金属材料学考试题库

18-8型奥氏体钢平衡态时为奥氏体+铁素体+碳化物足相组织，实际的单相奥氏体是通过固溶热处理的配合获得的。

3、分析18-8不锈钢产生晶间腐蚀的原因和阻止方法

答：工程上为防止奥氏体钢晶间腐蚀现象，可采取如下措施： a、降低钢中碳含量

b、在钢中加稳定碳化物形成元素（Ti,Nb），与碳综合析出特殊碳化物，消除晶间贫铬区 c、钢经1050-1100℃加热淬火，保证固溶体中碳和铬的含量

d、对非稳定性钢进行淬火，使奥氏体成分均匀化，消除贫铬区；对稳定性钢将铬的碳化物转化为鈦、铌的特殊碳化物，保证耐蚀所需的固溶体含铬水平。

第十一章 铸铁 1、请简述铸铁的分类

答：铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金，其中的碳有以化合态的渗碳体Fe3C析出，也有以游离态的石墨析出。根据铸铁中的碳在结晶过程中的析出状态以及凝固后颜色的不同，状态可分为三大类：

白口铸铁；麻口铸铁；灰口铸铁

白口铸铁-碳除少量溶于铁素体外，其余全部以化合物状态的渗碳体析出，凝固后断口呈白亮的颜色，故称白口铸铁。

麻口铸铁-碳即以化和状态的渗碳体析出，又以流离状态的石墨析出，凝固后断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铸铁。 灰口铸铁-碳全部或大部分以游离状态的石墨析出，凝固后断口呈灰色，故称为灰口铸铁。 灰口铸铁按石墨的形状和大小又可分为： 灰铸铁-石墨为片状；（常被称为灰口铸铁） 球墨铸铁-石墨为球状 可锻铸铁-石墨为团絮状 蠕墨铸铁-石墨为蠕虫状

2、铸铁的成分与钢有何较大的区别？

答：普通铸铁的化学成分一般为2-4%碳，1-3%硅，0.02-0.25%硫，0.05-1.0%磷，铸铁与碳钢相比较，除了有较高的碳、硅含量外，还有较高的杂质元素硫和磷。

3、铸铁的组织和钢有何较大的区别？ 答：铸铁中的碳主要有如下三种分布形状

a、溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体，如铁素体、奥氏体 b、与铁生成化合物，如Fe3C碳化物（渗碳体） c、以游离的石墨形式析出

由于铸铁中的碳主要是以石墨的形式存在。所以，铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。

铸铁的金属基体有珠光体、铁素体、铁素体+珠光体，经热处理后有马氏体、贝氏体等组织，它们相当于钢的组织

铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨

4、铸铁的性能与钢有何较大的区别

答：铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分，因此，铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。石墨机械性能很低，硬度仅为BB3-5，抗拉强度为20MPa,延伸率接近零。

石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减小铸铁件的有效承载截面积，同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应力集中，形成脆性断裂。 因此，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。

一般说来，石墨的数量越少，分布越分散，形状越接近球形，则铸铁的强度、塑性和韧性越高。

虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、高的消振型、低的缺口敏感性、以及优良的切削加工性。

5、请分析影响铸铁石墨化的诸因素 答：

a、化学成分的影响： 碳和硅的影响

硅和碳都是强烈促进石墨哈的元素

石墨来源于碳，随着碳含量的提高，铁水中的碳浓度和未溶解的石墨微粒增多，有利

于石墨形核，从而促进了石墨化

硅与铁原子的结合力大于碳与铁原子的结合力，硅溶于铁水和铁的固溶体中，由于削

弱了铁和碳原子之间的结合力，而促使石墨化。 锰的影响：

锰能溶于铁素体和渗碳体，其固定碳的作用，从而阻碍石墨化。 硫的影响：

硫阻碍碳原子的扩散，是一个促进白口铸铁的元素。 磷的影响：

磷是一个促进石墨化不十分强烈的元素 b、冷却速度对铸件石墨化的影响

铸件的冷却速度对石墨化过程也有明显的倾向，一般来说，铸件冷却速度越缓慢，即冷却速度较小时，越有利于按照Fe-C系状态图进行结晶和转变，即越有利于石墨化过程的充分进行，反之，铸件冷却速度快，就不利于石墨化的进行。

6、请制定铁素体基体的可锻铸铁热处理工艺，并说明理由。 答：可锻造铸铁石墨化是由白口铸铁较长时间石墨化退火而研制的，在退货过程中主要是发生石墨化。

如果白口组织在退火过程中第一阶段和第二阶段石墨化充分进行，则退火后得到铁素体基体加团絮状石墨的组织，称为铁素体可锻铸铁 如果退火过程中经第一阶段和中间阶段石墨化后，以较快冷却速度冷却，是第二阶段石墨化未能进行，则退火后的组织为珠光体加团絮状石墨的组织，称为珠光体可锻铸铁。 当原始组织为珠光体加共晶渗碳体的白口铸铁缓慢加热到900-1000C时，其原始组织便转化为奥氏体加共晶渗碳体。 第一阶段石墨化

第一阶段石墨化是发生在900-1000℃的高温长时间保温过程中，共晶渗碳体分解为奥氏体加团絮状石墨，此过程温度越高，渗碳体分解速度越快，退火周期越短，但是，退火温度过高，还引起石墨团和奥氏体晶粒钝化，故第一阶段石墨化温度一般应控制在900-1000℃，

最高不超过1050℃。 中间石墨化阶段

发生在第一阶段石墨化以后，自高温随炉冷却到750-720℃的过程中，从奥氏体中析出二次石墨，在此过程中冷却速度不宜过快，以避免析出二次渗碳体，一般以40-50C/h为宜。 第二阶段石墨化

发生在第一阶段石墨化以后，以3-5℃/h的冷却速度缓慢冷却通过共析转变温度区的过程中，奥氏体直接转变成铁素体加石墨，最终得到铁素体可锻铸铁。 冷却过程：

经过第二阶段石墨化以后，铸件的组织已转变成为铁素体加团絮状石墨，在随后的冷却过程中将不发生相变，为了避免退火后产生脆性，通常应在退火冷却到650℃左右后打开炉门进行空冷。

7、球墨铸铁的基体可能有哪几种，它们分别如何获得的？ 答：球墨铸铁的组织是由球状石墨与金属基体所组成的 球墨铸铁的金属基体组织与许多因素相关，除了化学成分的影响外，还与铁水处理和贴

士的凝固条件以及热处理有关。

球墨铸铁经正火或退火后的基体组织有珠光体、珠光体加铁素体和铁素体，分别称为珠

光体球墨铸铁、珠光体加铁素体球墨铸铁和铁素体球墨铸铁以及各种热处理工艺处理后钢的基体所形成的各种组织。

第十二章

1、请简述合金的强化途径 答：固溶强化

时效强化 过剩相强化 细化组织强化

2、请简述合金的时效过程

答：铝合金的热处理强化，主要是由于合金元素在铝中有较大固溶度，且随着温度的降低而固溶度急剧减小，故铝合金加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体，这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而提高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为时效。

时效过程使合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。 淬火（又称固溶）+时效处理是铝合金强化的一种重要手段。 4%Cu-Al合金时效的基本过程可以概括为:

过饱和固溶体---形成钢原子富集区（GP（1）区）---铜原子富集区有序化（GP（1）区）---形成过渡相---析出稳定相（CuAl2）+平衡的a固溶体

铝-铜二元合金的时效原理及一般规律，对于其他工业合金是适用的。

3、请简述铝合金的时效强化因素

答：合金的化学成分与合金的时效强化有直接关系，一种合金是否能通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如果在铝中加入某些合金元素能形成结构与成分复杂的化合物（第二相），如CuAl（、Mg3Si(β)、Al2CuMg（S）、2θ）

MgZn（M）等等，则在时效析出过程中形成的GP区结构就比较复杂，与基体共格关系引起的

畸变较严重，合金的时效强化就较为显著。

正确控制合金的固溶处理（淬火）工艺，是保证获得良好的时效强化效果的前提。一般说来，在不发生过热、过烧的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些比较好，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。 其次，淬火冷却时要保证淬火过程中不析出第二相，时效温度时决定合金时效过程与时效强化效果的重要工艺参数。