高热处理质量。】 从强化机制分析。
第2章 钢的编号方法
写出下列钢号的类属、碳和合金元素的含量： 15Mn：优质碳素结构钢，较高Mn量，0.15%C； 16Mn：低合金高强度结构钢，0.16%C； 20g：优质碳素结构钢，锅炉用，0.2%C； T10A：高级优质碳素工具钢，1%C；
65Mn：优质碳素结构钢，较高Mn量，0.65%C；
18Cr2Ni4W：合金结构钢，0.18%C，2%Cr，4%Ni，W<1.5%； 25CrMnTiBRe：合金结构钢，0.25%C，其余<1.5%; 30CrMnSi:合金结构钢，0.3%C，其余<1.5%; 50CrV:合金结构钢，0.5%C，其余<1.5%; CrWMn:合金工具钢，平均碳含量>=1.0%； 5CrNiMo：合金工具钢，0.5%C，其余<1.5%; GCr15：滚动轴承钢，1.5%Cr；
W6Mo5Cr4V2：高速工具钢，合金元素百分含量；
00Cr18Ni10：不锈钢，“00”表示<=0.03%，“0”表示<=0.08%; 1Cr18Ni9Ti:不锈钢，0.1%C，其余百分含量。 第3章 工程构件用钢
1、叙述构件用钢一般的性能要求。
1、足够的强度与韧度（特别是低温韧度）； 2、良好的焊接性和成型工艺性； 3、良好的耐腐蚀性 4、低的成本。无运动工作状态，不太要求耐磨性。 2、与普通碳素结构钢相比，普低钢有何性能特点？主要用途是什么？
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（1）比普通碳素结构钢有较高的屈服点σs或屈服强度 σ0.2和屈强比σs/σb,（2）较好的冷热加工成型性,良好的焊接性,（3）较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性。
该钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等，被广泛用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。 3、为什么普低钢中差不多都含有不大于1.8%Mn？
适量的Mn起固溶强化作用，降低A3温度，有轻微细化晶粒的作用，提高淬透性，强度，降低冷脆转变温度。但含量超过2%，冲击韧性会下降
4、为什么贝氏体型普低钢多采用0.5%Mo和微量的B作为基本合金元素？
0.5%Mo能显著推迟珠光体转变，而微量B在奥氏体晶界上有偏析作用，可有效推迟铁素体转变，对贝氏体转变推迟较少
5在汽车工业上广泛应用的双相钢，其成分，组织和性能特点是什么？为何在汽车工业上发展极快
组织：铁素体+马氏体
性能特点：良好的塑性，韧度和冲击成型性及刚度
1）低的屈服强度，且是连续屈服 2）均匀的延伸率和总的延伸率较大，冷加工性能好 3）塑性变形比γ值高 4）加工硬化率n高。
双相钢具有足够的冲压成型性，而且具有良好的塑性和韧度，一定的马氏体还可以保证提高钢
的强度。
6、合金元素是通过哪几个途径强化普低钢的？
固溶强化、细晶强化、沉淀强化（弥散强化）、增加P的相对量。 第4章 机器零件用钢
1、为什么机器零件用钢一般都在淬火、回火态使用，而不在退火态使用？
因为淬火和回火可以得到M、下B，强度硬度高，回火可消除淬火应力和脆性，稳定尺寸。而退火后的组织为F+P，综合性能低。满足不了机器零件的使用要求。且强化在铁素体态和过饱和态比较好，退火态为饱和状态。
2、什么是“淬透性原则”？
调质钢的的淬透性原则是指淬透性相近的同类调质钢，可以互相代用 3、为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标？
钢经不同的热处理会产生不同的组织，从而呈现不同的机械性能。淬透性就是反应钢材在经过热处理后其断面组织整体差异的重要指标，刚的淬透性指在规定条件下，决定钢的淬硬深度和硬度分布的特性，淬透性好，可以使工件达到均匀良好的力学性能，并且可选用比较缓和的冷却介质，减小工件变形与开裂倾向。结构钢要求整体性能均匀一致，所以淬透性要高。 4、调质钢中常用哪些合金元素？这些合金元素主要起什么作用？调质钢在强韧结合方面有何缺点？
（Mn，Si，Cr，Ni）提高淬透性，回火稳定性，强化铁素体基相，提高综合力学性能。 （Mo，B，V，W）进一步提高淬透性，降低过热，回火脆性，敏感性，消除某些冶金缺陷。 高温回火后，塑韧性提高，但强度降低较大，强度不算太高，强韧性结合不行。
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5、什么是非调质钢？
非调制钢是通过微合金化，控制轧制和控制冷却等强韧化方法，取消了调制处理，达到或接近调质钢力学性能的一类优质或特殊质量结构钢
6、什么是低碳马氏体钢？低碳马氏体在力学性能和工艺性能上有哪些突出优点？
低碳马氏体钢是指低碳钢或低合金钢经淬火+低温回火处理，得到低碳马氏体组织作为应用状态的钢。
1）实现了强度、韧度和塑形的最佳配合，低的缺口敏感性，低的疲劳缺口敏感度，冷脆倾向较小；高强度的的同时又有良好的韧度和塑性
2）良好的工艺性能，冷变形能力好，焊接性能优良，热处理脱碳倾向小，淬火变形和开裂倾向小。
7、B元素在哪些条件下才能显著提高钢的淬透性？
微量；1）固溶在A中 2）含量在0.0003-0.0035％ 3）在低，中碳钢中，才起相应作用 4）加热温度不能过高，否则B向晶界内扩散，晶界外B偏聚减少，降低淬透性 8、为什么Si-Mn弹簧钢得到了广泛应用？
Mn：提高淬透性，提高过热敏感性 Si：提高弹性极限，提高回火稳定性，提高脱碳。共同作用时，可强化基体，提高弹性极限，屈强比，疲劳极限也有显著提高。虽然硅促进脱碳倾向，锰增大过热敏感性，但复合加入，脱碳和过热敏感性会降低。 9、试述提高板簧质量的主要措施。
板簧主要承受弯曲载荷，主要的失效形式为疲劳破坏。主要为提高表面质量，进行表面强化。(1)
形变热处理--将钢的变形强化与热处理强化两者结合起来,以进一步提高钢的强度和韧性。 (2)弹簧的等温淬火--不仅能减少变形,而且还能提高强韧性。 (3)弹簧的松弛处理
(4)低温碳氮共渗--回火与低温碳氮共渗相结合的工艺,能显著提高弹簧的疲劳寿命及耐蚀性。 (5)喷丸处理--改善弹簧表面质量,提高表面强度,提高弹簧疲劳强度和使用寿命。 10、分析合金元素在渗碳钢和氮化钢中的作用。
1）Mn,Cr,Ni—提高渗碳钢的淬透性；及大尺寸的零件淬火时芯部获得大量板条马氏体，改善渗碳层参数，影响零件的表层接触疲劳抗力和使用寿命。 Ti,V,W,Mo—细化晶粒。
2）合金元素对氮化层深度和表面硬度有影响。要得到满意的氮化层，钢中应含1%左右的Al； Cr,Mo,Mn—提高淬透性，以满足调质处理要求；
Mo,V—使调质后的组织在长时间氮化处理时保持稳定，也防止了钢的高温回火脆性。 11、为什么板簧不能强化后成形？而线径很细的弹簧不能用热成形后强化？ 1）强化后板簧硬，不易加工成型
2）细径很细的弹簧热成型后较软，变形比较大。
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12、弹簧为什么要求很高的冶金质量和表面质量？弹簧的强度极限高，是否就意味着疲劳极限一定高？为什么？
1）弹簧钢在交变载荷下工作，应具有足够的疲劳强度，塑性和韧性，要有较好的冶金质量，严格控制材料的内部缺陷，提高疲劳寿命； 由于弹簧工作时表面承受的应力为最大，所以应具有良好的表面质量。表面缺陷会成为造成应力高度集中，是疲劳裂纹源，降低弹簧的疲劳强度。
2）不一定。因为足够的淬透性保证强度极限，但在拉伸过程中，表面质量影响较大。 13、为什么合金弹簧钢把Si作为重要的主加合金元素?弹簧淬火后为什么要进行中温回火? Si与Mn共同作用强化铁素体基体提高钢的淬透性，Si有效提高弹性极限，屈强比，回火稳定性，促进脱碳倾向。
中温回火->可使弹簧钢具有一定的冲击韧度，较高的弹性极限、屈强比和最高的疲劳强度。 14、为什么滚动轴承钢的含C量均为高C？滚动轴承钢中常含有哪些合金元素？各起什么作用？为什么Cr量限制在一定范围？
1）C是轴承钢中主要强化元素，轴承钢含碳量一般较高，以提高钢的耐磨性。滚动轴承的工作条件极度苛刻，基本上在高负荷，高转速和高灵敏条件下工作。所以应具有高的抗压强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。故用含碳0.95％～1.10％。
2）Cr 是形成碳化物的主要元素。铬可提高钢的回火稳定性、淬透性和组织均匀性。还能增加钢的耐蚀能力。
Si、提高淬透性，提高回火稳定性 Mn提高淬透性，可改善渗碳层性能，提高过热敏感性 Mo细化晶粒，降低回火脆性
Mn提高淬透性，还可以和钢中S生产稳定的MnS,硫化物常能包围氧化物，形成以氧化物为核心的复合夹杂物，减轻氧化物对钢的危害作用。
3）Cr含量的范围为0.4%-1.65%，Cr含量高时，淬火后残余奥氏体增多，降低韧度和尺寸稳定性。含量低时，显著降低冲击韧度。
15、滚动轴承钢的主要性能要求是什么？ 1）高而均匀的硬度和耐磨性； 2）高的接触疲劳强度；
3）高的弹性极限和一定的韧度； 4）尺寸稳定性好； 5）一定的耐蚀性；
6）具有良好的冷、热加工工艺。
16、易切钢中常加入哪些元素？它们对提高切削性的作用机理是什么？ S、Ca、Te、Se、Pb。
S 与Mn在钢中形成MnS，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断削形成小而短的卷曲半径，易于排出。而且MnS具有润滑作用，其本身硬度低，能减少对刀具的磨损。但会降低钢的横向塑性及韧性；
Ca 形成低熔点的复合氧化物，高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减磨作用；
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Te、Se 硒、碲的化合物也有利于提高切削加工性能；
Pb 铅的熔点低，切削时熔融，降低切削阻力，易断屑、有润滑作用。
17、为获得好的切削加工性能。低C 钢，中C钢和高C钢各应经过什么样的热处理，得到是什么样的金相组织？
低：正火 铁素体加珠光体 中：正火 铁素体加珠光体
高：球化退火 铁素体加球状珠光体
18、对低淬钢来说，从成分上如何保证获得低淬性？ 1）限制提高淬透性的元素Mn,Si,Ni,Cr等元素，
2）加入强碳化物形成元素Ti，Ti形成的TiC在淬火加热时不溶于奥氏体，冷却时又成为珠光体相变的核心，降低淬透性
19、说明合金渗C钢中，常用合金元素Cr、Mn、Ti、Ni、Mo等对渗C钢的工艺性能和机械性能的作用。
Mn,Cr,Ni—提高渗碳钢的淬透性，以使较大尺寸的零件在淬火时心部能获得大量的板条马氏体组织。还可改善渗碳层性能。
Ti,V,W,Mo—阻止奥氏体晶粒在高温渗碳时长大，细化晶粒。
20、说明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA钢的主要性能特点及用途。
1）20Cr：具有较好的综合性能，冷变形性较好，回火脆性不明显。渗碳时有晶粒长大倾向 ﹀多用于制造截面尺寸≤30mm，负荷不大的渗碳零件如齿轮，凸轮，滑阀，活塞，衬套，联轴节，止动销等
2）20CrMnTi：是性能良好综合力学性能，低温冲击韧度高，晶粒长大倾向小，冷热加工性能较差
﹀用于30mm一下承受高速，中速或重载及承受冲击的渗碳零件，如齿轮，轴，齿圈，十字头，离合器轴等
3）18Cr2Ni4WA：高淬透性，有良好的强韧性配合，缺口敏感型好，工艺性较差，切削性，磨削性较好
﹀一般用做大截面，高强度又需要良好韧度和缺口敏感性很小的重要渗碳件，如齿轮，轴，曲轴，花键轴，涡轮，柴油机喷油嘴等
21、说明38CrMoAlA钢中各合金元素的作用。
Cr、Mo元素，主要是提高钢的淬透性。Mo元素兼有细化晶粒、消除回火脆性作用。加入Al元素，有两方面作用：一是Al元素与钢中极少的N元素形成氮化物AlN，起细化晶粒作用；二是Al元素与氮化时表面渗入的N元素在钢的表面形成氮化物AlN，得到满意的氮化层。提高钢表面的疲劳强度、表面硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性以及抗咬合性。
22、生产上某些机器零件选用工模具钢制造，可获得良好的使用性能。试举例讨论哪些机器零件选用工模具钢制造可得到满意的效果，并分析其原因和实质。
对于飞机发动机的零部件，常采用超高强度钢。超高强度钢具有二次硬化效果，高温回火弥散析出M7C3、M2C和MC型特殊碳化物。具有较高的中温强度，在400℃～500℃温度范围使用时，瞬时抗拉强度和屈服强度仍然极高
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23、分别简述普低钢、渗C钢、低C马氏体钢、不锈钢等钢类的含C量都较低的原因。 1）低合金高强度钢：C含量过高，P量增多，P为片状组织，会使钢的脆 性增加；C含量增加，会使C增大，当C>0.47时，会使钢的可焊性变差， 钢的使用。
2）渗碳钢：保证淬火时得到强韧性好的板条状M组织。（含碳量低，以保证心部有足够的塑性和韧性，碳高则心部韧性下降。）
3）低C马氏体钢：保证淬火后获得板条M组织，有自回火效应，能具有高强度同时兼有良好塑性
4）不锈钢：含碳量低时，其产生晶格畸变中，高碳马氏体少，且马氏体转变温度高有自回火效应，能具有高强度同时兼有良好塑韧性。如果碳含量增高，会与Cr形成碳化物，大量消耗Cr含量，使得防腐蚀能力下降。 第5章 工具用钢
1、说明碳素工具钢的优缺点、用途及淬火方法。 1）优点：成本低，加工性能好，热处理简单。
2）缺点：淬透性低，必须用盐水或碱水淬火，适合于制造断面尺寸<15mm的工具，变形开裂倾向大，工作温度应低于200℃，组织稳定性差且无热硬性，综合性能欠佳。 3）用途：制作低速切削的刃具和简单的冷冲模。 4）不完全淬火+低温回火。
2、试用合金化原理分析说明9SiCr、CrWMn钢的优缺点。 1）① Si和Cr提高淬透性；
② Si和Cr提高回稳性，经250℃回火，硬度仍大于60HRC； ③碳化物细小、分布均匀，不容易崩刃； ④采用分级淬火或等温淬火处理，变形较小； ⑤Si使钢的脱碳倾向较大，切削加工性能相对差些。
当量当量
不利于工程结构
金属材料学 题库 2
