金屬學(xué)與熱處理原理哈工大考研初試經(jīng)典題目嘔心瀝血總結(jié)(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上哈工大金屬學(xué)與熱處理原理初試經(jīng)典試題嘔心瀝血總結(jié)題記：權(quán)威的答案是考研專業(yè)課成功的保證！希望這份資料，能夠照亮每一個苦苦求學(xué)的孩子通往哈工大的漫漫征程。分享人：剛爺闖天下第三章什么是成分過冷？畫圖說明成分過冷是如何形成的？（以固相中無擴散，液相中只有擴散而無對流攪拌的情況為例說明）并說明成分過冷對晶體長大方式及鑄錠組織的影響。成分過冷：實質(zhì)是液相成分變化引起過冷狀況發(fā)生變化。異分結(jié)晶必然導(dǎo)致溶質(zhì)在液、固相中的濃度變化，而固溶體的平衡結(jié)晶溫度則隨合金成分的不同而變化，進而引起過冷狀況變化。自己把圖畫上(共五個)假設(shè)液態(tài)金屬中僅擴散，即擴散不能充分進行。由圖（a）結(jié)晶的固

2、相成分總是低于平衡成分Co ，故將溶質(zhì)排到界面前沿，由于不能充分擴散，便在界面處產(chǎn)生溶質(zhì)濃度梯度薄層。結(jié)合圖（c）（d），固溶體平衡結(jié)晶溫度隨溶質(zhì)濃度的變化而變化。將實際溫度分布（b）與平衡結(jié)晶溫度分布（e）疊加，便在固液界面前一定范圍的液相中出現(xiàn)了過冷區(qū)域。平衡結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差為過冷度，這個過冷度是由于液相中成分變化引起的，故稱為成分過冷。成分過冷對晶體長大方式的影響：隨著成分過冷的增大，固溶體晶體由平面狀向胞狀、樹枝狀的形態(tài)發(fā)展成分過冷對鑄錠組織的影響：固溶體合金的鑄錠組織也是由表層細晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)組成。當溶質(zhì)含量固定時，隨著G/R的增加成分過冷區(qū)下降，鑄錠組織由等

3、軸晶向柱狀晶發(fā)展；當G/R固定時，隨著濃度的增加，成分過冷區(qū)增大，鑄錠組織由柱狀晶向等軸晶過度，有利于等軸晶形成。（注：液相中的 溫度梯度G越小 ，成長速度R和溶質(zhì)的濃度Co越大， 則有利于形成成分過冷。）第四章試述鐵碳合金平衡組織中鐵素體和滲碳體的形態(tài)、特征和數(shù)量對合金組織和性能的影響。從奧氏體中析出的鐵素體一般呈塊狀，而經(jīng)共析反應(yīng)生成的珠光體中的鐵素體，由于同滲碳體要相互制約，呈交替層片狀。而滲碳體由于生成的條件不同，使其形態(tài)變得十分復(fù)雜。當w(C)=0.0218%時，三次滲碳體從鐵素體中析出，沿晶界呈小片狀分布。共析滲碳體是經(jīng)共析反應(yīng)生成的，與鐵素體呈交替層片狀，而從奧氏體中析出的二次滲

4、碳體，則以網(wǎng)絡(luò)狀分布于奧氏體的晶界。共晶滲碳體是與奧氏體相關(guān)形成的，在萊氏體中為連續(xù)的基體，比較粗大，有時呈魚骨狀。一次滲碳體是從液相中直接形成的，呈規(guī)則的長條狀。隨含碳量的增加，鐵碳合金的組織變化順序為鐵素體是軟韌相，滲碳體是強硬相。隨含碳量增加，滲碳體逐漸增多，鐵素體逐漸減少，合金硬度升高，塑性、韌性下降；強度先上升，當w(C)=1%時強度達到最大值，之后隨含碳量增加，強度逐漸減小，這是因為w(C)1%時，脆性的二次滲碳體于晶界形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，使鋼的脆性大大增加。進行拉伸試驗時容易沿二次滲碳體處產(chǎn)生早期裂紋并發(fā)展至斷裂，使強度下降。因此，為了保證工業(yè)上使用的鐵碳合金具有適當?shù)乃苄院晚g性，合

5、金中滲碳體相的數(shù)量不應(yīng)過多。第六章多晶體塑性變形特點？1、不同時性：只有處在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先開動2、不均勻性：每個晶粒的變形量各不相同，而且由于晶界的強度高于晶內(nèi)，使得每一個晶粒內(nèi)部的變形也是不均勻的。3、協(xié)調(diào)性：多晶體的塑性變形是通過各晶粒的多系滑移來保證相互協(xié)調(diào)性。根據(jù)理論推算，每個晶粒至少需要有五個獨立滑移系。注：由協(xié)調(diào)性可知，滑移系較多的體心、面心立方通過多滑移表現(xiàn)出良好的塑性，而密排六方金屬滑移系少，晶粒間協(xié)調(diào)性差，故塑性變形能力低。試用多晶體塑性變形過程說明純金屬晶粒越細、強度越高、塑性越好的原因？1993、1997室溫變形時，由于晶界強度高于晶內(nèi)，所

6、以晶粒越細，單位體積內(nèi)所含晶界越多，強化效果越好。由Hall-Petch公式，s =0 + Kd(-1/2),晶粒直徑d越小，s就越高，這就是細晶強化。多晶體的每個晶粒都處在其他晶粒的包圍之中，變形不是孤立的，要求臨近的晶粒相互配合，協(xié)調(diào)已經(jīng)發(fā)生塑性變形的晶粒的形狀的改變。塑變一開始就必須是多系滑移。晶粒越細小，變形協(xié)調(diào)性越好，塑性也就越好。此外，晶粒越細小，位錯塞積引起的應(yīng)力集中越不嚴重，可以減緩裂紋的萌生，曲折的晶界不利于裂紋的擴展，有利于強度和塑性的提高。塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)與性能的影響？1996、2006組織結(jié)構(gòu)：1.形成纖維組織2.形成變形織構(gòu)3.亞結(jié)構(gòu)的細化：隨著變形量的增加，位

7、錯交織纏結(jié)，在晶粒內(nèi)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，叫形變胞4.點陣畸變嚴重：金屬在塑性變形中產(chǎn)生大量點陣缺陷（空位、間隙原子、位錯等），使點陣中的一部分原子偏離其平衡位置，而造成的晶格畸變。性能：1、 各向異性：形成了顯微組織和變形織構(gòu)。2、 形變強化：變形過程中位錯密度升高，導(dǎo)致形變胞的不斷形成和細化，對位錯的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用，使金屬的變形抗力顯著升高。3、 使金屬耐腐蝕性下降。塑性變形后的金屬隨著加熱溫度的升高和時間的延長，可能會發(fā)生組織性能變化規(guī)律（說明冷變形金屬在加熱過程中各階段組織與性能的變化。）回復(fù)：性能變化不大： 強度下降較少，塑性、韌性有所提高；組織無明顯變化，晶粒仍保持纖維狀或扁平狀

8、。再結(jié)晶：性能變化：性能恢復(fù)到冷變形前狀態(tài)；組織變化：碎化的、拉長的或壓扁的晶粒變成均勻細小的等軸晶粒結(jié)構(gòu)變化：晶格扭曲畸變消失，內(nèi)應(yīng)力消失。晶粒長大：發(fā)生二次再結(jié)晶：晶粒變得特別粗大性能惡化。再結(jié)晶溫度：經(jīng)過大量變形（70%）的金屬在約1h的時間保溫時間內(nèi)，能夠完成再結(jié)晶（再結(jié)晶體積分數(shù)95%）的最低加熱溫度。再結(jié)晶的溫度及影響因素（1）金屬冷變形量越大，再結(jié)晶溫度越低； （2）金屬純度越高再結(jié)晶溫度越低（3）金屬的原始晶粒尺寸越細，再結(jié)晶溫度越低（4）加熱時間和加熱速度：延長退火加熱保溫時間，可降低再結(jié)晶溫度；提高加熱速度，會使再結(jié)晶溫度升高。影響再結(jié)晶晶粒大小的因素1、變形程度2、原始晶

9、粒尺寸3、雜質(zhì)與合金元素4、變形溫度5、再結(jié)晶退火溫度臨界變形度及其在工業(yè)生產(chǎn)中的意義（臨界變形度對金屬再結(jié)晶后組織和性能的影響）當變形量很小時，由于儲存能很小，不足以引起再結(jié)晶，故晶粒度不改變當變形量達到某一數(shù)值（2%10%）時，再結(jié)晶的晶粒特別粗大，這樣的變形度稱為臨界變形度隨變形量增加，儲存能增大，導(dǎo)致再結(jié)晶形核率和長大速度都增加，但形核率增加得更快，使再結(jié)晶后晶粒變細當變形度達到一定程度后，再結(jié)晶晶粒大小基本保持不變當變形量大于70% 以后，金屬內(nèi)部產(chǎn)生織構(gòu)，再結(jié)晶晶粒容易長大。故生產(chǎn)中應(yīng)避免在臨界變形度范圍內(nèi)進行加工，以免再結(jié)晶晶粒粗大。熱加工（在再結(jié)晶溫度以上進行塑性變形）對金屬組

10、織與性能的影響？1994、2004、20051. 改善鑄錠和鋼坯的組織通過熱加工可以使鋼的組織缺陷得到明顯改善，使材料性能明顯提高。a.焊合氣孔和疏松，增加致密度；b.打碎粗大晶粒及粗大夾雜物，使之均勻分布；c.消除部分偏析，使化學(xué)成分較均勻。2. 形成纖維組織：在熱加工過程中鑄態(tài)金屬的偏析、夾雜物、第二相、晶界等逐漸沿變形方向延展，在宏觀工件上勾畫出一個個線條，這種組織也稱為纖維組織。金屬中纖維組織的形成使其機械性能呈現(xiàn)出各向異性，沿著流線方向比垂直于流線方向具有較高的機械性能。在制定熱加工工藝時，必須合理控制流線方向的分布情況，盡量使流線方向與應(yīng)力方向一致。3. 形成帶狀組織：復(fù)相合金中的

11、各個相，在熱加工時沿著變形方向交替地呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織。帶狀組織使金屬材料的機械性能產(chǎn)生方向性，特別是橫向的塑性韌性明顯降低，使材料的切削性能惡化。4. 晶粒大?。赫５臒峒庸た梢允咕Я＜毣?、均勻，以提高材料的性能。但晶粒能否細化取決于變形量、熱加工溫度、尤其是終鍛（軋）溫度及鍛（軋）后冷卻等因素。增大變形量，有利于獲得細晶粒，但要避免在臨界變形度范圍內(nèi)加工；變形量不要過大（90%），變形溫度不要太高，否則引起二次再結(jié)晶，造成晶粒異常粗大；合理控制終鍛（軋）溫度。優(yōu)質(zhì)冷拔鋼絲1100C斷裂的原因？冷拔鋼絲由于有加工硬化，故其強度較高，承載能力較強，當其被紅熱的鄂板加熱的時候，當溫

12、度上升到再結(jié)晶溫度以上，會發(fā)生再結(jié)晶，使得強度下降，不能承受鄂板重量，故會發(fā)生斷裂。區(qū)分以下幾個概念：結(jié)晶：金屬從液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程（有相變）重結(jié)晶：從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的過程（有相變）再結(jié)晶：當冷變形金屬的加熱溫度高于回復(fù)溫度時，在變形組織的基體上產(chǎn)生無畸變的晶核，并迅速長大成等軸晶粒，逐漸取代全部變形組織的過程。（不是相變過程，因為沒有新的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，在相變重結(jié)晶溫度以下）二次再結(jié)晶：晶粒長大時，加熱超過一定溫度或保溫時間過長，少數(shù)晶粒吞并周圍其它小晶粒急劇長大，它的尺寸很大，而其他晶粒仍細小，最后小晶粒被大晶粒吞并，整個金屬的晶粒都變得十分粗大，超過原始晶粒尺寸的上千倍，這種晶粒長大

13、稱為異常晶粒長大或二次再結(jié)晶。鋁的再結(jié)晶溫度為150C滑移：晶體的塑性變形是晶體的一部分相對于另一部分沿著某些晶面和晶向發(fā)生相對滑動的結(jié)果，這種變形方式稱為滑移。滑移面：原子排列最緊密的晶面；滑移方向：原子排列最密的晶向?；葡?= 一個滑移面 + 此面上的一個滑移方向其他條件相同時，面心立方結(jié)構(gòu)滑移系數(shù)目最多，滑移面上原子密排程度最大，變形協(xié)調(diào)性最好，故塑性最好，密排六方結(jié)構(gòu)滑移系數(shù)目太少，變形協(xié)調(diào)性最差，故塑性最差。第七章常溫下晶粒度對金屬性能有何影響？ 晶粒越細，金屬強度硬度越高，塑性韌性越好。試總結(jié)細化晶粒的工藝方法有哪些？1.鑄造工藝方法：增加過冷度（僅適用于小型鑄件）；變質(zhì)處理：促

14、進大量非均勻形核；震動攪拌：外界輸入能量，提供形核功；打碎枝晶，增加形核數(shù)目。2.變形方法：塑性變形可通過再結(jié)晶細化晶粒3.熱處理方法：如果有相變，可采用熱處理細化晶粒。主要是控制奧氏體化過程，對奧氏體晶粒度的控制：控制加熱溫度、加熱速度和保溫時間（采用快速加熱，短時保溫的方法）控制含碳量，并且加入阻礙奧氏體晶粒長大的合金元素。4.如果含較多合金元素，可通過第二相彌散分布細化晶粒。5.包晶轉(zhuǎn)變可以細化晶粒：包晶轉(zhuǎn)變前形成大量細小化合物，起非均勻形核作用，具有良好的細化晶粒效果。試述馬氏體相變的主要特征以及鋼中馬氏體具有高強度、高硬度的原因？固溶強化：過飽和的間隙原子C在相晶格中造成正方畸變，形

15、成強烈的應(yīng)力場，與位錯交互作用，阻礙位錯運動，從而提高馬氏體的硬度和強度。相變強化：馬氏體轉(zhuǎn)變時造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)，這些缺陷都將阻礙位錯運動，使馬氏體強化。時效強化：C原子和合金元素原子向位錯及其他晶體缺陷處擴散偏聚，或者以碳化物的形式彌散析出，釘軋位錯，阻礙位錯運動，從而造成時效強化。細晶強化：原A晶粒越細小，M板條束越細小，相界面越多，阻礙位錯運動，造成馬氏體強化。比較索氏體和回火索氏體在形成條件、組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別索氏體回火索氏體形成條件（650600C）過冷奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體高溫回火組織形態(tài)細片狀珠光體（等軸鐵素體基體上彌散的細顆粒狀滲碳體。）粒狀珠光體（多邊形鐵素體與

16、粗粒狀滲碳體的機械混合物）性能比回火索氏體硬度強度高，但是塑性韌性差，一般不用作成品具有強度、塑性和韌性都較好的綜合機械性能比較屈氏體和回火屈氏體在形成條件、組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別屈氏體回火屈氏體形成條件（600550C）過冷奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體中溫回火組織形態(tài)極細的珠光體細片狀珠光體（針狀鐵素體與細小的片狀或粒狀滲碳體的機械混合物）性能比回火屈氏體硬度強度高，塑性韌性不如回火屈氏體好高的彈性極限，強度、塑性、韌性也較好比較馬氏體和回火馬氏體在形成條件、組織形態(tài)與性能上的主要區(qū)別馬氏體回火馬氏體形成條件較低溫度下，奧氏體快速冷卻轉(zhuǎn)變馬氏體低溫回火組織形態(tài)板條：扁條狀片狀：針狀或竹葉狀針狀鐵素體

17、和彌散分布在馬氏體基體上的-碳化物的機械混合物，呈針葉狀性能具有很高的強度和硬度具有很高的強度和硬度，高耐磨性第八章高碳鋼在350C以下回火時，馬氏體分解后形成的相和-碳化物組成的復(fù)相組織稱為回火馬氏體。（高硬度、高耐磨性）淬火鋼在200300C回火時，殘余奧氏體分解為相和碳化物的機械混合物，稱為回火馬氏體或下貝氏體。回火溫度升高到400C時，馬氏體完全分解，由針狀相和與其無共格聯(lián)系的細小的粒狀與片狀滲碳體組成的機械混合物，稱為回火屈氏體。（高彈性極限）淬火鋼在500650C回火時，滲碳體聚集成較大的顆粒，同時馬氏體的針狀形態(tài)消失，形成多邊形的鐵素體，這種鐵素體與粒狀滲碳體的機械混合物，稱為回

18、火索氏體。（強度和韌性 良好配合）從過飽和固溶體中析出第二相（沉淀相）或形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)及亞穩(wěn)定過渡相的過程稱為脫溶。合金在脫溶過程中機械性能、物理性能、化學(xué)性能隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為時效。（必要條件：有溶解度變化，且固溶度隨溫度降低顯著減??；時效的實質(zhì)：過飽和固溶體的脫溶沉淀，時效硬化即脫溶沉淀引起的沉淀硬化）第九章目的應(yīng)用具體工藝參數(shù)完全退火細化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力和熱加工缺陷，降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性變形性能在中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄件和鍛、軋件中，消除其魏氏組織、晶粒粗大的過熱組織和帶狀組織注：切削前，鍛軋、焊接、澆注后加熱溫度：Ac3 + 2030。C保溫時間:取決于工件透燒和組織轉(zhuǎn)變所需要的時間冷卻方式：緩冷等溫退火縮短退火時間，有利于工件獲得均勻的組織和性能（自編）高碳鋼、合金工具鋼、高合金鋼小工件稍低于Ar1，等溫一定時間，空冷至室溫。不完全退火使珠光體片間距增大，硬度有所降低，內(nèi)應(yīng)力有所減少大批量生產(chǎn)的亞共析鋼鍛件Ac1Ac3（亞共析鋼）Ac1Accm（過共析鋼）保溫后緩冷球化退火使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體；降低硬度、改善切削加工性能，獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能，為淬火作組織準備。共析鋼、過共析鋼、合金工具鋼（注意：球化退火前，不允許有網(wǎng)狀碳化物，若有，先正火消除網(wǎng)狀碳化物，再球化退火）加熱溫度：Ac1 + 2030。C，不宜過高，隨爐加熱。