金属材料学思考题答案2

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3Cr2W8V:

常用着压铸模钢,属于过共析钢。常用的热处理方法有:锻造、球化退火、淬火和高温回火。 38CrMoAl:

调质钢(中淬透性钢,氮化钢)。零件的热处理主要是毛坯料的预备热处理(退火或正火)以及粗加工件的调质处理。调质后组织心部为回火索氏体,氮化表面为Fe4N+Fe3-2N+M回。 9CrSi:

合金刃具钢,低合金工具钢的预备热处理通常是锻造后进行球化退火,目的是改善锻造组织和切削加工性能。最终热处理为淬火+低温回火,其组织为回火马氏体+未溶碳化物+少量残余奥氏体。 5CrNiMo: 热模具钢。要反复锻造,其目的是使碳化物均匀分布。锻造后的预备热处理一般是完全退火,其目的是消除锻造应力、降低硬度,以便于切削加工。其最终热处理为淬火+高温(中温)回火,以获得回火索氏体或回火托氏体组织。 Wl8Cr4V:

高速钢。常用的热处理方法有:在锻后进行球化退火,以降低硬度,便于切削加工,并为淬火做好组织准备。最终热处理为高温淬火和三次高温回火。

经过三次回火后残余奥氏体基本转变完成。高速钢回火后组织为极细的回火马氏体+较多粒状碳化物及少量残余奥氏体。 Crl2MoV、CrWMn:

冷作模具纲。常用预备热处理是球化退火。最终热处理一般是淬火+低温回火,经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化物+少量残余奥氏体。 1Crl8Ni9Ti:

奥氏体型不锈钢。常用的热处理方法有:①固溶处理、 ②稳定化处理。使用下组织为单相奥氏体。 Crl2

冷作模具钢。属于莱氏体钢。常用的热处理方法有:预备热处理:锻造+球化退火。

最终热处理:淬火+低温回火,经淬火、低温回火后的组织为回火马氏体+弥散粒状碳化物+少量残余奥氏体。

第七章

1.设计创制马氏体时效钢的基本依据是什么?

以无碳(或微碳)马氏体为基体的,时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同,它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。

2.各类超高强度钢是在哪些钢的基础上发展起来的?各有什么优缺点?

低合金超高强度钢:是由调质钢发展起来的,这类钢的优点是具有较高的强度和韧性,且合金元素含量低,成本低,生产工艺简单;缺点是有较大的脱碳敏感性,热处理后变形大,不易校直,而且焊接性也不太好。 二次硬化型超高强度钢:热作模具钢的改型钢,这类钢的优点是淬透性高,过冷奥氏体稳定,耐热性好,具有较高的中温强度;主要缺点是塑韧性、焊接性和冷变形性较差。

马氏体时效钢:铁—镍基合金,这类钢的特点是强度高,韧性高,屈强比高,焊接性和成形性良好,加工硬化系数小,热处理工艺简单,尺寸稳定性好;缺点是合金度高和生产工艺严格,钢的成本高,因此其使用范围受到限制。 沉淀硬化超高强度不锈钢:是由不锈钢发展起来的,主要有马氏体沉淀硬化型不锈钢和奥氏

体—马氏体沉淀硬化型不锈钢;马氏体沉淀硬化型不锈钢的优点是强度和断裂韧度高,缺点是高温性能差。奥氏体—马氏体沉淀硬化型不锈钢的优点是有较好的塑性、加工性能和焊接性,缺点是化学成分和热处理温度的控制范围很窄,热处理工艺复杂,性能波动大,在温度较高时钢的脆性增大。

第八章

1. 机床的床身、床脚和箱体为什么都采用灰铸铁铸造为宜?能否用钢板制造?将两者的使用性能和经济性能作简要的比较。

因为它有优良的铸造性能,良好的减震性,不能用钢板制造

使用性能:钢的强度,硬度较灰铸铁高,但灰铸铁较钢来说有良好的减震性,减磨性,铸造性能。

经济性能:灰铸铁比钢便宜

2.灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素?为什么在灰口铸铁中,碳硅含量越高,则其强度越低?

灰口铸铁的组织和性能决定于含碳量和冷却速度。冷却速度越快珠光体越多,组织越细,性能越高。但过高会出现白口组织。因为碳、硅含量越高,铸铁中的石墨片就越粗大,石墨数量也越多,对基体的破坏就越严重。所以铸铁的强度越低。

3.片状石墨的分布类型有哪些?哪一种类型铸铁性能最好?

根据石墨形态,把片状石墨分为六种类型:A~F。中等大小、均匀分布的A型;B型为中心D型、边部A型的结合;C、F型为过共晶石墨;D型是奥氏体枝晶间分布的细小石墨;E型是奥氏体枝晶间呈方向性分布的粗大石墨; 中等大小的A型最好(同等石墨大小),对基体性能降低最小。

4.计算下列成分的铸铁的碳当量( CE)和共晶度(SE),并判断其是为亚共晶合金、共晶合金或过共晶合金?

1)3.2%C, 2% Si, 0.4%P;

CE = 3.2%+1/3×2%+0.4%)= 4.0%

SE = 3.2%/(4.3%-1/3×(2%+0.4%)) = 91.4% <1 亚共晶 2)3.2%C, 2% Si, 1.18%P;

CE = (3.2 + 1/3×(2+1.18))% = 4.26%

SE = 3.2%/(4.3-1/3×(2+1.18))% = 98.8%共晶 3) 3.2%C, 2.9% Si, 1.3% P.

CE = (3.2 + 1/3×(2.9+1.3))% = 4.6%

SE = 3.2%/(4.3-1/3×(2.9+1.3))% = 110.3% 过共晶

第九、十章

1.铝铜合金的时效过程经过下列步骤,试说明各个阶段的性能变化规律?

GP→θ”→θ’→θ。

2.为什么固溶处理之后要进行时效处理,影响时效硬化效果的因素有哪些?

3.牌号H62、B5、QSn4-3、QAl7 、HMn58-2、ZCuZn38、ZCuSn10Zn4、ZCuNi10Fe1属于哪类铜合金?

H62普通压力加工黄铜;

B5白铜;

QSn4-3锡青铜; QAl7 铝青铜;

HMn58-2、特殊黄铜;

ZCuZn38、ZCuSn10Zn4、ZCuNi10Fe1 铸造黄铜。

4.什么叫黄铜的“自裂”?其自裂的原因是什么 自裂现象:经冷变形黄铜制品在潮湿的大气中,特别是在含氨或海水中,发生自动破裂现象。 自裂原因:趋势随含锌量的增加而增大。本质是因为冷加工变形的黄铜制品残留内应力,在应力作用下形成沿晶腐蚀,导致制品破裂。因此也叫应力破裂。

5.单相α黄铜中温脆性产生的原因是什么? 答:(1)原因:一方面,合金中存在微量铅、铋等有害杂质与铜形成低熔点共晶分布在晶界上,热加工时产生晶间破裂;另一方面,在铜锌合金系α相区内存在α1(Cu3Zn)和α2(Cu9Zn)两个有序化合物,在中低温加热时发生有序化转变,使合金塑性下降。

6. 写出“弹壳黄铜”、“金色黄铜”、“易切黄铜”、“海军黄铜”主要牌号及用途。

答:弹壳黄铜:单相α黄铜,H70、H68,用于复杂的冷冲件和深冲件,如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、雷管等。

金色黄铜:H96、H90等:导热性、抗蚀性好。用于冷凝器、散热器和工艺品等

易切黄铜:α铅黄铜,HPb59-1,用于钟表机芯的基础部件、汽车、拖拉机等机械零件如衬套、螺钉、电器插座等,用于制造各种零件和标准件。

海军黄铜:锡黄铜,HSn70-1,用于管材、棒材、板材等舰艇制造工业如冷凝管、船舶零件、船舰焊接件的焊条等。

7. 说出下列材料常用的强化方法:H70;2024 ;ZL102 。 加工硬化,固溶时效,过剩相强化

8.什么是铜的氢病?

指含氧铜在氢气或还原性气氛(CO、CH4)中退火时发生自动变脆或开裂的现象。其本质: H2+[O]=H2 O CO+[O]= CO2

第十一章

1.根据退火组织,钛合金分为哪三类?

α型钛合金,α+β型钛合金,β型钛合金

2.Ti6Al4V属于哪一类钛合金?合金中Al和V对组织各有何作用? 属于TC4即α+β型钛合金。

Al可扩大α相区,能固溶强化和弥散强化,提高热强性、弹性模量、不降低塑性; V固溶强化,为常用β稳定型元素,稳定β相。

3.为什么在几乎所有的钛合金中,均有一定含量的合金元素铝?为什么铝的加入量都控制在

6-7%以下?

钛合金中Al是稳定α相的元素。A1在α相中固溶度很大,固溶强化,Al还提高热强性、弹性模量、不降低塑性。

但当 Al>6%后,与α共格有序相α2(Ti3Al)。α2是硬而脆中间相,对合金塑韧性不利。 Al大于25%后,则出现γ相(TiAl)。所以要控制在6-7%以下。

4.为什么国内外目前应用最广泛的钛合金是Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V即TC4合金?

因为α+β钛合金力学性能变化范围较宽,热热处理强化。可适应各种用途,约占航空工业使用的钛合金70%以上,所以目前国内外应用最广泛的α+β钛合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V,即TC4合金。

5.说明下列符号的物理意义

TA7 表示 α型钛合金,Ti-5Al-2.5Sn TC4 表示 α+β型钛合金,Ti6Al4V

6.α稳定型合金是钛与哪些元素形成的合金? Al、Sn

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