焊工初級（金屬材料）模擬試卷2一、問答題(本題共44題，每題1.0分，共44分。)1、何謂滲碳體?標準答案：滲碳體是鐵和碳組成的金屬化合物，在碳素鋼中用分子式Fe3C表示，在合金鋼中為合金滲碳體，用C表示。滲碳體具有復雜的斜方晶格結(jié)構(gòu)。由于碳在α—Fe中的溶解度很小，所以常溫下碳在鐵碳合金中主要以滲碳體形式存在。滲碳體中含碳量為6．69％，滲碳體的熔點為1227℃。滲碳體的性質(zhì)硬而脆，硬度大于820HB，抗拉強度為3087MPa，塑性和沖擊韌性近于零。知識點解析：暫無解析2、何謂珠光體?標準答案：珠光體是鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，通常呈片層狀相間分布，片層間距和片層厚度主要取決于奧氏體分解時的過冷度。按片層間距的大小，又可將珠光體分為粗珠光體、細珠光體和極細珠光體三類。細珠光體稱為索氏體，用s或c表示，極細珠光體稱為屈氏體，用T表示。知識點解析：暫無解析3、何謂貝氏體?標準答案：貝氏體是過飽和的鐵素體和滲碳體兩相混合物，是過冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，用B表示。貝氏體轉(zhuǎn)變既有珠光體轉(zhuǎn)變，又有馬氏體轉(zhuǎn)變的某些特征。鋼中貝氏體的形態(tài)，隨鋼的化學成分和形成溫度而異，常見的貝氏體形態(tài)有三種，即上貝氏體、下貝氏體和粒狀貝氏體。在較高溫度區(qū)域內(nèi)形成的貝氏體為上貝氏體，上貝氏體呈羽毛狀，由平行的條狀鐵素體和分布在條間的片狀或短桿狀的滲碳體組成。由于鐵素體內(nèi)位錯密度高，故強度高、韌性差，是生產(chǎn)上不希望得到的組織。在低溫范圍(即在靠近馬氏體轉(zhuǎn)變溫度)內(nèi)形成的貝氏體為下貝氏體。下貝氏體中鐵素體的形態(tài)與馬氏體有些相似，并且與奧氏體中碳的含量有關(guān)，碳含量低時呈板條狀，碳含量高時呈透鏡片狀，碳含量中等則兩種形態(tài)兼有。下貝氏體強度高，塑性適中，韌性和耐磨性好。在低、中碳鋼(含碳量0．05％～0．40％)及合金鋼連續(xù)冷卻時，有時會出現(xiàn)粒狀貝氏體，其特征是在塊狀鐵素體中含有碳化物及一些不規(guī)則的細小島狀組織，島狀組織的組成物是殘余奧氏體和馬氏體。粒狀貝氏體的強度、韌性與回火索氏體相近。知識點解析：暫無解析4、何謂馬氏體?標準答案：馬氏體是碳與合金元素在α—Fe中的過飽和固溶體，是合金在冷卻過程中所發(fā)生的馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的統(tǒng)稱，用M表示。馬氏體的組織形態(tài)隨鋼的含碳量、合金元素以及馬氏體形成溫度的改變而改變，通常可分為五種，即板條狀馬氏體、透鏡片狀馬氏體、蝴蝶狀馬氏體、薄板狀馬氏體及薄片狀馬氏體。其中以板條狀馬氏體和透鏡片狀馬氏體最為常見。板條狀馬氏體(或位錯馬氏體)具有良好的韌性，而高碳孿晶馬氏體，由于滑移系統(tǒng)少，位錯不易移動，易造成應(yīng)力集中，因而具有高的強度，而韌性很差。知識點解析：暫無解析5、何謂萊氏體?標準答案：萊氏體是鐵碳合金共晶反應(yīng)的產(chǎn)物。在共析溫度以上，由奧氏體和滲碳體組成的共晶體稱為高溫萊氏體。在共析溫度以下，由珠光體和滲碳體組成的共晶體稱為低溫萊氏體。用Ld表示。萊氏體存在于鑄鐵、高碳合金鋼中，含碳4．3％的鐵碳合金可完全轉(zhuǎn)變成為萊氏體。萊氏體的組織形態(tài)，一般呈樹枝狀或魚骨狀的共晶奧氏體分布在共晶碳化物的基體上，組織粗大。萊氏體的性能特點是硬而脆。知識點解析：暫無解析6、什么叫金屬的過熱和過燒?標準答案：如果鋼加熱溫度太高(相變溫度以上)，或在該溫度上停留時間過長，就會使奧氏體晶粒急劇長大，這種晶粒長大叫過熱。過熱鋼冷卻下來晶粒也是粗大的，因此機械性能降低，特別使沖擊韌性和塑性降低。過熱了的鋼經(jīng)退火后可以消除，如果加熱溫度更高(接近于固相線)，就會在鋼的晶粒邊界產(chǎn)生氧化，這種現(xiàn)象叫過燒。過燒的鋼不僅晶粒粗大，而且還會破壞晶間連接。知識點解析：暫無解析7、何謂魏氏組織?標準答案：亞共析鋼因過熱形成的粗晶奧氏體，在一定的過冷條件下，除在原來奧氏體晶界上析出塊狀α—Fe外，還有從晶界向晶內(nèi)生長的互成一定角度或彼此平行的片針狀α—Fe，這種組織為魏氏組織。鋼中一旦出現(xiàn)魏氏組織，其力學性能將有所下降，尤其是沖擊功和斷面收縮率將下降很多。為防止出現(xiàn)魏氏組織，在確定的加熱條件下，主要是控制冷卻速度。采用完全退火可消除魏氏組織。在合金鋼中，Mo、Cr和Si不利于形成魏氏組織，但Mn有利于形成魏氏組織。知識點解析：暫無解析8、什么叫臨界點?試說明鐵一碳合金各臨界點的含義。標準答案：臨界點是指組織(性能)轉(zhuǎn)變開始或終了的溫度，也稱臨界溫度。例如A1、A2、A3、Acm，加熱時再加注腳c表示，如Ac1、Ac2、Ac3、Accm；冷卻時再加注腳r表示，如Ar1、Ar2、Ar3、Arcm。Ac1——鋼在加熱時珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的臨界點，又稱下臨界點。Ar1——鋼在冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的臨界點。Ac2——鋼在加熱時鐵素體為鐵磁性材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉氰F磁性材料的臨界點。Ar2——鋼在冷卻時鐵素體為非鐵磁性材料轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性材料的臨界點。Ac3——鋼在加熱時滲碳體全部溶入奧氏體的臨界點，又稱上臨界點。Ar3——鋼在冷卻時奧氏體析出滲碳體的臨界點。Accm——鋼在加熱時滲碳體全部溶入奧氏體的臨界點。Arcm——鋼在冷卻時奧氏體析出滲碳體的臨界點。知識點解析：暫無解析9、實際相變溫度與加熱和冷卻速度有什么關(guān)系?標準答案：Ac1、Ac3、Accm為實際加熱時鋼的相變溫度，它們不是固定不變的，而是隨著加熱速度增大而提高，即加熱速度越大，則過熱度越大。如果加熱速度極其緩慢，那么Ac1、Ac3、Accm就接近A1、A3、Acm了。同樣，Ar1、Ar3、Arcm為實際冷卻時鋼的相變溫度，它們也隨冷卻速度不同而變化。冷卻得越快，Ar1、Ar3、Arcm與A1、A3、Acm的溫度差越大，即過冷度越大。只有在極其緩慢冷卻時，才接近于A1、A3、Acm。知識點解析：暫無解析10、什么是奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖?它可分為哪幾個區(qū)域?標準答案：奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖是奧氏體過冷到Ar1以下，在不同溫度和時間下等溫轉(zhuǎn)變而得到各種組織的曲線圖，如圖3-5所示。曲線形狀如拉丁字母中的“C”，故又稱“C曲線”。圖的橫座標(用對數(shù)座標)表示時間，縱座標表示溫度。在圖上除有C形曲線外，還有臨界溫度A1線，馬氏體轉(zhuǎn)變開始線Ms和馬氏體轉(zhuǎn)變終了線Mz。奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖可劃分為四個區(qū)域：區(qū)域Ⅰ：在A1線以上，為穩(wěn)定的奧氏體區(qū)域，即奧氏體不隨時間發(fā)生變化。區(qū)域Ⅱ：在A1線與Ms線之間，它被奧氏體轉(zhuǎn)變開始線a和轉(zhuǎn)變終了線b分成三個部分?？v坐標與a線之間的部分，為不穩(wěn)定的過冷奧氏體區(qū)域，奧氏體沒有轉(zhuǎn)變；曲線a與b之間是過冷奧氏體和奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)(鐵素體與滲碳體的機械混合物)，隨轉(zhuǎn)變時間的增長，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物越來越多，到曲線b，表示過冷奧氏體全部轉(zhuǎn)變完畢；曲線b右邊部分是奧氏體轉(zhuǎn)變終了所生成的鐵素體與滲碳體的各種機械混合物。區(qū)域Ⅲ：在Ms和Mz之間，是馬氏體和奧氏體共存區(qū)域，隨著溫度的下降，奧氏體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。區(qū)域Ⅳ：在Mz線以下，馬氏體轉(zhuǎn)變終了，是馬氏體和殘余奧氏體區(qū)域。知識點解析：暫無解析11、什么是連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖?標準答案：鋼從奧氏體化溫度以各種不同速度冷卻至室溫時，記取轉(zhuǎn)變開始與終了(以及一定轉(zhuǎn)變量)時的溫度和時間，便可得到奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖，又叫C.C.T曲線圖，見圖3-6。鋼種及奧氏體化條件不同時，連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的形狀以及在溫度一時間坐標中的位置可能有很大的變化，但轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律大致相同。它與等溫轉(zhuǎn)變曲線相比，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線都處于等溫轉(zhuǎn)變曲線的右下方。說明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時的轉(zhuǎn)變溫度較低，過冷奧氏體的孕育期較長。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與焊接關(guān)系非常密切，焊接的冷卻過程都是在一定條件下連續(xù)冷卻的，可利用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線來判斷焊接接頭各部分的組織變化。知識點解析：暫無解析12、什么叫臨界冷卻速度?標準答案：鋼在連續(xù)冷卻時，冷卻速度越快，則過冷度越大。如果冷卻速度使奧氏體不可能發(fā)生向珠光體類組織的轉(zhuǎn)變，而過冷到連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的下部區(qū)域，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種獲得馬氏體轉(zhuǎn)變的最低冷卻速度稱為臨界冷卻速度。從連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖來看，與連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(開始轉(zhuǎn)變線)的鼻部相切的Vk即為臨界冷卻速度。一般來說，所有合金鋼的臨界冷卻速度都小于碳鋼的臨界冷卻速度，有的(如2鉻13)甚至能在空氣中冷卻，得到馬氏體組織。知識點解析：暫無解析13、45號鋼連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變怎樣?標準答案：45號鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線見圖3-7。當進行退火(V1冷卻速度)或正火(V2冷卻速度)時，奧氏體中先形成鐵素體，其余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，最后得到鐵素體加珠光體組織。當以V3和V4速度冷卻時，得到鐵素體加珠光體加貝氏體加馬氏體的混合組織。當以大于Vk速度(淬火)冷卻時，則得到馬氏體加殘余奧氏體組織。知識點解析：暫無解析14、12鉻1鉬釩鋼連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變怎樣?標準答案：12鉻l鉬釩鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線見圖3-8。當以V1速度冷卻時，得到85％的鐵素體和15％的珠光體；當以V2速度冷卻時，得到60％鐵素體、30％珠光體和10％的貝氏體；當以V3速度冷卻時，得到40％的鐵素體、8％的珠光體，其余為貝氏體；當以V4速度冷卻時，得到10％的鐵素體以外，其余均：為貝氏體和馬氏體；當以V5速度冷卻時，得到少量貝氏體外，其余均為馬氏體；當以大于Vk的速度冷卻時，則得全部馬氏體和少量殘余奧氏體組織。知識點解析：暫無解析15、亞共析鋼在加熱時的組織是怎樣轉(zhuǎn)變的?標準答案：亞共析鋼在退火、正火和淬火時，都要加熱到上臨界溫度以上，使其奧氏體化。奧氏體的形成也是一個成核和長大的過程。(1)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變。當加熱到Ac1時，首先奧氏體晶核在珠光體內(nèi)的鐵素體與滲碳體片的相界面上產(chǎn)生，并開始長大。它的長大過程是依靠珠光體內(nèi)的鐵素體繼續(xù)向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷固溶于奧氏體而進行的，一直到珠光體完全消失為止。(2)鐵素體向奧氏體的溶解。隨著溫度不斷地上升，鐵素體逐步向奧氏體轉(zhuǎn)變，直到溫度達Ac3，鐵素體才全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。(3)奧氏體的均勻化。奧氏體剛形成時，其碳濃度是不均勻的，即原先滲碳體片存在的區(qū)域之碳濃度比原先鐵素體片存在的區(qū)域要高。因此，要想得到均勻一致的奧氏體，加熱溫度要超過珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終止點，而且還要在此溫度停留一段時間，以便使碳在奧氏體晶粒內(nèi)進行擴散而均勻化。(4)奧氏體晶粒的長大。珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變時，由于珠光體片問很細密，成核很多，故在剛轉(zhuǎn)變完時，形成大量的奧氏體小晶粒。但隨溫度的升高，奧氏體晶粒不斷長大。知識點解析：暫無解析16、合金鋼的奧氏體化有些什么特點?標準答案：合金鋼的奧氏體化和碳素鋼一樣，也有三個階段：成核、長大和均勻化。但是由于合金元素的存在，使其與碳素鋼奧氏體化又有不同的特點。(1)奧氏體的形成。合金元素可擴大或縮小奧氏體相區(qū)。如鎳、錳等元素可擴大奧氏體相區(qū)，達到一定數(shù)量可使鋼在室溫下仍保留奧氏體組織；如硅、鉻、鉬、鈦、鎢等元素可縮小奧氏體相區(qū)，達到一定數(shù)量時可使鋼在任何溫度下都不轉(zhuǎn)變成奧氏體。合金元素將改變珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界點，并且使它在一個溫度范圍內(nèi)進行轉(zhuǎn)變。如鎳、錳、銅等元素降低A1、A3點；而硅、鋁、鉬、鎢、釩、鈦、等元素則升高A1、A3點。合金元素將影響奧氏體的形成速度。如鎳、鈷等元素增大碳在奧氏體中的擴散系數(shù)，使奧氏體轉(zhuǎn)變加快。另外，如鉻、鉬、鎢等元素降低碳的擴散系數(shù)，使奧氏體化轉(zhuǎn)變緩慢。(2)奧氏體的均勻化。合金鋼中奧氏體均勻化的時間要比碳素鋼長得多。因為合金元素的原子在奧氏體中的擴散速度只有碳原子的千分之幾或萬分之幾。同時，合金碳化物又難溶于奧氏體，所以使奧氏體均勻化的時間延長。知識點解析：暫無解析17、鋼冷卻時怎樣從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w?標準答案：在“C”曲線上部，過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變。首先在奧氏體晶界上通過碳原子聚集，出現(xiàn)滲碳體的核心，并繼續(xù)長大，結(jié)果使其相鄰的奧氏體含碳量降低，含碳量低的奧氏體通過晶格改組，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。因為鐵素體幾乎不溶解碳，所以它的形成和長大促使多余的碳被排擠出來，又使鐵素體相鄰的奧氏體含碳量增高，為形成滲碳體創(chuàng)造了條件，如此相互交替形成珠光體組織。在高溫區(qū)域的轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)，當奧氏體過冷度小，即轉(zhuǎn)變溫度較高時，得到片層較粗的珠光體；若轉(zhuǎn)變溫度愈低，則轉(zhuǎn)變時形成的滲碳體核心越多，轉(zhuǎn)變的速度越大，其結(jié)果使鐵素體和滲碳體的片層越薄，分別稱為索氏體、屈氏體。知識點解析：暫無解析18、鋼冷卻時怎樣從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w?標準答案：在“C”曲線鼻子下半部，過冷奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變。首先在奧氏體晶界或晶內(nèi)，含碳量較低的地方形成鐵素體晶核，并繼續(xù)長大；同時過飽和的碳不斷地擴散到奧氏體中去，并以碳化物的形式沉淀析出，形成鐵素體和滲碳體的混合物，即貝氏體。在中溫轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)的上部，形成上貝氏體；在轉(zhuǎn)變范圍的下部，形成下貝氏體。上貝氏體多半是鐵素體在奧氏體晶界上成核，然后向晶內(nèi)成排地長大，滲碳體呈微粒分布在片間，形成羽毛狀。下貝氏體多半是鐵素體在奧氏體晶內(nèi)成核并長大，碳化物顆粒在鐵素體片內(nèi)沿一定方向沉淀析出，形成竹葉狀。在低碳、中碳合金鋼中還有一種發(fā)生在中溫轉(zhuǎn)變范圍較高溫度的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，稱為粒狀貝氏體。它的組織是由塊狀鐵素體及由鐵素體基體所包圍的小島狀組織(富碳奧氏體)所組成。這些富碳奧氏體在隨后的轉(zhuǎn)變過程中將發(fā)生轉(zhuǎn)變或保留下來。知識點解析：暫無解析19、鋼冷卻時怎樣從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體?標準答案：在Ms以下溫度范圍內(nèi)，過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。由于溫度很低，碳原子的擴散極為困難，已不能發(fā)生擴散型轉(zhuǎn)變，只能引起晶格改組，由面心立方晶格的γ—固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的α—固溶體。奧氏體中的碳全部留在α—固溶體內(nèi)，造成碳原子過飽和狀態(tài)，使體心立方晶格變成體心正方晶格。碳在α—Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體。馬氏體轉(zhuǎn)變的過程，是依靠新的馬氏體一片一片地形成，而不是依靠已形成的馬氏體片長大。馬氏體的數(shù)量隨溫度下降而增加，但不能進行到底，馬氏體總是與殘余奧氏體并存。知識點解析：暫無解析20、什么是碳素鋼?怎樣分類?標準答案：碳素鋼(簡稱碳鋼)是含碳為0．02％～2．11％的鐵碳合金。除碳以外，還存在一些其他元素，如硅、錳、硫、磷等。碳鋼是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬材料，約占鋼總用量的90％以上。工程上將含碳量小于0．25％的鋼稱低碳鋼；含碳量在0．25％～0．60％的鋼稱中碳鋼；含碳量大于0．60％的鋼稱高碳鋼。根據(jù)鋼材硫、磷的含量分，可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼，其中高級優(yōu)質(zhì)鋼硫、磷的含量最低。知識點解析：暫無解析21、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是怎樣編號的?試舉例說明。標準答案：目前普通碳素結(jié)構(gòu)鋼均按國際標準化組織ISO630《結(jié)構(gòu)鋼》標準確定鋼的牌號，其表示方法主要由代表屈服強度的字母、屈服強度值、質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號四部分組成。第一部分為一般結(jié)構(gòu)鋼和工程用鋼系列的總符號，以鋼材的屈服點的“屈”字的漢語拼音首位字母“Q”表示。第二部分為鋼材的屈服強度值(σs)。第三部分為鋼材質(zhì)量等級，一般為A、B、C、D四個等級，主要以鋼中含硫、磷量區(qū)分。第四部分以鋼材脫氧方法來分，如沸騰鋼(F)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、特鎮(zhèn)靜鋼(TZ)和半鎮(zhèn)靜鋼(b)等。一般“Z”與“TZ”在鋼號中可省略。如Q235-A.F鋼，就是屈服強度σs=235MPa的A級沸騰鋼。知識點解析：暫無解析22、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是怎樣編號的?試舉例說明。標準答案：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號采用兩位阿拉伯數(shù)字和規(guī)定的符號表示，阿拉伯數(shù)字表示碳含量的平均值(以萬分之幾計)。沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號尾部分別加符號“F”“b”，鎮(zhèn)靜鋼一般不標符號。如“45”號鋼表示平均含碳量為0．45％的鎮(zhèn)靜鋼。較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示碳的含量的平均值的阿拉伯數(shù)字后加錳元素符號。如“50Mn”表示平均含碳量為0．50％，平均含錳量小于1．5％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。專用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼采用阿拉伯數(shù)字(碳的含量的平均值)和代表產(chǎn)品用途的符號等表示，焊接用鋼牌號表示為“H”，壓力容器用鋼牌號表示為“R”，橋梁用鋼牌號表示為“q”，鍋爐用鋼牌號表示為“g”，焊接氣瓶用鋼牌號表示為“HP”。如“20g”表示平均含碳量為0．20％鍋爐鋼。知識點解析：暫無解析23、合金結(jié)構(gòu)鋼是怎樣編號的?試舉例說明。標準答案：根據(jù)GB／T221—2000《鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法》的規(guī)定，合金結(jié)構(gòu)鋼采用阿拉伯數(shù)字和合金元素符號表示。牌號頭部用兩位阿拉伯數(shù)字表示碳的質(zhì)量分數(shù)的平均值(以萬分之幾計)。合金元素含量表示方法為：質(zhì)量分數(shù)的平均值小于1．5％時，牌號中僅標明元素，一般不標明含量；質(zhì)量分數(shù)的平均值為1．50％～2．49％、2．50％～3．49％、3．50％～4．49％…時，在合金元素后相應(yīng)寫成2、3、4…。例如：“30CrMnSi”表示碳的質(zhì)量分數(shù)的平均值為0．3％，鉻、錳、硅的質(zhì)量分數(shù)的平均值均小于1．5％。知識點解析：暫無解析24、低合金高強鋼中合金元素有哪些主要作用?標準答案：低合金高強鋼中合金元素的主要作用是：(1)通過鐵素體強化、析出相的彌散強化和沉淀強化作用，提高鋼的強度；(2)通過降低奧氏體分解溫度獲得強度較高的細珠光體組織或貝氏體組織；(3)通過細化晶粒而改善鋼材的韌性。知識點解析：暫無解析25、常用的合金元素有哪些?它們在鋼中起什么作用?標準答案：常用合金元素及在鋼中的作用如下：(1)碳(C)。碳是鋼中的主要元素，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的常溫強度增高，但塑性、韌性相應(yīng)降低。碳對低合金耐熱鋼而言，含碳量增加對鋼的高溫性能有不利的影響，因為在高溫長期使用過程中，從固溶體中析出的碳化物必然增多，從而使固溶體中的合金元素貧化，降低了熱強性。(2)錳(Mn)。目前使用的鍋爐鋼板中，幾乎都含有錳。錳溶入固溶體提高鋼的常溫強度，它固溶強化鐵素體和細化珠光體而提高鋼的強度極限和屈服極限。錳也可使鋼的高溫短時強度有所提高，但對持久強度和蠕變極限沒有什么明顯的影響。(3)硅(Si)。硅溶入鐵素體中起強化作用，顯著提高鋼的常溫強度。但是硅的主要作用是提高鋼的抗氧化能力，它與鉻共存時，能形成含鉻、硅的氧化膜而顯著提高鋼在高溫煙氣下的抗氧化能力。(4)鉻(Cr)。目前使用的耐熱鋼中，幾乎都含有鉻。鉻的主要作用是提高鋼的抗氧化能力。含鉻5％的鋼可以在600～650℃下不起皮；含鉻12％，則在800℃下不起皮。鉻對蠕變極限的影響不明顯，彌散強化的效果不及釩。鉻有熱脆性，常加鉬來防止。鉻可溶于鐵素體中，也可以形成碳化物。鉻的碳化物強度高，并有很高的抗蝕性。鉻在鐵素體中可以提高鐵素體的強度，但作用很弱。(5)鉬(Mo)。目前使用的耐熱鋼中，幾乎都含有鉬，其含量一般小于1％。鉬的主要作用是提高鋼的熱強性，是高溫下固溶強化最有效的元素。但是，鉬對鋼的常溫強度影響不大。鉬有石墨化傾向，可以加鉻來防止，鉻的脆化又利用鉬來防止。因此，兩者共存而制成一系列的鉻鉬鋼，如12CrMo、15CrMo、lOCrMo910、X12CrMo91等。(6)釩(V)。釩的主要作用是提高鋼的熱強性，其含量一般小于0．3％。釩形成細小彌散的碳化物，在650℃以下，有較高的穩(wěn)定性，并可使其他元素如鉻、鉬、鎢進入鐵素體而強化。釩的作用效果由V／C值和熱處理規(guī)范而定，V／C=4是理論上最佳的比值。(7)鎢(W)。鎢的作用與鉬相似，主要是提高鋼的熱強性，但其效果次于鉬。近年來，鎢鉬復合用于耐熱鋼的有鋼102等，其含鎢量一般小于0．6％。鎢在鋼中形成特殊耐磨的碳化物，使鋼在550～600℃仍能保持極高的硬度，即鋼的紅硬性。鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。(8)鈦(Ti)。鈦的主要作用是提高鋼的熱強性。它是強碳化物形成元素，它與碳形成TiC，TiC在高溫下極穩(wěn)定，高于1000℃時鈦才緩慢溶入鐵素體中。鈦加入鉬鋼中可以防止石墨化，加入18—8型不銹鋼中可以固定碳，消除晶界貧鉻而防止晶間腐蝕。(9)鈮(Nb)。鈮的作用與鈦相似，它的碳化物在高溫下極為穩(wěn)定。鈮加入低合金耐熱鋼中，一般小于0．2％，能顯著增加鋼的熱強性，特別是鈮釩復合使用，效果更佳。(10)硼(B)。硼的突出作用是顯著提高鋼的淬透性。在耐熱鋼中，微量的硼可以顯著提高鋼的熱強性、持久塑性。近年來，含硼的耐熱鋼(如鋼102)中，硼的加入量不大于0．008％。微量的硼析集和吸附在晶界上，從而強化了晶界。(11)稀土元素(Re或R)。稀土元素共有17個，它是一組活性極強的元素，加入鋼中可以凈化鋼質(zhì)并在鋼中起合金化作用。稀土元素可以提高鋼的熱強性、抗氧化性、持久塑性、沖擊韌性和抗蝕性等。(12)鎳(Ni)。鎳的主要作用是使鋼獲得奧氏體組織，從而提高鋼的抗蠕變能力。為了使鋼獲得奧氏體，必須加入較多的鎳，因此，含鎳的耐熱鋼幾乎都是高合金鋼。鎳能提高鋼的強度而不明顯降低塑性和韌性。鎳能促進石墨化，因此，珠光體耐熱鋼中一般不加鎳。鎳能提高鋼的抗酸、堿、鹽、大氣腐蝕的能力，但不能抗硝酸腐蝕和抗疲勞腐蝕。(13)銅(Cu)。銅的主要作用是提高鋼抗干燥大氣腐蝕的性能，含0．2％～0．5％的銅與磷復合使用時，效果更佳。銅可提高鋼的強度，略提高鋼的抗氧化能力、疲勞極限和韌性。知識點解析：暫無解析26、為什么鋼材要控制硫、磷含量?標準答案：硫是鋼中的有害元素，硫和鐵生成的硫化鐵(FeS)易于和y一鐵形成低熔點(985℃)的共晶體，并分布在晶界。鋼在進行熱壓力加工(溫度范圍1000～1200℃)時，共晶體就熔化了，這樣就導致了鋼材在高溫下的破裂，稱為“熱脆性”。此外，硫在鋼中還會降低鋼的焊接性能和耐蝕性。所以普通碳素鋼控制硫含量在0．05％以下，優(yōu)質(zhì)鋼控制在0．03％以下。磷在鋼中也是有害元素，它能溶人鐵素體中，使鐵素體塑性下降，而使其強度、硬度增高。鋼的塑性與韌性是隨著溫度下降而降低。含磷高的鋼在低溫時塑性與韌性接近于零，造成“冷脆性”。所以普通碳鋼控制含磷量為0．05％以下；優(yōu)質(zhì)鋼含磷量控制在0．03％以下。只有在某些特殊情況下，為了改善鋼的切削加工性能，或者與銅配合，可提高鋼的抗蝕性，這時才把磷作為合金元素加入鋼中。知識點解析：暫無解析27、鋼材的高溫性能包括哪些?標準答案：鋼材在高溫時的性能包括：蠕變極限、持久強度、抗高溫氧化性、組織穩(wěn)定性、應(yīng)力松弛、熱疲勞和熱脆性等。知識點解析：暫無解析28、什么是低合金耐熱鋼?它的性能怎樣?標準答案：具有一定熱穩(wěn)定性和熱強性，而合金元素總含量不超過5％的鋼，稱為低合金耐熱鋼。熱穩(wěn)定性是指在高溫下能夠保持化學穩(wěn)定性(即耐腐蝕、不起皮)；熱強性是指在高溫下具有足夠的強度。鋼材的耐熱性主要是通過合金化來達到。合金化就是在碳鋼中，加入可以提高熱穩(wěn)定性和熱強性的合金元素，最常用的合金元素是鉻、鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硼、硅、稀土等。加入的合金元素種類和含量不同，鋼的組織和耐熱性就不一樣，其應(yīng)用也就不同。耐熱鋼具有好的高溫性能，較高的化學穩(wěn)定性，良好的組織穩(wěn)定性。低合金耐熱鋼在高溫時能保持化學成分的穩(wěn)定和一定的強度。知識點解析：暫無解析29、常用的耐熱鋼有哪些?標準答案：常用的耐熱鋼管有：15CrMo，用于蒸汽溫度為510℃的高、中壓蒸汽導管，管壁溫度小于550℃的過熱器管和集汽聯(lián)箱等；10CrMo910鋼(德國鋼種)，用于壁溫小于590℃的部件；12CrlMoV鋼，用于壁溫小于580℃的過熱器管或汽溫為540℃的蒸汽導管；JI11(12Cr3MoVSiTiB)鋼，用于壁溫600～620℃的過熱器管、主蒸汽管；102(12Cr2MoWVB)鋼，用于壁溫為600～620℃的過熱器管和再熱器管。常用的耐熱鋼板有：16Mn鋼，用于小于450℃的鍋爐，低、中壓容器，高壓容器的層板和繞帶等；15MnV鋼，用于520℃以下的中、高壓鍋爐汽包，石油、化工容器等；14MnMoV鋼，用于500℃以下的鍋爐和石油、化工的高壓厚壁容器；18MnMoNb鋼，用于520℃以下的鍋爐和石油、化工的高壓厚壁容器等；14CrMnMoVB鋼，用于400～560℃的高壓容器等。知識點解析：暫無解析30、什么叫高鉻熱強鋼?它的用途和性能怎樣?標準答案：高鉻熱強鋼是以12％鉻為基礎(chǔ)的合金鋼，由于加入了強化元素，因此具有較高的熱強性，較好的組織穩(wěn)定性和良好的工藝性能。可用于600～620℃的高溫、高壓、高參數(shù)的過熱器和蒸汽管道，如X20CrMoV121和HT9等。知識點解析：暫無解析31、T91和P91鋼管的性能及使用情況怎樣?標準答案：T191和P91均屬9Cr-1Mo鋼，它的主要化學成分及其含量為：C為0．08％～0．12％，Cr為8．0％～9．5％、Mo為0．85％～1．05％、Ni不大于0．40％、Nb為0．06％～0．10％、V為0．18％～0．25％、Mn為0．30％～0．60％、Si為0．20％～0．50％。常溫力學性能為：抗拉強度585～850MPa，屈服強度415MPa。T91是小徑管，可用于鍋爐的過熱器、再熱器等。P91是大徑管，可用于發(fā)電廠的主蒸汽管、鍋爐的聯(lián)箱等。T91和P91的高溫蠕變性能和持久強度大約高出10CrMo910一倍左右。知識點解析：暫無解析32、迄今已經(jīng)推薦可以使用的新一代9-12％Cr熱強鋼有哪些?它們分別適用于什么溫度?標準答案：迄今已經(jīng)推薦可以使用的新一代9-12％Cr熱強鋼有：T23／P23、T24／P24．、P91／T91、P92(NF616)、P122(HCMl2A)、NF12。分別使用的溫度為：T23／P23、T24／P24≤570℃P91／T91≤610℃P92(NF616)≤620℃P122(HCM12A)≤620℃NF12≤650℃知識點解析：暫無解析33、與傳統(tǒng)的1-12％Cr鋼相比新一代9-12％Cr熱強鋼有哪些共同的特點?標準答案：它們共同的特點為：(1)新型9-12％Cr熱強鋼成分的共同特點是：1)低的含碳量，以前所有的熱強鋼都是通過彌散分布的合金碳化物獲得高溫強度的，因此總是把碳保持在0．1％以上的較高水平。新型的9-12％Cr熱強鋼沖破了這一界限，把含碳量降到了0．1％以下。說明這一類鋼的常溫強度和高溫強度都不是完全依賴于彌散分布的合金碳化物而獲得的。2)低的磷(P)、硫(S)含量，其控制的允許范圍分別為≤0．02％和≤0．01％，除P，S以外還對Cu、Sb、Sn、As等的含量也分別作出了規(guī)定。3)具有微量的Nb、A1、N等元素和較低的V含量。這些元素是作為對鋼進行微合金化處理的目的而加入的。(2)在常溫力學性能方面的共同特點是具有較高的σ0．2和明顯優(yōu)越的沖擊韌性。(3)在具有較高的常溫σ0．2的同時，具有明顯高于傳統(tǒng)熱強鋼的高溫強度?？梢娺@類鋼的成分特點是含碳量低、凈度高，經(jīng)過了微合金化處理。在性能方面具有明顯高的常溫和高溫強度，同時還具有高的韌性和塑性。知識點解析：暫無解析34、提高鋼強度的方法有哪些?什么方法能在提高鋼強度的同時也能提高其韌性和塑性?標準答案：提高鋼強度的方法有固溶強化、沉淀強化、位錯強化和細晶強化。其中只有細晶強化才能在提高強度的同時也提高其韌性和塑性。知識點解析：暫無解析35、工程中使用的管線鋼、P91等熱強鋼是如何達到強韌化目的的?標準答案：工程中使用的管線鋼、P91等熱強鋼是通過純凈鋼質(zhì)、微合金化和TMCP工藝達到這一目的的。在嚴格限制損害塑性韌性的雜質(zhì)元素的同時細化鋼的晶粒和析出微細的Nb、V的碳化物、氮化物。知識點解析：暫無解析36、什么是不銹鋼?可分哪幾類?標準答案：在腐蝕介質(zhì)中具有高的抗腐蝕性能的鋼，稱為不銹鋼。不銹鋼具有抵抗空氣、水、酸、堿溶液或其他介質(zhì)腐蝕的能力。不銹鋼可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類。(1)鉻不銹鋼。鉻在不銹鋼中的含量一般在12％～28％之間，如：OCr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、Cr17、Cr28等。為了提高鋼的性能，常加入少量其他合金元素，如Cr17Ti、Cr25Ti等。含鉻13％的鋼，800℃時仍具有良好的抗氧化能力，故Cr13類鋼可用來制造汽輪機葉片和閥門等。(2)鉻鎳不銹鋼。鉻和鎳配合使用，使鋼得到單相奧氏體組織，具有較高的抗腐蝕能力。工業(yè)上應(yīng)用最廣的有18-8型鉻鎳不銹鋼，即含鉻為18％、鎳為8％的鋼，如：OCr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等。還有鉻鎳含量更高的并加有其他合金元素的鋼種，如：Cr18Ni12Mo2Ti、Cr25Ni20等。知識點解析：暫無解析37、鑄鐵可分哪幾類?它們分別應(yīng)用在哪些場合?標準答案：鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、切削加工性、減振性等，而且價格低廉，所以是一種常用的金屬材料。根據(jù)碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)和形式不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵及可鍛鑄鐵。(1)白口鑄鐵。其中碳幾乎以滲碳體(Fe3C)的狀態(tài)存在，斷口呈白亮色，白口鑄鐵性質(zhì)脆硬、滲碳體硬度達HB800，冷加工極為困難，焊接性能較差。(2)灰口鑄鐵：碳以片狀石墨存在，基體為鐵素體、珠光體或鐵素體加珠光體，具有良好的力學性能和切削加工性，是目前工業(yè)上應(yīng)用最多的一種鑄鐵。(3)可鍛鑄鐵。是由白口鐵經(jīng)石墨化退火而得到。其中，大部分或全部碳以團絮狀的石墨存在。它的強度比灰口鑄鐵高又具有良好的鑄造性能。因此適于制造汽車、拖拉機的后橋殼、輪殼、曲軸和連桿等。(4)球墨鑄鐵：其中大部分或全部碳以自由狀態(tài)的球狀石墨存在。它的強度要比相同成分的灰口鑄鐵高2～3倍，可用于大功率