第16练 合金元素作用 广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练的第16练，内容为：常用合金元素对钢组织和性能的影响。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 第16练 合金元素作用 一、单项选择题 1. 使钢产生热脆性的元素是（ ） A. 硫 B. 磷 C. 氢 D. 硅 【答案】A 【解析】硫是使钢产生热脆性的主要元素。硫与铁形成低熔点的硫化物共晶，在钢材热加工或高温受力时容易在晶界熔化，导致晶界结合力降低并产生裂纹，从而引起热脆性。锰可与硫形成高熔点的硫化锰，减轻硫导致的热脆性。 2. 在高速工具钢中，加入钨元素的主要作用是（ ） A. 提高钢的低温冲击韧性 B. 提高钢的高温硬度 C. 提高钢的表面塑性 D. 降低钢的回火稳定性 【答案】B 【解析】钨能形成稳定的碳化物，并提高钢的回火稳定性和高温硬度，使高速工具钢在高速切削时仍能保持较好的切削性能。 3. 下图所示，表述错误的是______。（ ） A. 一般工况下，内燃机曲轴可选用球墨铸铁替代碳素铸钢、合金铸钢来制造。 B. 自行车的轮辋一般采用铝合金制造，具有质轻、抗氧化性好等特点。 C. 反应釜在工业生产中用作强酸溶液反应的容器，应采用铬不锈钢制造。 D. 普通车床床身一般采用灰铸铁制造；灰铸铁耐磨性、减振性较高，缺口敏感性较低。 【答案】C 【解析】反应釜应采用镍铬不锈钢制造。 4. 20CrMnTi钢中加入钛元素的主要作用是（ ） A. 提高回火温度并降低耐磨性 B. 降低淬透性并提高导热性 C. 细化晶粒并抑制渗碳时晶粒长大 D. 提高含碳量并降低材料塑性 【答案】C 【解析】钛能形成稳定的碳化物，阻碍奥氏体晶粒长大，从而细化晶粒并改善渗碳齿轮的综合性能。其他选项所述作用不是钛在20CrMnTi钢中的主要作用。 5. 在普通黄铜中加入锌元素的主要作用是（ ） A. 提高强度并改善塑性 B. 提高硬度并降低韧性 C. 提高耐热性并降低密度 D. 提高磁性并改善淬透性 【答案】A 【解析】锌能与铜形成黄铜，在适当含量范围内可提高材料的强度，同时保持较好的塑性和加工性能。黄铜不属于可通过淬火获得显著硬化效果的钢材。 二、填空题 6. 在钢中加入锰元素通常能提高钢的______，加入硅元素通常能提高钢的______。 【答案】淬透性；弹性极限 【解析】锰能提高钢的淬透性并改善强度，硅能提高钢的弹性极限，因此硅锰合金钢常用于制造弹簧等弹性元件。 7. 钼元素在合金钢中的主要作用之一是提高钢的______。 【答案】回火稳定性 【解析】钼能提高钢在回火过程中的组织稳定性，减小高温回火时硬度下降的程度，因此常用于改善合金钢的回火稳定性。 8. 不锈钢中铬元素主要提高钢的______，镍元素主要改善钢的______。 【答案】耐腐蚀性；韧性 【解析】铬能在钢表面形成致密的钝化膜，从而显著提高耐腐蚀性；镍能改善钢的韧性和耐蚀性能，并有助于稳定奥氏体组织。 9. 在合金钢中，铬的主要作用是提高钢的淬透性和耐磨性；钼的主要作用是减少钢的回火脆性并提高其高温强度。 【答案】淬透性和耐磨性；回火脆性；高温强度 【解析】铬能提高钢的淬透性、耐磨性和耐蚀性，钼能提高钢的高温强度，并能抑制或减轻回火脆性。题目直接考查合金元素铬和钼在钢中的主要作用。 三、综合应用题 10. 某机械制造企业生产重载传动轴，选用低合金钢进行调质处理。现有600 kg钢液，其中锰质量分数为0.45%、铬质量分数为0.20%，钼质量分数按0计算。工艺要求锰、铬、钼的目标质量分数分别为1.10%、1.00%和0.20%。现场使用的锰铁含锰80%，元素收得率为90%；铬铁含铬70%，元素收得率为85%；钼铁含钼60%，元素收得率为80%。计算时按原钢液质量计算，并忽略合金加入后总质量的变化。调质处理后，要求传动轴具有较高的强度、韧性、耐磨性和较深的淬硬层。（1）分别计算达到目标成分所需加入的锰铁、铬铁和钼铁质量。（2）结合合金元素对钢组织和性能的影响，说明锰、铬、钼在该传动轴钢中的主要作用。（3）若调质后传动轴表面硬度合格而心部硬度偏低，分析可能原因，并提出两项改进措施。 【答案】（1）锰铁加入量：锰的补加量＝600×（1.10%－0.45%）＝600×0.0065＝3.90 kg。锰铁加入量＝3.90÷（80%×90%）＝5.42 kg。铬铁加入量：铬的补加量＝600×（1.00%－0.20%）＝600×0.008＝4.80 kg。铬铁加入量＝4.80÷（70%×85%）＝8.07 kg。钼铁加入量：钼的补加量＝600×0.20%＝1.20 kg。钼铁加入量＝1.20÷（60%×80%）＝2.50 kg。（2）锰能提高钢的淬透性，使淬火后较深部位形成马氏体，同时提高强度；铬能提高淬透性、硬度和耐磨性，并可形成铬的碳化物；钼能提高淬透性和回火稳定性，减小回火脆性倾向。（3）可能原因：淬火冷却强度不足、奥氏体化温度或保温时间不合适、合金元素实际含量不足，或工件截面较大导致心部冷却速度低于临界冷却速度。改进措施：提高或调整淬火介质的冷却能力，优化搅拌和冷却方式；校核加热温度与保温时间，并复核合金成分，必要时调整合金加入量。 【解析】（1）先按目标成分与原成分之差求纯合金元素质量，再除以合金剂含量和收得率，分别得到三种合金剂加入量。（2）锰、铬主要提高淬透性，铬还提高耐磨性，钼可提高回火稳定性并减小回火脆性。（3）心部硬度低通常与心部冷却速度不足或热处理工艺、成分不合适有关，应从冷却、加热和成分复核等方面改进。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法。 本卷是广西壮族自治区（对口招生）《金属材料与热处理》（科学版·第二版）一课一练的第16练，内容为：常用合金元素对钢组织和性能的影响。 广西壮族自治区（对口招生）一课一练 《金属材料与热处理》（科学版·第二版） 第16练 合金元素作用 一、单项选择题 1. 使钢产生热脆性的元素是（ ） A. 硫 B. 磷 C. 氢 D. 硅 2. 在高速工具钢中，加入钨元素的主要作用是（ ） A. 提高钢的低温冲击韧性 B. 提高钢的高温硬度 C. 提高钢的表面塑性 D. 降低钢的回火稳定性 3. 下图所示，表述错误的是______。（ ） A. 一般工况下，内燃机曲轴可选用球墨铸铁替代碳素铸钢、合金铸钢来制造。 B. 自行车的轮辋一般采用铝合金制造，具有质轻、抗氧化性好等特点。 C. 反应釜在工业生产中用作强酸溶液反应的容器，应采用铬不锈钢制造。 D. 普通车床床身一般采用灰铸铁制造；灰铸铁耐磨性、减振性较高，缺口敏感性较低。 4. 20CrMnTi钢中加入钛元素的主要作用是（ ） A. 提高回火温度并降低耐磨性 B. 降低淬透性并提高导热性 C. 细化晶粒并抑制渗碳时晶粒长大 D. 提高含碳量并降低材料塑性 5. 在普通黄铜中加入锌元素的主要作用是（ ） A. 提高强度并改善塑性 B. 提高硬度并降低韧性 C. 提高耐热性并降低密度 D. 提高磁性并改善淬透性 二、填空题 6. 在钢中加入锰元素通常能提高钢的______，加入硅元素通常能提高钢的______。 7. 钼元素在合金钢中的主要作用之一是提高钢的______。 8. 不锈钢中铬元素主要提高钢的______，镍元素主要改善钢的______。 9. 在合金钢中，铬的主要作用是提高钢的淬透性和耐磨性；钼的主要作用是减少钢的回火脆性并提高其高温强度。 三、综合应用题 10. 某机械制造企业生产重载传动轴，选用低合金钢进行调质处理。现有600 kg钢液，其中锰质量分数为0.45%、铬质量分数为0.20%，钼质量分数按0计算。工艺要求锰、铬、钼的目标质量分数分别为1.10%、1.00%和0.20%。现场使用的锰铁含锰80%，元素收得率为90%；铬铁含铬70%，元素收得率为85%；钼铁含钼60%，元素收得率为80%。计算时按原钢液质量计算，并忽略合金加入后总质量的变化。调质处理后，要求传动轴具有较高的强度、韧性、耐磨性和较深的淬硬层。（1）分别计算达到目标成分所需加入的锰铁、铬铁和钼铁质量。（2）结合合金元素对钢组织和性能的影响，说明锰、铬、钼在该传动轴钢中的主要作用。（3）若调质后传动轴表面硬度合格而心部硬度偏低，分析可能原因，并提出两项改进措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $