金属材料学考试试卷及答案B卷

江苏大学考试试题 考试试题—标准答卷 第1页 共4页 课程名称： 金属材料学（B） 考试日期： 2006 专业学号： 金属材料03级 姓 名： 题号 一 二 三 四 总计 核查人签名 得分 阅卷人签名 一、填空题 （30分） 1、钢的合金化基本是 多元适量 、 复合加入 。细化晶粒对钢性能的贡献是 既提高强度又提高塑韧性 。 2、在钢中，常见碳化物形成元素有 Ti、Nb、V、W、Mo、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：rc/rM ≤ 0.59为简单点阵结构，有 MC 和 M2C 型，其性能特点是 硬度高 、 熔点高 、 稳定性好 ； rc/rM > 0.59为 复杂点阵结构，有 M3C 、 M7C3 和 M23C7 型。 3、选择零件材料的一般原则是 力学性能 、 工艺性能 、 经济性 和环境协调性等其它因素。 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 在晶界上析出了Cr23C6 ，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要有 加入Ti、Nb 等强碳化物形成元素 、 降低钢中的含C量 。 5、影响铸铁石墨化的主要因素有 化学成分 、 冷却速度 。球墨铸铁在浇 注时要经过 孕育 处理和 球化 处理。QT600-3是 球墨铸铁 。 6、对耐热钢最基本的性能要求是 热强性 、 抗氧化性 。 7、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： 点阵结构 、 电子因素 、 原子半径 。 8、提高钢淬透性的主要作用是 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 。 二、解释题（30分，每小题5分） 1、40Mn2钢淬火加热时，过热敏感性比较大。 要点：Mn促进了晶粒长大倾向，因为Mn降低A1温度，又强化了C促进晶粒长大的作用。所以，40Mn2钢过热敏感性比较大。 2、40CrNiMo钢正火后，切削性能比较差。 答案要点：40CrNiMo钢由于含有提高淬透性的元素Cr、Ni、Mo，而且又是 多元复合作用更大，所以钢的淬透性很好，在正火条件下也会有大量的 马氏体产生。因此其切削性能比较差。 3、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。 答案要点：灰铁：G形态为片状，易应力集中，产生裂纹，且G割裂基体严重，使材料有效承载面积大为减小。而球铁：G形态为球状，基体是连续的，，相对而言，割裂基体的作用小，基体可利用率可达70~90%；且球状G应力集中倾向也大为减小。因此钢的热处理强化手段在球铁中基本都能采用，所以其强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。 4、铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热热处理来细化。 答案要点：铝合金没有同素异构转变，不能象钢那样可以靠重新加热产生重 结晶来细化晶粒。 5、H68、H70俗称弹壳黄铜，常用于制造炮弹壳、子弹壳。 答案要点：弹壳黄铜的Zn含量小于32%，所以是单相α黄铜，其塑性很好，特别适宜制造要求深冲压性能较好的弹壳等零件。 6、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。 三、问答题（40分） 1、试总结Si元素在合金中的作用，并简要说明原因（10分）。 答案要点： 1）↑σ，↓可切削性 → 固溶强化效果显著； 2）↑低温回火稳定性 → 抑制ε-K形核长大及转变； 3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物； （2分） 4）↑淬透性 → 阻止K形核长大，使“C”线右移，高C时作用较大； 5）↑淬火温度 → F形成元素，↑A1 ； 6）↑脱C、石墨化倾向 → Si↑碳活度，含Si钢脱C倾向大。（2分） 2、画出示意图说明高速钢的铸态组织（3分）。简述高速钢中W、V、Cr合金元素的主要作用（3分）。高速钢在淬火加热时，如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有什么特征（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，高速钢铸态组织图（略）。 W：提高红硬性、耐磨性的主要元素；V：提高红硬性、耐磨性的重要元素，一般高速钢都含V，V能有效细化晶粒，且VC也细小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。 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、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： 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、试定性比较40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢的淬透性、回火脆性、韧度和回火稳定性，并简要说明原因（10分，比较为1.5分,解释为1分）。 答案要点： 淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo复合作用更大。 回脆性：40CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。 韧 度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韧性，Mo细化晶粒。 回稳性：40Cr 、 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回稳性。Ni影响不大。