2010级材料科学与工程专业金属材料学作业题

2010级材料科学与工程专业金属材料学复习思考题

第1章 钢铁中的合金元素

1-1 人们为什么要开发合金钢？

1-2 合金元素在钢铁材料中的赋存状态有哪几种？ 1-3 什么是奥氏体形成元素？什么是铁素体形成元素？

1-4 铁与合金元素的相图有哪几种基本类型？每一类型各说出3个元素。

1-5 钢铁材料中的合金元素，如硅、锰、铬、钼、钨、钴、镍、钛、铌、钒、铝、氮、铜、磷等，哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？

1-6 合金元素与晶体缺陷相互作用的形式有哪几种？ 1-7 什么叫做平衡偏析？

1-8 叙述合金元素产生偏聚的机理？

1-9 叙述第二种溶质元素对第一种溶质元素晶界偏聚的影响。

1-10 叙述钢铁中的碳化物、氮化物和硼化物的性质特点，并与其中的结合键相联系。 1-11 钢铁中碳化物结构的复杂性是由什么因素决定的？据此可以将其分为哪两大类？各有什么特点？

1-12 根据合金元素与碳的相互作用，可将其分为哪几类？

1-13 钢铁中常见的碳化物类型主要有六种，例如M2C就是其中的一种，另外还有其它哪5种？哪一种碳化物最不稳定？哪一种最稳定？

1-14 钢中比较重要的金属间化合物有哪些类型？它们各有什么特点？

1-15 合金元素对Fe-Fe3C相图中S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 1-16 分析合金元素对Fe-Fe3C相图的影响规律有什么实际意义? 1-17 合金元素是怎样影响奥氏体晶粒大小的？

1-18 有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么作用？ 1-19 合金元素是怎样影响过冷奥氏体向珠光体转变的？

1-20 在过冷奥氏体中析出先共析铁素体时，碳原子的扩散是主要影响因素，为什么？ 1-21 叙述不同类型的合金元素对过冷奥氏体稳定性的影响。 1-22 合金元素是怎样影响钢中贝氏体转变的？

1-23 为了使中低碳钢在热轧或热锻后自然空冷的条件下获得贝氏体组织，应该添加哪些合金元素？为什么？

1-24 钢中加入的合金元素对马氏体转变的Ms点和Mf点有怎样的影响？哪些元素的作用显著一些？为什么？

1-25 分析合金元素对淬火钢室温组织中残留奥氏体数量的影响？ 1-26 分析合金元素对马氏体亚结构的影响。 1-27 什么是二次淬火？什么是二次硬化？

1-28 合金元素是怎样影响淬火钢的回火稳定性的？ 1-29 提高淬火钢的回火稳定性有什么实际意义？

1-30 含哪些合金元素的结构钢对高温回火脆性比较敏感？有哪些措施可以抑制高温回火脆性？

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第2章 工程结构钢

2-1 叙述常用工程结构钢的服役条件、加工工艺特点和性能要求。 2-2 什么是低合金高强度钢？

2-3 根据合金元素在钢中的作用规律，结合低合金高强度结构钢的性能要求，分析讨论低合金高强度结构钢中合金元素的作用。

2-4 作为工程结构钢的碳素结构钢（或低碳软钢）有哪些优点和缺点？

2-5 为什么用作集装箱和火车车皮的钢板通常含有合金元素铬、镍、铜、磷？ 2-6 什么叫铜脆？它是怎样产生的？

2-7 什么是微合金钢？微合金元素有哪些？

2-8 说明工程结构钢、低合金高强度钢、微合金钢三者之间的异同。 2-9 生产用于工程结构的微合金钢时，主要添加的合金元素有哪些？ 2-10 微合金元素钛、铌、钒在工程结构钢中的主要作用是什么？ 2-11 什么是脆化矢量？ 2-12 塑性成型时，钢中的硫化锰夹杂物将发生怎样的变化？这种变化对钢材的性能有哪些方面的影响？怎样消除或减轻这种影响？

2-13 什么是控制轧制？什么控制冷却？

2-14 为什么说水（H2O）是最便宜、最有效的“合金元素”？ 2-15 为什么微合金钢不宜采用常规轧制？

2-16 无间隙原子（IF）钢的化学成分和性能特点有哪些？ 2-17 提高无间隙原子（IF）钢强度的措施有哪些？ 2-18 什么是烘烤硬化？

2-19 对汽车车身用钢有哪些方面的性能要求？

2-20 传统高强度钢和先进高强度钢（AHSS）各包括哪些钢种？ 2-21 什么是双相钢？其化学成分、组织和性能特点是什么？为什么被大量用作汽车车身用钢？

2-22 什么是低合金TRIP钢？其化学成分、组织和性能特点是什么？为什么被大量用作汽车车身用钢？

2-23 为了在低合金高强度钢中形成贝氏体组织，常用的合金化措施是什么？ 2-24 分析建筑用抗震耐火钢的性能要求和合金化策略。 2-25 什么是超级钢？什么是超细晶钢？

2-26 超细晶钢的生产工艺和组织转变有哪些特点？ 2-27 论述提高或改善钢塑性、韧性的途径。

第3章 机械制造结构钢

3-1 机械制造结构钢与工程结构钢有哪些不同之处？

3-2 机械制造结构钢的合金化要点有哪些？这些要点是根据哪些要求提出来的？ 3-3 什么是马氏体强化？

3-4 淬火-回火是机械制造结构钢常用的强化措施，为什么？

3-5 为什么说适当提高淬火加热温度或延长保温时间是提高合金钢淬透性的有效方法？

3-6 只有当加热时溶入奥氏体中的合金元素才能起到提高过冷奥氏体稳定性或增大淬透性的作用，为什么？

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3-7 分析微量硼在钢中的作用。含硼钢热处理时应注意什么？ 3-8 为什么说提高淬透性是生产合金钢的目的之一？

3-9 为什么说提高回火稳定性是生产合金钢的目的之一？

3-10 哪些合金元素可以提高出现低温回火脆性的温度？为什么？ 3-11 避免高温回火脆性的措施有哪些？

3-12 什么在钢中添加钼可以抑制高温回火脆性？还有哪些合金元素可以降低钢对高温回火脆性的敏感性？

3-13 一般认为钼降低第二类回火脆性的敏感性方面的有效作用的机理是什么？ 3-14 调质钢的性能要求、组织特征、合金化和热处理要点是什么？

3-15 早期微合金非调质钢的化学成分、强化机制、组织和性能特征是什么？ 3-16 改善微合金非调质钢韧性的措施有哪些？

3-17 “降碳、提锰、增硅，应用复合微合金化技术”是改善微合金非调质钢韧性的有效措施，为什么？

3-18 为什么超高强度钢的冶金质量要求十分高？

3-19 为什么超高强度钢制造的零件要求表面十分光洁？

3-20 为使马氏体时效钢强化，一般对其进行什么热处理？试述马氏体时效钢的强化机理。

3-21 叙述渗碳钢的合金化原则。

3-22 结合渗碳钢20CrMnTi和20Cr2Ni4A的热处理工艺规范，分析其热处理特点。 3-23 简要说明氮化钢的合金化要点。

3-24 氮化钢制作的零件氮化前通常进行怎样的热处理？这样的热处理起什么作用？ 3-25 合金元素在渗碳钢和氮化钢中的作用有何异同点？ 3-26 说明弹簧钢的合金化要点。

3-27 热成形弹簧的热处理特点有哪些？

3-28 热成形弹簧与滚动轴承钢都属于高碳钢，它们在合金化和热处理上有什么不同？ 3-29 说明轴承的服役条件，分析其性能要求。

3-30 高碳铬轴承钢中的碳化物不均匀形式有哪些？它们有哪些危害？ 3-31 轴承钢中的网状碳化物是怎样形成的？怎样避免或消除？

3-32 轴承钢中的带状碳化物和液析碳化物是怎样形成的？避免或消除它们的措施有哪些？

3-33 用GCr15钢制作轴承要经历哪些热处理过程，说出其工艺参数以及形成的显微组织。

3-34 为什么精密轴承生产过程中要进行冷处理？冷处理时应注意哪些事项？ 3-35 易切削钢中通常含有哪些合金元素？它们是怎样改善切削性能的？ 3-36 说明低淬透性钢的合金化要点。

3-37 制作高强度螺栓的钢有哪几种类型？说明它们制作螺栓的工艺特点。 3-38 简述高锰钢的化学成分特点，性能特点和热处理特点。

3-39 将高锰钢（如ZG120Mn13）加热到1070℃左右保温，然后空冷可得到大量的马氏体，而水冷却得到全部奥氏体组织，为什么？

3-40 在什么情况下适合使用高锰钢？为什么？

3-41 为什么单相奥氏体组织的高锰钢（如ZG120Mn13）的切削性能很差？有什么方法改善这种钢的切削性能？

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第4章 工具钢

4-1 为什么9SiCr钢的淬火加热温度比T9钢高？ 4-2 直径为30～40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透？为什么？ 4-3 T9钢制造的刀具刃部受热到200～250℃，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢制造的刀具，其刃部受热到230～250℃，其硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作，为什么？

4-4 为什么9SiCr钢适宜制作要求形变小，硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具？

4-5 在高速钢中合金元素钨或钼、铬、钒、钴的主要作用是什么？

4-6 高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火？为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火？

4-7 为减少Cr12Mo1V钢淬火形变与开裂，只淬火冷却到200℃左右就出油，出油后不空冷，立即低温回火，而且至回火一次，这样做有什么不好？为什么？

4-8 热锤锻模、热挤压模、压铸模的主要性能要求有什么异同点？

第5章 不锈耐蚀钢

5-1 5-2 5-3 5-4 5-5

什么叫n/8规律或Tammann规律？

为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢，而95Cr18为不锈钢？ 简述铁素体不锈钢的主要性能特点和用途？ 奥氏体不锈钢的主要优缺点是什么？

说明18-8型奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因即防止方法？

第6章 耐热钢及耐热合金

6-1 在耐热钢的常用合金元素中，哪些是抗氧化元素？哪些是强化元素？哪些是奥氏体形成元素？说明其作用机理？

第7章 铸铁

7-1 铸铁与碳钢相比，在化学成分、组织、性能以及应用方面有哪些主要区别？ 7-2 为什么铁碳相图有双重相图存在？双重相图的存在对铸铁生产有何实际意义？ 7-3 说明石墨的形态、大小、数量和分布以及基体组织对铸铁性能的影响。 7-4 碳、硅、锰、磷、硫对石墨化有何影响？“三低”（碳、硅、锰含量低）、“一高”（硫含量高）的铸铁为什么易出现白口？

7-5 在铸铁石墨化过程中，如果第一阶段石墨化完全进行；第二阶段石墨化或完全进行，或部分进行，或未石墨化；它们各得到何种组织？

7-6 铸铁作为工程材料，有什么优点？

7-7 在实际生产中，灰铸铁制成的薄壁铸件上，常有一层硬度高的表层，致使机械加工困难，试指出形成高硬度表面层的原因。如何消除？在什么工作条件下应用铸件，反而希望获得这种表面硬化层？

7-8 球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是什么？它和灰铸铁有何不同？ 7-9 球墨铸铁组织中为何较容易出现少量渗碳体？如何防止？

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7-10 和钢相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同？ 7-11 如何理解铸铁在一般热处理过程中，石墨参与相变，但是热处理并不能改变石墨的形状和分布。

7-12 蠕墨铸铁生产中应注意控制哪些因素？

7-13 孕育处理、球化处理及蠕化处理的区别是什么?

7-14 试分析可锻铸化学成分中碳、硅、锰和硫对石墨化过程速率、石墨数量及石墨形状的影响。

7-15 简述加速可锻铸铁石墨化过程的基本原则及有效方法。 7-16 下列说法是否正确，为什么？

（1） 石墨化过程中第一阶段石墨化最不易进行。 （2） 采用球化退火可以获得球墨铸铁。 （3） 可锻铸铁可以锻造加工。

（4） 白口铸铁由于硬度高，可作切削工具使用。 （5） 灰铸铁不能整体淬火。 7-17 假定白口铸铁的组织十分密实，当进行可锻化退火时，渗碳体全部转变为石墨和铁素体，此时铸铁的组织发生什么变化？

7-18 查阅相关资料，比较分析几种特种性能铸铁在成分、组织和性能上有何特点？各自用于哪些领域？

7-19 铸铁的焊接性为什么较差？

7-20 为什么铸铁焊接时一定要预热？为了保证焊件的塑性，为什么焊后必须进行完全退火？

第8章 铝及铝合金

8-1 8-2 8-3 8-4 8-5 8-6

铝的晶体结构有什么特点？

合金元素在铝合金中的存在状态有哪几种？

铝合金中常见的合金元素有哪些？分别起什么作用？ 常见的铝合金热处理工艺有哪些？

与钢铁材料相比，铝合金的热处理有什么特点？ 简要说明铝合金的时效析出过程。

第9章 钛及钛合金

9-1 不同类型钛合金的强韧化机理、应用与发展状况如何？ 9-2 钛合金的性能特点是什么：它们的主要缺点是什么？ 9-3 为什么钛合金化的铝含量一定要限制在大约8%以内？

9-4 为什么从高温淬火时，钛马氏体的硬度不高？当钛马氏体在500℃回火时，显微组织发生什么变化？

第10章 铜及铜合金

10-1 简述铜合金中合金元素的主要作用？

第11章 镁及镁合金

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11-1 简述镁合金的强化方法。

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