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金属材料学-题库 本文简介：材料0801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
金属材料学-题库 本文内容：
材料0801
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。
特点：硬度、熔点较低，稳定性较差。
2）合金渗碳体：当合金元素含量较少时，溶解于其他碳化物，形成复合碳化物，即多元合金碳化物。如Mo，W，Cr含量较少时，形成合金渗碳体。
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
—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
形成碳化物的元素在晶体结构，原子尺寸和电子因素都相似，则两者碳化物完全互溶，否则就有限互溶
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对临界温度的影响
a）Ni，Mn，Co，N,Cu，等元素扩大A相区，降低A1，A3点
b）其他元素扩大F相区，提高A1，A3点
c）大多数Me使ES线左移，即Acm增加
2对E，S点位置的影响
所有合金元素都使E，S点向左移动
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）因为大截面结构零件要求强度，淬透性高，韧度好，碳钢无法满足
2）优点：晶粒细化，淬透性高，回火稳定性好，能满足特殊需要，综合性能满足高性能要求。
9、合金元素对奥氏体晶粒长大的影响？
1）Ti、Nb、V等强碳化物形成元素阻止奥氏体晶粒长大的作用显著，W，Mo作用中等。
2）C、N、B，P等元素促进奥氏体晶粒长大。
3）Mn在低碳钢中有细化晶粒作用，在中碳以促进晶粒长大
4）Al，Si量少时，阻止奥氏体晶粒长大，含量较大时，促进高温α晶粒长大
5）非碳化物形成元素对奥氏体晶粒长大影响不大
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：0，铁素体形成元素，H0.3%的Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-W马氏体钢中白点敏感性最大。
七、冷成形性
合金元素溶入基体产生不同程度的畸变，冷作硬化率提高，冷成型性下降。P、Si、C等元素提高冷作硬化率，需要冷成型的材料应严格控制P、N量，尽可能降低Si、C等量。
八、热压力加工性
Me溶入基体导致热压力加工性能下降。如Mo、W、Cr、V等元素影响较大。
九、切削加工性
不同含C量的钢要得到较好的切削性，其预处理是不同的。Al2O3,SiO2,氮化物，复杂氧化物，硅酸盐等，硬度高，对切削不利。Mn，S加入易切削，硒，碲化合物也有利于切削。
23怎么理解有些元素（Cr）是铁素体形成元素，使奥氏体不稳定。而对冷奥氏体的影响又起稳定奥氏体作用，使C曲线右移
首先它们是铁素体形成元素，降低A3温度，提高A4温度，缩小γ稳定存在区，但它们也是碳化物形成元素，延长孕育期时间，稳定奥氏体。
24多元少量，复合作用的合金化原则为何被采用，试举例说明各元素符合作用机理
因为合金元素能对某些方面起积极的作用，但很多情况下还有不希望的副作用。不同的合金元素，其作用是不同的，一般不是简单地线性关系，而是相互补充，相互加强，所以通过合金元素的复合能趋利避害，是刚获得优秀综合性能。如耐热钢钢中，Mo-Cr-V的复合作用，Cr提高固溶体电极电位，符合n/8定律；Mo提高原子间结合力，提高钢的热强性；V是强碳化物形成元素，形成的VC稳定性好，弥散分布，提高热强性。多个元素的复合作用不是单个元素的叠加。
25、钢的强化机制有哪些？为什么一般钢的强化均用淬火、回火？
固溶强化、位错强化、细晶强化、第二相弥散强化。
淬火后得到马氏体或下贝氏体，强度硬度高，但有残余奥氏体，回火消除应力及脆性，稳定工件尺寸，提高韧性。且淬、回火充分利用以上四种强化机制。
26试解释含Mn稍高的铬镍钢易过热，而含Si的钢淬火加热温度应稍高。且冷作硬化率较高，不利于冷变形加工。
Mn降低钢的A1温度，促进晶粒长大，增大过热敏感性
Si提高了A1温度，所以要提高淬火温度。溶入基体，点阵结构产生不同程度的畸变，提高了冷作硬化率，硬而脆，不易变形，且一变形便变硬，不利于冷变形加工
27、微量元素的作用。钢中的微合金化元素。
有益作用
1）净化作用
2）变质作用
3）改变夹杂物性质和形态4）微合金化
有害作用
元素偏析，吸附在晶体缺陷和晶界处，影响刚的性能（塑韧性，热塑性，焊接性等）
常用微合金化元素：B,N,V,Ti,Zr,Nb,RE;
28、提高韧性的合金化途径。
1）细化晶粒、组织
2）提高钢的回火稳定性
3）改善基体韧度
4）细化碳化物
5）降低或消除钢的回火脆性
6）在保证强度水平下，适当降低碳含量7）提高冶金质量。8）通过合金化形成一定量残余奥氏体，利用稳定的残余奥氏体提高韧度
29怎样理解“合金钢与碳素钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响，且合金元素的良好作用，只有在适当的热处理条件下才能表现出来。”
提纲【合金的主要作用：
a.产生相变，如扩大某个相区（奥氏体区）以得到某种对应的特殊性能.
b.细化晶粒，改善机械性能，如缺口敏感性、淬透性。
c.改变热处理工艺，如提高钢材的热处理组织的稳定性，降低热处理温度、缩短热处理时间、提高热处理质量。】
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=1.0%；
5CrNiMo：合金工具钢，0.5%C，其余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；
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
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当量增大，当C当量>0.47时，会使钢的可焊性变差，
不利于工程结构钢的使用。
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。
2）①
Cr、W、Mn复合作用，有较高淬透性。
②
残留奥氏体在18~20%，淬火后变形小；
③
含Cr、W碳化物较多且较稳定，晶粒细小具有高硬度、高耐磨性；
④
回稳性较好，回火温度超过250℃，硬度才低于60HRC；
⑤
W使碳化物易形成网状。
3、什么是红硬性？
红硬性即热稳定性，是钢在较高温度下能保持一定强度的性质。
4、W18Cr4V
钢中各合金元素的作用是什么？
W：钨是钢获得红硬性的主要元素。形成M6C型碳化物，淬火加热时未溶M6C阻碍奥氏体晶粒长大，W和C结合力较强，提高马氏体回火稳定性。
Cr：主要形成M23C6和存在于M6C中，高温易溶解，保证刚的淬透性。提高耐腐蚀性，抗氧化能力，切削能力
V显著提高热硬性，硬度，耐磨性，起细化晶粒，降低过热敏感性作用。
5、18-4-1钢的铸态组织是什么？画出示意图。
鱼骨状莱氏体（Ld）+黑色组织（δ共析体等）+白亮组织（M+AR）。
示意图：
6、何谓“定比C”经验规律？
在钢设计时，如果碳和碳化物形成元素满足合金碳化物中分子式的定比关系，可以获得最大的二次硬化效应，这就是定比碳经验规律。C％=0.033％W＋0.063％Mo＋0.20％V＋0.06％Cr
7、高速钢回火为什么采用560℃左右的温度回火？
由于高速钢中高合金度马氏体的回火稳定性非常好，在560℃左右回火，才能弥散析出特殊碳化物，二次硬化效果最好。同时在560℃左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。
8、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回？
为什么不能用较长时间的一次回火代替多次回火？
只有冷到室温，A才会发生M转变，减少残余A量。不冷下来，会产生残余奥氏体稳定化。三次回火才能将残余A控制在合适的量，并且使应力消除彻底。转变时间较长易使A稳定。
9、碳化物分布不均匀对高速钢刀具的性能和寿命有什么影响？
①产生各向异性②碳化物分布不均匀，淬火后组织不均匀，硬度也不均匀，使内应力增大，脆性大，易变性开裂。导致刀具易崩刃，硬度，热硬性和耐磨性下降，抗弯强度，韧度，扰度下降
10、为了进一步提高高速钢刀具寿命，可采用哪几种化学热处理？这些化学热处理方法各有什么特点？
表面化学热处理有：表面氮化、表面硫氮共渗、硫氮硼等多元共渗、蒸气处理等。这些处理温度均不超过560℃，工件的显微组织性能均为改变。
在工件表面覆层
物理气相沉积法，沉积TiC，TiN覆层。高硬度，优异耐磨性，抗黏着性和抗咬合性，显著提高工具使用寿命
11、高速钢在退火态、淬火态、回火态各有些什么类型的碳化物？
退火态：M23C6，M6C，MC；
淬火态：M6C，MC；
回火态：M6C，MC，M2C；
12、根据各种刃具的主要性能要求，对比C素工具钢、低合金工具钢、高速钢的特点，说明各适于做什么样的工具。
①由于碳素工具钢淬透性低，热处理时变形开裂倾向大，只适宜制造断面尺寸小于15mm的工具，低速切削的刃具和形状简单的冷冲模。
②低合金钢的淬透性比较高，热处理变形较小，耐磨性也较好，所以可以制造形状比较复杂，变性要求小的薄刃工具，耐磨性较高，变形小的工具，承受轻载的冷作模具。
③高速钢具有变形小，淬透性好，耐磨性高热硬性高的特点，广泛应用于制造负载大、生产批量大、耐磨性要求较高、热处理变形要求小的形状复杂的冷作模具。
13、简述冷作模具用钢的性能要求。冷作模具钢有哪些类型？
1）①高的硬度及耐磨性；②高的强度和足够的韧性；
③良好的工艺性能（具有足够的淬透性，淬火变形小）。
2）碳素工具钢，低合金工具钢，高铬和中铬模具钢，基体钢。
14、Cr12MoV钢的主要优缺点是什么？
优点：高的淬透性、回火稳定性好，强度和耐磨性高；
缺点：高温塑性较差，有碳化物偏析存在，淬火温度波动会引起组织和性能的较大变化
15、Cr12型钢和高速钢在成分上、组织上、热处理工艺上有什么相似之处？
都是高合金钢，高碳钢但含碳量不同。都会产生二次硬化。强度，塑性，韧度好。淬火后都出现莱氏体组织，碳化物多，残余奥氏体多，且热处理温度高。
16、Cr12型钢的热处理工艺为什么常用一次硬化法，而不用二次硬化法？
一次硬化法即较低温度淬火+低温回火，晶粒细小，强韧性好；二次硬化法即较高温度淬火+多次高温回火，得到一定红硬性和耐磨性，此法钢的韧性较低，Cr12钢要求韧性好，不需要太高硬度。
17、有些厂，为了减少Cr12MoV钢淬火变形开裂，只淬到200℃左右就出油，出油后不空冷，立即低温回火，而且只回火一次。这样做有什么不适？为什么？
只淬到200℃，还存在较多的共晶碳化物，碳化物不均匀且存在偏析。含碳量高，易变性开裂，且回火后不空冷A不转变为M，以残余奥氏体存在钢中。只回火一次，残余应力大，残余奥氏体多。
18、某厂制造Cr12型钢冷模时，往往用原料直接在机械加工或稍加改锻后就机械加工，这样做有什么不妥？
Cr12钢含较多共晶碳化物，会沿杂质方向呈条带状或网状分布，组织结构差，使用会开裂。不锻造，共晶碳化物破碎性能差，组织结构差，使用寿命短。
20、热锤锻模、热挤压模和压铸模的主要性能要求有哪些异同点？
1）共同点：具有高抗热塑性变形能力、高韧性、高抗热疲劳、良好的抗热烧蚀性。
2）不同点：
热锤锻模钢：具有高的热疲劳抗力，热强性和韧度，高温耐磨性，良好的淬透性和导热性；
热挤压模钢：要求有高的热稳定性、较高的高温强度、耐热疲劳性和高的耐磨性；
压铸模钢：有高的耐热疲劳性、较高的导热性、良好的耐磨性及耐蚀性和一定的高温强度等；
韧性热锤锻模钢，热挤压模钢，压铸模钢，强度依次减小。
21、锤锻模的工作条件及主要性能要求是什么？
锤锻模具是在高温下通过冲击强迫金属成形的工具。工作时受到比较高的单位压力和冲击力，以及高温金属对模具型腔的强烈摩擦作用。模具型腔表面经常被升温且模具的截面较大而型腔形状复杂。因此，锤锻模具钢应具有较高的高温强度与耐磨性；良好的耐热疲劳性和导热性；高的淬透性；良好的冲击韧度和低的回火脆性倾向。
22、对热锤锻模的回火硬度要求小型模略高，大型模略低，模面硬度较高，模尾硬度较低，为什么？
小型锻模形状简单，尺寸小，冷得快所以硬度相对高；大型锻模由于尺寸很大，淬火时的应力和变形较大，工作时应力分布不均匀，要有较高的韧度，锻件的温度也较高，故需要硬度较低。
锻模由型腔和燕尾两部分组成，高温金属对模具型腔有强烈的摩擦作用，因此模面需要较高的硬度；燕尾部分承受冲击，因此模尾需牺牲硬度，提高韧性。
23、对形状复杂的5CrNiMo(或5CrMnMo)钢制热锻模，为减小变形、防止开裂，在淬火操作上应采取哪些措施？
1)淬火过程中要注意预冷和预热，加热时一般在450℃左右预热，升温速度不大于50℃/h;
2）注意保护模面和模尾，以避免脱碳;
3）冷却要注意预冷，预冷到780℃左右，循环油冷，冷至150~200℃取出；
4）淬火后必须立即回火，绝对不允许冷至室温。
24、3Cr2W8V钢的主要优缺点是什么？
优点：高的热稳定性、耐磨性和淬透性，变形小；
缺点：韧度和抗疲劳性差。
25、高速钢和经过二次硬化的Cr12型钢都具有很高的红硬性。能否制作热作模具？为什么？
不能。因为热作模具是在反复受热和冷却条件下工作的，许多模具还受到比较大的冲击力，所以模具的苛刻工作条件要去模具钢具有高抗热塑性变形能力、高韧性、高抗热疲劳、良好的抗热烧蚀性。而高速钢和经过二次硬化的Cr12型钢为高碳钢，不能完全达到这些要求。
26、影响钢材尺寸稳定性的因素有哪些？
残余奥氏体量—自然时效引起尺寸变化
残余应力—应力分布及释放，引起尺寸变化
27、什么是基体钢？它有何优点？
基体钢是指其成分与高速钢的淬火组织中基体成分相似的钢种。
优点：这类钢既具有高速钢的高强度、高硬度，有因为不含有大量的K而使韧度和疲劳强度优于高速钢。
28、我国塑料模具钢有哪些种类？
按模具制造方法分为两大类：
1）切削成形塑料模具用钢
（包括调质钢、易切削预硬钢、失效硬化型钢）
2）冷挤压成形塑料模具钢
29、常用量具钢有哪几种？量具钢的热处理有何特点？
①低合金工具钢
②碳素工具钢
③表面硬化钢
④不锈钢。量具钢的热处理特点：
⒈重视先HT；尽量降低淬火加热温度，以减少时效因素，
⒉淬火加热时进行预热，加热温度宜取下限；
⒊淬火冷却用油冷，一般不用分级；
⒋淬火后立即进行冷处理减小AR量，延长回火时间，回火
或磨削之后进行长时间的低温失效处理等。
30、简述硬质合金的性能及应用。
①硬度高、耐磨性好、使用寿命长；
②抗压强度高；
③导热率低及线膨胀系数小；
④耐腐蚀性、耐氧化性好，耐酸、耐碱；
⑤不需要热处理，不存在尺寸和硬度等变化问题；
⑥脆性大；
⑦加工困难。
硬质合金作为模具材料，主要用于制作麻花钻，铣刀等形状复杂的刀具，铜材料挤压模，燃油喷嘴，轴承等。
第6章
特殊性能钢
1、什么是腐蚀？腐蚀的主要形式有哪些？
腐蚀：在外界介质作用下，金属逐渐受到破坏的现象。化学腐蚀和电化学腐蚀。电化学腐蚀有均匀腐蚀、点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀、腐蚀疲劳。
2、提高金属耐蚀性的方法有哪些？
（1）使钢的表面形成稳定保护膜，→Cr、Al、Si有效。
（2）提高不锈钢固溶体的电极电位或形成稳定钝化区，降低微电池的电动势→Ni贵而紧缺，Si易使钢脆化，Cr理想。
（3）使钢获得单相组织
→Ni、Mn
→单相奥氏体组织。
（4）机械保护措施或复盖层，如电镀、发兰、涂漆等方法。
3、何谓塔马定律（即n/8规律）？
将较稳定的A组元加入到较活泼的B组元固溶体中，当A组元含量达n/8原子比时，固溶体电极电位突然升高，耐蚀性也有一急剧变化。也称为二元合金固溶体电位的n/8定律。
4、A不锈钢的固溶处理与稳定化处理的目的各是什么?
固溶处理：软化处理，得到单一奥氏体组织，钢的强度和硬度降至最低，耐蚀性能达到最高。
稳定化处理：消除晶间腐蚀倾向。
5、铁素体型不锈钢的主要性能特点、用途。
①含碳量<0.25%，为提高某些性能，可加入Mo,Ti,Al,Si等元素；
②在硝酸、氨水等介质中有较好的耐蚀性和抗氧化性；
③力学性能和工艺性较差,脆性大，韧脆转变温度TK在室温左右。④无同素异构转变，多在退火软化态下使用。
用途：多用于受力不大的有耐酸和抗氧化要求的结构部件。
6、何谓“475℃脆”和“σ相脆”？
475℃脆性：。在400~525℃长时间加热或缓慢冷却时，钢就变得很脆,以475℃加热为最甚，所以把这种现象称为475℃脆性。
σ相脆化：σ相具有高的硬度，形成时伴有大的体积效应，且又常沿晶界分布，使钢产生了很大的脆性，并可能促进晶间腐蚀。
7、奥氏体不锈钢的主要优缺点是什么？
优点：①具有很高的耐腐蚀性；
②塑性好，容易加工变形成各种形状钢材；
③加热时没有同素异构转变，焊接性好；
④韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆倾向，
有一定的热强性；
缺点：价格较贵，切削加工较困难，线膨胀系数高，导热性差，易产生晶间腐蚀，强度较低。
8、什么是晶间腐蚀？
奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介质中工作时，在离焊缝不远处会产生严重的晶间腐蚀。沿金属晶界进行的腐蚀称为晶间腐蚀。
9、说明奥氏体型不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止办法。
1）在焊缝及热影响区(450~800℃)，沿晶界析出了（Cr,Fe）23C6碳化物，晶界附近区域产生贫Cr区（低于1/8定律的临界值），在腐蚀介质作用下腐蚀
2）防止办法：
（1）降低钢中的含C量；
（2）加入强K形成元素Ti、Nb，析出特殊K，稳定组织；
（3）进行1050~1100℃的固溶处理，保证Cr含量；
（4）对非稳定性A不锈钢进行退火处理，使A成分均匀化，
消除贫Cr区;
（5）对稳定性钢，通过热处理形成Ti、Nb的特殊K，
以稳定固溶体中Cr含量，保证含Cr量水平。
10、常用的耐热钢有哪几种？用途如何？
根据不同服役条件，将耐热钢分为热强钢和热稳定性钢两大类。热强钢：P热强钢、M热强钢、A型高温合金。锅炉钢管，紧固件，转子，汽轮机叶片，气阀
抗氧化钢：F型抗氧化钢、A型抗氧化钢。广泛用于工业炉子中的构件，炉底板，料架，炉罐等服役载荷不大，但经受工作介质有高温化学腐蚀。
11、什么是抗氧化性？提高钢抗氧化性的主要元素有哪些？
1）抗氧化性：是指金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力。
2）从合金化角度，提高钢抗氧化性的途径有：
①加入合金元素，提高钢氧化膜稳定性；
②加入合金元素，形成致密、稳定的氧化膜。Cr，Al，Si，Ti
12、什么是应力松弛？什么是蠕变？
应力松弛：应力松弛现象是在具有恒定总变形的零件中，随时间延长而自行降低应力的现象。
蠕变：金属在一定温度和静载荷长时间的作用下，发生缓慢的塑性变形的现象称为蠕变。
13、什么是热强性？提高热强性的途径有哪些？
1）热强性：指钢在高温和应力长期作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
2）提高热强性的途径有：
强化基体、强化晶界、弥散相强化、热处理。
14、何谓抗氧化钢？常用在什么地方？
1）抗氧化钢:在高温下有较好的抗氧化能力且具有一定强度的钢。
2）广泛用于工业炉的构件、炉底板、料架、炉罐等。
15、为什么高Mn耐磨钢在淬火时得到全部奥氏体，而缓冷却得到大量的马氏体？
“水韧处理”，加热到奥氏体状态，钢中碳化物全部溶于奥氏体中，快冷时，碳化物来不及析出，得到具有良好韧性的具有过饱和碳的单相奥氏体。缓冷时，碳化物析出，C曲线右移，得到大量马氏体
16、高锰耐磨钢有些什么特点？为什么会有这些特点？如何获得这些特点？
1）在强烈冲击和严重磨损条件下能发生冲击硬化而具有很高的
耐磨能力。
2）因其铸态组织为：A+K。经水韧处理（加热到A状态，使K充分溶入A中，然后用水急冷），得到具有良好韧性的具有过饱和C的单相A组织。
3）耐磨机理：当高Mn钢制零件受到剧烈的冲击或较大的压力作用时，表面层会迅速产生较大程度的加工硬化，同时还发生应力诱发M相变。从而使表面层的硬度和耐磨性得到提高，而内部仍然为原始A状态。
17、低温用钢分几类？低温用钢的性能要求是什么？
钢类：低碳锰钢，低碳镍钢，奥氏体钢
低温下有足够的强度；较高的低温韧性，低的韧脆转变温度；
良好的焊接性能和冷塑性成形性能；较好的耐蚀性。
第7章
超高强度钢
1
何谓比强度，比强度高意味这什么
比强度是材料的强度（断开时单位面积所受的力）除以其表观密度。优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。
2
各类超高强度钢是在那些钢上发展起来的？各有什么优缺点
1）低合金超高强度钢
在调质钢基础上发展起来的。成本低廉，生产工艺简单，抗拉强度高，淬透性高但是塑性、韧性比较低，缺口敏感度大，有较大的脱碳倾向，热处理后变形较大，焊接性差。
2）二次硬化超高合金钢
在热变形磨具钢基础上发展的。高淬透性，热处理后残余应力小，较高的比强度和抗热疲劳性，耐热性好。在较高温使用时，仍能保持高的抗拉强度和屈服强度。缺点是塑韧性，焊接性，冷变形性较差。
3）马氏体时效钢
在Fe-Ni基合金上发展的。高强度，高硬度，高淬透性，塑性、韧性也比较好但高的合金度和生产工艺严格，钢的成本很高。
4）沉淀硬化超高合金钢
由不锈钢发展起来。较高的抗拉强度和良好的耐腐蚀性，强度、韧度合理配合。但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。
第8章
铸铁
1、什么是铸铁？
铸铁是指含碳量大于2.14%或组织中具有共晶组织的铁碳合金。实际上是以铁-碳-硅为主的多元合金。
2、铸铁和碳钢相比，在成分、组织和性能上的主要区别是什么？
成分：
C、Si含量高，S、P含量高
组织：
钢的基体
+（不同形状）石墨；铸铁中有共晶组织
性能：铸铁的力学性能不如钢，特别塑、韧性;但具有优良的减震性、减摩性以及切削加工性能、优良的铸造性能、低的缺口敏感性。
3、为什么铸铁中球墨铸铁应用广泛？
因为其性能主要有以下几个特点：
1）高的抗拉强度和接近于钢的弹性模量，特别是屈强比；
2）基体为铁素体时，具有良好的塑形和韧性；
3）铸造性能优于铸钢；
4）耐磨性优于碳钢；
5）加工性能好；
6）能通过合金化和热处理改变其基体组织，从而保证球墨铸铁达到所要求的力学性能。
4、铸铁的牌号表示与热处理。
1）灰铸铁：HT+R（数字：表示抗拉强度MPa）
①去应力退火②G化退火③表面淬火④低温多元共渗。
2）球墨铸铁：QT+R-A（最低断后伸长率%）
①去应力退火；②G化退火；
③感应加热表面退火；④正火；
⑤等温淬火；⑥调质处理；⑦化学热处理。
3）蠕墨铸铁：RuT+R
4）可锻铸铁：KTH+R-A或KTZ+R-A
第9章
有色金属及合金
1、铝合金如何分类？
根据成分和加工工艺特点，分为：
铸造铝合金、变形铝合金
不能热处理强化的铝合金
能热处理强化的铝合金
2、铝合金热处理强化和钢淬火强化的主要区别是什么？
铝合金热处理强化包括固溶处理与时效处理。
特点：淬火时得到单相的过饱和α固溶体但不发生同素异构转变。铝合金固溶处理后强度硬度提高不明显，但塑性显著提高。
3、以Al-Cu合金为例，说明铝合金时效的基本过程。
形成铜原子富集区;铜原子富集区有序化;形成过渡相θ＇；形成稳定相θ。
4、什