西安交通大学-材料科学基础难点解答

② 钢中的组织组成物为珠光体和Fe3CⅡ，由杠杆定律：

4 残余压应力为什么能提高零件的疲劳性能？

答;当零件表层存在一定大小的残余压应力时，因能抵消零件在交变载荷作用下所承 受的部分拉应力，所以能提高零件的疲劳性能。

5 造成回复阶段残余内应力明显下降的原因是什么？

答：通过原子的短距离扩散，能使变形金属中的弹性应变显著减小。

6 再结晶与同素异构转变为什么有着本质的不同？

答：在再结晶过程中变形金属并没有形成新相，新形成的晶粒在成分和晶格类型上与原来的晶粒完全相同，只不过是新晶粒消除了变形所产生的各种晶体缺陷而已。所以再结晶与同素异构转变有着本质的不同。

7 何谓过冷奥氏体?

答：在临界温度以下尚未发生转变的不稳定的奥氏体称为过冷奥氏体。

8 共析钢奥氏体等温转变产物的形成条件、组织形态及性能各有何特点? 答：P型转变 A1～560℃

珠光体P：A1~650 ℃ 索氏体S：650~600 ℃ 托氏体T：600~560 ℃

P、S、T无本质区别，只有形态上的粗细之分，P较粗、S较细、T更细。P、S、T通称P型组织，组织越细，强度、硬度越高，塑、韧性越好 B型转变℃ 560℃~Ms

560 ~350℃形成的B称为B上； 350℃~Ms形成的B称为B下。

B上由互相平行的过饱和F和分布在片间的断续细小的渗碳体组成，呈羽毛状，性硬而脆

B下由针叶状过饱和F和弥散分布在其中的极细小的渗碳体组成呈针叶状，具有良好综合力学性能。 M型转变℃ Ms~Mf

片状马氏体：高碳，呈双凸透镜状，显微镜下呈针片状，强度高，塑韧性较差

板条马氏体：低碳，呈细长板条状，强度高，塑韧性好。

9 影响奥氏体等温转变图的主要因素有哪些?比较亚共析钢、共析钢、过共析钢的奥氏体等温转变图。

答：影响奥氏体等温转变图的主要因素为：含碳量及合金元素含量。

亚共析钢随wC↑，C曲线右移；过共析钢随wC↑，C曲线左移；共析钢过冷A最稳定（C曲线最靠右）

除Co外，所有溶入A中的合金元素均使曲线右移。除Co、Al外，溶入A的合金元素都使C曲线上的Ms、Mf点降低。

亚共析钢及过共析钢的过冷A的等温转变与共析钢一样，亦可分为高温P型转变、中温B型转变和低温M型转变。但在P型转变之前，亚共析钢有F的析出，过共析钢有Fe3C析出。

10 钢在被处理成马氏体组织时为什么还会有残余奥氏体存在?对钢的性能有何影响?

答：在M相变时，由于体积膨胀，使尚未发生相变的过冷A受压，而停止相变，这部分A称为残余奥氏体A’。

残余奥氏体使淬火钢的硬度降低，它是一种不稳定的组织，在温度下降时还会发生转变而使工件变形。

11 何谓退火、正火、淬火及回火？并说明其目的是什么。

答：将钢件加热到临界温度（Ac1、Ac3、Accm）以上（有时以下）保温一定时间，然后缓冷（炉冷、坑冷、灰冷）的热处理工艺称退火。目的：得到平衡状态的组织。

将钢件加热到临界温度Ac3、Accm以上 30～80℃，保温一段时间后空冷的热处理工艺称正火。目的：对普通结构件为最终热处理，以细化组织，提高其强度和韧性；使中、低碳结构钢组织正常化，改 善切削加工性能；为淬火作组织准备；抑制或消除过共析钢的网状渗碳体，为球化退火作组织准备。 将钢加热到临界温度（亚共析钢Ac3，过共析钢Ac1）以上30～50℃，保温后快速冷却获得M的热处理工艺称淬火。目的：获得M组织提高钢的强度和硬度。

将淬火后的钢重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称回火。目的：消除淬火应力,降低钢的脆性；稳定工件尺寸(淬火Ｍ 和残余Ａ是非稳定组织，如果发生转变，则零件的尺寸会发生变化)；获得工件所要求的组织性能；回火是热处理工序中最后一道工序。

12 何谓钢的淬透性?影响淬透性的因素有哪些?在选材中如何考虑钢的淬透性?

答：淬透性是表征钢件淬火时形成Ｍ的能力，或者说表征钢件淬火时所能得到的淬硬层的深度。淬透性与钢中过冷A稳定性有关，影响因素主要是合金元素含，含碳量亦有影响。

钢的淬透性是机械设计中选材时应予考虑的重要因素之一。 大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），要求表面和心部力学性能一致，故应选择淬透性高的材料；

心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转的轴类），可选

用淬透性低的钢，获得1/2~1/4淬硬层深度即可；

焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能或不宜选择淬透性大的材料。

三 金属材料

1 哪些合金元素可以使得钢在室温下获得铁素体组织？ 答：主要元素为Si、Al、Ni、 Cr、 W、Mo、Ti等。

2 哪些合金元素可以使得钢在室温下获得奥氏体组织？ 答：主要元素为Ni、Mn、Cu、N等。

3 什么是第一次回火脆性？

答：一般认为低温回火（250℃～400℃）脆性是由于M分解时沿M板条或片的界面析出断续的薄壳状碳化物，降低了晶界的断裂强度，使之成为裂纹扩展的途径，因而导致脆性断裂。

4 防止第一类回火脆性的措施？

答：防止第一类回火脆性的措施是避免在250℃～400℃回火。

5 什么是第二类回火脆性？

答：第二类回火脆性是在450℃～650℃回火过程中Sb、P、Sn 在Ａ晶界偏聚而引起的脆化现象。也叫高温回火脆性。

6 防止第二类回火脆性的措施？

答：防止第二类回火脆性措施有两个：

1）加入W、Mo等能强烈阻止或延缓杂质元素在Ａ晶界的偏聚。 2）450℃～650℃回火快冷

7 何为不锈钢？

答：在自然环境或一定工业介质中具有耐腐蚀性能的钢称不锈钢。广泛应用于石油、化工等领域。

8 何为超高度度钢？

答：抗拉强度大于1500Mpa的钢叫超高强度钢。

主要用于制造飞机起落架、机翼大粱，火箭发动机壳体、液体燃料氧化剂储藏箱、炮筒、枪筒、防弹板等等。

9 何为低温钢？

答：低温钢是指工作温度在0℃以下的零件和结构件钢种。

广泛用于低温下工作的设备，如冷冻设备、制氧设备、石油液化设备、航天工业用的高能推进剂液氢、液氮等液体燃料的制造、贮运装置、寒冷地区开发所用的机械设施等。

10 对比下列材料耐蚀性？ 1） 1Cr18Ni9 2） 0Cr18Ni9 3） 1Cr18Ni9Ti

答：不锈钢中含碳量越多，越容易形成Cr23C6,降低了基体的Cr含量和电极电位，钢的耐蚀性越差。所以0Cr18Ni9的耐蚀性比1Cr18Ni9优越，因为碳含量低。

1Cr18Ni9Ti的耐蚀性比1Cr18Ni9优越，因为Ti可以与碳形成TiC，结果阻止了Cr23C6的形成，从而提高了其耐蚀性。

0Cr18Ni9的耐蚀性比1Cr18Ni9Ti优越，原因在于碳对耐蚀性能的影响更大，所以低碳、超低碳不锈钢耐蚀性能随着碳的降低而更优越，但是低碳也意味着价格贵。

11. 手术刀一般用哪种不锈钢来制造？

(A) 马氏体不锈钢； (B) 铁素体不锈钢； (C) 奥氏体不锈钢； (D) 沉淀硬化不锈钢。 答：（A）

12 奥氏体不锈钢室温依然是奥氏体，主要是因为加了 (A) Cr； (B) Ni； (C) C； (D) Mo。 答：（B）

13 下列零件选用何种材料？ 1） 大桥 2） 汽车齿轮 3） 镗床镗杆 4） 汽车板簧

5） 汽车拖拉机连杆螺栓 6） 拖拉机履带板 7） 汽轮机叶片

8） 硫酸、硝酸容器 9） 锅炉

10） 加热炉炉底板 答： 见下表: 零件或构件 可选材 1） 大桥 低合金高强钢（桥梁用钢） 2） 汽车齿轮 合金渗碳钢 3） 镗床镗杆 合金调质钢 4） 汽车板簧 合金弹簧钢 5） 汽车拖拉机连杆螺栓 合金调质钢 6） 拖拉机履带板 耐磨钢（高锰钢） 7） 汽轮机叶片 不锈钢