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《习题和思考题》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、习题和思考题
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作用的机理。
17、合金元素V在普碳钢或某些情况下能起到降低淬透性的作用，为什么?而对于40Mn2和42Mn2V，后者的淬透性稍大，为什么?
18、怎样理解“合金钢和碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。并且合金元素的良好作用，只
有在进行适当的热处理条件下长能表现出来” ?
19、合金元素提高钢的韧性主要有哪些途径?
20、40Cr、40CrNi、40CrNiMo 钢，其油淬临界直径分别为25-30mm、40-60mm、60-100mm 。试解释淬透性成倍地增大的现象。
21、钢的强化机制有哪些? 为什么一般钢的强化工艺都采用淬火-回火?
22、试解释4Cr13已属于过共析钢，而Cr12钢中已经出现共晶组织，属于莱氏体钢。
23、试解释含Mn稍高的钢易过热；而含Si的钢淬火加热温度应稍高，且冷作硬化率较高，不利于冷变形加工。
24、什么叫钢的内吸附现象? 其机理和主要影响因素是什么?
25、试述氮化物的晶体结构和性能特点。
26、试述钢中置换固溶体和间隙固溶体形成的规律。
合金结构钢
27、叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点和性能要求。
28、低碳钢中淬火时效和应变时效的机理是什么? 对构件有何危害?
29、为什么普低钢中基本上都含有不大于1.8%Mn ?
30、为什么贝氏体型普低钢多采用0.5%Mo和微量B作为基本合金化元素?
31、什么是微合金化钢? 微合金化元素的主要作用是什么?
32、在汽车工业上广泛使用的双相钢，其成分、组织和性能特点是什么? 为什么能在汽车工业上得到大量使用，发展很快?
33、在结构钢的部颁标准中，每个钢号的力学性能都注明热处理状态和试样直径或钢材厚度。为什么? 有什么意义?
34、为什么说淬透性是评定结构钢性能的重要指标? 淬火钢中出现非马氏体组织有什么危害?
35、调质钢中常用哪些合金元素? 这些合金元素各起什么作用?
36、机器零件用钢和构件用钢对使用性能和工艺性能上的要求有什么不同?
37、低碳马氏体在力学性能和工艺性上有哪些突出优点?
38、低碳马氏体钢在使用上应注意些什么问题?
39、某工厂原来使用45MnSiV生产Φ8mm高强度调质钢筋。要求σb> 1450Mpa，σs > 1200Mpa，δ> 6% 。热处理工艺是920±20℃油淬，470±10℃回火。因该钢缺货，库存有25MnSi钢。请考虑是否可以代用? 如可以代用，热处理工艺如何调整?
40、弹簧钢的主要性能要求是什么? 为什么合金弹簧钢的含C量一般在0.5-0.75%之间?
41、弹簧为什么要求很高的冶金质量和表面质量? 弹簧钢的强度极限高，是否就意味着弹簧的疲劳极限高? 为什么?
42、说明65Mn、60Si2Mn、50CrV A钢的主要性能及用途。
43、有些普通弹簧冷卷成型后为什么要进行去应力退火? 车辆用板簧淬火后，为什么要用中温回火?
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、材料的切削加工性和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? 使用哪些热处理工艺?
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。
铸铁
107、铸铁和碳钢相比，在成分、组织和性上有什么主要区别?
108、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响? 为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口?
109、铸铁壁厚对石墨化有什么影响?
110、试分别比较说明在灰铸铁和球墨铸铁中石墨形态对力学性能及热处理工艺手段的影响。
111、球墨铸铁的性能特点及用途是什么?
112、和钢相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同?
113、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁? 各具有什么样的基体和石墨形态? 说明它们的力学性能特点及用途。
114、如何理解：铸铁在一般的热处理过程中，石墨参和相变，但是热处理并不能改变石墨的形状和分布。
有色金属及其合金
115、铝合金热处理强化和钢淬火强化的主要区别是什么?
116、以Al-Cu合金为例，简要说明铝合金时效的基本过程。
117、铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化?
118、硬铝合金有哪些优缺点? 说明L Y12的热处理特点。
119、试述铸造铝合金的类型、特点和用途。
120、锌含量对黄铜性能有什么影响?
121、什么叫“弹壳黄铜”、“商业黄铜”、“金色黄铜”、“易切黄铜”、“海军黄铜” ? 写出其主要牌号及用途。
122、锡青铜的铸造性能为什么比较差?
123、滑动轴承合金主要有哪几种? 分哪两类组织?
124、钛合金的合金化原则是怎样的？为什么几乎在所有钛合金中，均有一定含量的合金元素铝？为什么铝的加入量都控制在6%～7%以下？
125、为什么国内外目前使用最广泛的钛合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V即TC4合金？
126、简述铝和锡在α钛合金中的作用。
127、如何改善钛合金的生产工艺？
128、要扩大钛合金在民品工业中的使用，首要的任务是什么？通过什么途径可以实现？
129、镁合金的最大特点是什么? 为什么被称为“绿色工程材料” ?
130、镁合金中的主要合金元素是哪些？它们的作用是什么？
131、在铸造镁合金中，稀土元素的作用是什么？哪一种稀土元素使用效果最佳？为什么？
132、镁合金的热处理特点是什么？在什么情况下，镁合金需要进行二次热
处理？
133、锌合金有哪些特点？锌合金中普遍存在的问题是什么？可通过什么途径来改善它？
新型金属材料
134、功能材料和一般结构材料材料在特征上有什么差异?
135、简述常用软磁合金、硬磁合金种类、合金化、工艺及性能特点。
136、列举常用电热合金、热电偶合金种类、合金化、工艺及性能特点
137、何谓超导材料，超导金属材料的分类和特性。
138、何谓形状记忆效应，简述金属的形状记忆原理和条件。
139、简述常用形状记忆合金种类、合金化、工艺及性能特点。
140、列举常用热膨胀合金和减振合金及特点。
141、发展储氢材料的意义是什么? 储氢合金必须具备的条件是什么?
142、简述金属基复合材料的分类和性能特点。
143、如何选择金属基复合材料的增强体和基体材料?
144、金属基复合材料的界面结合形式、界面类型有哪些?
145、论述金属基复合材料的界面浸润、界面反应及控制方法。
146、简述金属基复合材料常用的制备工艺方法及其特点。
147、对比分析纤维、晶须和颗粒增强金属基复合材料的力学性能规律。
148、复合材料的结构设计应注意哪些因素?
149、例举和分析2例自然界中存在的复合材料。
金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是（）。
对金属材料学科的认识
对金属材料学科的认识 材料学院金属材成及金属材料专业认识实习报告 认 郑州大学 材料科学与工程学院 识实习报告专 业:金属材料科学与工程 姓 名:张 博扬 学 号: 20120800725 指导老师:汤文博时 间:2014.09.01——2014.09.11
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目录 实习的意义和目的???????????????? 1 实习要求???????????????????? 1
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基本要求?????????????????? 1 课后问题?????????????????? 3 报告要求?????????????????? 3 实习日程安排??????????????????3 实习内容???????????????????? 4
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郑州海特模具有限公司???????????? 4 郑州华晶金刚石股份有限公司????????? 6 司?????????? 10 郑州煤机综机设备有限公
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郑起重工设备有限公司???????????? 13
河南玉洋铝箔制造有限公司?????????? 17 厂??????? 20
中国航天电子技术研究院 693 分
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郑州机械研究所??????????????? 24
郑州郑锅容器有限公司???????????? 26 课后问题回答及实习心得????????????? 29
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一、 实习的意义和目的 认识实习是材料成型与控制工程专业重要的教学环节,它是培养学生的实践等解决 实际问题的第二课堂,它是专业知识培养的摇篮，也是对工业生产流水线的直接认识与 认知。实习中应该深入实际，认真观察，获取直接经验知识，巩固所学基本理论，保 质保量的完成指导老师所布置任务。学习工人师傅和工程技术人员的勤劳刻苦的优秀 品质和敬业奉献的良好作风，培养我们的实践能力和创新能力，开拓我们的视野，培 养生产实际中研究、观察、分析、解决问题的能力。
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通过认知实习，我们要对材料科学与工程专业建立感性认识，并进一步了解本专 业的学习实践环节。通过接触实际生产过程，一方面，达到对所学专业的性质、内容 及其在工程技术领域中的地位有一定的认识，为了解和巩固专业思想创造条件，在实 践中了解专业、熟悉专业、热爱专业。另一方面，让学生对炼铁---炼钢---轧钢的整 个钢铁生产系统及厂间的相互关系有基本的了解.对钢锭的轧钢生产过程及主要工艺设 备建立起必须的感性认识;同时,对铸造,焊接与锻压等生产过程建立起必要的感性认识, 以便为以后续专业课程的学习作好准备. 二、 实习要求 在 9 月 1 日的动员大会上，汤老师从四个专业方向出发对我们本次的实习提出了基 本要求。 铸造方向: 1、了解铸造合金的熔炼设备及工艺 2、了解砂处理设备与工艺，型芯砂的混制设备及工艺 3、了解铸造生产线与工装、模具设计 4、了解合金铸件的铸造工艺及质量控制
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《金属材料学》课程教学大纲 以下是为大家整理的《金属材料学》课程教学大纲的相关范文，本文关键词为金属材料学,课程,教学大纲,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教师教学中查看更多范文。 《金属材料学》课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：金属材料学所属专业：材料物理专业课程性质：专业基础课学分：3 （二）课程简介：《金属材料学》是一门综合性和应用性较强的专业必修课。根据材料物理专业先修课程和教学内容，本课程包括金属学和金属材料两大部分，其中金属学的内容作为《材料科学基础》课程的补充和深入，金属材料部分在《材料科学基础》、《材料力学性能》等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。课程的学习，使学生系
统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务；通过本课程的学习主要掌握：1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系，金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律；3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合；4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点；5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. （三）先修课程：《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 （四）教材与主要参考书。 教材：《金属学与热处理》第二版，崔忠圻主编，哈尔滨工业大学出版社。参考书： 《金属材料学》第二版，吴承建陈国良强文江等编著，冶金工业出版社。《金属材料学》第二版，戴起勋主编程晓农主审，化学工业出版社。《材料科学基础》，胡赓祥、蔡荀主编，上海交通大学出版《材料科学基础》，潘金生等编，清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 （一）讲授，2学时（二）内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、
金属材料重点 题型：填空（30-40%），选择(20%,有多选)，简答（10%+10%），问答（10%+10%+20%） 一、钢的物理冶金基础（15%） 1、钢的分类（填空、多选） 结构钢： 工程结构钢：铁素体－珠光体钢、低碳贝氏体钢、马氏体钢 机械制造结构钢：渗碳钢、调质钢、轴承钢、高合金超高强度结构钢、弹簧钢等工具钢：碳素工具钢、低合金工具钢、高速工具钢、冷作模具钢、热作模具钢等 不锈耐蚀钢 耐热钢 2、铁碳相图中的反应及平衡温度： 包晶转变：LB+δH→γJ（1495℃，单相A） 共晶转变：LC→γB+Fe3C（1148℃，A体+Fe3C：Ld ） 共析转变：γS→αP+Fe3C（727 ℃，F体+Fe3C：P） 3、退火的定义、目的及得到的组织： 退火：将钢加热到奥氏体化温度Ac1（727℃）以上或以下温度，保温，炉冷以获得平衡状态组织（扩散型相变，加热速度为0.125℃/分时A1的温度为Ac1）。 目的：稳定组织，成分和组织均匀，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善成形和加工性能。 4、马氏体（M）转变特点（简答）：
1) 无扩散：Fe 和C 原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。 2) 瞬时性：M 的形成速度很快，106mm/s。温度↓则转变量↑。 3) 不彻底：M 转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf ↓，残余A含量↑ 4) M形成时体积↑，造成很大内应力。 5）切变共格性：表面产生浮凸。 ☆5、钢中杂质的种类（填空）： 常存杂质：Mn、Si、Al、S、P等 由脱氧剂带入（Mn、Si、Al）的或矿石中存在的（S、P） 隐存杂质：O、H、N，极其微量，有溶解度 偶存杂质：Cu、Sn、Pb、Ni、Cr等，与矿石和废钢有关 ☆6、合金元素在钢中的分布/存在方式/状态： 溶解于固溶体中，置换和间隙固溶体； 溶于渗碳体中形成合金渗碳体或单独与碳、氮等作用形成碳、氮化合物； 形成金属间化合物； 形成氧化物、硫化物等夹杂物； 以纯金属相存在，如Cu、Pb等； 偏聚 7、什么叫奥氏体形成元素、铁素体形成元素？ 在γ-Fe中有较大溶解度并能稳定γ-Fe的元素称为奥氏体形成元素； 而在α-Fe中有较大溶解度并使γ-Fe不稳定的元素，称为铁素体形成元素。 △8、金属间化合物的种类（填空，掌握重要类型）： 合金钢中比较重要的金属间化合物有σ相、AB2相（laves拉维斯相）及AB3相（有序相）。 9、合金钢的回火脆性，原因及解决办法： 提高韧性、降低脆性、稳定组织，但200~350 ℃，450~650℃之间回火，冲击韧性出现两个低谷，称为回火脆性。 （a）第一类回火脆性/低温回火脆性（200~350 ℃） 原因：Fe3C薄膜在原A或M晶界形成，降低晶界强度；P、S、Bi等元素偏聚于晶界合金元素作用：Mn、Cr、Ni促进，Mo、Ti、V等改善，Si推迟脆性温度区。 （b）第二类回火脆性/高温回火脆性（450~650 ℃） 原因：Sb、S、As、P、O、N等杂质元素偏聚于晶界，或形成网状化合物，高于回火温
《金属和金属材料》复习学案 班级：姓名： 一、【复习目标】 1．了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。 2．掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。3．了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习重点、难点】 1．金属的化学性质 2．金属活动性顺序表的应用 三、【复习方法指导】 整理本单元“学教案”的知识点并把错题归纳总结；记忆金属活动顺序表。 四、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属：、、 纯金属共性：常温下，大多是体，色，有金属光泽， 为电和热的，有延展性，密度，物理性质熔点。 金属特性：铜色，金呈色；常温下，为液体。材料几种常见的合金： 合金 合金与纯金属的性质比较：硬度：熔点： 1、与氧气的反应：、在常温下就能反应；但、在 高温下才与氧气反应；即使高温也不反应。 金属的2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸） 化学性质 3、与化合物溶液反应：（铁、铝与硫酸铜溶液和铜与硝酸银溶液） 4、金属活动性顺序： 1、原料： 1、生铁的冶炼 2、原理（方程式）： 金属资源的3、设备： 利用和保护1、金属的腐蚀与防护： 2、金属资源保护：铁锈蚀条件： 防锈措施： 2、保护的途径：
1.2010年上海世博会中国馆—“东方之冠”给人强烈的视觉冲击，它的主体结构为四根巨型钢 筋混凝上制成的陔心筒。其中钢属于（ ） A ．金属材料 B ．合成材料 C ．天然材料 D ．复合材料 2. 铝、铜、铁、金四种金属具有相似的性质是（ ） A ．都是银白色的固体 B ．有导电性 C ．能和稀硫酸反应 D ．通常状况下能与氧气反应 3. “金银铜铁锡”俗称五金。在这五种金属中，金属活动性最强的是（ ） A ．铁 B ．金 C ．银 D ．铜 4. 将甲、乙两种金属片分别放入丙的硫酸盐溶液中，甲表面有金属丙析出，乙表面没有任 何变化。据此判断，三种金属的活动性顺序是 （ ） A ．甲>丙>乙 B ．丙>甲>乙 C ．乙>甲>丙 D ．甲>乙>丙 5.下列反应中，属于置换反应的是（ ） A. 2H 2O 2 ＝ 2H 2O+ O 2↑ B. CuO+CO ＝ Cu+CO 2 C. H 2+CuO ＝ Cu+H 2O D. CO 2+H 2O ＝ H 2CO 3 6.下列化学方程式书写正确的是（ ） A. 4Fe+3O 22Fe 2O 3 B ．2Fe+6HCl=2FeCl 3+3H 2↑ C ．Al + CuS04== AlSO 4 + Cu D. Fe 2O 3+3CO 2Fe+3CO 2 7.判断下列物质能否发生反应？若能，写出相关化学方程式。 （1）银与稀盐酸 （2）锌与硫酸铜溶液 （3）铜与硫酸锌溶液 （4）铝与硝酸银溶液 （5）银与氯化铜溶液 （6）镁与硫酸亚铁溶液 8. 某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下： 焦炭 (1)请在方框内填入相应物质的化学式。 (2)写出步骤①②③的化学方程式：① ② ③ (3)从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为 。 9．根据你的生活经验，回答下列问题： （1）家用铁锅除了硬度较大外，还利用了铁具有 这一性质； （2）在木材上钉钉一般用铁钉，在水泥墙上钉钉一般用钢钉，这是由于铁和钢的 不同； （3）铜的导电性强于铝，而高压输电一般用铝线不用铜线的原因是（只要能答出一个理由 就可以） ； （4）灯泡中的灯丝一般用的是 ，你能说出不用锡制的原因吗？ ； （5）区分两块金属材料硬度的大小时，一般采用的方法是 ； （6）铜合金和金的颜色基本相似，为什么在制作装饰品时用金而不用铜的合金？ ； 过量空气、高温 ① 焦炭、高温 ② 赤铁矿、高温 ③ 生铁
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种？ 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响？ 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么？ 答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么？举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物 钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素
金属材料学 (Science of Metal Materials) 课程编号：07171390 学分：3 学时： 48 （其中：讲课学时：38 课堂讨论学时：10 ） 先修课程：金属学、热处理原理、热处理工艺、工程材料力学性能 适用专业：金属材料工程、材料成型加工、冶金专业。 教材：戴起勋主编.金属材料学.北京：化学工业出版社，2005.9 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《金属材料学》是一门综合性应用性较强的专业必修课。在金属学、金属组织控制原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 二、课程的基本内容及要求 绪论（金属材料的过去、现在和将来）： 1．教学内容 （1）金属材料发展简史 （2）现代金属材料 （3）金属材料的可持续发展与趋势 2．基本要求 了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。 第一章钢的合金化概论 1．教学内容 （1）钢中的合金元素：合金元素和铁基二元相图；合金元素对Fe-C相图的影响；合金钢中的相组成；合金元素在钢中的分布； （2）合金钢中的相变：合金钢加热奥氏体化，合金过冷奥氏体分解；合金钢回火转变； （3）金元素对强度、韧度的影响及其强韧化； （4）合金元素对钢工艺性能的影响； （5）微量元素在钢中的作用 （6）金属材料的环境协调性设计基本概念； （7）钢的分类、编号方法。 2．基本要求 （1）掌握钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体、碳（氮）化合物的形成规律；合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响（2）了解钢的分类、编号方法 （3）掌握合金元素对合金钢工艺过程的影响 （4）掌握合金元素对合金钢力学性能的影响规律 （5）理解微量元素在钢中的作用 （6）了解材料的环境协调性设计基本概念
《工程材料》教学大纲 一、教学基本目标 《工程材料》课程是高等院校机械类专业的一门必修的技术基础课，是机械设备设计合理选择材料和使用材料的基础。通过教学使学生： 1．了解工程材料的发展，了解非金属材料的分类及其应用，了解新材料、新工艺； 2．掌握机械工程材料的基本理论及基本知识，熟悉金属材料的分类及其应用；（毕业要求1-3） 3．熟悉铁碳相图、钢的热处理工艺、合金化等基本知识，掌握材料的成分、组织、性能之间的关系，具有分析机械工程材料性能的能力；（毕业要求1-3）4．能够根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材的能力；（毕业要求1-3） 5．能够根据机械零件使用条件和性能要求，制定结构零件热处理工艺的能力。（毕业要求1-3） 二、课程涉及知识技能 本课程通过课堂教学、实验、综合作业等综合教学环节，训练以下知识技能（毕业要求1-3）： 1．掌握工程材料基本理论及基本知识，具备根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力； 2．掌握铁碳相图和钢的合金化原理相关知识，具备分析材料、成份和组织和性能关系的能力； 3．掌握钢的热处理工艺、目的及其应用，具备根据材料的性能需求选择热
处理工艺的能力； 4．培养学生自主学习的能力和材料性能分析的工程意识； 5．通过材料金相试样制备及金相组织观察实验，具备分析材料成份、组织和性能关系的能力； 6．设计典型机械零件材料热处理工艺实验，具备分析不同热处理工艺对材料组织和性能影响能力。 三、相关能力培养 1．具有根据工业需求选择材料及制定热处理工艺的初步能力；（毕业要求1-3） 2．具有设计实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力； 3．通过分组实验研究与讨论，培养学生具有团队意识和人际交流能力； 4．通过工程材料的选择与应用，培养学生工程设计的安全意识和社会责任感；（毕业要求1-3） 5．具有自主学习的能力。 四、教学基本内容 绪论 1. 了解材料的发展简史及工程材料研究的对象 2. 熟悉工程材料的分类 第 1 章材料的结构与性能 1. 掌握常见的纯金属晶体结构和合金的晶体结构 2. 掌握实际金属中的晶体缺陷 3. 熟悉金属材料的力学性能，了解金属材料的工艺性能和理化性能 4. 了解金属晶体中的晶面和晶向 5. 了解组织和性能的关系 第2章金属材料组织和性能的控制 1. 掌握纯金属的结晶过程 2. 掌握细晶强化的措施 3. 掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图和共析相图的分析 4. 掌握铁碳合金中的相和组织的概念，掌握相图中重要的点和线的含义，
九年级化学金属和金属材料讲学案及思维导图公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
金属和金属材料讲学案 【本课思想导图】 课题1 金属材料教学 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。 【教学目标】 知识与技能： 1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
过程与方法： 1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。 2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】1、引导自主探究金属的物理性质。 2、在交流学习中认识常见的合金并了解其广泛的用途。 【教学方法】引导探究；指导调察，收集资料整理归纳；组织小组讨论交流及分享等。【仪器、药品及其它】 1、学生收集日常生活中的金属材料。 2、学生查阅有关金属材料发展前景资料。 3、酒精灯、火柴、干电池、导线、小灯泡、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 4、教师制作多媒体课件。 课时安排：2课时
本科课程论文 题目Al基金属玻璃的研究发展 院（系） 专业 课程 学生姓名 学号 指导教师 二○一二年十月
摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。 关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望 0 引言 自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。 1 发展历程 历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。 1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。 1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。 1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4]. 1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。 1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。 1990 年Inoue等人利用快凝技术得到新型的具有纳米铝晶体或纳米准晶颗粒均匀分布在非晶基体上的快凝铝基合金 ,其强度和韧性均超过了相应的铝基非晶合金。以上的发现促进了人们对铝合金的认识,引起了材料科学界的重视[7]。 近年来，沈阳材料科学国家（联合）实验室王建强研究组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作。他们在Al-Tm（过渡金属）-RE（稀土）为基础的三元合金系中计算出两种分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，在Al-Ni-Co-Y-La五元合金体系中获得了1mm直径的铝基金属玻璃棒材（铝含量达86at%）。这是国际上首次报道通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料[8]。 2 铝基非晶合金的制备方法[9] 目前制备铝基非晶合金主要采用急冷法和机械合金化法。急冷法即快速凝固法 ,现在常用的有三种:单辊旋转快凝法、气体雾化法、表面熔化及强化法。 2.1 单辊旋转快凝法
《金属材料学》教学大纲 一.课程性质和任务 本课程是金属材料与热处理技术专业的学生的必修课，它以《材料科学基础》、《热处理原理与工艺》为基础，阐述合金元素的作用，合理热处理工艺及典型材料的焊接性，探讨金属材料成分、结构组织与性能之间的内在规律。通过本课程的教学，培养学生根据具体结构的服役条件和性能要求合理选择使用金属材料，正确制定热加工工艺，特别是热处理工艺和焊接工艺，获得经济优质结构的能力。 二.教学基本要求 1、掌握工业用钢的分类与编号，熟悉钢中合金元素的作用。 2、掌握工程结构钢的性能要求，成分设计，组织强韧化途径。 3、掌握不同机器结构件对性能的要求，典型牌号，合金化原理，热处理方法及其组织。 4、掌握不同工模具钢对性能的要求，典型牌号，合金化原理，热处理方法及其组织。 5、了解金属腐蚀的基本概念，防蚀途径，不锈钢中合金元素作用，以及F、M、A及双相不锈钢。 6、了解铸铁的组织性能特点，铸铁石墨化过程与影响因素，工程铸铁的成分、牌号、性能与应用。 7、了解有色金属（铝及其合金、铜及其合金）的分类、编号、成分、性能与应用等。 8、对各种类型的结构用钢和特殊性能钢，了解其焊接性及典型应用。 三.教学内容 第一章钢的合金化原理 §1.钢的分类与编号 §2.钢中合金元素与组成相 §3.合金元素在钢中的作用 第二章工程结构钢 §1..碳素工程结构钢 §2.低合金高强度钢 §3.微合金化钢 §4.其它工程结构钢
第三章机器制造结构钢 §1.调质钢 §2.弹簧钢 §3.滚动轴承钢 §4.渗碳钢与氮化钢 §5.低合金超高强度钢与低碳马氏体结构钢 第四章工模具钢 §1刃具钢 §2 模具钢 第五章不锈耐蚀钢 §1金属腐蚀的基本概念 §2不锈钢中合金元素作用 §3.F、M、A及双相不锈钢 第六章耐热钢及耐热合金 (略讲) 实验一 第七章铸铁 §1.铸铁的分类、石墨化及影响因素 §2.普通灰口铸铁 §3.KT、QT、RT及合金铸铁 第八章铝及铝合金 §1.铝的合金化 §2.铸造铝合金 §3.变形铝合金 第九章铜及铜合金 §1.铜的合金化 §2.黄铜 §3.青铜 四.实践环节 实验一、合金钢金相组织观察 实验二、铝合金、铜合金、铸铁金相组织观察铸铁五.各教学环节学时分配
1.工程材料的主要性能分为（1）使用性能和（2）工艺性能。（1）又包括力学性能、物理性能和化学性能等。 2.金属的变形包括弹性变形和塑性变形。 3.通过拉伸试验可测得的强度指标主要有屈服强度和抗拉强度；可测得的塑性指标有延伸率和断面收缩率。 4.常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三种类型。α–Fe 属于体心立方晶格，γ–Fe属于面心立方晶格，δ–Fe属于体心立方晶格。 5.实际金属的晶体缺陷有点缺陷（空位或间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。 6.金属的理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属的冷却速度越快，过冷度越大，获得的晶粒越细。 7.细化金属材料的晶粒，可使金属的强度、硬度提高，塑性、韧性提高；在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。 8.合金的晶体结构有固溶体和金属化合物，其中固溶体具有良好的塑性，金属化合物具有高的硬度和脆性。 9.在铁碳合金的基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素体和渗碳体按一定比例组成，珠光体用符号P表示。 10.铁碳合金相结构中，属于固溶体的有铁素体和奥氏体；其中铁素体是碳在α–Fe中形成的固溶体。 11.铁碳合金的力学性能随含碳量的增加，其强度和硬度增高，而塑性和韧性降低。但当w C>1.0%时，强度随其含碳量的增加而降低。 12.铁碳合金中，共析钢w C为0.77%，室温平衡组织为P；亚共析钢w C为<0.77%，室温平衡组织为P+F；过共析钢w C为>0.77%，室温平衡组织为P+Fe3C；共晶白口生铁w C为4.3%，室温平衡组织为Ld'；亚共晶白口生铁w C为<4.3%，室温平衡组织为P+Fe3C II+Ld'；过共晶白口生铁w C为>4.3%，室温平衡组织为Fe3C I+Ld'。 13.按碳的质量分数的不同.碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢三类；钢硫、磷杂质质量分数的不同，钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢三类。 二、简答题与应用题 1.材料的常用力学性能指标有那些？若某种材料的零件在使用过程中突然发生断裂，是由于那些力学性能指标不足所造成的？ (1)常用力学性能指标有: 强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。 (2) 零件在使用过程中突然发生断裂，是由于强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成的。 2．画出低碳钢的应力-应变曲线，并简述拉伸变形的几个阶段。 oe段：弹性变形
金属和金属材料讲学案 【本课思想导图】 课题1 金属材料教学 【教学设计思路】 根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属和合金的不少生活常识，学习难度不大。为维护课标的严肃性，教学忌拔高知识难度，但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质及合金的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得实验探究、调查研究、归纳分析等训练；还可透过关于中国冶金发展史的学习对爱国情感的熏陶等等。同时，本课题教材联系学生生活常识较多。为扩大学习成果，在课前、课中及课后力求安排一些学生活动，以激发化学学习的持久兴趣及升华科学情结。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。【教学目标】 知识与技能：
1、通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 3、认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。 过程与方法： 1、引导学生自主实验探究金属的物理性质（重点探究导电、导热性等）。 2、通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 3、通过查阅合金的资料，培养学生独立获取知识的能力。 情感态度与价值观： 1、通过实验探究活动让学生体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。 2、通过调查考察认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大意义和贡献。 【教学重点】1、引导自主探究金属的物理性质。 2、在交流学习中认识常见的合金并了解其广泛的用途。 【教学方法】引导探究；指导调察，收集资料整理归纳；组织小组讨论交流及分享等。【仪器、药品及其它】 1、学生收集日常生活中的金属材料。 2、学生查阅有关金属材料发展前景资料。 3、酒精灯、火柴、干电池、导线、小灯泡、砂纸、铜丝、铁丝、铝丝、铁架台、黄铜、铜、焊锡、锡、铁片、铅、铝片、铝合金。 4、教师制作多媒体课件。 课时安排：2课时
船电101 李伟聪09 何碧枢11 关于“金属材料的力学性能”的论文 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化工设备设计中材料选择及计算时决定许用应力的依据。 ㈠强度 材料的强度是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力. 一般来讲，材料强度仅指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力，像弹性极限、屈服点、抗拉强度、疲劳极限和蠕变极限等。材料在常温下的强度指标有屈服强度和抗拉（压）强度。 屈服强度表示材料抵抗开始产生大量塑性变形的应力。抗拉强度表示材料抵抗外力而不致断裂的最大应力。在工程上，不仅需要材料的屈服强度高，而且还需要考虑屈服强度与抗拉强度的比值（屈强比），根据不同的设备要求，其比值应适当。屈强比较小材料制造的零件具有较高的安全可靠性，因为在工作时万一超载，也能由于塑性变形使金属的强度提高而不致立刻断裂。但如果屈强比太低，则材料强度的利用率会降低。因此，过大、过小的屈强比都是不适宜的。 在化工炼油设备中，很多零部件是长期在高温下工作的，对于制造这些零部件的金属材料的屈服限ss、抗拉强度限sb都会发生显著变化，必须考虑温度对力学性能的影响。通常随着温度升高，金属的强度降低而塑性增加。另外，金属材料在高温长期工作时，在一定应力下，会随着时间
的延长缓慢地不断发生塑性变化的现象，称为“蠕变”现象。例如，高温高压蒸汽管道虽然其承受的应力远小于工作温度下材料的屈服点，但在长期的使用中则会产生缓慢而连续的变形使管径日趋增大，最后可能导致破裂。材料在高温条件下抵抗这种缓慢塑性变形的能力，用蠕变极限sn表示。蠕变极限是指试样在一定温度下和在规定的持续时间内，产生的蠕变变形量（总的或残余的）或第Ⅱ阶段的蠕变速度等于某规定值时的最大应力。 对于长期承受交变应力作用的金属材料，还有考虑“疲劳破坏”。所谓“疲劳破坏”是指金属材料在小于屈服强度极限的循环载荷长期作用下发生破坏的现象。疲劳断裂与静载荷下断裂不同，无论在静载荷下显示脆性或韧性的材料，在疲劳断裂时，都不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性，常常造成严重的事故。金属材料在循环应力下，经受无限次循环而不发生破坏的最大应力称为“疲劳强度”，以sr（见（a）式）表示，称为应力循环系数或应力比，在对称循环时，(r=-1）表示。对于一般钢材，以106～107次不被破坏的应力，作为疲劳强度。㈡硬度硬度是指固体材料对外界物体机械作用（如压陷、刻划）的局部抵抗能力。它是由采用不同的试验方法来表征不同的抗力。硬度不是金属独立的基本性能，而是反映材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。在工程技术中应用最多的是压入硬度，常用的指标有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和维氏硬度(HV)等。所得到的硬度值的大小实质上是表示金属表面抵抗压入物体(钢球或锥体)所引起局部塑性变形的抗力大小。一般情况下，硬度高的材料强度高，耐磨性能较好，而切削加工性
《金属材料学》课程教学大纲 （06级） 编号：40083060 英文名称：Metal Material 适用专业：金属材料工程 责任教学单位：材料系金属材料工程教研室 总学时：42（其中实验学时4） 学分：3 考核形式：考试 课程类别：专业课 修读方式：必修 教学目的：《金属材料学》是一门综合性、应用性较强的专业必修课。它建立在材料科学基础、金属热处理原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及典型金属材料的成分、工艺、组织和性能的关系。通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生掌握有关金属材料的知识，同时也培养学生选择和应用金属材料的能力。 主要教学内容及要求： 绪论： 了解金属材料在国民经济中的地位与作用；金属材料的发展概况；本课程的性质、地位和任务。 一．钢的合金化原理 1．了解钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体；碳（氮）化合物； 2．了解合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响。 3．了解钢的分类、编号方法。 4．掌握合金元素在钢加热中的作用，合金元素对过冷奥氏体转变动力曲线的影响。 5．掌握合金元素在淬火马氏体回火中的作用，合金元素对力学性能的影响以及有关强韧化问题。 6．掌握合金元素对钢工艺性能的影响，合金元素对淬透性的影响。 7．了解微量元素在钢中的作用。 二．工程构件用钢 1．了解工程构件用钢的服役条件及性能要求。 2．掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢。 3．了解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等。了解工程构件用钢的发展趋势。 三．机器零件用钢 1．了解机器零件用钢一般性能要求概述。 2．掌握常用机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、（低淬钢）等合金化原则和性能及其典型钢种。 3．了解超高强度钢 4．了解典型机器零件用钢的选材思路和发展。 四．工具用钢 1．了解工具用钢的合金化、组织性能的特点、分类。 2．掌握刃具的服役条件和性能要求，碳素刃具钢和合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。掌握高速钢的合金化、组织、性能、工艺过程、典型钢种。 3．掌握冷作模具的服役条件和性能要求，冷作模具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。 4．掌握热作模具的服役条件和性能要求，热作模具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。 5．了解量具用钢 五．不锈钢 1．掌握提高钢抗蚀性的途径、对不锈钢组织、性能的要求、不锈钢的合金化。 2．掌握铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢的成分、性能及热处理特点3．了解复相不锈钢，沉淀、硬化型不锈钢及微量元素的作用。 六．耐热钢 1．了解热稳定性与钢的成分、组织关系、热强钢的合金化、珠光体型热强钢 2．了解马氏型热强钢、奥氏体型热强钢、高温合金。 七．铸铁 1．了解铸铁特点、分类及应用。 2．了解铸铁的石墨化、石墨形态和基体组织对性能影响。 3．掌握灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的性能、应用及铸铁的热处理。
第一章 1、材料的基本概念 材料是人类赖以生存的基础，材料的发展和进步伴随着人类文明发展和进步的全过程。材料是国民经济建设，国防建设和人民生活不可缺少的重要组成部分，是社会现代化的物质基础与先导。 材料，尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。 材料特别是新材料与社会现代化及现代文明的关系十分密切，新材料对提高人民生活，增加国家安全，提高工业生产率与经济增长提供了物质基础，因此新材料的发展十分重要。 材料是一切科学技术的物质基础，而各种材料的起点主要来源于材料的化学制备和化学改性。 2、什么是材料科学工程 具有物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。 3、什么是材料化学 材料化学在研究开发新材料中的作用，就是用化学理论和方法来研究功能分子以及由功能分子构筑的材料的结构与功能关系，使人们能够设计新型材料，提供的各种化学合成反应和方法使人们可以获得具有所设计结构的材料。 采用新技术和新工艺方法，合成新物质和新材料，通过化学反应实现各组分在原子或分子水平上的相互转换过程。涉及材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。 材料化学既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。同时又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。是材料学专业学生的一门重要的专业基础知识课程。 4、材料的分类 （1）按照材料的使用性能：可分为结构材料与功能材料两类 结构材料的使用性能主要是力学性能； 功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。 （2）以材料所含的化学物质的不同将材料分为四类：金属材料、非金属材料、高分子材料及由此三类材料相互组合而成的复合材料。 第二章 1、原子结合---键合 两种主要类型的原子键：一次键和二次键。 （1）一次键的三个主要类型：离子键、共价键和金属键。（一次键都涉及电子的转移，或者是电子的共用。）一次键通常比二次键强一个数量级以上。 ①金属键：自由电子和正离子组成的晶体格子之间的相互作用就是金属键。没有方向性和饱和性的。 ②离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型为离子键。阴阳离子的电子云通常都是球形对称的，故离子键没有方向性和饱和性。 ③共价键：由两个原子共有最外层电子的键合，使每个原子都达到稳定的饱和电子层。共价键具有方向性和饱和性。 （2）二次键：范德华键（二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用。） 以弱静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的，比前3种键合力要弱得多。包含色散效应、分子极化、氢键。 ①色散效应：对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的极化，形成诱导瞬间电偶极子，就会产生很弱的吸引力，这样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结合。 ②分子极化：原子、离子及分子的电荷并不是固定在一定部位上，它们在相互靠近时，电荷会发生偏移，形成
金属材料学思考题答案2 绪论、第一章、第二章 1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？ 答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。 2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？ 答： 回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力 回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象 热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能 合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解， 3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？ 答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等； 凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？ E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。 4．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。 1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr 2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr 3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo 4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织) 5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo 5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。并且合金元素的良好作用，只有在进行适当的热处理条件下才能表现出来”？从强化机理和相变过程来分析（不是单一的合金元素作用） 合金元素除了通过强化铁素体，从而提高退火态钢的强度外，还通过合金化降低共析点，相对提高珠光体的数量使其强度提高。其次合金元素还使过冷奥氏体稳定性提高，C曲线右移，在相同冷却条件下使铁素体和碳化物的分散度增加，从而提高强度。 然而，尽管合金元素可以改善退火态钢的性能但效果远没有淬火回火后的性能改变大。 除钴外，所有合金元素均提高钢的淬透性，可以使较大尺寸的零件淬火后沿整个截面得到均匀的马氏体组织。大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的倾向（Mn除外），从而细化晶粒，使淬火后的马氏体组织均匀细小。