金属材料学考试试卷及答案B卷

课程名称：   金属材料学（B）   考试日期：  2006         

专业学号：  金属材料工程03级   姓   名：                

1、40Mn2钢淬火加热时，过热敏感性比较大。

答案要点：Mn促进了晶粒长大倾向，因为Mn降低A1温度，又强化了C促进晶粒长大的作用。所以，40Mn2钢过热敏感性比较大。

2、40CrNiMo钢正火后，切削性能比较差。

答案要点：40CrNiMo钢由于含有提高淬透性的元素Cr、Ni、Mo，而且又是

多元复合作用更大，所以钢的淬透性很好，在正火条件下也会有大量的

马氏体产生。因此其切削性能比较差。

3、球墨铸铁的强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。

答案要点：灰铁：G形态为片状，易应力集中，产生裂纹，且G割裂基体严重，使材料有效承载面积大为减小。而球铁：G形态为球状，基体是连续的，相对而言，割裂基体的作用小，基体可利用率可达70~90%；且球状G应力集中倾向也大为减小。因此钢的热处理强化手段在球铁中基本都能采用，所以其强度和塑韧性都要比灰口铸铁好。

4、铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热热处理来细化。

答案要点：铝合金没有同素异构转变，不能象钢那样可以靠重新加热产生重

结晶来细化晶粒。

5、H68、H70俗称弹壳黄铜，常用于制造炮弹壳、子弹壳。

答案要点：弹壳黄铜的Zn含量小于32%，所以是单相α黄铜，其塑性很好，特别适宜制造要求深冲压性能较好的弹壳等零件。

6、在一般钢中，应严格控制杂质元素S、P的含量。

答案要点：S能形成FeS，其熔点为9℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆；P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。

三、问答题（40分）

1、试总结Si元素在合金中的作用，并简要说明原因（10分）。

答案要点：

1）↑σ，↓可切削性 → 固溶强化效果显著；

2）↑低温回火稳定性 → 抑制ε-K形核长大及转变；

3）↑抗氧化性 → 形成致密的氧化物；   （2分）

4）↑淬透性 → 阻止K形核长大，使“C”线右移，高C时作用较大；

5）↑淬火温度 → F形成元素，↑A1 ；

6）↑脱C、石墨化倾向 → Si↑碳活度，含Si钢脱C倾向大。（2分）

2、画出示意图说明高速钢的铸态组织（3分）。简述高速钢中W、V、Cr合金元素的主要作用（3分）。高速钢在淬火加热时，如产生欠热、过热和过烧现象，在金相组织上各有什么特征（6分）。

答案要点：

高速钢的铸态组织为：黑色组织（混合型）+白亮组织（M和AR）+莱氏体，高速钢铸态组织图（略）。

W：提高红硬性、耐磨性的主要元素；V：提高红硬性、耐磨性的重要元素，一般高速钢都含V，V能有效细化晶粒，且VC也细小；Cr：提高淬透性和抗氧化性，改善切削性，一般都含4%左右。

欠热：晶粒很细小，K很多；过热：晶粒较大，K较少；过烧：晶界有熔化组织，即鱼骨状或黑色组织。

3、从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径?（8分）

答案要点：

1）加入Ti、V、W、Mo等强碳化物形成元素，细化晶粒；

2）提高回火稳定性，加入Ti、V等强碳化物形成元素和Si元素；

3）改善基体韧性，主要是加入Ni元素；

4）细化碳化物，如加入Cr、V等元素使K小、匀、圆；

5）降低或消除钢的回火脆性，主要是Mo 、W元素比较有效；（2分）

4、试定性比较40Cr、40CrNi、40CrNiMo钢的淬透性、回火脆性、韧度和回火稳定性，并简要说明原因（10分，比较为1.5分,解释为1分）。

答案要点：

淬透性：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Cr-Ni-Mo复合作用更大。

回脆性：40CrNiMo ＜40Cr ＜ 40CrNi；Cr、Ni↑脆性，Mo有效↓。

韧  度：40Cr ＜ 40CrNi ＜ 40CrNiMo；Ni↑韧性，Mo细化晶粒。