金屬材料學(xué)思考題答案

1、金屬材料學(xué)思考題答案金屬材料學(xué)思考題答案2緒論、第一章、第二章1鋼中的碳化物按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分為哪兩大類，各有什么特點(diǎn)？答：分為簡單點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，前者熔點(diǎn)高、硬度高、穩(wěn)定性好，后者硬度低、熔點(diǎn)低、穩(wěn)定性差。2何為回火穩(wěn)定性、回火脆性、熱硬性？合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變有哪些影響？答：回火穩(wěn)定性：淬火鋼對(duì)回火過程中發(fā)生的各種軟化傾向（如馬氏體的分解、殘余奧氏體的分解、碳化物的析出與鐵素體的再結(jié)晶）的抵抗能力回火脆性：在200350℃之間和45

2、0650℃之間回火，沖擊吸收能量不但沒有升高反而顯著下降的現(xiàn)象熱硬性：鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響：①Ni、Mn影響很小，②碳化物形成元素阻止馬氏體分解，提高回火穩(wěn)定性，產(chǎn)生二次硬化，抑制C和合金元素?cái)U(kuò)散。③Si比較特殊：小于300℃時(shí)強(qiáng)烈延緩馬氏體分解，3合金元素對(duì)FeFe3C相圖S、E點(diǎn)有什么影響？這種影響意味著什么？答：凡是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)，如Mn、Ni等；凡是封閉奧氏

3、體相區(qū)的元素均使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)，如Cr、Si、Mo等？E點(diǎn)左移：出現(xiàn)萊氏體組織的含碳量降低，這樣鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足2％時(shí)就可以出現(xiàn)共晶萊氏體。S點(diǎn)左移：鋼中含碳量小于0.77％時(shí)，就會(huì)變?yōu)檫^共析鋼而析出二次滲碳體。4根據(jù)合金元素在鋼中的作用，從淬透性、回火穩(wěn)定性、奧氏體晶粒長大傾向、韌性和回火脆性等方面比較下列鋼號(hào)的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。1）淬透性：40CrNiMo〉40CrMn〉40Cr

4、Ni〉40Cr2）回火穩(wěn)定性：40CrNiMo〉40CrNi〉40CrMn〉40Cr3）奧氏體晶粒長大傾向：40CrMn〉40Cr〉40CrNi〉40CrNiMo4）韌性：40CrNiMo〉40CrNi〉40Cr〉40CrMn(Mn少量時(shí)細(xì)化組織)5）回火脆性：40CrMn〉40CrNi40Cr〉40CrNiMo5.怎樣理解“合金鋼與碳鋼的強(qiáng)度性能差異，主要不在于合金元素本身的強(qiáng)化作用，而在于合金元素對(duì)鋼相變過程的影響。并且合金元素的良

5、好作用，只有在進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件下才能表現(xiàn)出來”？從強(qiáng)化機(jī)理和相變過程來分析（不是單一的合金元素作用）合金元素除了通過強(qiáng)化鐵素體，從而提高退火態(tài)鋼的強(qiáng)度外，還通過合金化降低共析點(diǎn)，相對(duì)提高珠光體的數(shù)量使其強(qiáng)度提高。其次合金元素還使過冷奧氏體穩(wěn)定性提高，C曲線右移，在相同冷卻條件下使鐵素體和碳化物的分散度增加，從而提高強(qiáng)度。然而，盡管合金元素可以改善退火態(tài)鋼的性能但效果遠(yuǎn)沒有淬火回火后的性能改變大。除鈷外，所有合金元素均提高鋼的淬透性，

6、可以使較大尺寸的零件淬火后沿整個(gè)截面得到均勻的馬氏體組織。大多數(shù)合金元素都有阻止奧氏體晶粒長大的傾向（Mn除外），從而細(xì)化晶粒，使淬火后的馬氏體組織均勻細(xì)小。11.什么是微合金鋼？微合金化元素（NbTiV）的主要作用是什么？微合金化高強(qiáng)度鋼成分特點(diǎn)是盡量降低碳含量，在保證塑性，韌性和焊接性能的基礎(chǔ)上，采用微合金化元素細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化以及控制扎制和控制冷卻的辦法進(jìn)一步提高強(qiáng)度。Nb，V，Ti主要作用是細(xì)化晶粒和產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用。第三章1

7、.在結(jié)構(gòu)鋼的部分標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)鋼號(hào)的力學(xué)性能都注明熱處理狀態(tài)和試樣直徑或鋼材厚度。為什么？有什么意義？同一材料熱處理不同，可以得到不同的性能。而試樣尺寸也影響淬火效果，尤其是大尺寸工件的淬硬層深度同樣會(huì)隨尺寸變大而變小。心部往往淬不透不是馬氏體組織，而可能變成鐵素體和珠光體，或索氏體等。這樣在選用材料的時(shí)候既要考慮到熱處理工藝，還要考慮試樣尺寸對(duì)淬透層深度的影響。2.在飛機(jī)制造廠中，常用18Cr2Ni4WA鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱齒輪。為減少淬

8、火后殘余應(yīng)力和齒輪尺寸的變化，控制心部硬度不致過高，以保證獲得必需的沖擊韌性，采用如下工藝：將滲碳后的齒輪加熱到850℃左右，保溫后淬入200－220℃的第一熱浴中，保溫10min左右，取出后立即置于550－570℃的第二熱浴中，保持1－2小時(shí)，取出空冷至室溫。問：此時(shí)鋼表、里的組織是什么？已知：該鋼的Ms＝310℃，表面滲碳后的Ms＝80℃左右。答：滲碳后的齒輪等溫淬火后心部因含碳量較低，導(dǎo)熱慢，第一次鹽浴時(shí)心部的溫度仍高于550－5

9、70℃，在第二次熱浴時(shí)其組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w；而表面在第一次熱浴時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，碳化物和殘余奧氏體，由于該合金含量較高，各類碳化物比較穩(wěn)定，回火穩(wěn)定性高，在第二次熱浴時(shí)組織保持不變。3.軋制鋼板的軋輥尺寸很大，其軸承在工作時(shí)受很大的沖擊作用，請(qǐng)從以下材料中選擇合適的材料制造該軸承，并且說明熱處理工藝及使用狀態(tài)組織.GCr15，W18Cr4V，20Cr2Ni4，40CrNiMo，T10，0Cr8Ni9，20，Cr12MoV，65Mn

10、答：選擇滲碳鋼20Cr2Ni4，該鋼進(jìn)行滲碳處理后，可以達(dá)到表硬里韌的效果，表面高硬度，耐磨、疲勞強(qiáng)度高，心部韌性好，可以承受較大沖擊作用。熱處理：滲碳淬火低溫回火4.調(diào)質(zhì)鋼中常用哪些合金元素？這些合金元素各起什么作用？常用的合金元素有MnCrMoVSiNiBMn:能大為提高鋼的淬透性，但容易使鋼有過熱傾向，并有回火脆性傾向Cr：提高鋼的淬透性的同時(shí)還提高回火穩(wěn)定性，但是有回火脆性傾向Ni：非碳化物形成元素，能有效的提高鋼基體的韌度，并