金属材料学课程的性质和要求一、课程的性质和要求1、课程性质金属材料学是一门综合性比较强的专业主干课。

在学生学过材料科学基础（或金属学原理）、材料组织控制原理、材料组织控制工艺（或材料强韧化）及材料力学性能等课程的基础上，系统地介绍金属材料合金化的一般规律及各类主要金属材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系。

通过课堂讲授、综合性实验、综合性作业等环节，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、课程要求1）掌握主要金属材料的合金化基本原理，了解材料成分设计和工艺设计的依据，为发掘材料潜力和开发新材料打下一个理论基础；2）了解各种典型材料的成分、工艺、组织结构和性能之间的有机关系；3）能初步从零件的服役条件出发，对材料提出合理的技术要求，正确地选择材料并合理制订工艺。

3、课程改革《金属材料工程》专业是江苏省品牌专业。

在新的专业内涵下，进行了课程体系的重构。

专业主干课程内容和教学方法的改革也是品牌专业建设的重要内容。

《金属材料学》是该专业主干课程中涉及综合性知识的一门课程，从知识结构来说，它是一门该专业最后的综合性主干课，也是学生在今后工作岗位上最有实践指导意义的一门课程。

根据专业建设的情况和课程特点，对该课程的教学进行了改革。

主要是精简和补充内容、编制多媒体电子课件、改革教学方法、开展课堂讨论、增加综合性作业，选编习题和布置课堂思考题、设计综合性实验等。

目的是使学生对专业有一个系统的认识，理解专业知识的主线、核心和思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。

编写《习题与思考题》是其中部分的内容。

结合20多年的教学经验和对课程内涵、重点和难点的深入理解，编写了具有特色的相应教材。

二、习题与思考题绪论01、1958年世界工业博览会在比利时召开，博览会大楼，是由9个巨大金属球组成，球直径为18米，8球位于立方体角，1球在中心。

这象征什么? 说明什么意义?02、为纪念世界第一位宇航员加加林，莫斯科列宁大街上建造了40英尺高的雕象，雕象材料是钛合金。

为什么用钛合金做? 代表什么意义?03、金子从古到今都作为世界上的流通货币，为什么? 铜是人类最早认识和使用的金属，为什么?04、1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案，代表什么意义?为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打?05、为什么要提出构筑循环型材料产业的发展方向?钢合金化原理1、为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的?2、钢中常用的合金元素有哪些? 哪些是奥氏体形成元素? 哪些是铁素体形成元素?3、哪些是碳化物形成元素? 哪些是非碳化物形成元素?4、钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类? 各有什么特点? 什么叫合金渗碳体和特殊碳化物?5、简述合金钢中碳化物形成规律。

6、合金元素对Fe-Fe3C相图上的S、E点有什么影响? 这种影响意味着什么?7、试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况?8、有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大? 阻止奥氏体晶粒的长大有什么好处?9、哪些合金元素能显著提高钢的淬透性? 提高钢淬透性有何作用?10、什么叫回火稳定性? 能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些? 提高钢的回火稳定性有什么作用?11、什么叫钢的第一类回火脆性和第二类回火脆性? 各在什么条件下产生?如何减轻或消除?12、就合金元素对铁素体力学性能、碳化物形成倾向、奥氏体晶粒长大倾向、淬透性、回火稳定性和回火脆性等几个方面总结下列元素的作用：Si、Mn、Cr、Mo、W、V、Ni 。

13、根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo 。

14、为什么W、Mo、V、Ti等元素对珠光体转变阻止作用大，而对贝氏体转变影响不大?15、怎样理解有些元素（如Cr）是铁素体形成元素，使奥氏体不稳定，而对过冷奥氏体的影响又起了稳定奥氏体的作用，使“C”曲线右移?16、为什么合金化原则是“多元少量，复合加入” ? 试举例说明各合金元素44、为什么板簧不能强化后成型? 而线径很细的弹簧不能用热成型后强化?45、什么是易切削钢? 易切削钢常用做哪些零件?46、在易切削钢中常加入哪些元素? 它们对提高钢切削性能的作用机理是什么?47、直径25mm的40CrNiMo钢棒料，经过正火后难以切削，为什么?48、材料的切削加工性与材料的组织和硬度之间有什么关系? 为获得好的切削性，中C 钢和高C钢各自应经过什么样的热处理，得到什么样的金相组织?49、用低淬钢做中、小模数的中、高频感应加热淬火齿轮有什么优点?50、说明20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA钢的主要性能特点和用途。

51、说明38CrMoAlA钢中各合金元素的作用。

51、为什么滚动轴承钢的含C量都为高C? 滚动轴承钢中常含有哪些合金元素? 各起什么作用? 为什么含Cr量限制在一定范围?52、滚动轴承钢对冶金质量、表面质量和原始组织有哪些要求? 为什么?53、滚动轴承钢的主要性能要求有哪些?54、对滚动轴承钢原始组织中碳化物不均匀性的几种情况，应该如何改善和消除?55、在使用状态下，滚动轴承钢的最佳组织是什么? 在工艺上应如何保证?56、分析机床主轴的服役条件、性能要求。

按最终热处理工艺分类机床主轴有哪几种? 每种主轴可选用哪些钢号? 其冷、热加工工艺路线是怎样的?57、分析齿轮的服役条件、性能要求。

在机床、汽车拖拉机及重型机械上，常分别选用哪些材料作齿轮? 应用哪些热处理工艺?58、试归纳总结各类机器零件用钢的含C量范围、热处理工艺、最终的组织及力学性能。

59、高锰耐磨钢有什么特点? 为什么会有这样的特点? 如何获得这些特点? 在什么情况下适合使用这类钢?60、为什么一般说S元素在钢中的有害作用是引起热脆性，而在易切削钢中又能有意地加入一定量的S元素?61、20Mn2钢渗碳后是否适合于直接淬火? 为什么?62、在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。

为减少淬火后残余应力和齿轮尺寸的变化，控制心部硬度不致过高，以保证获得必需的冲击韧性，采用如下工艺：将渗C后的齿轮加热到850℃左右，保温后淬入200-220℃的第一热浴中，保温10分钟左右，取出后立即置于550-570℃的第二热浴中，保持1-2小时，取出空冷到室温。

问：此时钢表、里的组织是什么? 已知：该钢的Ms = 310℃，表面渗C后的Ms = 80℃左右。

63、试述微合金非调质钢的成分、组织、性能特点。

64、为什么ZGMn13型高锰耐磨钢在淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量的马氏体?65、在结构钢中，如有Mo元素合金化，其加入量一般小于0.5%?66、各类超高强度钢是在哪些钢的基础上发展起来的? 各有什么优缺点?67、设计创制马氏体时效钢的基本依据是什么?68、请用强度和韧性的矛盾关系来简述超高强度钢的发展。

工模具钢69、在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同?70、工具钢常要做哪些力学性能试验? 测定哪些性能指标? 为什么?71、试用合金化原理分析说明9SiCr、9Mn2V、CrWMn钢的优缺点。

72、9SiCr和60Si2Mn都有不同程度的脱C倾向，为什么?73、分析比较T9和9SiCr:1）为什么9SiCr钢的热处理加热温度比T9钢高?2）直径为φ30 ~ 40mm的9SiCr钢在油中能淬透，相同尺寸的T9钢能否淬透? 为什么?3）T9钢制造的刀具刃部受热到200-250℃，其硬度和耐磨性已迅速下降而失效；9SiCr钢制造的刀具，其刃部受热至230-250℃，硬度仍不低于60HRC，耐磨性良好，还可正常工作。

为什么?4）为什么9SiCr钢适宜制作要求变形小、硬度较高和耐磨性较高的圆板牙等薄刃工具?74、在高速钢中，合金元素W、Cr、V的主要作用是什么?75、有一批W18Cr4V钢制钻头，淬火后硬度偏低，经检验是淬火加热温度出了问题。

淬火加热温度可能会出现什么问题? 怎样从金相组织上去判断?76、高速钢每次回火为什么一定要冷到室温再进行下一次回火? 为什么不能用较长时间的一次回火来代替多次回火?77、高速钢在退火态、淬火态和回火态各有什么类型的碳化物? 这些不同类型的碳化物对钢的性能起什么作用?78、Cr12MoV钢的主要优缺点是什么?79、为减少Cr12MoV钢淬火变形开裂，只淬火到200℃左右就出油，出油后不空冷，立即低温回火，而且只回火一次。

这样做有什么不好? 为什么?80、简述冷作模具钢的服役条件及对钢性能的要求。

81、热作模具钢的服役条件和对钢性能的要求有什么特点?82、高速钢和经过二次硬化的Cr12型钢都有很高的红硬性，能否作为热作模具使用? 为什么?83、对热锤锻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；模面硬度较高，模尾硬度较低。

为什么?84、热锤锻模、热挤压模和压铸模的主要性能要求有什么异同点?85、对形状复杂的5CrNiMo(5CrMnMo)钢制造的热锤锻模，为减少变形、防止开裂，在淬火工艺操作上应该采取哪些措施?86、5CrW2Si钢中的合金元素有什么作用? 该钢常用作什么工具?87、常用哪些热处理措施来保证量具的尺寸稳定性?88、试总结合金元素Si、Mn、Mo、V、Cr、Ni在合金钢中的作用，并能简述其原理。

89、在工具钢中，讨论合金元素起淬透性作用时，应注意什么问题?不锈钢和耐热钢90、提高钢耐腐蚀性的方法有哪些?91、为什么大多数不锈钢的含C量都控制在比较低的范围内?92、Cr、Mo、Cu元素在提高不锈钢抗蚀性方面有什么作用?93、什么叫n/8规律或Tammann定律?94、1Cr13 、2Cr13、3Cr13和4Cr13钢在性能、用途和热处理工艺上有什么不同?95、为什么Cr12型冷作模具钢不是不锈钢，而9Cr18为不锈钢?96、试述铁素体不锈钢的主要性能特点和用途。

97、为什么Cr17钢多在退火态下使用，而Cr17Mo2Ti钢可进行淬火强化?98、奥氏体不锈钢的主要优缺点是什么?99、说明18-8型奥氏体不锈钢产生晶界腐蚀的原因及防止办法。

100、在耐热钢的常用合金元素中，哪些是抗氧化元素? 哪些是强化元素? 哪些是奥氏体形成元素? 说明其作用机理。

101、为什么锅炉管子用珠光体热强钢的含C量都较低（< 0.2%）?102、提高钢热强性的途径有哪些?103、为什么γ-Fe基热强钢比α-Fe基热强钢的热强性要高?104、什么叫抗氧化钢? 常用在什么地方?105、为什么低合金热强钢都用Cr、Mo、V合金化?106、分别简述普低钢、渗C钢、低C马氏体钢、不锈钢等钢类的含C量都比较低的原因。