PAGEPAGE1一、課程的性質(zhì)和要求1、課程性質(zhì)金屬材料學是一門綜合性比較強的專業(yè)主干課。在學生學過材料科學基礎（或金屬學原理）、材料組織控制原理、材料組織控制工藝（或材料強韌化）及材料力學性能等課程的基礎上，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、綜合性實驗、綜合性作業(yè)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學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，了解材料成分設計和工藝設計的依據(jù)，為發(fā)掘材料潛力和開發(fā)新材料打下一個理論基礎；2）了解各種典型材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的有機關(guān)系；3）能初步從零件的服役條件出發(fā)，對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，進行了課程體系的重構(gòu)。專業(yè)主干課程內(nèi)容和教學方法的改革也是品牌專業(yè)建設的重要內(nèi)容?！督饘俨牧蠈W》是該專業(yè)主干課程中涉及綜合性知識的一門課程，從知識結(jié)構(gòu)來說，它是一門該專業(yè)最后的綜合性主干課，也是學生在今后工作崗位上最有實踐指導意義的一門課程。根據(jù)專業(yè)建設的情況和課程特點，對該課程的教學進行了改革。主要是精簡和補充內(nèi)容、編制多媒體電子課件、改革教學方法、開展課堂討論、增加綜合性作業(yè)，選編習題和布置課堂思考題、設計綜合性實驗等。目的是使學生對專業(yè)有一個系統(tǒng)的認識，理解專業(yè)知識的主線、核心和思想，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。編寫《習題與思考題》是其中部分的內(nèi)容。結(jié)合20多年的教學經(jīng)驗和對課程內(nèi)涵、重點和難點的深入理解，編寫了具有特色的相應教材。二、習題與思考題緒論01、1958年世界工業(yè)博覽會在比利時召開，博覽會大樓，是由9個巨大金屬球組成，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通貨幣，為什么?銅是人類最早認識和使用的金屬，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的會標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、鋼中的碳化物按點陣結(jié)構(gòu)分為哪兩大類?各有什么特點?什么叫合金滲碳體和特殊碳化物?5、簡述合金鋼中碳化物形成規(guī)律。6、合金元素對Fe-Fe3C7、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?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、高頻感應加熱淬火齒輪有什么優(yōu)點?50、說明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA鋼的主要性能特點和用途。51、說明38CrMoAlA鋼中各合金元素的作用。51、為什么滾動軸承鋼的含C量都為高C?滾動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、滾動軸承鋼對冶金質(zhì)量、表面質(zhì)量和原始組織有哪些要求?為什么?53、滾動軸承鋼的主要性能要求有哪些?54、對滾動軸承鋼原始組織中碳化物不均勻性的幾種情況，應該如何改善和消除?55、在使用狀態(tài)下，滾動軸承鋼的最佳組織是什么?在工藝上應如何保證?56、分析機床主軸的服役條件、性能要求。按最終熱處理工藝分類機床主軸有哪幾種?每種主軸可選用哪些鋼號?其冷、熱加工工藝路線是怎樣的?57、分析齒輪的服役條件、性能要求。在機床、汽車拖拉機及重型機械上，常分別選用哪些材料作齒輪?應用哪些熱處理工藝?58、試歸納總結(jié)各類機器零件用鋼的含C量范圍、熱處理工藝、最終的組織及力學性能。59、高錳耐磨鋼有什么特點?為什么會有這樣的特點?如何獲得這些特點?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、在飛機制造廠中，常用18Cr2Ni4WA鋼制造發(fā)動機變速箱齒輪。為減少淬火后殘余應力和齒輪尺寸的變化，控制心部硬度不致過高，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，取出空冷到室溫。問：此時鋼表、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。64、為什么ZGMn13型高錳耐磨鋼在淬火時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、各類超高強度鋼是在哪些鋼的基礎上發(fā)展起來的?各有什么優(yōu)缺點?67、設計創(chuàng)制馬氏體時效鋼的基本依據(jù)是什么?68、請用強度和韌性的矛盾關(guān)系來簡述超高強度鋼的發(fā)展。工模具鋼69、在使用性能和工藝性能的要求上，工具鋼和機器零件用鋼有什么不同?70、工具鋼常要做哪些力學性能試驗?測定哪些性能指標?為什么?71、試用合金化原理分析說明9SiCr、9Mn2V、CrWMn鋼的優(yōu)缺點。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φ30~40mm的9SiCr鋼在油中能淬透，相同尺寸的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)檢驗是淬火加熱溫度出了問題。淬火加熱溫度可能會出現(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行下一次回火?為什么不能用較長時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鋼的性能起什么作用?78、Cr12MoV鋼的主要優(yōu)缺點是什么?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、簡述冷作模具鋼的服役條件及對鋼性能的要求。81、熱作模具鋼的服役條件和對鋼性能的要求有什么特點?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、對熱錘鍛模的回火硬度要求是：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?85、對形狀復雜的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，并能簡述其原理。89、在工具鋼中，討論合金元素起淬透性作用時，應注意什么問題?不銹鋼和耐熱鋼90、提高鋼耐腐蝕性的方法有哪些?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和用途。97、為什么Cr17鋼多在退火態(tài)下使用，而Cr17Mo2Ti鋼可進行淬火強化?98、奧氏體不銹鋼的主要優(yōu)缺點是什么?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?哪些是強化元素?哪些是奧氏體形成元素?說明其作用機理。101、為什么鍋爐管子用珠光體熱強鋼的含C量都較低（<0.2%）?102、提高鋼熱強性的途徑有哪些?103、為什么γ-Fe基熱強鋼比α-Fe基熱強鋼的熱強性要高?104、什么叫抗氧化鋼?常用在什么地方?105、為什么低合金熱強鋼都用Cr、Mo、V合金化?106、分別簡述普低鋼、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、S元素對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)對力學性能及熱處理工藝手段的影響。111、球墨鑄鐵的性能特點及用途是什么?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)?說明它們的力學性能特點及用途。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。有色金屬及其合金115、鋁合金熱處理強化和鋼淬火強化的主要區(qū)別是什么?116、以Al-Cu合金為例，簡要說明鋁合金時效的基本過程。117、鋁合金的成分設計要滿足哪些條件才能有時效強化?118、硬鋁合金有哪些優(yōu)缺點?說明LY12的熱處理特點。119、試述鑄造鋁合金的類型、特點和用途。120、鋅含量對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”?寫出其主要牌號及用途。122、錫青銅的鑄造性能為什么比較差?123、滑動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)外目前應用最廣泛的鈦合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V即TC4合金？126、簡述鋁和錫在α鈦合金中的作用。127、如何改善鈦合金的生產(chǎn)工藝？128、要擴大鈦合金在民品工業(yè)中的應用，首要的任務是什么？通過什么途徑可以實現(xiàn)？129、鎂合金的最大特點是什么?為什么被稱為“綠色工程材料”?130、鎂合金中的主要合金元素是哪些？它們的作用是什么？131、在鑄造鎂合金中，稀土元素的作用是什么？哪一種稀土元素應用效果最佳？為什么？132、鎂合金的熱處理特點是什么？在什么情況下，鎂合金需要進行二次熱處理？133、鋅合金有哪些特點？鋅合金中普遍存在的問題是什么？可通過什么途徑來改善它？新型金屬材料134、功能材料與一般結(jié)構(gòu)材料材料在特征上有什么差異?135、簡述常用軟磁合金、硬磁合金種類、合金化、工藝及性能特點。136、列舉常用電熱合金、熱電偶合金種類、合金化、工藝及性能特點137、何謂超導材料，超導金屬材料的分類和特性。138、何謂形狀記憶效應，簡述金屬的形狀記憶原理和條件。139、簡述常用形狀記憶合金種類、合金化、工