金属材料学-戴起勋-江苏大学考试试题2004金属材料学(共4页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上课程名称： 金属材料学 考试日期： 2004 一、填空题 （30分）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 。二、解释题（30分）1、高速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻模。答案要点：高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。2、在一般钢中，应严格控制杂质元素S、P的含量。答案要点：S能形成FeS，其熔点为989，钢件在大于1000的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。3、9SiCr钢和T9钢相比，退火后硬度偏高，在淬火加热时脱碳倾向较大。答案要点：9SiCr虽然与T9含碳量相同，但由于它含有Cr、Si合金元素，Si是非K形成元素，固溶强化基体的作用较大，因此退火后硬度偏高。另外Si提高碳皇度，促进石墨化，因此在加热时脱碳倾向较大。4、高锰钢（ZGMn13）在Acm以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织。答案要点：高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms低于室温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奥氏体的合金度降低，Ms上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。5、4Cr13含碳量（质量分数）为0.4%左右，但已是属于过共析钢。答案要点：Cr使Fe-C相图中S点左移，当Cr达到13%时，可使共析点的含碳量< 0.4%，因此虽然4Cr13只有0.4%C左右，但已是属于过共析钢。6、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大。答案要点：在奥氏体不锈钢1Cr18Ni9焊接后，在焊缝及热影响区容易在晶界析出Cr的碳化物Cr23 C 6 从而导致晶界贫Cr，低于1/8规律的Cr%，使电极电位大大降低，从而导致晶界腐蚀。三、问答题（40分）1、试总结Mo元素在合金中的作用，并简要说明原因。答案要点：Mo元素在合金中的主要作用归结如下：（1）降低回火脆性，一般认为Mo可以抑制有害元素在晶界的偏聚；（2）提高贝氏体的淬透性，因为Mo大大推迟珠光体的转变而对贝氏体转变影响较小；（3）细化晶粒，提高回火稳定性。Mo是强碳化物形成元素，与碳的结合力较大形成的碳化物稳定，不易长大。（4）提高热强性，因为Mo可以较强地提高固溶体原子的结合力。（5）提高防腐性，特别是对于非氧化性介质。因为Mo可以形成致密而稳定的MoO3 膜；（6）提高红硬性，因Mo与C原子结合力强，故回火稳定性比较好并且形成的在高温下碳化物稳定。2、高速钢的成分和热处理工艺比较复杂，试回答下列问题：1）高速钢中W、Mo、V合金元素的主要作用是什么?2）高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800左右，但淬火加热温度在12001240，淬火加热温度为什么这样高?3）常用560三次回火，为什么?答案要点：1）W的作用主要是提高钢红硬性。主要形成W6C，淬火加热时未溶K阻碍晶粒长大，溶解部分提高抗回火稳定性，在回火时弥散析出W2C，提高耐磨性。但W降低钢的导热性。Mo作用与W相似。含Mo的高速钢热塑性较好，便于热压力加工或热塑性变形。V显著提高红硬性、硬度和耐磨性，同时可有效降低过热敏感性。2）高速钢中要使W、Mo、V等元素发挥作用必须使其充分地溶解到奥氏体中，然后在回火时产生二次硬化效果，由于这些元素形成的碳化物稳定，溶解温度在1000以上，故需要高的淬火加热温度。3）由于高速钢中高合金度M的回火稳定性非常好，在560左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，产生硬化。同时在560左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。一次回火使大部分AR发生M转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火M回火，并使AR更多地转变为M，三次回火可将AR控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。3、从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?答案要点：1）细化奥氏体晶粒。如强碳化物形成元素Ti、Nb、V等。2）提高钢回火稳定性。如强碳化物形成元素Ti、Nb、V等都很有效。3）改善基体的韧度。如加Ni。4）细化碳化物。碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利。5）降低或消除回火脆性。如加入W、Mo。6）在保证强度时，尽可能降低含C量.4、分析说明图中铝合金（Al-4%Cu）时效硬化不同过程中的性能变化，并说明其原因（解释下图）。 图 130时效时铝铜合金的硬度与时间关系答案要点：铝合金时效时，随温度的不同和时间的延长，新相的形成和析出经历以下几个阶段，从而使硬度发生变化：1）形成铜原子富集区：为G.P.区，导致点阵畸变，因而硬度提高。2）形成Cu原子富集区有序化： Cu原子有序化，形成'',它与基体仍然完全共格，产生的畸变比G.P.更大,并且随''的长大，共格畸变区进一步扩大，对位错的阻碍也进一步增加，因此图中硬度进一步上升。3）形成过渡相：过渡相成分接近CuAl2，由完全共格变成部分共格，共格畸变开始减弱，因此图中硬度开始下降。4）形成稳定相：过渡相完全从基体中脱溶，形成稳定的相成分为CuAl2，共格畸变作用完全消失，故图中硬度进一步下降。专心-专注-专业