金属材料学-题库
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金属材料学（原稿）
第1章 钢的合金化概论
1、什么是合金元素？钢中常用的合金元素有哪些？
为合金化目的加入其含量有一定范围的元素称为合金元素。
Si,Mn,Cr,Ni,W,Mo,V,Ti,Nb,Al,Cu,B等。
2、哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？
在γ-Fe中有较大溶解度并稳定γ固溶体的元素称为奥氏体形成元
素：Ni、Mn、Co，C、N、Cu；无限互溶，有限溶解。
在α-Fe中有较大溶解度并稳定α固溶体的元素称为铁素体形成元
素：Cr、V，W、Mo、Ti。
3、合金元素在钢中的存在形式有哪几种？
固溶体、化合物、游离态。（其中，化合物分为：碳化物、金属间化合物、非金属夹杂物）
4、哪些是碳化物形成元素？哪些是非碳化物形成元素？ Zr、Ti、Nb、V；W、Mo、Cr；Mn、Fe（强->弱） 非K：Ni、Si、Al、Cu。
5、钢中的碳化物按点阵结构分为哪几类？各有什么特点？什么叫合金渗碳体？特殊碳化物？
1）①简单点阵结构：M2C、MC。又称间隙相。 特点：硬度高，熔点高，稳定性好。 ②复杂点阵结构：M23C6 、M7C3 、M3C。
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特点：硬度、熔点较低，稳定性较差。
2）合金渗碳体：含有合金元素的渗碳体，即渗碳体内一部分铁原子
被合金元素所代替，晶体结构并未改变。（Fe,Me）3C 3）特殊碳化物：随着合金元素含量的增加，碳化物形成了自己的特
殊碳化物。VC，Cr7C3，Cr23C6。
6、合金钢中碳化物形成规律。
1、K类型的形成 K类型与Me的原子半径有关。
rc/rMe < 0.59 —简单结构相，如Mo、W、V、Ti； rc/rMe > 0.59 —复杂点阵结构，如Cr、Mn、Fe 。 Me量少时，形成复合K，如（Cr, M）23C6型 。 2、相似者相溶
完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似。
有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成复合K 3、强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。 4、NM/NC比值决定了K类型
5、碳化物稳定性越好，溶解越难，析出越难，聚集长大也越难。
7、合金元素对铁碳平衡相图的影响。
1） 改变了奥氏体区的位置
2） 改变了共晶温度 扩大γ相区的元素使A1，A3下降；缩小γ相区的元素使A1，A3升高。
3） 改变了共析含碳量 所有合金元素均使S点左移。
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8、为什么比较重要的大截面的结构零件都必需用合金钢制造？与碳钢
比较，合金钢有何优点？
1）合金钢比碳钢回火脆性好，所以要达到同样的回火硬度，合金钢
的回火温度可以比碳钢高，回火时间也可以长些，合金钢回火后内应力比碳钢小，塑性也高。
2）优点：晶粒细化，淬透性高，回火稳定性好。
9、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响？
1）Ti、Nb、V↓↓，W、Mo↓晶粒长大； --阻碍 2）C、N、B↑晶粒长大； --促进 3）非K元素Ni、Co、Cu作用不大 。
10、合金元素对回火转变的影响?
淬火合金钢进行回火时，其组织转变与碳钢相似。但由于合金元素的加入，使其在回火转变时具有如下特点：(１)提高淬火钢的回火稳定性 (２)产生二次硬化 (３)防止第二类回火脆性
一、对马氏体分解期的影响
低温回火：C和Me扩散较困难，Me影响不大；
中温以上：Me活动能力增强，对M分解产生不同程度影响: 1）Ni、Mn的影响很小；
2）K形成元素阻止M分解，其程度与它们与C的亲和力大小有关。这些Me↓碳活度ac，阻止了渗碳体的析出长大；
3）Si比较特殊：< 300℃时强烈延缓M分解。 二、对残余奥氏体转变的影响 三、对碳化物析出的影响
【合金结构钢之所以具有抗回火稳定性是因为在添加合金元素的情况下，马氏体分解、残余奥氏体转变及渗碳体析出、集聚，均不同程度地被推向较高的温度范围。
不同合金元素在减慢回火软化方面作用不同。非碳化物形成元素Ni、Al和弱K Mn对回火钢的软化较小，在抗回火软化方面比较有效的是K形成元素。
K形成元素能较多地把碳保留在马氏体中，从而阻碍马氏体的分解：强碳化物形成元素V、W、Mo、Cr。碳化物形成元素还阻碍残余奥氏体转变，阻碍了合金渗碳体的集聚，使含碳化物形成元素的钢能在更高的回火温度下保持细小的渗碳体颗粒。
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非碳化物形成元素砖在回火转变中的作用比较独特，低温下Si扩散，添加硅可提高马氏体的分解温度，硅也阻碍渗碳体颗粒的集聚长大。】
11、哪些合金元素提高钢的淬透性作用显著？
淬透性：钢淬火时获得M的能力。B、Mn、Mo、Cr、Si、Ni。
12、什么叫回火稳定性？提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有何作用？
淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。
Cr，Mn，Ni，Mo。
作用：提高回火稳定性，也就可以再相同强度水平下，提高回火温度从而提高材料的韧度。
13、什么是回火脆性？各在什么条件下产生？如何消除或减轻？ 淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象，回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。
1） 第一类回火脆性，主要发生在回火温度为 200～3500℃时，具有不可逆性、与回火后的冷却速度
无关、断口为沿晶脆性断口。防止方法：无法消除,不在这个温度范围内回火，
（1）降低钢中杂质元素的含量； （2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒； （3）加入Cr、Si调整温度范围；（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
2）第二类回火脆性，发生的温度在 450～650℃，具有可逆性、与回火后的冷却速度有关、断口为
沿晶脆性断口。防止方法：（1）降低钢中的杂志元素；（2）加入能细化A晶粒的元素（Ti,Nb,V）； （3）加入适量Mo、W元素；（4）避免在第二类回火脆性温度范围回火。
14、合金元素对“C”曲线、珠光体转变、贝氏体转变、Ms点的作用？ 一、对“C”曲线
1）Ni、Si、Mn大致保持 “C”线形状，使 “C”线向右作不同程度的移动；
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