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1、第一章钢得合金化原理名词解释1)合金元素： 特别添加到钢中为了保证获得所要求得组织结构从而得到一定得物理、化学或机械性能得化学元素。 （常用 M 来表示）2）微合金元素：有些合金元素如V， b，T , Zr 与 B 等，当其含量只在0、1%左右 (如B 、 0 1 ,V 0、 2 ）时 ,会显著地影响钢得组织与性能,将这种化学元素称为微合金元素。3）奥氏体形成元素： 在 Fe 中有较大得溶解度， 且能稳定 相；如 M ,N ， Co, ,， Cu；4)铁素体形成元素 : 在 F中有较大得溶解度，且能稳定相 .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
2、中得溶解度时，合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如C钢中得 r:-FexC Fe3 （ e， Cr） 3 (Cr， Fe） 7 3（ Cr， Fe)2 66）离位析出：在回火过程中直接从相中析出特殊碳化物 ,同时伴随着渗碳体得溶解 ,可使H与强度提高（二次硬化效应）。 如 V ， Nb， Ti 等都属于此类型。 .合金元素 V、Cr 、W 、o、Mn 、Co、i、 Ti 、Al 中哪些就是铁素体形成元素？哪些就是奥氏体形成元素 ?哪些能在 a-Fe 中形成无限固溶体 ?哪些能在 g-Fe中形成无限固溶体 ?答：铁素体形成元素：、Cr、 Mo 、Ti 、 Al ；奥氏体形成元素：M 、 Co、
3、N 、 Cu能在 Fe 中形成无限固溶体:V 、 r；能在 Fe中形成无限固溶体:Mn 、 o、简述合金元素对扩大或缩小相区得影响 ,并说明利用此原理在生产中有何意义？答:( ）扩大相区 :使 A3 降低 ,A4 升高一般为奥氏体形成元素分为两类： a、开启 相区 :M , ，与 F无限互溶、b、扩大 相区：有 C， Cu 等。如 Fe C 相图，形成得扩大得 相区，构成了钢得热处理得基础。（2) 缩小 相区 :使 3 升高 , 4 降低 .一般为铁素体形成元素分为两类：、封闭相区：使相图中区缩小到一个很小得面积形成圈，其结果使相区与 相区连成一片。如V, Cr,Si ， A ,T , o，
4、W,P, n, s， Sb。b、缩小 相区： Zr, b, T，B， ，Ce等( )生产中得意义 :可以利用M 扩大与缩小相区作用，获得单相组织，具有特殊性能,在耐蚀钢与耐热钢中应用广泛。简述合金元素对铁碳相图（如共析碳量、相变温度等)得影响。答：答： )改变了奥氏体区得位置2)改变了共晶温度： （ ) 扩大 相区得元素使A ， 3 下降 ;(2）缩小 相区得元素使1， A3 升高。当Mo8 、，2,Ti 、 0 , 4、5%，Si 8、 , 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。（提问：对组织与性能有何影响呢？)5.合金钢中碳化物形成元素（V， Cr ， o,n 等)
5、所形成得碳化物基本类型及其相对稳定性。答：答 :基本类型 :M 型 ;M2C 型 ;M23C6 型； M7C3 型 ;M3 型； M C 型 ;(强 K 形成元素形成得 K 比较稳定 ,其顺序为： i r Nb V W ， o r n F ) 各种相对稳定性如下： M M2CM 23 6M7 3 3C（高 - - - - - 低）。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得作用机制。答:Ti ， Nb, Zr, V: 主要就是通过推迟P 转变时 K 形核与长大来提高过冷得稳定性 ;W,Mo ， Cr: ）推迟K 形核与长大；2）增加固溶体原子间得结合
6、力,降低 Fe 得自扩散激活能。作用大小为:rWMoMn ：（ Fe， Mn)3C ，减慢 P 转变时合金渗碳体得形核与长大;扩大 相区，强烈推迟转变,提高 得形核功；i ：开放 相区，并稳定相，提高得形核功（渗碳体可溶解i， Co）o:扩大 相区，但能使3 温度提高 (特例），使 转变在更高得温度进行，降低了过冷得稳定性 .使 C 曲线向左移。A ，Si : 不形成各自K ，也不溶解在渗碳体中,必须扩散出去为K 形核创造条件 ;可提高 Fe 原子得结合力。B,P， e:强烈得内吸附元素，富集于晶界，降低了得界面能,阻碍 相与K 形核。7.合金元素对马氏体转变有何影响?答: 合金元素得作用表现
7、在:1) 对马氏体点 s Mf 温度得影响；2) 改变马氏体形态及精细结构 (亚结构）。除 Al, o 外，都降低Ms 温度 ,其降低程度：强Mn r N VMo ，W,Si 弱提高 含量：可利用此特点使s 温度降低于0以下 ,得到全部组织。如加入N ， n， ,N 等合金元素有增加形成孪晶马氏体得倾向，且亚结构与合金成分与马氏体得转变温度有关、8.如何利用合金元素来消除或预防第一次、第二次回火脆性？答： 1）低温回火脆性（第I 类 ,不具有可逆性 )其形成原因 :沿条状马氏体得间界析出K 薄片 ;防止：加入 i, 脆化温度提高300 ;加入 Mo,减轻作用。2)高温回火脆性（第II 类，具有
8、可逆性)其形成原因 :与钢杂质元素向原奥氏体晶界偏聚有关.防止 :加入， o 消除或延缓杂质元素偏聚、9。如何理解二次硬化与二次淬火两个概念得相关性与不同特点。答：二次硬化 : 在含有 Ti ， ， b，Mo ， 等较高合金钢淬火后,在 0 600范围内回火时，在 相中沉淀析出这些元素得特殊碳化物,并使钢得 HR 与强度提高。 (但只有离位析出时才有二次硬化现象 )二次淬火： 在强形成元素含量较高得合金钢中淬火后十分稳定 ,甚至加热到 500 00回火时升温与保温时中仍不分解，而就是在冷却时部分转变成马氏体,使钢得硬度提高。相同点 :都发生在合金钢中 ,含有强碳化物形成元素相对多,发生在淬回火
9、过程中， 且回火温度550左右。不同点：二次淬火，就是回火冷却过程中Ar 转变为 m，就是钢硬度增加。二次硬化 :回火后，钢硬度不降反升得现象（由于特殊k 得沉淀析出）10.一般地，钢有哪些强化与韧化途径？答 )强化得主要途径宏观上 :钢得合金化、冷热加工及其综合运用就是钢强化得主要手段。微观上：在金属晶体中造成尽可能多得阻碍位错运动得障碍;或者尽可能减少晶体中得可动位错 ,抑制位错源得开动,如晶须。（主要机制有: 固溶强化、细晶强化、位错强化、“第二相 ”强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化、析出强化、二次硬化、过剩相强化）韧化途径 : 细化晶粒；降低有害元素得含量;防止预存得显微裂纹；形变热
10、处理;利用稳定得残余奥氏体来提高韧性;加入能提高韧性得M ，如 Ni ， Mn ；尽量减少在钢基体中或在晶界上存在粗大得K 或其它化合物相.第二章工程结构钢1对工程结构钢得基本性能要求就是什么？答： (1) 足够高得强度、良好得塑性；（ 2）适当得常温冲击韧性，有时要求适当得低温冲击韧性；（ 3) 良好得工艺性能。2.合金元素在低合金高强度结构钢中得主要作用就是什么？为什么考虑采用低？答：为提高碳素工程结构钢得强度,而加入少量合金元素，利用合金元素产生固溶强化、细晶强化与沉淀强化.利用细晶强化使钢得韧 脆转变温度得降低，来抵消由于碳氮化物沉淀强化使钢得韧 脆转变温度得升高。考虑低 C 得原因
11、:(1)C 含量过高 ,P 量增多， P 为片状组织，会使钢得脆性增加，使FAT 5（）增高。（）含量增加 ,会使 C 当量增大 ,当 C 当量、 47 时，会使钢得可焊性变差，不利于工程结构钢得使用。什么就是微合金钢?微合金化元素在微合金化钢中得主要作用有哪些 ?试举例说明。答：微合金钢 : 利用微合金化元素Ti,Nb ，V ；主要依靠细晶强化与沉淀强化来提高强度;利用控制轧制与控制冷却工艺 - 高强度低合金钢微合金元素得作用 :1）抑制奥氏体形变再结晶;例 : 再热加工过程中 ,通过应变诱导析出铌、钛、钒得氮化物,沉淀在晶界、亚晶界与位错上，起钉扎作用 ,有效地阻止奥氏体再结晶得晶界与位错
12、得运动 ,抑制再结晶过程得进行。）阻止奥氏体晶粒长大；例：微量钛（ w 0、02%)以 iN 从高温固态钢中析出，呈弥散分布，对阻止奥氏体晶粒长大很有效。3)沉淀强化 ;例： w（ )、 0%时 ,细化晶粒造成得屈服强度得增量大于沉淀强化引起得增量 Ph；当 w(N ) 0、 4%时 , h 增量大大增加 ,而 G 保持不变。4）改变与细化钢得组织例 :在轧制加热时，溶于奥氏体得微合金元素提高了过冷奥氏体得稳定性，降低了发生先共析铁素体与珠光体得温度范围 ,低温下形成得先共析铁素体与珠光体组织更细小 ,并使相间沉淀 b（ C,）与 V （C， N)得粒子更细小 .4。低碳贝氏体钢得合金化有何特
13、点？解: 合金元素主要就是能显著推迟先共析F 与P 转变，但对B 转变推迟较少得元素如M ,，可得到贝氏体组织。1)加入 n, Ni,等合金元素,进一步推迟先共析与P 转变 ,并使Bs点下降,可得到下B组织 ;2）加入微合金化元素充分发挥其细化作用与沉淀作用;3）低碳，使韧性与可焊性提高。第三章机械制造结构钢1。名词解释1）液析碳化物：由于碳与合金元素偏析，在局部微小区域内从液态结晶时析出得碳化物。2）网状碳化物:过共析钢在热轧（锻)加工后缓慢冷却过程中由二次碳化物以网状析出于奥氏体晶界所造成得.) 水韧处理 :高锰钢铸态组织中沿晶界析出得网状碳化物显著降低钢得强度、韧性与抗磨性将高锰钢加热到
14、单相奥氏体温度范围,使碳化物充分溶入奥氏体，然后水冷，获得单一奥氏体组织。.4）超高强度钢 :一般讲， 屈服强度在1370Pa( 40kg mm2) 以上， 抗拉强度在1 20 MP （ 16 kgf/mm2) 以上得合金钢称超高强度钢. . 调质钢、弹簧钢进行成分、 热处理、常用组织及主要性能得比较，并熟悉各自主要钢种。答：成分热处理常用组织主要性能调质钢0、300、50%C 得 C 淬 火 与 高 温 回 回火 S 或回火 较高得强度 , 良好得塑性与钢或中、低合金钢火T韧性弹簧钢中、高碳素钢或低合淬 火 与 中 温 回 回火 T高得弹性极限， 高得疲劳强金钢火度 ,足够得塑性与韧性主要钢
15、种：A 、调质钢：按淬透性大小可分为几级：1） 0,45， 452） 40C， 4 M 2, 4 nB ， 3 nS3） 3 C o, 2MnVB ， 40 nM B， CrNi4） 0CrMnMo ， 5SiMn2MoV,40CrNiMo、弹簧钢： 1） Mn 弹簧钢：6 Mn ， Mn） Si 弹簧钢 : 5S2Mn ， S 2M A3） C弹簧钢： 50Cr n， 0 VA,50 rMnV A（使用 300 ）4）耐热弹簧：30W r2VA (可达 00）5）耐蚀弹簧 :3Cr13,4r13， Cr1 9 i ( 温度 8 0时 K 重溶 ; 500，扩散困难.c、加热时间：时间很长或很
16、短,都难以存在晶间腐蚀。防止办法：超低;改变 K 类型 ;固溶处理；获得+（ 0 50）双相组织。5。不锈钢发生应力腐蚀破裂得产生原因,影响因素与防止方法。答 : 原因：不锈钢在某些介质中受张应力时经过一段不长时间就会发生破坏。影响因素 :介质特点 ,附加应力与钢得化学成分。1)介质：含有 C -与 OH- 腐蚀介质中特别敏感 ;2）应力：应力越大，越严重；3）介质温度 :温度越高，越严重 ;4）不锈钢组织与成分： 对应力腐蚀得影响、防止措施：1）提高纯度 (降低 N, 以及杂质元素含量） ； 2）加入 -4%S或 2%C 或提高 i% （3 %） ;3) 采用高纯度 25 F 不锈钢； 4)
17、采用奥氏体与铁素体 (50 70%）双相钢。第六章耐热钢及耐热合金1。名词解释 :1)蠕变极限：在某温度下,在规定时间达到规定变形时所能承受得最大应力。2）持久强度：在规定温度与规定时间断裂所能承受得应力(）。4) 持久寿命 :它表示在规定温度与规定应力作用下拉断得时间。2耐热钢及耐热合金得基本性能要求有哪两条？答：足够高得高温强度、高温疲劳强度足够高得高温化学稳定性(特别就是抗氧化性能).如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢得高温强度？答:V ， i 碳化物沉淀强化；M 、 W 、 r 固溶强化；B 强化晶界。4.如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢得高温抗氧化性能？5。耐热钢有哪些种类 ?
18、答：（ ) 耐热钢，常用钢种:12Cr1MoV ， 1 Mo ， 12Cr2Mo S i （2) 马氏体耐热钢，钢种： 2C 1 M V ， r 2WM V(3）工业炉用耐热钢 , A Mn 炉用耐热钢 ,Cr Mn C-N 炉用耐热钢 ,高 - i 奥氏体炉用耐热钢（ 4）奥氏体耐热钢，分为三类 :简单奥氏体耐热钢 ( r18Ni9 型奥氏体不锈钢） ;固溶强化型奥氏体耐热钢 ; 沉淀强化型奥氏体耐热钢。第七章铸铁1名词解释 :1)碳当量： 一般以各元素对共晶点实际含碳量得影响，将这些元素得量折算成C得增减,这样算得得碳量称为碳当量(C、E)(C、 E=C+ 0 、3 （ i+P ） + 0
19、、 4 较小 C、=C+0、 3 S)2)共晶度：铸铁含C 量与共晶点实际含量之比(共晶点实际C 量4、- 、 Si)0、 03 Mn 由于 , P低，M 得作用又, 表示铸铁含量接近共晶点%得程度 .2。铸铁与钢相比，在主要成分、使用组织、主要性能上有何不同?答：铸铁与钢总体比较：(铸铁）A 、 成分：、 i 含量高 ,S、P 含量高；、 4、 0 , 1、 3、0 ,、 5 1、4 Mn ，0、01 0、P,0、02、2 S、组织 :钢得基体+（不同形状 )石墨；、热处理：不同形式得热处理D、 性能 : 取决于基体组织及数量、 形状、 大小及分布、 G：HB3 5， 屈强 20MPa， 延
20、伸率近为 0；G 对基体有割裂 (削弱 )作用 ,对钢强度 (抗拉强度）、塑性、韧性均有害 ,其性能特别塑、韧性 ;比钢要低 ,但 :具有优良得减震性、减摩性以及切削加工性能、优良得铸造性能、低得缺口敏感性；、生产：铸铁熔化设备简单,工艺操作简便，生产成本低廉3对灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁得成分（主要就是C 与 Si）、组织、牌号、主要性能与应用做相互对比。答:灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁成分 2、5 、 6; i 1-2 、 C 2、， S 1、2-2、0， M C3、 3、8， Si 2、0 0、 4-1、 ,P0、 1， S 2、 ,、 -0、 8, P 0、 ;、 1组织F ， F+P,
21、P+ 片 状 G （ P，F+团絮状 GF,球状型， ， F 型 )牌号H 10， 150 ， 00,2 KT300-6 ， 3 0 8 ，0- QT 0 ,400 15， ,HT3 0， 50 0,370 12（F T)50 0，50 ,60 3,K Z45 5,500-4 ， 00 700 ,800 2， 90 2， 700 2 （ KT性能强度较低，塑韧性低,硬度 较高强度 ,良好塑性 ,有一定得 基体强度利用率高， 可达 0H 13 -27，耐磨性好， 塑变能力（展性铸铁，马铁） ， 90 ;强度， 塑性 ,韧性， 疲减振性好，缺口敏感性小等 但并不能锻造。但生产周期劳强度明显提高长，
22、工艺复杂，成本较高 .用途可用作耐压减震件， 如机床 制造一些形状复杂而在工作可制造各种受力复杂、负荷底座、支柱等中以经受震动得薄壁 （ 25 较大与耐磨得重要铸件，如m）小件曲轴、连杆、齿轮等 ,在一定条件下可取代铸钢、锻钢、合金钢。.锻铸铁得成分与灰口铸铁相比，有何特点？其生产分几步？答：成分：可锻铸铁：C 2、2, S1、 、 0，M 灰口铸铁 :C 2、 5 3、6 Si1-2、二者比较可知 ,前者含有少量其她合金元素可锻铸铁生产分两步：1）生产白口铸铁;2）高温 G 化退火0、4 1、2,P、 1,( 0- 80 度， 15 0、2）第八章铝合金.以 Al-4%Cu合金为例，阐述铝合
23、金得时效过程及主要性能（强度 )变化。答: 分为四阶段 :) 形成溶质原子（Cu）得富集区GPI 与母相(A为基得固溶体）保持共格关系，引起得严重畸变,使位错运动受阻碍,从而提高强度 ;） GPI 区有序化 GP I 区 ( ）化学成分接近CuA 2，具有正方晶格，引起更严重得畸变，使位错运动更大阻碍，显著提高强度；) 溶质原子得继续富集,以及形成已达到 Cu l ,且部分地与母相晶格脱离关系,晶格畸变将减轻，对位错阻碍能力减小，合金趋于软化，强度开始降低.4)稳定相得形成与长大与母相完全脱离晶格关系,强度进一步降低.（这种现象称为过时效）2。变形铝合金分为几类？说明主要变形铝合金之间得合金系
24、、牌号及主要性能特点。答：（ )非热处理强化变形铝合金主要有防锈铝合金：合金系 :Al 系牌号：L 21Al- g （）牌号 :LF ，3， 5, ， , 10， 1 ,12 等性能：耐蚀性好；塑性好（易加工成形）;焊接性好 ; 可利用冷加工硬化来提高强度（）热处理强化变形铝合金,(过饱与 )固溶处理与时效处理;主要有硬铝、锻铝、超硬铝合金:A 硬铝：基本就是 Al-Cu g 合金 ;牌号性能低合金硬铝（铆钉硬铝） LY1 ， L 3 ， LY1 合 M ，C较低 ,有较高塑性 ,但强度较低，金时效速度慢。标准硬铝L 可淬火（过饱与固溶)时效，强度提高高合金硬铝 Y1 具有良好得耐热性,强度高
25、，但塑性及承受冷热加工能力差。耐热硬铝较多得 n, g,强化相 S，外，还有 A9 g2M ，可制做2 0 300 工作得飞机零件 .B 超硬铝合金， A Zn Mg u 系合金牌号： C， LC4,LC5 ， LC6 ， L 9性能 :强度高（淬火 +1 0时效） ,但抗蚀性差 (包铝），组织稳定性不好 ,工作温度小于 120 锻铝合金合金系： l Mg i ， A M -C (普通锻铝合金） ； l- u-Mg-Ni- e （耐热锻铝合金 )牌号： D， LD ， LD ， LD10 ； LD7 ， LD8,LD 性能 :良好得热塑性 ,较高得机械性能。3。铸造铝合金主要分为几类?说明主要
26、铸造铝合金得合金系、牌号及主要性能特点。答：普通锻铝合金：Al g , A -Mg-Si Cu耐热锻铝合金：l Cu Mg -Fe合金系牌号主要性能特点Al S系ZL x 最好得铸造性能、中等强度与抗蚀性,应用最广泛。Al Cu 系ZL20x最高得高温与室温性能，适于制造大负荷或耐热铸件，但铸造性能与抗蚀性较差。A Mg 系 30x有最好得抗蚀性与较高得强度,但铸造、耐热性能差，适于抗蚀、耐冲击与表面装饰性高得铸件 .Al-Z 系ZL40x铸态下得高强度铝合金 ,在强度、抗蚀性与铸造性能,均中等第九章镁合金1。镁得晶格类型如何？镁及镁合金有何主要性能特点?答：密排六方点阵（冷变形较困难）镁 : 强度与弹性模量较低 ;在大气中有足够得耐蚀性 ,但在淡水、海水中耐蚀性差，熔炼困难。镁合金 :强度硬度高，塑韧性好，一般可焊性较差。