
一、选择题 1、细化晶粒对钢性能的贡献是强化同时韧化；提高钢淬透性的主要作用是使零件整个断面性能 趋于一致，能采用比较缓和的方式冷却。 2、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碳化物液析、带状碳化物、网状碳化物。 3、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等。 4、凡是扩大丫区的元素均使Fe-C相图中S、E点向左下方移动，例Ni、Mn等元素；凡封闭Y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含量减少，E点左移 意味着出现莱氏体的碳含量减少。 5、铝合金可分铸造铝合金和变形铝，变形铝又可分硬铝、超硬铝、锻铝和 防锈铝。 6、H62是表示压力加工黄铜的一个牌号，主要成份及名义含量是Cu62% Zn38% 。 7、在非调质钢中常用微合金化元素有Ti、V Nb N等，这些元素的主要作用是____________ 细化组织和相间沉淀析出强化。 8、球铁的力学性能高于灰铁是因为球铁中石墨的断面切割效应、石墨应力集中效应要比灰铁小 得多。 9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程,和钢的热处理最大区别是铝合金没有同 素异构相变。 1、钢的合金化基本原则是多元适量、复合加入。在钢中细化晶粒作用较大的合金元素有Ti、V Nb 等，细化晶粒对钢性能的作用是既强化又韧化。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有Ti、Nb V Mo W Cr、（按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：r c/r M < 0.59为简单点阵结构，有MC和M2C 型；r°/r M > 0.59为复杂点阵结构，有M23C6 、 M7C和M3C型。 3、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等。汽车变速箱齿轮常用20CrMnTi 钢制造，经渗碳和淬回火热处理。 4、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是晶界析出Cr 23C6，导致晶界区贫Cr ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有降低碳量、加入Ti、V Nb强 碳化物元素。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有碳当量、冷却速度。球墨铸铁在浇注时 要经过孕育处理和球化处理。 6、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：溶剂与溶质原子的点 阵结构、原子尺寸因素、电子结构。 7、对耐热钢最基本的性能要求是良好的高温强度和塑性、良好的化学稳定性。常用的抗氧化合金 元素是Cr 、Al 、Si 。 1、钢中二元碳化物分为二类：r c/ r M< 0.59，为简单点阵结构，有MC和 ______________ 型；r c/ 5> 0.59，为复杂点阵结构,有MC M7C3和M23C6 型。两者相比，前者的性能特点是硬度高、熔点高和 稳定性好。 2、凡能扩大丫区的元素使铁碳相图中S、E点向左下方移动，例Mn Ni_等元素（列岀2个）；使丫区缩小的元素使S、E点向左上方移动, 例Cr 、Mo W 等元素（列出3个）。 3、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_______ 。 4、高锰耐磨钢（如ZGMn13经水韧处理后得到奥氏体组织。在高应力磨损条件下，硬度提高而耐 磨，其原因是加工硬化___________ 及________ 。
工程材料习题集 第一章钢得合金化基础 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; ②Cr、V(铬、钒)可无限溶解在铁素体中,其余为有限溶解。 3写出钢中常见得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按由强到弱得顺序写出钢中常见得八种碳化物形成元素。按碳化物稳定性由弱到强得顺序写出钢中常见得四种碳化物得分子式。 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得顺序: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？奥氏体层错能高与低时各形成什么形态得马氏体？ ①镍就是提高奥氏体层错能得元素,锰就是降低奥氏体层错能得元素,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钢得强化机制得出发点就是什么？钢中常用得四种强化方式就是什么？其中哪一种方式在提高强度得同时还能改善韧性？钢中得第二相粒子主要有哪两个方面得作用？ ①强化机制得出发点就是造成障碍,阻碍位错运动。 ②钢中常用得四种强化方式: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)在提高强度得同时还能改善韧性。 ④钢中得第二相粒子主要作用:细化晶粒、弥散/沉淀强化。 7钢中常用得韧性指标有哪三个？颈缩后得变形主要取决于什么？ α、平面应变断裂韧度K IC、韧脆转变温度T k。 ①韧性指标:冲击韧度 k ε表示,主要取决于微孔坑或微裂纹形成得难易程度。 ②颈缩后得变形用P 8晶粒大小对极限塑性有什么影响？为什么？为了改善钢得塑性,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。因为随着晶粒尺寸得减少,使应力集中减弱,推迟了微孔坑得形成。 ②为了改善钢得塑性,充分发挥弥散强化得作用,钢中得碳化物(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？引起晶界弱化得因素有哪两
工程材料学习题 绪论、第一章 一.填空题 1. 纳米材料是指尺寸在_0.1-100nm 之间的超细微粒，与传统固体材料具 有一些特殊的效应，例如_表面与界面效应__________ 、—尺寸效应__________ 和量子尺寸效应________ 。（体积效应、宏观量子隧道效应） 2. 固体物质按其原子（离子、分子）聚集的组态来讲，可以分为___________ 晶体和_非晶体__________ 两大类。 3. 工程材料上常用的硬度表示有—布氏硬度（HB）_______________ 、—洛氏硬度（HR）_________ 、—维氏硬度（HV）_________ 、—肖氏硬度（HS） ________ 以及—显微硬度_________ 等。 4. 在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为—金属材 料__________ 、—高分子材料_____________ 、—陶瓷材料_____________ 以及复合材料等几大类。 5. 结合键是指—在晶体中使原子稳定结合在一起的力及其结合方式___________ . 6. 材料的性能主要包括—力学性能___________ 、—物理化学性能_________ 和工艺性能____ 三个方面。 7. 金属晶体比离子晶体具有较—强__________ 的导电能力。
8. __________________________________________________________ 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、—弹塑性变形____________________ 和断裂三个阶段 9. ____________________________________ 金属塑性的指标主要有_伸长率和—断面收缩率_______________________________ 两种。 二.选择题 1. 金属键的特点是_____ B ______ : A ?具有饱和性 B.没有饱和性 C.具有各向异性 D.具有方向性 2. 共价晶体具有_A___________ : A.高强度 B.低熔点 C.不稳定结构 D.高导电性 3. 决定晶体结构和性能最本质的因素是A_________ : A.原子间的结合力 B.原子间的距离 C.原子的大小 D.原子的电 负性 4. 在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排列，并处于稳定状 态，则其对应的能量分布为：B A.最高 B.最低 C.居中 D.不确定 5. 稀土金属属于 B ________ :
第一章钢的合金化原理 1．名词解释 1）合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2）微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B， 0.001%；V，0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 3）奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 4）铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V， Nb, Ti 等。5）原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： ε-Fe x C→Fe3C→（Fe, Cr）3C→（Cr, Fe）7C3→（Cr, Fe）23C6 6）离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使硬度和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。 2．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α-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α-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、Ni 3．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？（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：(请补充)。 4．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：1）改变了奥氏体区的位置：（请补充） 2）改变了共晶温度：（l）扩大γ相区的元素使A1，A3下降；如：（请补充）
东北大学《工程材料学基础》在线平时作业2满分答案 1 3、当残余奥氏体比较稳定．在较高温度回大加热保温时来发生分解：而在随后冷却时转变为马氏体。这种 在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为（）。 A 二次硬化 B 回火抗性 C 二次淬火 答案：C 2 12、T12钢的正常淬火组织是（）。 A A 马氏体残余奥氏体球状碳化物 B 马氏体球状碳化物 C 马氏体 答案：A 3 7、亚共析钢的正常淬火加热温度是（）。 A Ac1+30~50℃ B Ac3+30~50℃ C Accm+30~50℃ 答案：B 4 12、T12钢的正常淬火组织是（）。 A 马氏体残余奥氏体球状碳化物 B 马氏体球状碳化物 C 马氏体 答案：A 5 2、对于亚共折钢，适宜的淬火加热温度一般为（），淬火后的组织为均匀的马氏体。 A Ac1+30~50℃ B Acm+30~50℃ C Ac3+30~50℃ 答案：C 1 31、热处理只适用于固态下发生相变的材料。（） A 错误 B 正确 答案：B 2 1、合金中凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成部分叫相。 A 错误 B 正确 答案：B
3 17、金属钛具有同素异构转变。（） A 错误 B 正确 答案：B 4 6、时效强化是指由于形成固溶体而使强度、硬度升高的现象。（） A 错误 B 正确 答案：A 5 12、材料的刚度可以弹性模量值来反映，可通过热处理改变组织的方法来提高材料的刚度。 A 错误 B 正确 答案：A 6 13、铸件的壁厚越薄，越容易出现白口。（） A 错误 B 正确 答案：B 7 5、金属理想晶体的强度比实际晶体强度稍高一些。 A 错误 B 正确 答案：A 8 22. 钢中铁素体与奥氏体的本质区别在于含碳量不同。（） A 错误 B 正确 答案：A 9 17. T10和T12钢如其淬火温度一样，那么它们的淬火后残余奥氏体的含量也是一样的。（） A 错误 B 正确 答案：A 10 19、断裂韧性和强度的单位是相同的。 A 错误 B 正确 答案：A 11 12、铸件的冷却速度越快，越容易石墨化。（） A 错误 B 正确
工程材料学总结(2020) 第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构 1、bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。 2、立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。 3、晶向族〈…〉/晶面族{…}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。 4、bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。 密排面密排方向 fcc {111} <110>bcc {110} <111> 二、晶体缺陷 1、点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。如：位错是线缺陷，晶界（包括亚晶界）是面缺陷 三、塑性变形与再结晶 1、滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。 2、滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。 3、强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固
溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。 4、冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。性能变化：回复：不引起硬度大的变化；再结晶：硬度大幅度降低 5、冷、热加工的概念冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。 6、热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图 一、纯金属的结晶 1、为什么结晶必须要过冷度？ 2、结晶是晶核形成和晶核长大的过程。 3、细化晶粒有哪些主要方法？（三种方法） 二、二元合金的相结构与相图 1、固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、 Fe3 C、 A、 F、 P、L’d、 S、 T、 B上、B下、M片、M条？）
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a （铁素体）、丫（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； ②Cr、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^M 23C 6^M 6C T 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K IC、韧脆转变温度T k。 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（￡ U）贡献不大，但对极限塑性（￡ T）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
第一章合金化 合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。 微合金元素: 有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相；如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu； 铁素体形成元素:在α-Fe中有较大的溶解度，且能稳定α相。如：V，Nb, Ti 等。 原位析出: 元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr： 离位析出: 在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，可使HRC和强度提高（二次硬化效应）。如 V，Nb, Ti等都属于此类型。2．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α-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α-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、Ni 3．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？ 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。 4．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：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。