粉末冶金材料学
一、填空题
1、液相沉淀法在粉末冶金中的应用主要有以下四种：金属置换法、溶液气体还原法、从熔盐中沉淀法、辅助金属浴法。
2、多相反应一个突出特点就是反应中反应物间具有界面。按界面的特点，多相反应一般包括五种类型：固气反应、固液反应、固固反应、液气反应、液液反应。
3、雾化法制粉过程中，根据雾化介质对金属液流作用的方式不同，雾化具有多种形式：平行喷射、垂直喷射、互成角度的喷射。 从液态金属制取快速冷凝粉末有传导传热和对流传热两种机制，其中基于传导传热的方法有：熔体喷纺法、熔体沾出法；基于对流传热机制有：超声气体雾化法、离心雾化法、气体雾化与旋转盘雾化相结合的雾化法。
粉体颗粒粒度测定方法中的比表面粒径包括以下三种：吸附法、透过法、润湿热法。
钢的合金化基本原则是
多元适量
、
复合加入
。细化晶粒对钢性能的贡献是
既提高强度又提高塑韧性
。
7、在钢中，常见碳化物形成元素有
Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：rc/rM ≤ 0.59为简单点阵结构，有 MC 和 M2C 型，其性能特点是 硬度高、熔点高、稳定性好 ；
rc/rM > 0.59为 复杂点阵结构，有 M3C 、M7C3
和
M23C7
型。
8、选择零件材料的一般原则是
力学性能
、
工艺性能
、
经济性
和环境协调性等其它因素。
9、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是
在晶界上析出了Cr23C6
，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有
加入Ti、Nb 等强碳化物形成元素
、
降低钢中的含C量
。
10、影响铸铁石墨化的主要因素有
化学成分
、冷却速度
。球墨铸铁在浇注时要经过
孕育
处理和
球化
处理。QT600-3是 球墨铸铁
。
11、对耐热钢最基本的性能要求是
热强性
、
抗氧化性
。
12、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：
点阵结构
、
电子因素
、
原子半径
。
13、提高钢淬透性的主要作用是
获得均匀的组织，满足力学性能要求
、
能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向
。
14、钢的强化机制主要有 固溶强化、位错强化、细晶强化、沉淀强化 。 其中
细晶强化
对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。
15、提高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织，满足力学性能要求
、能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向
。
16、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为
1.5%左右 。滚动轴承钢中
碳化物不均匀性主要是指
碳化物液析
、
碳化物带状
、
碳化物网状
。
17、选择零件材料的一般原则是 满足力学性能要求
、良好的工艺性能
、经济性
和环境协调性等其它因素。
18、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向
左下
方移动，例
Mn、Ni 等元素（写出2个）；凡封闭γ区的元素使S、E点向
左上
方移动，例 Cr、Mo 等元素（写出2个）。S点左移意味着
共析碳含量降低
。
19、QT600-3是
球墨铸铁
，“600”表示
抗拉强度不小于600MPa
，“3”表示
延伸率不小于3%
20、H68是
黄铜
，LY12是
硬铝
，QSn4-3是
锡青铜
。
21、在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti、V
等（写出2个），这些元素的主要作用是
细晶强化
和
沉淀强化
。
22、铝合金热处理包括固溶处理和
时效硬化
两过程，和钢的热处理最大的区别是
没有同素异构转变。
23、影响球磨的因素为：球磨筒的转速、装球量、
球料比、球的大小、研磨介质、被研磨物料的性质 。
24、钢的电化学腐蚀的主要形式有：均匀腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀
、应力腐蚀、
腐蚀磨损。
25、影响熔盐电解过程和电流效率的主要因素有： 电解质成分、电介质温度
、
电流密度和 极间距离 。
1、当量球直径：是指用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。
2、圆形度：与颗粒具有相等投影面积的圆的周长对颗粒投影像的实际周长之比。
3、电能效率：在电解过程中，一定质量的物质，在理论上所需的电能量与实际消耗的电能量之比。
4、球形度：与颗粒相同体积的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积之比。
5、淬硬性：指在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度，也称可硬性。
6、纤维强化材料：将具有高强度的纤维或晶须加到金属基体中，使金属得到强化，这样的材料称为纤维强化材料。
7、二次颗粒：由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒。
8、二流雾化法：由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化。
9、蠕变极限： 是试样在一定温度下和在规定的持续时间内产生的蠕变变形量或第二阶段的蠕变速率等于某规定值时的最大应力。
10、n/8规律：是固溶体电极电位随铬量的变化规律。固溶体中的铬量达到12.5％原子比（即1/8）时，铁固溶体电极电位有一个突然升高，当铬量提高到25％原子比（2/8）时,电位有一次突然升高，这现象称为二元合金固溶体电位的n/8规律。
11、淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬
度分布的特性，也就是钢在淬火时能获得马氏体的能力。
12、极化：在实际电解过程中，分解电压比理论分解电压大，而且，电流密度愈高，超越的数值就愈大，就每一个电极来说，其偏离平衡电位值也愈多，这种偏离平衡电位的现象称为极化。
13、临界转速：机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落
14、颗粒分布：
15、硬质合金：是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC）微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品，具有高强度和高耐磨性的特点。
16、松装密度：粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度。
17、均相反应：在同一个相中进行的反应，即反应物和生成物或者是气相的，或者是均匀液相的。
1、还原法制取钨粉的过程机理是什么？影响钨粉粒度的因素有哪些。 氢还原。总的反应式：WO3+3H2====W+3H2O。 钨具有4种比较稳定的氧化物
WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O
WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影响因素：⑴原料：三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气：氢气的湿度、流量、通气方向；⑶还原工艺条件：还原温度、推舟速度、舟中料层厚度；⑷添加剂
弥散强化的机理及其影响因素是什么？它在金属基复合材料中有何意义。
机理：弥散强化机构的代表理论是位错理论。在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变。 影响因素：
1、弥散相和基体的性质；
2、弥散相的几何因素和形态；
3、弥散相与基体之间的作用；
4、压力加工；
5、生产方法。 意义：
1、再结晶温度高，组织稳定；
2、屈服强度和抗拉强度高；
3、随温度提高硬度下降得少；
4、高温蠕变性能好；
5、疲劳强度高；
6、高的传导性。
3、简述提高耐热钢热强性的途径。
提高钢热强性的途径：强化基体（固溶体强化）、强化晶界（晶界强度增加）、弥散强化（碳化物弥散硬化）。?固溶体强化是耐热钢高温强化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之间的结合力，可使固溶体强化，外来原子溶入固溶体使晶格畸变，能提高强度；耐热钢中加入微量的硼或锆或稀土元素后，可以净化晶界，提高晶界的强度；碳化物相沉淀在位错上，能阻碍位错的移动，稳定的碳化物弥散分布在固溶体内，就能显著地提高钢的强度和硬度。
4、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。 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：
由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变，因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒。
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989℃，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。
7、试总结Ni元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。 答案要点：
1）↑基体韧度 → Ni↓位错运动阻力，使应力松弛； 2）稳定A，→ Ni↓A1 ，扩大γ区，量大时，室温为A组织； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”线右移，Cr-Ni复合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促进有害元素偏聚； 5）↓Ms ，↑Ar → ↓马氏体相变驱动力。
8、试总结Si元素在合金中的作用，并简要说明原因。 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） 试从合金化原理角度分析9Mn2V钢的主要特点。 1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；
2）Mn↓↓ MS，淬火后AR较多，约20~22%，使工件变形较小； 3）V能克服Mn的缺点，↓过热敏感性，且能细化晶粒；
4）含0.9%C左右，K细小均匀，但钢的硬度稍低，回火稳定性较差，宜在200℃以下回火；
5）钢中的VC使钢的磨削性能变差。9Mn2V广泛用于各类轻载、中小型冷作模具。
从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有哪些途径。 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）
11、高锰钢（Z
GMn13）在Acm以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织。 答案要点：高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms低于室温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奥氏体的合金度降低，Ms上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。
12、简述高速钢中W、V、Cr合金元素的主要作用。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。 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。
高速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻模。
答案要点：高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。
15、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。
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。 回稳性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回稳性。Ni影响不大。
16、高速钢的热处理工艺比较复杂，试回答下列问题： 1）淬火加热时，为什么要预热?
2）高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加热温度在1200~1240℃，淬火加热温度为什么这样高? 3）高速钢回火工艺一般为560℃左右，并且进行三次，为什么? 4）淬火冷却时常用分级淬火，分级淬火目的是什么? 1）高速钢合金量高，特别是W，钢导热性很差。预热可减少工件加热过
程中的变形开裂倾向；缩短高温保温时间，减少氧化脱碳；可准确地控制炉温稳定性。
2）因为高速钢中碳化物比较稳定，必须在高温下才能溶解。而高速钢淬火目的是获得高合金度的马氏体，在回火时才能产生有效的二次硬化效果。
3）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，产生硬化。同时在560℃左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。一次回火使大部分的残留奥氏体发生
了马氏体转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火马氏体回火，并且使残留奥氏体更多地转变为马氏体，三次回火可将残留奥氏体控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。 4）分级淬火目的：降低热应力和组织应力，尽可能地减小工件的变形与开裂。
一、填空题
1、液相沉淀法在粉末冶金中的应用主要有以下四种：金属置换法、溶液气体还原法、从熔盐中沉淀法、辅助金属浴法。
2、多相反应一个突出特点就是反应中反应物间具有界面。按界面的特点，多相反应一般包括五种类型：固气反应、固液反应、固固反应、液气反应、液液反应。
3、雾化法制粉过程中，根据雾化介质对金属液流作用的方式不同，雾化具有多种形式：平行喷射、垂直喷射、互成角度的喷射。 从液态金属制取快速冷凝粉末有传导传热和对流传热两种机制，其中基于传导传热的方法有：熔体喷纺法、熔体沾出法；基于对流传热机制有：超声气体雾化法、离心雾化法、气体雾化与旋转盘雾化相结合的雾化法。
粉体颗粒粒度测定方法中的比表面粒径包括以下三种：吸附法、透过法、润湿热法。
钢的合金化基本原则是
多元适量
、
复合加入
。细化晶粒对钢性能的贡献是
既提高强度又提高塑韧性
。
7、在钢中，常见碳化物形成元素有
Ti、Nb、V、W、Mo、Cr 按强弱顺序排列，列举5个以上）。钢中二元碳化物分为两类：rc/rM ≤ 0.59为简单点阵结构，有 MC 和 M2C 型，其性能特点是 硬度高、熔点高、稳定性好 ；
rc/rM > 0.59为 复杂点阵结构，有 M3C 、M7C3
和
M23C7
型。
8、选择零件材料的一般原则是
力学性能
、
工艺性能
、
经济性
和环境协调性等其它因素。
9、奥氏体不锈钢1Cr18Ni9晶界腐蚀倾向比较大，产生晶界腐蚀的主要原因是
在晶界上析出了Cr23C6
，为防止或减轻晶界腐蚀，在合金化方面主要措施有
加入Ti、Nb 等强碳化物形成元素
、
降低钢中的含C量
。
10、影响铸铁石墨化的主要因素有
化学成分
、冷却速度
。球墨铸铁在浇注时要经过
孕育
处理和
球化
处理。QT600-3是 球墨铸铁
。
11、对耐热钢最基本的性能要求是
热强性
、
抗氧化性
。
12、铁基固溶体的形成有一定规律，影响组元在置换固溶体中溶解情况的因素有：
点阵结构
、
电子因素
、
原子半径
。
13、提高钢淬透性的主要作用是
获得均匀的组织，满足力学性能要求
、
能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向
。
14、钢的强化机制主要有 固溶强化、位错强化、细晶强化、沉淀强
化 。 其中
细晶强化
对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。
15、提高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织，满足力学性能要求
、能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向
。
16、滚动轴承钢GCr15的Cr质量分数含量为
1.5%左右 。滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指
碳化物液析
、
碳化物带状
、
碳化物网状
。
17、选择零件材料的一般原则是 满足力学性能要求
、良好的工艺性能
、经济性
和环境协调性等其它因素。
18、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C相图中S、E点向
左下
方移动，例
Mn、Ni 等元素（写出2个）；凡封闭γ区的元素使S、E点向
左上
方移动，例 Cr、Mo 等元素（写出2个）。S点左移意味着
共析碳含量降低
。
19、QT600-3是
球墨铸铁
，“600”表示
抗拉强度不小于600MPa
，“3”表示
延伸率不小于3%
20、H68是
黄铜
，LY12是
硬铝
，QSn4-3是
锡青铜
。
21、在非调质钢中常用微合金化元素有 Ti、V
等（写出2个），这些元素的主要作用是
细晶强化
和
沉淀强化
。
22、铝合金热处理包括固溶处理和
时效硬化
两过程，和钢的热处理最大的区别是
没有同素异构转变。
23、影响球磨的因素为：球磨筒的转速、装球量、
球料比、球的大小、研磨介质、被研磨物料的性质 。
24、钢的电化学腐蚀的主要形式有：均匀腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀
、应力腐蚀、
腐蚀磨损。
25、影响熔盐电解过程和电流效率的主要因素有： 电解质成分、电介质温度
、
电流密度和 极间距离 。
二、名词解释
1、当量球直径：是指用与颗粒具有相同特征参量的球体直径来表征单颗粒的尺寸大小。
2、圆形度：与颗粒具有相等投影面积的圆的周长对颗粒投影像的实际周长之比。
3、电能效率：在电解过程中，一定质量的物质，在理论上所需的电能量与实际消耗的电能量之比。
4、球形度：与颗粒相同体积的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积之比。
5、淬硬性：指在理想的淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度，也称可硬性。
6、纤维强化材料：将具有高强度的纤维或晶须加到金属基体中，使金属得到强化，这样的材料称为纤维强化材料。
7、二次颗粒：由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒。
8、二流雾化法：由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化。
9、蠕变极限： 是试样在一定温度下和在规定的持续时间内产生的蠕变变形量或第二阶段的蠕变速率等于某规定值时的最大应力。
10、n/8
规律：是固溶体电极电位随铬量的变化规律。固溶体中的铬量达到12.5％原子比（即1/8）时，铁固溶体电极电位有一个突然升高，当铬量提高到25％原子比（2/8）时,电位有一次突然升高，这现象称为二元合金固溶体电位的n/8规律。
11、淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，也就是钢在淬火时能获得马氏体的能力。
12、极化：在实际电解过程中，分解电压比理论分解电压大，而且，电流密度愈高，超越的数值就愈大，就每一个电极来说，其偏离平衡电位值也愈多，这种偏离平衡电位的现象称为极化。
13、临界转速：机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落
14、颗粒分布：
15、硬质合金：是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC）微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品，具有高强度和高耐磨性的特点。
16、松装密度：粉末自由充满规定的容积内所具有的粉末重量成为松装密度。
17、均相反应：在同一个相中进行的反应，即反应物和生成物或者是气相的，或者是均匀液相的。
三、简答题
1、还原法制取钨粉的过程机理是什么？影响钨粉粒度的因素有哪些。 氢还原。总的反应式：WO3+3H2====W+3H2O。 钨具有4种比较稳定的氧化物
WO3+0.1H2====WO2.9+0.1H2O
WO2.9+0.18H2?====?WO2.72+0.18H2O WO2.72+0.72H2?====WO2+0.72H2O??? WO2+2H2?====W+2H2O? 影响因素：⑴原料：三氧化钨粒度、含水量、杂质⑵氢气：氢气的湿度、流量、通气方向；⑶还原工艺条件：还原温度、推舟速度、舟中料层厚度；⑷添加剂
弥散强化的机理及其影响因素是什么？它在金属基复合材料中有何意义。
机理：弥散强化机构的代表理论是位错理论。在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变。
影响因素：
1、弥散相和基体的性质；
2、弥散相的几何因素和形态；
3、弥散相与基体之间的作用；
4、压力加工；
5、生产方法。 意义：
1、再结晶温度高，组织稳定；
2、屈服强度和抗拉强度高；
3、随温度提高硬度下降得少；
4、高温蠕变性能好；
5、疲劳强度高；
6、高的传导性。
3、简述提高耐热钢热强性的途径。
提高钢热强性的途径：强化基体（固溶体强化）、强化晶界（晶界强度增加）、弥散强化（碳化物弥散硬化）。?固溶体强化是耐热钢高温强化的重要方法之一，加入合金元素，以增加原子之间的结合力，可使
固溶体强化，外来原子溶入固溶体使晶格畸变，能提高强度；耐热钢中加入微量的硼或锆或稀土元素后，可以净化晶界，提高晶界的强度；碳化物相沉淀在位错上，能阻碍位错的移动，稳定的碳化物弥散分布在固溶体内，就能显著地提高钢的强度和硬度。
4、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。 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：
由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变，因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒。
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989℃，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。
7、试总结Ni元素在合金钢中的作用，并简要说明原因。 答案要点： 1）↑基体韧度 → Ni↓位错运动阻力，使应力松弛； 2）稳定A，→ Ni↓A1 ，扩大γ区，量大时，室温为A组织； 3）↑淬透性→↓ΔG，使“C”线右移，Cr-Ni复合效果更好； 4）↑回火脆性 → Ni促进有害元素偏聚； 5）↓Ms ，↑Ar → ↓马氏体相变驱动力。
8、试总结Si元素在合金中的作用，并简要说明原因。 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） 试从合金化原理角度分析9Mn2V钢的主要特点。 1）Mn↑淬透性，D油 = ~30mm；
2）Mn↓↓ MS，淬火后AR较多，约20~22%，使工件变形较小； 3）V能克服Mn的缺点，↓过热敏感性，且能细化晶粒；
4）含0.9%C左右，K细小均匀，但钢的硬度稍低，回火稳定性较差，宜在200℃以下回火；
5）钢中的VC使钢的磨削性能变差。9Mn2V广泛用于各类轻载、中小型冷作模具。
从合金化角度考虑，提高钢的韧度主要有
哪些途径。
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）
11、高锰钢（ZGMn13）在Acm以上温度加热后空冷得到大量的马氏体，而水冷却可得到全部奥氏体组织。
答案要点：高锰钢在Acm以上温度加热后得到了单一奥氏体组织，奥氏体中合金度高（高C、高Mn），使钢的Ms低于室温以下。如快冷，就获得了单一奥氏体组织，而慢冷由于中途析出了大量的K，使奥氏体的合金度降低，Ms上升，所以空冷时发生相变，得到了大量的马氏体。
12、简述高速钢中W、V、Cr合金元素的主要作用。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。 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。
高速钢有很好的红硬性，但不宜制造热锤锻模。
高速钢虽有高的耐磨性、红硬性，但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差，高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。
15、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。
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。 回稳性：40Cr、40CrNi ＜ 40CrNiMo；Mo↑回稳性。Ni影响不大。
16、高速钢的热处理工艺比较复杂，试回答下列问题： 1）淬火加热时，为什么要预热?
2）高速钢W6Mo5Cr4V2的AC1在800℃左右，但淬火加热温度在1200~1240℃，淬火加热温度为什么这样高? 3）高速钢回火工艺一般为560℃左右，并且进行三次，为什么? 4）淬火冷却时常用分级淬火，分级淬火目的是什么? 1）高速钢合金量高，特别是W，钢导热性很差。预热可减少工件加热过
程中的变形开裂倾向；缩短高温保温时间，减少氧化脱碳；可准确地控制炉温稳定性。
2）因为高速钢中碳化物比较稳定，必须在高温下才能溶解
。而高速钢淬火目的是获得高合金度的马氏体，在回火时才能产生有效的二次硬化效果。
3）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，产生硬化。同时在560℃左右回火，使材料的组织和性能达到了最佳状态。一次回火使大部分的残留奥氏体发生了马氏体转变，二次回火使第一次回火时产生的淬火马氏体回火，并且使残留奥氏体更多地转变为马氏体，三次回火可将残留奥氏体控制在合适的量，并且使内应力消除得更彻底。
4）分级淬火目的：降低热应力和组织应力，尽可能地减小工件的变形与开裂。
