PAGEPAGE1一、課程的性質和要求1、課程性質金屬材料學是一門綜合性比較強的專業主干課。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，系統地介紹金屬材料合金化的一般規律及各類主要金屬材料的成分、工藝、組織和性能之間的關系。通過課堂講授、綜合性實驗、綜合性作業等環節，培養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，為發掘材料潛力和開發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、組織結構和性能之間的有機關系；3）能初步從零件的服役條件出發，對材料提出合理的技術要求，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》專業是江蘇省品牌專業。在新的專業內涵下，進行了課程體系的重構。專業主干課程內容和教學方法的改革也是品牌專業建設的重要內容。《金屬材料學》是該專業主干課程中涉及綜合性知識的一門課程，從知識結構來說，它是一門該專業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。根據專業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，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有一個系統的認識，理解專業知識的主線、核心和思想，培養學生分析問題和解決問題的能力。編寫《習題與思考題》是其中部分的內容。結合20多年的教學經驗和對課程內涵、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過反復鍛打?05、為什么要提出構筑循環型材料產業的發展方向?鋼合金化原理1、為什么說鋼中的S、P雜質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構分為哪兩大類?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律。6、合金元素對Fe-Fe3C7、試述鋼在退火態、淬火態及淬火-回火態下，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、什么叫回火穩定性?能明顯提高回火穩定性的合金元素有哪些?提高鋼的回火穩定性有什么作用?11、什么叫鋼的第一類回火脆性和第二類回火脆性?各在什么條件下產生?如何減輕或消除?么?47、直徑25mm的40CrNiMo鋼棒料，經過正火后難以切削，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系?為獲得好的切削性，中C鋼和高C鋼各自應經過什么樣的熱處理，得到什么樣的金相組織?49、用低淬鋼做中、小模數的中、高頻感應加熱淬火齒輪有什么優點?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量、表面質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、試述微合金非調質鋼的成分、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、在結構鋼中，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展起來的?各有什么優缺點?67、設計創制馬氏體時效鋼的基本依據是什么?68、請用強度和韌性的矛盾關系來簡述超高強度鋼的發展。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，經檢驗是淬火加熱溫度出了問題。淬火加熱溫度可能會出現什么問題?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、淬火態和回火態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定性?88、試總結合金元素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、為什么大多數不銹鋼的含C量都控制在比較低的范圍內?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鋼多在退火態下使用，而Cr17Mo2Ti鋼可進行淬火強化?98、奧氏體不銹鋼的主要優缺點是什么?99、說明18-8型奧氏體不銹鋼產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?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工藝？128、要擴大鈦合金在民品工業中的應用，首要的任務是什么？通過什么途徑可以實現？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、功能材料與一般結構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