金属材料学课程的性质和要求

金属材料学课程的性质和要求
金属材料学课程的性质和要求

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。

铸铁

107、铸铁与碳钢相比,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,石墨参与相变,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LY12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、为什么国内外目前应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应用,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?哪一种稀土元素应用效果最佳?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、功能材料与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。

金属材料学基础试题及答案

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
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
b5E2RGbCAP
目录 实习的意义和目的???????????????? 1 实习要求???????????????????? 1
p1EanqFDPw
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
DXDiTa9E3d
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
RTCrpUDGiT
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
5PCzVD7HxA
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
jLBHrnAILg
1 / 15

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。
xHAQX74J0X
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
2 / 15
LDAYtRyKfE

南航金属材料学期末考试重点(带答案)

1.试述碳素钢中C的作用。(书上没有,百度的) 答:随C含量的增加,其强度和硬度增加,而塑性韧性和焊接性下降。当含碳量大于0.25时可焊性变差,故压力管道中一般采用含碳量小于0.25的钢。含碳量的增加,其球化和石墨化的倾向增加。 2.描述下列元素在普通碳素钢的作用:(a)锰、(b)硫、(c)磷、(d)硅。(P5、P6) 答:Mn在碳钢中的含量一般小于0.8%。可固溶,也可形成高熔点MnS(1600℃)夹杂物。 MnS在高温下具有一定的塑性,不会使钢发生热脆,加工后硫化锰呈条状沿轧向分布。 Si在钢中的含量通常小于0.5%。可固溶,也可形成SiO2夹杂物。夹杂物MnS、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。S是炼钢时不能除尽的有害杂质。在固态铁中的溶解度极小。 S和Fe能形成FeS,并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。P也是在炼钢过程中不能除尽的元素。磷可固溶于α-铁。但剧烈地降低钢的韧性,特别是低温韧性,称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。S和P还可以改善钢的切削加工性能。 3.描述下列元素在普通碳素钢的作用:(a)氮、(b)氢、(c)氧。(P6) 答:N在α-铁中可溶解,含过饱和N的钢经受冷变形后析出氮化物—机械时效或应变时效,降低钢的性能。N可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物,有细化晶粒和沉淀强化。H在钢中和应力的联合作用将引起金属材料产生氢脆。常见的有白点和氢致延滞断裂。 O在钢中形成硅酸盐2MnO?SiO2、MnO?SiO2或复合氧化物MgO?Al2O3、MnO?Al2O3。 4.为什么钢中的硫化锰夹杂要比硫化亚铁夹杂好? (P5) 答:硫化锰为高熔点的硫化物(1600),在高温下具有一定的塑性,不会使钢发生热脆。而硫化铁的熔点较低,容易形成低熔点共晶,沿晶界分布,在高温下共晶体将熔化,引起热脆。 5. 当轧制时,硫化锰在轧制方向上被拉长。在轧制板材时,这种夹杂的缺点是什么? (P5) 答:这些夹杂物将使钢的疲劳强度和塑性韧性下降,当钢中含有大量硫化物时,轧成钢板后会造成分层。 6.对工程应用来说,普通碳素钢的主要局限性是哪些? 答:弹性模量小,不能保证足够的刚度;抗塑性变形和断裂的能力较差;缺口敏感性及冷脆性较大;耐大气腐蚀和海水腐蚀性能差;含碳量高,没有添加合金元素,工艺性差. 7.列举五个原因说明为什么要向普通碳素钢中添加合金元素以制造合金钢? 答:提高淬透性;提高回火稳定性;使钢产生二次硬化;(老师课上只说了这三点) 8、哪些合金元素溶解于合金钢的铁素体?哪些合金元素分布在合金钢的铁素体和碳化物相之间?按照形成碳化物的倾向递增的顺序将它们列出。(P17—P18) 答:①Si、Al、Cr、W、Mo、V、Ti、P、Be、B、Nb、Zr、Ta②Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr 9、叙述1.0~1.8%锰添加剂强化普通碳素钢的机理。 答:①锰可以作为置换溶质原子形成置换固溶体,通过弹性应力场交互作用、电交互作用、化学交互作用阻碍位错运动;②增加过冷奥氏体稳定性,使C曲线右移,在同样的冷却条件下,可以得到片间距细小的珠光体,同时还可起到细化铁素体晶粒的作用,从而达到晶界强化的目的。③促进淬火效应。淬火后希望获得板条马氏体,造成位错型亚结构。 ④通过降低层错能,使位错易于扩展和形成层错,增加位错交互作用,防止交叉滑移。 10、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素?哪些是奥氏体形成元素?哪些能在α-Fe中形成无限固溶体?哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体?(P15-P16) 答:①V、Cr、W、Mo、Ti、Al②Mn、Co、Ni、Cu ③V、Cr、W、Mo、Ti、Al ④Mn、Co、Ni 11、钢中常见的碳化物类型主要有六种,例如M6C就是其中的一种,另外还有其它哪五种?哪一种碳化物最不稳定? 答:①MeX、Me2X、Me3X、Me7X3、Me23X6②Me3X

金属材料学复习资料

金属材料学复习资料 题型:判断,选择,简答,问答 第一章 1.要清楚的三点: 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例:调质钢;工具钢 代用 调质钢:在机械零件中用量最大,结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能,有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则,指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料,可采用不同工艺。例:T10钢,淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同,组织有差别,但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例:602有时也可用作模具。低合 金工具钢也可做主轴,15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢,主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时,制作切削

工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理(书24页) 钢强化的本质机理:各种途径增大了位错滑移的阻力,从而提高了钢的塑性变形抗力,在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化:原子固溶于钢的基体中,一般都会使晶格发生畸 变,从而在基体中产生弹性应力场,弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度,降低塑韧性。 2)位错强化:随着位错密度的增大,大为增加了位错产生交割、 缠结的概率,所以有效阻止了位错运动,从而提高了钢的强度。但在强化的同时,也降低了伸长率,提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化:钢中的晶粒越细,晶界、亚晶界越多,可有效阻 止位错运动,并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度,又提高了塑性和韧度,所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化:钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用,位 错通过第二相要消耗能量,从而起到强化效果。 根据位错的作用过程,分为切割机制和绕过机制。 根据第二相形成过程,分为回火时第二相弥散沉淀析出强化; 淬火时残留第二相强化。

金属材料学考精彩试题库

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

金属材料学教学大纲

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

材料学课程论文:Al基金属玻璃的研究

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

材料科学基础知识点总结 (1)

金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容:面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径,八面体、四面体间隙个数;晶向指数、晶面指数的标定;柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容:密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径,密排面上原子的堆 垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶格类型fcc(A1)bcc(A2)hcp(A3) 间隙类型正四面体正八面体四面体扁八面体四面体正八面 体 间隙个数84126126 原子半径 r A a 4 2a 4 3 2 a 间隙半径 r B () 4 2 3a -()42 2 a -()43 5a -()43 2a -()42 6a -()21 2a - 晶胞:在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元,用来分析原子排列的规律性,这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键:失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来,这种结合方式称为金属键。 位错:晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性: ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型;②柏氏矢量的守恒性,即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关;③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直;螺型平行;混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性: ①晶界的能量较高,具有自发长大和使界面平直化,以减少晶界总面积的趋势;②原子在晶界上的扩散速度高于晶内,熔点较低;③相变时新相优先在晶界出形核;④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚;⑤晶界易于腐蚀和氧化;⑥常温下晶界可以阻止位错的运动,提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容:均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系;细化晶粒的方法,铸锭三晶区的形成机制。 基本内容:结晶过程、阻力、动力,过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷;结晶的热力学条件和结构条件,非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。

金属材料性能论文金属材料的论文

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

金属材料学复习思考题及答案

第一章钢的合金化原理 1.名词解释 1)合金元素: 特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。(常用M来表示) 2)微合金元素: 有些合金元素如V,Nb,Ti, Zr和B等,当其含量只在0.1%左右(如B, 0.001%;V,0.2 %)时,会显著地影响钢的组织与性能,将这种化学元素称为微合金元素。 3)奥氏体形成元素:在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ相;如 Mn, Ni, Co, C, N, Cu; 4)铁素体形成元素: 在α-Fe中有较大的溶解度,且能稳定α相。如:V, Nb, Ti 等。5)原位析出: 元素向渗碳体富集,当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物如Cr钢中的Cr: ε-Fe x C→Fe3C→(Fe, Cr)3C→(Cr, Fe)7C3→(Cr, Fe)23C6 6)离位析出:在回火过程中直接从α相中析出特殊碳化物,同时伴随着渗碳体的溶解,可使硬度和强度提高(二次硬化效应)。如 V,Nb, Ti等都属于此类型。 2.合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素?哪些是奥氏体形成元素?哪些能在α-Fe中形成无限固溶体?哪些能在γ-Fe 中形成无限固溶体? 答:铁素体形成元素:V、Cr、W、Mo、Ti、Al; 奥氏体形成元素:Mn、Co、Ni、Cu; 能在α-Fe中形成无限固溶体:V、Cr; 能在γ-Fe 中形成无限固溶体:Mn、Co、Ni 3.简述合金元素对扩大或缩小γ相区的影响,并说明利用此原理在生产中有何意义?(1)扩大γ相区:使A3降低,A4升高一般为奥氏体形成元素 分为两类:a.开启γ相区:Mn, Ni, Co 与γ-Fe无限互溶. b.扩大γ相区:有C,N,Cu等。如Fe-C相图,形成的扩大的γ相区,构成了钢的热处理的基础。 (2)缩小γ相区:使A3升高,A4降低。一般为铁素体形成元素 分为两类:a.封闭γ相区:使相图中γ区缩小到一个很小的面积形成γ圈,其结果使δ相区与α相区连成一片。如V, Cr, Si, A1, Ti, Mo, W, P, Sn, As, Sb。 b.缩小γ相区:Zr, Nb, Ta, B, S, Ce 等 (3)生产中的意义:(请补充)。 4.简述合金元素对铁碳相图(如共析碳量、相变温度等)的影响。 答:1)改变了奥氏体区的位置:(请补充) 2)改变了共晶温度:(l)扩大γ相区的元素使A1,A3下降;如:(请补充)

金属材料学思考题标准答案2

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。

金属材料论文

我身边的材料 ————金属材料 摘要:金属材料是人类使用最早并且与我们生活最密切相关的材料。文章介绍了金属材料的分类,性质,应用,前景,并将一些新兴的金属材料做了简单的介绍。 关键词:金属材料;性质;新兴金属材料;金属基复合材料 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳 2%~4%的铸铁,含碳小于 2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下四个方面:⑴切削加工性能;⑵可锻性; ⑶可铸性;金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面,即:机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。金属材料使用性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为机械性能(或称为力学性能)。金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等),对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。化学性能:金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性(又称作氧化抗力,这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性),以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中,特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义;物理性能:金属的物理性能主要考虑:⑴密度⑵熔点⑶热膨胀性⑷磁性能⑸电学性能(主要是电导率); 新兴金属材料介绍: 1、金属基复合材料 金属基复合材料起源于20 世纪50 年代末或60 年代初期,它是一种把金属作为基体和增强材料进行复合加工而制成的一种材料。基体可以是铜、铝、镁以及金属间化合物等。增强材料的种类也很多,可以是碳化硅、碳纤维以及氧化铝等。它除了具有很高的韧性和可塑性之外,还能耐高温,且导电性能良好,可抗辐射,阻隔性能良好不吸潮。正是由于这些优良的特性,使得它经过了几十年的发展成为了如今最炙手可热的复合材料之一。由于金属基复合材料的性能优秀,所以它能够被运用到了各个行业。比如汽车行业中的柴油机活塞、Al 发动机组的缸体驱动轴、连杆等;还有航空航天行业。比如战隼战机的机腹尾翼以及燃料通

金属材料学 简要总结

《金属材料学》复习总结 第1章:钢的合金化概论 一、名词解释: 合金化:未获得所要求的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能或工艺性能而特别在钢铁中加入某些元素,称为合金化。 过热敏感性:钢淬火加热时,对奥氏体晶粒急剧长大的敏感性。 回火稳定性:淬火钢在回火时,抵抗强度、硬度下降的能力。 回火脆性:淬火钢回火后出现韧性下降的现象。 二、填空题: 1.合金化理论是金属材料成分设计和工艺过程控制的重要原理,是材料成分、工艺、组织、 性能、应用之间有机关系的根本源头,也是重分发结材料潜力和开发新材料的基本依据。 2.扩大A相区的元素有:Ni、Mn、Co(与Fe -γ无限互溶);C、N、Cu(有限互溶); α无限互溶);Mo、W、Ti(有限互溶); 扩大F相区的元素有:Cr、V(与Fe - 缩小F相区的元素有:B、Nb、Zr(锆)。 3.强C化物形成元素有:Ti、Zr、Nb、V; 弱C化物形成元素有:Mn、Fe; 4.强N化物形成元素有:Ti、Zr、Nb、V; 弱N化物形成元素有:Cr、Mn、Fe; 三、简答题: 1.合金钢按照含量的分类有哪些?具体含量是多少?按含碳量划分又如何? ●按照合金含量分类:低合金钢:合金元素总量<5%; 中合金钢:合金元素总量在5%~10%; 高合金钢:合金元素总量>10%; ●按照含碳量的分类:低碳钢:w c≤0.25%; 中碳钢:w c=0.25%~0.6%; 高碳钢:w c>0.6%; 2.加入合金元素的作用? ①:与Fe、C作用,产生新相,组成新的组织与结构; ②:使性能改善。 3.合金元素对铁碳相图的S、E点有什么影响?这种影响意味着什么? (1)A形成元素均使S、E点向左下方移动,如Mn、Ni等; F形成元素均是S、E点向左上方移动,如Cr、V等 (2)S点向左下方移动,意味着共析C含量减小,使得室温下将得到A组织; E点向左上方移动,意味着出现Ld的碳含量会减小。 4.请简述合金元素对奥氏体形成的影响。 (1)碳化物形成元素可以提高碳在A中的扩散激活能,对A形成有一定阻碍作用; (2)非碳化物形成元素Ni、Co可以降低碳的扩散激活能,对A形成有一定加速作用。 (3)钢的A转化过程中存在合金元素和碳的均匀化过程,可以采用淬火加热来达到成 分均匀化。 5.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大?组织奥氏体晶粒长大有什么好处? (1)Ti、Nb、V等强碳化物形成元素会强烈阻止奥氏体晶粒长大,因为:Ti、Nb、V等

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

材料科学讲座结课论文

材料科学讲座(结课论文)题目:金属材料制备及发展 院系名称:材料与化工学院 班级:材科#卓越班 学号:201401524209 任课老师:### 学生姓名:李## 2016年12月

1 前言 (3) 1.1 引言 (3) 1.2.1冶金 (3) 1.2.2冶金的方法 (4) 1.1.2.1火法冶金 (4) 1.1.2.2湿法冶金 (5) 1.1.2.3电冶金 (6) 1.2.4生铁的冶炼 (8) 1.2.5钢的冶炼 (11) 2. 有色金属冶炼 (12) 2.1铜的冶炼 (12) 2.2铝的冶炼 (13) 3 金属材料的发展方向 (14) 2

摘要 金属材料自古以来都占据着极其重要的地位,开发新型材料,改良传统金属材料显得尤为重要。金属材料的发展,是从传统金属材料向合成金属材料,虽然根本转变己经初步实现,但由于我国经济的制约,直到现在我国才只是初步建立起现代市场金属材料发展趋势,还没有完全改变传统的金属材料发展的观念。这在发展上并没有把生态和金属材料发展作为基本,这对我国金属材料发展的道路非常不利。本文主要讨论金属材料的制备、现状以及未来发展。 1 前言 1.1 引言 纵观历史,人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。本文主要讨论金属材料的制备(主要为冶金工艺)、现状以及未来发展。 1.2冶金工艺(现状) 1.2.1 冶金 冶金的定义:关于矿产资源的开发利用和金属材料生产加工过程的工程技术。 冶金的原因和目的:地球上已发现86种金属元素,除金、银、铂等金属元素能以自然状态存在外,其他绝大多数金属元素都以氧化物、硫化物、砷化物、碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐等形态存在于各类矿物中。因此,要获得各种金属及其合金材料,必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中提取出来,接着对粗炼金属产品进行精炼提纯和合金化处理,然后浇注成锭,轧制成材,才能得到所需成分、结构、性能和规格的金属材料。 3

最新金属材料学考试题库资料

精品文档钢中的合金元素第一章 相区的影响可分为哪几种?1、合金元素对纯铁γ相区的元素:镍、锰、钴属于此类合金元素答:开启γ相区元素:碳、氮、铜属于此类合金元素扩展γ相区的元素:钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素封闭γ相区的元素:硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素缩小γ 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均A4δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和答:合金元素对α-Fe、γ-Fe、和有很大影响)稳定化元素A、奥氏体(γ它包括了以下两种情况:温度上升,即扩大了γ相区,A4 这些合金元素使A3温度下降,相区的元素:镍、锰、钴属于此类合金元素(1)开启γ相区元素:碳、氮、铜属于此类合金元素(2)扩展γ)稳定化元素B、铁素体(α相区的元素:钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅1)封闭γ()缩小2γ相区的元素:硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素(、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?3 答: 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度A1 A3,降低了γ扩大相区元素:降低了A1 A3,升高了缩小γ相区元素:升高了 2、改变了共析体的含量所有的元素都降低共析体含量 合金的相组成第二章 形成固溶体,为什么?1、什么元素可与γ-Fe 形成无限固溶体答:镍可与γ-Fe 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是:、溶质与溶剂的点阵相同1 )2、原子尺寸因素(形成无限固溶体时,两者之差不大于8% 、组元的电子结构(即组元在周期表中的相对位置)3 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 精品文档. 精品文档 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答:固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答:细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量 降低钢中含碳量

金属材料学复习答案

第一章答案 1、为什么说钢中的 S 、P 杂质元素总是有害的? 答:S 容易和Fe 结合成熔点为989C 的FeS 相,会使钢产生热脆性; P 和Fe 结合形成 硬脆的 Fe3P 相使钢在冷加工过程中产生冷脆性。 S 、E 点向左下方移动,如 Mn 、Ni;凡是封闭丫相区 Cr 、Si 、Mo 。 E 点左移意味着出现莱氏体的碳含量减 小; S 点左移意味着共析碳含量减小。 3、 那些合金元素能够显著提高钢的淬透性?提高钢的淬透性有什么作用? 答: B 、 Mn 、 Mo 、 Cr 、 Si 、 Ni 等元素能够显著提高钢的淬透性。提高钢的淬透性一方 面可以 使工件得到均匀而良好的力学性能,满足技术要求 ;另一方面在淬火时,可以选用比 较缓和的冷却介质以减小零件的变形和开裂的倾向。 4、 为什么说合金化的基本原则是 “复合加入” ?举二例说明合金复合作用的机 理。 答: 1.提高性能,如淬透性; 2.扬长避短,合金元素能对某些方面起积极作用,但往往 还有些副作 用,为了克服不足,可以加入另一些合金元素弥补,如 Si-Mn , Mn-V;3. 改善碳 化物的类型和分布, 某些合金元素改变钢中碳化物的类型和分布或改变其他元素的存在形式 和位置,从而提高钢的性能,如耐热钢中 Cr-Mo-V, 高速钢中 V-Cr-W 。 5、 合金元素提高钢的韧度主要有哪些途径? 答: 1.细化 A 晶粒; 2.提高钢的回火稳定性; 3.改善机体韧度; 4.细化碳化物; 5.降低或 消除钢的回火脆性; 6.在保证强度水平下适当降低碳含量; 7.提高冶金质量; 8.通过合金化 形成一定量的残余 A ,利用稳定的残余 A 提高钢的韧度。 6、 钢的强化机制有那些?为什么一般的强化工艺都采用淬火 -回火? 答:固溶强化、细晶强化、位错强化、第二相强化。因为一般的钢的强化都要求它有一 定的强度的同时又要保持一定的任性,淬火后钢中能够形成 M,这给了钢足够的强度,但是 带来的后果就是韧度不够, 而回火能够在强度降低不大的情况下给淬火钢以足够的韧性, 这 样能够得到综合力学性能比较优良的材料,所以一般钢的强化工艺都采用淬火加回火。 7、 铁置换固溶体的影响因素? 答: 1.溶剂与溶质的点阵结构; 2.原子尺寸因素; 3.电子结构。 第二章 1、叙述构件用钢一般的服役条件、加工特点、性能要求 ? 答:服役条件:工程结构件长期受静载荷;互相无相对运动;受大气(海水)侵蚀; 2、 合金元素对 Fe-C 相图的 S 、 E 点有什么影响?这种影响意味着什么? 答:凡是扩大丫相区的元素均使 的元素均使 S 、 E 点向左上方移动,如

相关文档
最新文档