金屬材料學(xué)課程的性質(zhì)和要求

PAGEPAGE1一、課程的性質(zhì)和要求1、課程性質(zhì)金屬材料學(xué)是一門(mén)綜合性比較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)主干課。在學(xué)生學(xué)過(guò)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(lèi)主要金屬材料的成分、工藝、組織和性能之間的關(guān)系。通過(guò)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(wèn)題和解決問(wèn)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(kāi)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；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(zhuān)業(yè)是江蘇省品牌專(zhuān)業(yè)。在新的專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵下，進(jìn)行了課程體系的重構(gòu)。專(zhuān)業(yè)主干課程內(nèi)容和教學(xué)方法的改革也是品牌專(zhuān)業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容。《金屬材料學(xué)》是該專(zhuān)業(yè)主干課程中涉及綜合性知識(shí)的一門(mén)課程，從知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它是一門(mén)該專(zhuān)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(mén)課程。根據(jù)專(zhuān)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(kāi)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。目的是使學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的主線、核心和思想，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。編寫(xiě)《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(xiě)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(kāi)，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(shuō)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通貨幣，為什么?銅是人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)和使用的金屬，為什么?04、1983年在上海召開(kāi)的第4屆國(guó)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(guò)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(shuō)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(lèi)?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、合金元素對(duì)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(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大?阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)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(lèi)回火脆性和第二類(lèi)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(guò)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(guò)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(shuō)明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA鋼的主要性能特點(diǎn)和用途。51、說(shuō)明38CrMoAlA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(lèi)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、分析齒輪的服役條件、性能要求。在機(jī)床、汽車(chē)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(lèi)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(lèi)鋼?60、為什么一般說(shuō)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，控制心部硬度不致過(guò)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(wèn)：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(lèi)超高強(qiáng)度鋼是在哪些鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(lái)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(shuō)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(yàn)是淬火加熱溫度出了問(wèn)題。淬火加熱溫度可能會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)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)行下一次回火?為什么不能用較長(zhǎng)時(shí)間的一次回火來(lái)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(lèi)型的碳化物?這些不同類(lèi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(lái)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(wèn)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(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(shuō)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(qiáng)化元素?哪些是奧氏體形成元素?說(shuō)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γ-Fe基熱強(qiáng)鋼比α-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(lèi)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(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(shuō)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(shuō)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(guò)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(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(shuō)明鋁合金時(shí)效的基本過(guò)程。117、鋁合金的成分設(shè)計(jì)要滿(mǎn)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(shuō)明LY12的熱處理特點(diǎn)。119、試述鑄造鋁合金的類(lèi)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(xiě)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(lèi)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(guó)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(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(guò)什么途徑可以實(shí)現(xiàn)？129、鎂合金的最大特點(diǎn)是什么?為什么被稱(chēng)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(yīng)用效果最佳？為什么？132、鎂合金的熱處理特點(diǎn)是什么？在什么情況下，鎂合金需要進(jìn)行二次熱處理？133、鋅合金有哪些特點(diǎn)？鋅合金中普遍存在的問(wèn)題是什么？可通過(guò)什么途徑來(lái)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(jiǎn)述常用軟磁合金、硬磁合金種類(lèi)、合金化、工藝及性能特點(diǎn)。136、列舉常用電熱合金、熱電偶合金種類(lèi)、合金化、工藝及性能特點(diǎn)137、何謂超導(dǎo)材料，超導(dǎo)金屬材料的分類(lèi)和特性。138、何謂形狀記憶效應(yīng)，簡(jiǎn)述金屬的形狀記憶原理和條件。139、簡(jiǎn)述常用形狀記憶合金種類(lèi)、合金化、工