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2、如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢的高温强度？（主要强化机制） 答：1、提高基体强度
(1) 以奥氏体作为基体。（原子排列较致密，原子间结合力强，再结晶温度高，热强性好） (2) 固溶强化。（Mo、W、Cr） 2、晶界强化
(1) 纯化晶界：使晶界处分布的P，S及其它低熔点杂质形成稳定的难熔化合物。 (2) 填充空位：加入硼填充晶界空位，阻止扩散。
(3) 晶界沉淀强化：沉淀相在晶界不连续析出，形成强化相骨架。 3、沉淀强化（V，Ti ）
在晶内析出具有高的高温强度和高温稳定性的碳化物、金属间化合物。 3、如何利用合金化（或怎么合金化）提高钢的高温抗氧化性能？ 答：1、提高氧化膜的稳定性
Cr、Al、Si是Fe3O4稳定剂，缩小FeO区域，升高FeO的形成温度，增加钢氧化膜的稳定性。
2、形成致密、稳定的合金氧化膜
Cr、Al、Si含量高时，可形成致密、稳定、结合牢固的Cr2O3、Al2O3、SiO2氧化膜，阻碍铁、氧原子的扩散。
4、耐热钢有哪些种类？
答：耐热钢可分为热强钢和抗氧化钢两大类： 1、热强钢
（1）F-P 热强钢，常用钢种：12CrMoV，15CrMo, 12Cr2MoWVSiTiB （2）马氏体热强钢 ，钢种：2Cr12MoV, 2Cr12WMoV
（4）奥氏体热强钢，分为三类:固溶强化型;弥散沉淀强化型；金属间化合物型; 2、抗氧化钢：分为铁素体型和奥氏体型
5、耐热钢的强化机制与一般结构钢的强化机制在形式上和内容上有什么不同？
第七章 超高强度钢
1．超高强度是什么概念？从所学知识，你认为可以用哪些方法来实现？ 答：定义：一般将σs>1350 MPa或σb>1800 MPa ，作为结构材料使用的高强度钢称为超高强度钢。 方法：
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2．马氏体时效钢与低合金超强钢相比，在合金化、热处理、强化机制、主要性能等方面有何不同？ 合金化 热处理 强化机制 主要性能 1） 过大γ相区（Ni、1）高温奥氏体化后固溶强化 高强度，同时具有良好的塑马氏Co）； 淬火成马氏体冷作相变强韧性和缺口强度； 体时2） 时效强化（Ni，Ti, （Ms:100~150 ℃ ）热处理工艺简单； 化 效钢 Al, Mo, Nb ，Mo）； ； 淬火后硬度低，冷变形性能时效强化 3） 为提高塑韧性，必须2）进行时效，产生和切削性能好； 严格控制杂事元素强烈沉淀强化效应，焊接性较好 含量（C,S,N,P） 显著提高强度。 低合金超强钢 1）保证钢的淬透性（Cr, 淬火 + 低温回火或晶粒细化、沉Mn, Ni）； 等温淬火 淀硬化及亚2）增加钢的抗回火稳定结构的变化 性（V, Mo）； 3）推迟低温回火脆性（Si）； 4）细化晶粒（V,Mo）。 强度高；成本低廉；生产工艺较简单； 韧塑性较差； 较大的脱C倾向； 焊接性不太好。 第八章 铸铁
1、灰口铸铁与钢相比，在主要成分、使用组织、主要性能上有何不同？ 答：铸铁与钢总体比较：（铸铁）
A. 成分：C、Si含量高，S、P含量高； C 2.5-3.6 Si 1-2.5 B. 组织：钢的基体 +粗片状石墨；
C. 热处理：去应力退火，G化退火，正火，表面淬火
D. 性能：强度较低，塑韧性低，硬度HB130-270，耐磨性好，减振性好，缺口敏感性小等 E. 生产：铸铁熔化设备简单，工艺操作简便，生产成本低廉 2、对灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分（主要是C与Si）、组织、牌号、主要性能与应用做相互对比。 灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 成分 C 2.5-3.6% C 2.2%, C3.6-3.8%, Si 1-2.5% Si 1.2-2.0% Si 2.0-2.5%, Mn 0.4-1.2%, Mn0.6-0.8% P<0.1%, S<0.2%; P< 0.1% 组织 F，F+P，P+片状G（AP，F+团絮状G F，P+球状G 型，? , F型） 牌号 HT+最低抗拉强度 KTH或KTZ+最低抗拉强度 QT+最低抗拉强度 +伸长率 +伸长率 性能 强度较低，塑韧性低，较高强度，良好塑性，有一定的基体强度利用率高，可达硬度HB130-270，耐磨塑变能力（展性铸铁，马铁），70-90%；强度，塑性，韧性，性好，减振性好，缺口但并不能锻造。但生产周期长，疲劳强度明显提高 敏感性小等 工艺复杂，成本较高。 用途 可用作耐压减震件，如制造一些形状复杂而在工作中可制造各种受力复杂、负荷较机床底座、支柱等 以经受震动的薄壁（<25mm）小大和耐磨的重要铸件，如曲轴、件 连杆、齿轮等，在一定条件下可取代铸钢、锻钢、合金钢。 第 12 页 共 12 页
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3、可锻铸铁的成分与灰口铸铁相比，有何特点？其生产分几步？ 答：1、特点：①可锻铸铁石墨呈团絮状，灰口铸铁石墨呈片状； ②可锻铸铁强度、塑性、韧性都都比灰口铸铁好。 ③可锻铸铁的合金成分比灰口铸铁略低。 可锻铸铁生产分两步：1）生产白口铸铁；
2）石墨化化退火（900-980度,15h ） 4、球墨铸铁的生产过程如何？
答：铁液→球化处理和孕育处理→铸造→热处理
球化处理和孕育处理：球化剂用稀土镁合金，试石墨呈球状析出，孕育剂用硅含量75%的硅铁，促石墨化使石墨细化，分布均匀；
铸造后热处理有：去应力退火，石墨化退火，正火和调质处理，等温淬火处理，表面淬火，化学热处理 第九章 铝合金
1．以Al-4%Cu合金为例，阐述铝合金的时效过程及主要性能（强度）变化。 答：时效过程及主要性能变化：随温度升高，可分四个阶段
(1) 第一阶段，形成Cu原子偏聚区，G.P.[I]区；与基体保持共格关系，共格畸变严重，提高硬度、强度。
(2) 第二阶段，铜原子富集区有序化（G.P.[II]区，θ′′过渡相）；尺寸大于G.P.[I]区，与基体保持共格关系，
共格畸变更严重，强化效果最强烈。
(3) 第三阶段，形成过渡相θ′；与基体保持半共格关系，共格畸变减弱，强化效果下降，处于过时效阶段。
(4) 第四阶段，稳定的θ相的形成与长大； 与基体共格关系完全破坏，畸变大大减小，强度、硬度进一步降低。
2、铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化？ 答：
3、变形铝合金分为几类？说明主要变形铝合金之间的合金系、牌号及主要性能特点。 答：1、非热处理强化变形铝合金 (1)铝锰防锈铝合金
合金系：铝-锰。 牌号：LF21。
性能特点：在大气和海水中耐蚀性和纯铝相当。良好的工艺性能。 (2)铝镁防锈铝合金
合金系：铝-镁。 牌号：LF2-LF12
性能特点：在大气和海水中耐蚀性优于LF21合金，在酸性和碱性介质中比LF21稍差。 2、热处理强化铝合金 (1)硬铝
合金系：Al-Cu-Mg-Mn合金。 牌号：LY12。
性能特点：有强烈的时效强化作用，时效后有很高的硬度、强度
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(2) 锻铝
合金系：Al-Mg-Si合金。 牌号：LD10。
性能特点：有良好的热塑性，可锻制形状复杂的零件。较高的机械性能。 (3) 超硬铝
合金系：Al-Zn-Mg-Cu合金。 牌号：LC4。
性能特点：强度和韧性储备均最高。良好的工艺性能。 牌号 性能 低合金硬铝（铆钉硬LY1，LY3，LY10合金 Mg, Cu%较低，有较高塑性，但强度较低，时效铝） 速度慢。 标准硬铝 LY11 可淬火（过饱和固溶）时效，强度提高 高合金硬铝 LY12 具有良好的耐热性，强度高，但塑性及承受冷热加工能力差。 耐热硬铝 较多的Mn, Mg，强化相S，θ外，还有Al19Mg2Mn，可制做250-300 ℃工作的飞机零件。 4、铸造铝合金主要分为几类？说明主要铸造铝合金的合金系、牌号及主要性能特点。 答：1、铝硅铸造合金
合金系：铝-硅。 牌号：ZL102
性能特点：流动性好。比重轻。焊接性好。 2、铝铜铸造合金
合金系：铝-铜。 牌号：ZL203
性能特点：较高的强度和热稳定性。耐蚀性降低。铸造性能变差。 3、铝镁铸造合金
合金系：铝-镁。 牌号：ZL301
性能特点：比重轻。强度和韧性较好。优良的耐蚀性，切削性和抛光性。 合金系 牌号 主要性能特点 Al-Si系 ZL1xx 最好的铸造性能、中等强度和抗蚀性，应用最广泛。 Al-Cu系 ZL20x 最高的高温和室温性能，适于制造大负荷或耐热铸件，但铸造性能和抗蚀性较差。 Al-Mg系 ZL30x 有最好的抗蚀性和较高的强度，但铸造、耐热性能差，适于抗蚀、耐冲击和表面装饰性高的铸件。 Al-Zn系 ZL40x 铸态下的高强度铝合金，在强度、抗蚀性和铸造性能，均中等 第十章 铜合金
1、铜合金主要分为几类？不同铜合金的牌号如何？其主要性能是什么？ 答：(1)黄铜：
①二元黄铜：
铜－锌合金。H85，H70，H62。塑性好。 ②多元黄铜：
铝黄铜：HAl77-2，提高耐蚀性，增加强度。 锡黄铜：HSn70-1，提高耐蚀性，增加强度。 铅黄铜：提高切削性。 (2)青铜：
①锡青铜：铜-锡合金。QZSn10，铸造收缩率小，适于铸造形状复杂，壁厚变化大的工件。 ②多元锡青铜：
锡磷青铜：QZSn6.5－0.1(P)，提高强度。
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锡锌青铜：QSn4－3（Zn），改善力学性能。
铝青铜：铜-铝合金。QAl10，良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性。 铝铁镍青铜：QAl10－4－4，强度高，耐热， 耐磨性好。 (3)白铜：
①普通白铜：铜-镍合金。B20，耐蚀性好，冷热加工性好。 ②锌白铜：BZn15－20，（Ni：15%，Zn：20%）高强度，高弹性。 ③铝白铜：高强度，高弹性，高耐蚀性。 ④电工白铜：康铜，考铜，B0.6白铜 第十二章 钛合金
1、钛的晶格类型如何？钛合金的分类及牌号？
答：钛的晶格类型：钛存在两种同素异构转变，882℃以下α-Ti，密排六方；882℃以上β-Ti，体心立方结构。 分类及牌号： (1)α钛合金。
牌号：TA1，TA2，TA3，TA4,??TA8。其中TA1，TA2，TA3为工业纯钛。 (2)α＋β钛合金。
牌号：TC1，TC2，TC3，??TC10。 (3)β钛合金。
牌号：TB1，TB2。
2．钛合金的总体性能特点如何？
答：1、固态下有同素异构转变：882℃以下α-Ti，密排六方；882℃以上β-Ti，体心立方结构； 2、比重小，比强度高：可保持到550-600℃，与高强合金相比，相同强度水平可降低重量40%以上
3、优良的耐蚀性：TiO2氧化膜，纳米尺度，室温下长大极慢；
4、低温性能好：在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而仍保持良好的塑性及韧性； 5、强度较高，塑性好：σs可达~300 MPa，δ可达60%； 6、耐热性好于铝合金，低于铁和镍； 7、导热系数低，线膨胀系数小；
8、无磁性： 强磁场中不被磁化，无毒且与人体组织及血液有很好的相容性；
9、易吸气：钛的化学性质非常活泼，室温下钛比较稳定，但高温下易与碳、氢、氮及氧发生反应—真空或惰性气氛下熔炼，加热和焊接宜用氩气保护。 3．为什么几乎所有的钛合金中均有一定含量的铝？
答：几乎所有的钛合金中都含有Al，特别是耐热钛合金中的Al含量必须要保持在一定水平。这是由于α相的扩散系数比β相低两个数量级以上，所以合金的抗蠕变性和抗氧化性以及强度随着Al含量的增加而提高，同时其塑性和变形能力下降，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量效果明显。
4．不同钛合金各有何主要性能特点？
答：α-钛合金：高温性能好，组织稳定，焊接性好，但不能热处理强化，常温强度低，塑性不够高；
α+β钛合金：可以热处理，常温强度高，中温耐热性不错，但组织不够稳定可焊性低； β-钛合金和近β钛合金：塑性加工性能好，机械性能高，合金浓度合适时，热处理后可获得好的常温力学性能，但组织稳定性较差。
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第十章 镁合金
1．简述变形镁合金的特点、分类及牌号表示方法。
答：特点：成本低，强度高，延展性好，但其工作温度低（不超过150℃）
分类及牌号：牌号为MB＋顺序号； Mg-Zn-Zr系：MB15； Mg-Mn系：MB1、MB8 M g-Al-Zn系：MB2~MB3、MB5~MB7 以及Mg-Re-Zr系、Mg-Li系 2.简述铸造镁合金的特点、分类及牌号表示方法。
答：Mg-Zn-Zr系，Mg-Al-Zn系：较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性，但耐热性较差。 ZM5为Mg-Al-Zn系，ZM1、ZM2、ZM7、ZM8为Mg-Zn-Zr系 Mg-Re-Zr系：具有良好的铸造性能，常温强度和塑性较低，但耐热性较高。ZM3、ZM4和ZM6 Mg-Th-Zr系、 Mg-Al-Ag系 牌号：ZM＋顺序号表示 四、[综合：牌号]
说出下列牌号的种类、主要成分或合金系。 （1）40Cr：低淬透性合金钢（调质钢） （2）40MnVB：低淬透性合金钢（调质钢） （3）60Si2Mn：弹簧钢
（4）38CrMoAl：氮化钢 0.35～0.42C, 1.35~1.65Cr, 0.15~0.25Mo, 0.7~1.0Al (5) GCr15：高碳铬轴承钢 (6) W6Mo5Cr4V：钨钼高速钢
(7) W18Cr4V：钨系高速钢 0.73～0.83C, 17.2～18.7W, 3.8～4.5Cr, 1.0~1.2V (8) Cr12MoV：高碳高铬模具钢（冷作模具钢） 1.45～1.7C, 11.0~12.5 Cr, 0.4~0.6Mo, 0.15~0.3V (9) 40Cr13：马氏体不锈钢 (10) 20CrMnTi：合金渗碳钢
(11) 06Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢 (12) ZGMn13：高锰铸钢（耐磨钢）
(13) LF21：防锈铝合金:0.6Si, 0.7Fe, 0.2Cu ,1.0～1.6Mn, 0.05Mg, 0.01Zn, 0.15Ti
LY12：硬铝合金 0.50Si,0.50Fe,3.8～4.9Cu,0.3~0.9Mn,1.2~1.8Mg, 0.1Ni, 0.3Zn, 0.15Ti,
0.7(Fe+Ni)
(14) H68：普通黄铜 67.0～70.0 Cu, 余量Zn H70：普通黄铜 69.0～71.0 Cu, 余量Zn
QSn4-3：锡黄铜 3.5～4.5 Sn, 2.7~3.3 Zn
HAl59-3-2：铝黄铜 57.0～60.0 Cu, 2.5~3.5 Al, 2.0~3.0 Ni,余量Zn (15) TA4：α钛合金 5.5～6.75 Al，3.5~4.5 V
TA8：β钛合金 2.5~3.5Al, 14.~16 Mo, 2.4~3.2 Nb, 0.15~0.25 Si TB2：β钛合金 2.5~3.5Al, 4.7~5.7Mo, 4.7~5.7 V, 7.5~8.5 Cr TC4：α+β钛合金 5.5~6.75Al, 3.5~4.5V (16) ZM5：Mg-Al-Zn系铸造镁合金 MB15：Mg-Zn-Zr系变形镁合金
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