金属材料学复习资料

偏下（晶粒仍然很细，8-9级）。

目标：淬火后获得高合金的M组织，具有很高抗回火稳定性；

在高温回火时析出弥散的合金碳化物产生二次硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。 一次或两次预热：由于高合金的高速钢导热性差，为防止工件加热时变形，开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳。

16、一次硬化、二次硬化对Cr12MoW钢的组织、性能有什么影响？

答：一次硬化：采用较低的淬火温度和低温回火，淬火温度低，晶粒细小，强韧性好，随加热温度升高，碳化物溶解量增加，A合金度增加，淬火后残余A增加，硬度降低。

二次硬化：较高的淬火温度，进行多次高温回火，高的淬火温度溶解了大部分碳化物，（Cr，Fe）7C3仅剩5%左右，组织中绝大部分是残余A。 17、从电化学腐蚀原理看，采用哪些途径可提高钢的耐蚀性？ 答：1）使钢表面形成稳定的表面保护膜； 2）得到单相均匀的固溶体组织； 3）提高固溶体（阳极）的电极电位。

Cr决定和提高耐蚀性的主要元素；Ni可提高高耐蚀性；Mo提高不锈钢的钝化能力；Mn、N提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性；Cu少量加入可有效提高不锈钢在H2SO4及有机酸中中的耐蚀性；Si可提高在HCl、H2SO4、和高浓度HNO3中的耐蚀性。 18、奥氏体不锈钢晶间腐蚀产生的原因，影响因素与防止方法。

答：原因：奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体 产生贫铬区，贫铬区的宽度约10-5cm，Cr<12%。在许多介质中没有钝化能力, 贫铬区成为9 微阳极而发生腐蚀。

影响因素：a.C：C<0.03%时无晶间腐蚀 ;

化学成分：加入Ti, NbC，使奥氏体内固溶的C<0.03%以下。

b.加热温度：550-800℃（650℃最敏感），T>800℃时K重溶；T<500℃，扩散困难。

c.加热时间：时间很长或很短，都难以存在晶间腐蚀。

防止办法：超低C；改变K类型；固溶处理；获得γ+δ（10-50%）双相组织。 19、不锈钢发生应力腐蚀破裂的产生原因，影响因素与防止方法。

答：原因：不锈钢在某些介质中受张应力时经过一段不长时间就会发生破坏。 影响因素：介质特点，附加应力和钢的化学成分。

1）介质：含有Cl-和OH-腐蚀介质中特别敏感； 2）应力：应力越大，越严重; 3）介质温度：温度越高，越严重;

4）不锈钢组织与成分: 对应力腐蚀的影响.

防止措施：1）提高纯度（降低N, H以及杂质元素含量）； 2）加入2-4%Si或2%Cu 或提高Ni%（>35%）； 3）采用高纯度15-25%F不锈钢；

4）采用奥氏体和铁素体（50-70%）双相钢。

20、说明下列典型牌号的材料种类、成分或合金系、使用状态、组织、主要性能特点。 答：（1）2Cr13：马氏体不锈钢；C%=0.18%~0.25%，Si%≥1.0%，Mn%≤1.0%，Cr%=12.00%~14%；马氏体；高强度不锈钢，耐蚀性好，硬度高，有磁性。 （2）1Cr25Ti：不锈耐热钢；F不锈钢；有磁性，脆性大。 （3）1Cr18Ni9Ti：A不锈钢；C%≤0.07%，Si%≤1.0%，Mn%≤2.0%，P%≤0.035%，S≤0.03%，Ni%=8%~11%，Cr%=17.00%~19%，Ti%=0.5%~0.7%；较好的抗晶间腐蚀性能和冷热加

工性能，对氧化性强酸有很强的抗腐蚀性，对碱溶液及大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀性能，无磁性。

21、高温强度指标有哪些？

答：（1）蠕变极限：在某温度下，在规定时间达到规定变形时所能承受的最大应力。 （2）持久强度：在规定温度和规定时间断裂所能承受的应力（δε）。

（3）持久寿命：它表示在规定温度和规定应力作用下拉断的时间。 （4）高温下的紧固件要求有低的应力松弛性能 （5）承受交变应力的高温零件要求高温疲劳强度 22、合金元素对钢化学稳定性有哪些影响？

答：钢中加入Cr、Al、Si可提高FeO出现的温度，改善钢的高温化学稳定性，Cr是提高抗氧化能力的主要元素；Al能单独提高钢的抗氧化能力；Si增加钢的脆性，加入量受限制，只能做辅加元素。少量稀土金属或碱金属能提高耐热钢和耐热合金的抗氧化能力，W、Mo将降低钢和合金的抗氧化能力。

23、铸铁与钢相比，在主要成分、使用组织、主要性能上有何不同？ 答：铸铁与钢总体比较：（铸铁）

A. 成分：C、Si含量高，S、P含量高；

2.5-4.0 C, 1.0-3.0 Si, 0.5-1.4 Mn, 0.01-0.5 P, 0.02-0.2 S B. 组织：钢的基体+（不同形状）石墨； C. 热处理：不同形式的热处理

D. 性能：取决于基体组织及G数量、形状、大小及分布. G：HB3-5，屈强20MPa, 延伸率近为0;G对基体有割裂（削弱）作用，对钢强度（拉强度）、塑性、韧性均有害，其性能特别塑、韧性;比钢要低，但：具有优良的减震性、减摩性以及切削加工性能、优良的铸造性能、低的缺口敏感性； E. 生产：铸铁熔化设备简单，工艺操作简便，生产成本低廉

24、对灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分（主要是C与Si）、组织、牌号、主要性能与应用做相互对比。 答： 成分 灰口铸铁 C ：2.5-3.6； Si： 1-2.5 可锻铸铁 C ：2.2,； Si： 1.2-2.0, Mn： 0.4-1.2, P<0.1, S<0.2; P，F+团絮状G 球墨铸铁 C：3.6-3.8%, Si： 2.0-2.5 Mn：0.6-0.8, P< 0.1 F，P+球状G QT400-18，400-15， 450-10，500-7，600-3，700-2，800-2，900-2 基体强度利用率高，可达70-90%；强度，塑性，韧性，疲劳强度明显提高 组织 牌号 F，F+P，P+片状G（A型...F型） HT100，150，200，250，KT300-6，330-8，350-10,370-12(F-KT) HT300，350 KTZ450-5500-4，600-3，700-2 （P-KT ) 强度较低，塑韧性低，硬度HB130-270，耐磨性好，减振性好，缺口敏感性小等 较高强度，良好塑性，有一定的塑变能力（展性铸铁，马铁），但并不能锻造。但生产周期长，工艺复杂，成本较高。 性能 用途 可用作耐压减震件，如机床底座、支柱等 制造一些形状复杂而在工作中以经受震动的薄壁（<25mm）小件 可制造各种受力复杂、负荷较大和耐磨的重要铸件，如曲轴、连杆、齿轮等，在一定条件下可取代铸钢、锻钢、合金钢。 25、说出下列典型牌号钢材料种类、成分或合金系、使用组织、主要性能特点。 答： 牌号 HT300 材料种类 灰口铸铁 成分或合金系 C：2.5~3.6% Si：1~2.5% 使用组织 F、F+P、P+片状G 性能 强度较低，塑韧性低，抗拉强度≥300MPa，耐磨性好，减振性好，缺口敏感性小等 基体强度利高，可达70-90%；强度，塑性，韧性，疲劳强度明显高 ζb≥600MPa δ≥1% 较高强度，良好塑性，有一定的塑变能力（展性铸铁，马铁），但并不能锻造。 QT600-1 球墨铸铁 C：3.6~3.8% Si：2~2.5% Mn：0.6~0.8% P< 0.1% F，P+球状G KTZ600-3 C ：2.2%,； Si： 1.2-2.0%, 珠光体展性铸铁 Mn： 0.4-1.2%, P<0.1%, S<0.2%; P，F+团絮状G 26、以Al-4%Cu合金为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能（强度）变化。

答：分为四阶段：1）形成溶质原子（Cu）的富集区—GP[I] 与母相α（Al为基的固溶体）保持共格关系，引起α的严重畸变，使位错运动受阻碍，从而提高强度；

2）GP[I]区有序化—GP[II]区（ζ’’）化学成分接近CuAl2，具有正方晶格，引起更严重的畸变，使位错运动更大阻碍，显著提高强度；

3）溶质原子的继续富集，以及ζ’形成ζ’已达到CuAl2，且部分地与母相晶格脱离关系，晶格畸变将减轻，对位错阻碍能力减小，合金趋于软化，强度开始降低。 4）稳定相ζ的形成与长大

与母相完全脱离晶格关系，强度进一步降低。（这种现象称为过时效）

27、变形铝合金分为几类？说明主要变形铝合金之间的合金系、牌号及主要性能特点。 答：(1)非热处理强化变形铝合金 主要有防锈铝合金： 合金系：Al-M 牌号：LF21

Al-Mg-（Mn） 牌号：LF2, 3, 5, 6, 7, 10,11,12等

性能：耐蚀性好；塑性好（易加工成形）；焊接性好；可利用冷加工硬化来提高强度

（2）热处理强化变形铝合金，（过饱和）固溶处理和时效处理；主要有硬铝、锻铝、超

硬铝合金：

A 硬铝：基本是Al-Cu-Mg合金； 牌号 性能 L Y1，LY3，LY10合金 Mg, Cu%较低，有较高塑性，但强度较 低合金硬铝（铆钉硬铝） 低，时效速度慢。 标准硬铝 高合金硬铝 耐热硬铝 LY11 LY12 可淬火（过饱和固溶）时效，强度提高 具有良好的耐热性，强度高，但塑性及承受冷热加工能力差。 较多的Mn, Mg，强化相S，ζ外，还有Al19Mg2Mn，可制做250-300 ℃工作的飞机零件。 B超硬铝合金，

Al-Zn-Mg-Cu系合金 牌号：LC3，LC4，LC5，LC6，LC9

性能：强度高（淬火+120℃时效），但抗蚀性差（包铝），组织稳定性不好，工作温度小于120℃ C锻铝合金

合金系：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu（普通锻铝合金）；Al-Cu-Mg-Ni-Fe （耐热锻铝合金） 牌号：LD2，LD5，LD6，LD10；LD7，LD8，LD9 性能：良好的热塑性，较高的机械性能。

28、铸造铝合金主要分为几类？说明主要铸造铝合金的合金系、牌号及主要性能特点。 答：普通锻铝合金：Al-Mg-Si, Al-Mg-Si-Cu 耐热锻铝合金：Al-Cu-Mg-Ni-Fe 合金系 Al-Si系 牌号 ZL1xx 主要性能特点 最好的铸造性能、中等强度和抗蚀性，应用最广泛。 最高的高温和室温性能，适于制造大负荷或耐热铸件，但铸造性能和抗蚀 性较差。 有最好的抗蚀性和较高的强度，但铸造、耐热性能差，适于抗蚀、耐冲击 和表面装饰性高的铸件。 铸态下的高强度铝合金，在强度、抗蚀性和铸造性能，均中等 Al-Cu系 ZL20x Al-Mg系 ZL30x Al-Zn系 ZL40x 29、说出下列典型牌号的材料种类、成分或合金系、使用状态组织、主要性能特点。