金屬材料學(xué)課程的性質(zhì)和要求

1、金屬材料學(xué)課程的性質(zhì)和要求一、 課程的性質(zhì)和要求1、課程性質(zhì) 金屬材料學(xué)是一門綜合性比較強(qiáng)的專業(yè)主干課。在學(xué)生學(xué)過材料科學(xué)基礎(chǔ) （或金屬學(xué)原理）、材料組織控制原理、材料組織控制工藝（或材料強(qiáng)韌化）及 材料力學(xué)性能等課程的基礎(chǔ)上， 系統(tǒng)地介紹金屬材料合金化的一般規(guī)律及各類主 要金屬材料的成分、 工藝、組織和性能之間的關(guān)系。 通過課堂講授、 綜合性實(shí)驗(yàn)、 綜合性作業(yè)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、課程要求1）掌握主要金屬材料的合金化基本原理，了解材料成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的 依據(jù)，為發(fā)掘材料潛力和開發(fā)新材料打下一個(gè)理論基礎(chǔ)；2）了解各種典型材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的有機(jī)關(guān)系；

2、3）能初步從零件的服役條件出發(fā)，對(duì)材料提出合理的技術(shù)要求，正確地選 擇材料并合理制訂工藝。3、課程改革金屬材料工程 專業(yè)是江蘇省品牌專業(yè)。 在新的專業(yè)內(nèi)涵下， 進(jìn)行了課程 體系的重構(gòu)。專業(yè)主干課程內(nèi)容和教學(xué)方法的改革也是品牌專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi) 容。金屬材料學(xué)是該專業(yè)主干課程中涉及綜合性知識(shí)的一門課程，從知識(shí)結(jié) 構(gòu)來說，它是一門該專業(yè)最后的綜合性主干課， 也是學(xué)生在今后工作崗位上最有 實(shí)踐指導(dǎo)意義的一門課程。 根據(jù)專業(yè)建設(shè)的情況和課程特點(diǎn)， 對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn) 行了改革。主要是精簡(jiǎn)和補(bǔ)充內(nèi)容、編制多媒體電子課件、改革教學(xué)方法、開展課堂討論、增加綜合性作業(yè)，選編習(xí)題和布置課堂思考題、設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)等。

3、目的是使學(xué)生對(duì)專業(yè)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)， 理解專業(yè)知識(shí)的主線、 核心和思想， 培 養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。編寫習(xí)題與思考題是其中部分的內(nèi)容。結(jié)合 20 多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)課程內(nèi)涵、重點(diǎn)和難點(diǎn)的深入理解，編寫了具 有特色的相應(yīng)教材。二、 習(xí)題與思考題緒論01、1958年世界工業(yè)博覽會(huì)在比利時(shí)召開，博覽會(huì)大樓，是由 9 個(gè)巨大金 屬球組成，球直徑為 18 米，8 球位于立方體角， 1 球在中心。這象征什么 ? 說明 什么意義 ?02、為紀(jì)念世界第一位宇航員加加林，莫斯科列寧大街上建造了40 英尺高的雕象，雕象材料是鈦合金。為什么用鈦合金做 ? 代表什么意義 ?03、金子從古到今都作為世界上的流

4、通貨幣， 為什么 ? 銅是人類最早認(rèn)識(shí)和 使用的金屬，為什么 ?04、1983年在上海召開的第 4 屆國際材料及熱處理大會(huì)的會(huì)標(biāo)是小爐匠錘 打的圖案，代表什么意義 ?為什么古代著名的刀劍都要經(jīng)過反復(fù)鍛打 ?05、為什么要提出構(gòu)筑循環(huán)型材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向 ?鋼合金化原理1、為什么說鋼中的 S、P 雜質(zhì)元素在一般情況下總是有害的 ?2、鋼中常用的合金元素有哪些 ? 哪些是奧氏體形成元素 ? 哪些是鐵素體形 成元素?3、哪些是碳化物形成元素 ? 哪些是非碳化物形成元素 ?4、鋼中的碳化物按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分為哪兩大類 ? 各有什么特點(diǎn) ? 什么叫合金滲 碳體和特殊碳化物 ?5、簡(jiǎn)述合金鋼中碳化物形成規(guī)律。6

5、、合金元素對(duì) Fe-Fe3C 相圖上的 S、 E 點(diǎn)有什么影響 ? 這種影響意味著什 么?7、試述鋼在退火態(tài)、淬火態(tài)及淬火 -回火態(tài)下，不同合金元素的分布狀況 ?8、有哪些合金元素強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒的長大 ? 阻止奧氏體晶粒的長大有 什么好處 ?9、哪些合金元素能顯著提高鋼的淬透性 ? 提高鋼淬透性有何作用 ?10、什么叫回火穩(wěn)定性 ? 能明顯提高回火穩(wěn)定性的合金元素有哪些 ? 提高鋼 的回火穩(wěn)定性有什么作用 ?11、什么叫鋼的第一類回火脆性和第二類回火脆性 ? 各在什么條件下產(chǎn)生 ? 如何減輕或消除 ?12、就合金元素對(duì)鐵素體力學(xué)性能、 碳化物形成傾向、 奧氏體晶粒長大傾向、 淬透性、回火穩(wěn)

6、定性和回火脆性等幾個(gè)方面總結(jié)下列元素的作用： Si、Mn 、Cr、 Mo、W 、V、Ni 。13、根據(jù)合金元素在鋼中的作用，從淬透性、回火穩(wěn)定性、奧氏體晶粒長大 傾向、韌性和回火脆性等方面比較下列鋼號(hào)的性能： 40Cr、40CrNi 、40CrMn 、 40CrNiMo 。14、為什么 W 、Mo、 V、Ti 等元素對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變阻止作用大，而對(duì)貝氏體 轉(zhuǎn)變影響不大 ?15、怎樣理解有些元素（如 Cr ）是鐵素體形成元素，使奧氏體不穩(wěn)定，而 對(duì)過冷奧氏體的影響又起了穩(wěn)定奧氏體的作用，使 “ C曲”線右移 ?16、為什么合金化原則是 “多元少量，復(fù)合加入 ” ?試 舉例說明各合金元素1144、為什

7、么板簧不能強(qiáng)化后成型 ? 而線徑很細(xì)的彈簧不能用熱成型后強(qiáng)化 ?45、什么是易切削鋼 ? 易切削鋼常用做哪些零件 ?46、在易切削鋼中常加入哪些元素 ? 它們對(duì)提高鋼切削性能的作用機(jī)理是什 么?47、直徑 25mm 的 40CrNiMo 鋼棒料，經(jīng)過正火后難以切削，為什么 ?48、材料的切削加工性與材料的組織和硬度之間有什么關(guān)系 ? 為獲得好的切 削性，中 C 鋼和高 C 鋼各自應(yīng)經(jīng)過什么樣的熱處理，得到什么樣的金相組織 ?49、用低淬鋼做中、小模數(shù)的中、高頻感應(yīng)加熱淬火齒輪有什么優(yōu)點(diǎn)?50、說明 20Cr 、 20CrMnTi 、18Cr2Ni4WA 鋼的主要性能特點(diǎn)和用途。51、說明 38

8、CrMoAlA 鋼中各合金元素的作用。51、為什么滾動(dòng)軸承鋼的含 C 量都為高 C? 滾動(dòng)軸承鋼中常含有哪些合金 元素 ? 各起什么作用 ? 為什么含 Cr 量限制在一定范圍 ?52、滾動(dòng)軸承鋼對(duì)冶金質(zhì)量、表面質(zhì)量和原始組織有哪些要求? 為什么 ?53、滾動(dòng)軸承鋼的主要性能要求有哪些 ?54、對(duì)滾動(dòng)軸承鋼原始組織中碳化物不均勻性的幾種情況， 應(yīng)該如何改善和 消除?55、在使用狀態(tài)下，滾動(dòng)軸承鋼的最佳組織是什么 ? 在工藝上應(yīng)如何保證 ?56、分析機(jī)床主軸的服役條件、 性能要求。 按最終熱處理工藝分類機(jī)床主軸 有哪幾種 ? 每種主軸可選用哪些鋼號(hào) ? 其冷、熱加工工藝路線是怎樣的 ?57、分析齒

9、輪的服役條件、性能要求。在機(jī)床、汽車拖拉機(jī)及重型機(jī)械上， 常分別選用哪些材料作齒輪 ? 應(yīng)用哪些熱處理工藝 ?58、試歸納總結(jié)各類機(jī)器零件用鋼的含 C 量范圍、熱處理工藝、最終的組 織及力學(xué)性能。59、高錳耐磨鋼有什么特點(diǎn) ? 為什么會(huì)有這樣的特點(diǎn) ? 如何獲得這些特點(diǎn) ? 在什么情況下適合使用這類鋼 ?60、為什么一般說 S 元素在鋼中的有害作用是引起熱脆性， 而在易切削鋼中 又能有意地加入一定量的 S 元素?61、20Mn2 鋼滲碳后是否適合于直接淬火 ? 為什么 ?62、在飛機(jī)制造廠中，常用 18Cr2Ni4WA 鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱齒輪。為減 少淬火后殘余應(yīng)力和齒輪尺寸的變化， 控制心部

10、硬度不致過高， 以保證獲得必需 的沖擊韌性，采用如下工藝：將滲 C 后的齒輪加熱到 850左右，保溫后淬入 200-220的第一熱浴中，保溫 10 分鐘左右，取出后立即置于 550-570的第二 熱浴中，保持 1-2 小時(shí)，取出空冷到室溫。問：此時(shí)鋼表、里的組織是什么 ? 已 知：該鋼的 Ms = 310，表面滲 C 后的 Ms = 80左右。63、試述微合金非調(diào)質(zhì)鋼的成分、組織、性能特點(diǎn)。64、為什么 ZGMn13 型高錳耐磨鋼在淬火時(shí)能得到全部奧氏體組織，而緩 冷卻得到了大量的馬氏體 ?65、在結(jié)構(gòu)鋼中，如有 Mo 元素合金化，其加入量一般小于 0.5%?66、各類超高強(qiáng)度鋼是在哪些鋼的基

11、礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ? 各有什么優(yōu)缺點(diǎn) ?67、設(shè)計(jì)創(chuàng)制馬氏體時(shí)效鋼的基本依據(jù)是什么 ?68、請(qǐng)用強(qiáng)度和韌性的矛盾關(guān)系來簡(jiǎn)述超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展。工模具鋼69、在使用性能和工藝性能的要求上，工具鋼和機(jī)器零件用鋼有什么不同?70、工具鋼常要做哪些力學(xué)性能試驗(yàn) ? 測(cè)定哪些性能指標(biāo) ? 為什么 ?71、試用合金化原理分析說明 9SiCr、9Mn2V 、CrWMn 鋼的優(yōu)缺點(diǎn)。72、9SiCr和 60Si2Mn都有不同程度的脫 C傾向，為什么 ?73、分析比較 T9 和 9SiCr:1）為什么 9SiCr 鋼的熱處理加熱溫度比 T9 鋼高 ?2）直徑為 30 40mm的9SiCr鋼在油中能淬透， 相同尺寸的

12、 T9鋼能否淬 透? 為什么 ?3）T9 鋼制造的刀具刃部受熱到 200-250，其硬度和耐磨性已迅速下降而 失效； 9SiCr 鋼制造的刀具，其刃部受熱至 230-250，硬度仍不低于 60HRC ， 耐磨性良好，還可正常工作。為什么 ?4）為什么 9SiCr 鋼適宜制作要求變形小、硬度較高和耐磨性較高的圓板牙 等薄刃工具 ?74、在高速鋼中，合金元素 W 、 Cr 、V 的主要作用是什么 ?75、有一批 W18Cr4V 鋼制鉆頭，淬火后硬度偏低，經(jīng)檢驗(yàn)是淬火加熱溫度 出了問題。淬火加熱溫度可能會(huì)出現(xiàn)什么問題 ? 怎樣從金相組織上去判斷 ?76、高速鋼每次回火為什么一定要冷到室溫再進(jìn)行下一次

13、回火 ? 為什么不能 用較長時(shí)間的一次回火來代替多次回火 ?77、高速鋼在退火態(tài)、 淬火態(tài)和回火態(tài)各有什么類型的碳化物 ? 這些不同類 型的碳化物對(duì)鋼的性能起什么作用 ?78、 Cr12MoV 鋼的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么 ?79、為減少 Cr12MoV 鋼淬火變形開裂，只淬火到 200左右就出油，出油 后不空冷，立即低溫回火，而且只回火一次。這樣做有什么不好 ? 為什么 ?80、簡(jiǎn)述冷作模具鋼的服役條件及對(duì)鋼性能的要求。81、熱作模具鋼的服役條件和對(duì)鋼性能的要求有什么特點(diǎn) ?82、高速鋼和經(jīng)過二次硬化的 Cr12 型鋼都有很高的紅硬性，能否作為熱作 模具使用 ? 為什么 ?83、對(duì)熱錘鍛模的回火硬度

14、要求是： 小型模具硬度略高， 大型模具硬度略低； 模面硬度較高，模尾硬度較低。為什么 ?84、熱錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模的主要性能要求有什么異同點(diǎn) ?85、對(duì)形狀復(fù)雜的 5CrNiMo(5CrMnMo) 鋼制造的熱錘鍛模，為減少變形、 防止開裂，在淬火工藝操作上應(yīng)該采取哪些措施 ?86、 5CrW2Si 鋼中的合金元素有什么作用 ? 該鋼常用作什么工具 ?87、常用哪些熱處理措施來保證量具的尺寸穩(wěn)定性 ?88、試總結(jié)合金元素 Si、Mn、Mo、V、Cr、Ni 在合金鋼中的作用，并能 簡(jiǎn)述其原理。89、在工具鋼中，討論合金元素起淬透性作用時(shí)，應(yīng)注意什么問題 ?不銹鋼和耐熱鋼90、提高鋼耐腐蝕性的

15、方法有哪些 ?91、為什么大多數(shù)不銹鋼的含 C 量都控制在比較低的范圍內(nèi) ?92、Cr、Mo、 Cu 元素在提高不銹鋼抗蝕性方面有什么作用 ?93、什么叫 n/8 規(guī)律或 Tammann 定律 ?94、1Cr13 、2Cr13、3Cr13 和 4Cr13 鋼在性能、用途和熱處理工藝上有什 么不同?95、為什么 Cr12 型冷作模具鋼不是不銹鋼，而 9Cr18 為不銹鋼 ?96、試述鐵素體不銹鋼的主要性能特點(diǎn)和用途。97、為什么 Cr17 鋼多在退火態(tài)下使用，而 Cr17Mo2Ti 鋼可進(jìn)行淬火強(qiáng)化 ?98、奧氏體不銹鋼的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么 ?99、說明 18-8 型奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶界腐蝕的原因

16、及防止辦法。100、在耐熱鋼的常用合金元素中， 哪些是抗氧化元素 ? 哪些是強(qiáng)化元素 ? 哪 些是奧氏體形成元素 ? 說明其作用機(jī)理。101、為什么鍋爐管子用珠光體熱強(qiáng)鋼的含 C 量都較低（ 0.2%）?102、提高鋼熱強(qiáng)性的途徑有哪些 ?103、為什么 -Fe 基熱強(qiáng)鋼比 -Fe 基熱強(qiáng)鋼的熱強(qiáng)性要高 ?104、什么叫抗氧化鋼 ? 常用在什么地方 ?105、為什么低合金熱強(qiáng)鋼都用 Cr、Mo、V 合金化 ?106、分別簡(jiǎn)述普低鋼、滲 C 鋼、低 C 馬氏體鋼、不銹鋼等鋼類的含 C 量 都比較低的原因。鑄鐵107、鑄鐵與碳鋼相比，在成分、組織和性上有什么主要區(qū)別?108、C、Si、Mn 、P、

17、S 元素對(duì)鑄鐵石墨化有什么影響 ? 為什么三低（ C、 Si、Mn 低）一高（ S 高）的鑄鐵易出現(xiàn)白口 ?109、鑄鐵壁厚對(duì)石墨化有什么影響 ?110、試分別比較說明在灰鑄鐵和球墨鑄鐵中石墨形態(tài)對(duì)力學(xué)性能及熱處理 工藝手段的影響。111、球墨鑄鐵的性能特點(diǎn)及用途是什么 ?112、和鋼相比，球墨鑄鐵的熱處理原理有什么異同 ?113、HT200、HT350、KTH300-06 、QT400、QT600 各是什么鑄鐵 ? 各具 有什么樣的基體和石墨形態(tài) ? 說明它們的力學(xué)性能特點(diǎn)及用途。114、如何理解：鑄鐵在一般的熱處理過程中，石墨參與相變，但是熱處理 并不能改變石墨的形狀和分布。有色金屬及其合

18、金115、鋁合金熱處理強(qiáng)化和鋼淬火強(qiáng)化的主要區(qū)別是什么 ?116、以 Al-Cu 合金為例，簡(jiǎn)要說明鋁合金時(shí)效的基本過程。117、鋁合金的成分設(shè)計(jì)要滿足哪些條件才能有時(shí)效強(qiáng)化 ?118、硬鋁合金有哪些優(yōu)缺點(diǎn) ? 說明 LY12 的熱處理特點(diǎn)。119、試述鑄造鋁合金的類型、特點(diǎn)和用途。120、鋅含量對(duì)黃銅性能有什么影響 ?121、什么叫“彈殼黃銅 ”、“商業(yè)黃銅 ”、“金色黃銅 ”、“易切黃銅 ”、“海軍黃 銅” ?寫 出其主要牌號(hào)及用途。122、錫青銅的鑄造性能為什么比較差 ?123、滑動(dòng)軸承合金主要有哪幾種 ? 分哪兩類組織 ?124、鈦合金的合金化原則是怎樣的？為什么幾乎在所有鈦合金中，均有一 定含量的合金元素鋁？為什么鋁的加入量都控制在 6%7% 以下？125、為什么國內(nèi)外目前應(yīng)用最廣泛的鈦合金是 Ti-A1-V 系的 Ti-6A1-4V 即 TC4 合金？126、簡(jiǎn)述鋁和錫在 鈦合金中的作用。127、如何改善鈦合金的生產(chǎn)工藝？128、要擴(kuò)大鈦合金在民品工業(yè)中的應(yīng)用，首要的任務(wù)是什么？通過什么途徑可以實(shí)現(xiàn)？129、鎂合金的最大特點(diǎn)是什