金属材料学试题及参考答案.doc

江苏大学考试试题—参考答卷 第1页 共3页
课程名称： 金属材料学 考试日期： 2007.6
专业学号： 姓 名：
题号
一
二
三
四
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一、填空题 （30分，每空格1分）
1、钢中二元碳化物分为二类：rC / rM < 0.59，为 简单 点阵结构，有MC和 型；rC / rM > 0.59，为 复杂 点阵结构，有M3C、 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γ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（列出2个）；使γ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 奥氏体中析出K和应力诱发马氏体相变 。
5、对热锻模钢的主要性能要求有 高热强性 、 良好的热疲劳抗力 、良好的
冲击韧性 和良好的淬透性及耐磨性。常用钢号有 5CrNiMo （写出一个）。
6、QT600-3是 球墨铸铁 ，“600”表示 抗拉强度≥600MPa ，“3”表示
延伸率 ≥3% 。H68是 黄铜 ，LY12是 硬铝 ，QSn4-3是 锡青铜 。
7、在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti、V 等（写出2个），这些元素的主要作用是 细化晶粒组织 和 弥散沉淀强化 。
8、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
的区别是 加热过程中没有同素异构转变 。

二、解释题（30分，每小题5分）
1、高速钢的回火工艺常采用：回火温度560℃左右，回火3次。
答案要点：由于高速钢中高合金度马氏体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。一次回火使大部分的残留奥氏体发生了马氏体转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火马氏体回火，并且使残留奥氏体更多地转变为马氏体，三次回火可将残留奥氏体控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。

2、在低合金高强度构件用钢中，Si、Mn元素的加入量有限制，一般Si＜1.1%,Mn＜2%。
答案要点：Si、Mn元素都能强化铁素体，在低合金高强度构件用钢中可以提高钢的强度，但是当Si>1.1%、Mn>2%时，却显著地降低钢的塑性。所以，在低合金高强度构件用钢中，Si、Mn元素的加入量有限制。

3、Si是非碳化物形成元素，但能有效地提高钢的低温回火稳定性。
答案要点：Si虽然是非碳化物形成元素，但在低温回火时可以抑制ε-FexC的形成和转变为Fe3C，即有效地阻止了Fe3C的形核、长大及转变。所以能有效地提高钢的低温回火稳定性。

4、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元素使共析S点向左移动，当Cr含量达到一定程度时，S点已
左移到小于0.4%C，所以4Cr13是属于过共析钢。

5、40 CrNi钢淬火高温回火后常用水或油冷却。
答案要点：40 CrNi钢含有 Cr、Ni元素，而Cr、Ni促进了钢的回火脆性，所以40 CrNi钢高温回火脆性倾向较大，回火后快冷能抑制高温回火脆性，所以常用水或油冷却。

6、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大。
答案要点：1Cr18Ni9含C较高，又没有Ti等稳定C的强碳化物形成元素，
所以在晶界上容易析出Cr23C6，从而使晶界上产生贫Cr区，低于不锈钢
的基本成分要求，所以在晶界处的腐蚀倾向比较大。

三、问答题（40分）
1、合金化基本原则是多元适量，复合加入。试举例说明Mn-V和Si-Mn的复合作用。（10分）
答案要点：
Mn-V复合：Mn有过热倾向，而V是减弱了Mn的作用；Mn能降低碳活度，使稳定性很好的VC溶点降低，从而在淬火温度下VC也能溶解许多，使钢获得较好的淬透性和回火稳定性。
Si-Mn复合：Si、Mn都是强化铁素体有效的元素，能提高钢的弹性极限，但Si有脱C倾向、Mn有过热倾向，而Si-Mn复合可使钢的脱C、过热倾向降低，这样的合金复合在弹簧钢中得到了很好的应用。

2、说明高速钢的铸态组织特征（3分）。有一批高速钢钻头，淬火后硬度比正常的偏低，估计是淬火加热有问题。淬火加热可能出现什么问题?（3分） 怎样从金相组织上来进行判断?（6分）
答案要点：
高速钢的铸态组织为：黑色组织（混合型）+白亮组织（M和AR）+莱氏
体。
淬火后硬度比正常的偏低可能是欠热、过热或过烧等原因。
欠热：晶粒很细小，K很多；过热：晶粒较大，K较少；过烧：晶界有
熔化组织，即鱼骨状或黑色组织。

3、钢的强化机制主要有哪些（不必写出具体表达式）? 从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?（8分）
答案要点：
钢的强化机制主要有固溶强化、细晶强化、位错强化和第二相强化。
从合金化角度考虑，提高钢韧度主要途径有：
1）加入Ti、V、W、Mo等强碳化物形成元素，细化晶粒；
2）提高回火稳定性，加入Ti、V等强碳化物形成元素和Si元素；
3）改善基体韧性，主要是加入Ni元素；
4）细化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、匀、圆；
5）降低或消除钢的回火脆性，主要是Mo 、W元素比较有效；（2分）

4、试从合金化原理角度分析9SiCr钢的主要特点。（10分）
答案要点：Si、Cr↑淬透性，D油<40mm ；Si、Cr↑回稳性，~250℃回火，>60HRC；
Si、Cr使碳化物细小、分布均匀→不容易崩刃；分级或等温处理，变形较小；Si使脱碳倾向较大，切削加工性相对也差些。
适于制作形状较复杂、变形要求小工件，特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等。

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