哈工大考研熱處理大綱及樣題

1、課程考試大綱要求考試內(nèi)容1）金屬學(xué)理論a:金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)及晶體缺陷b:純金屬的結(jié)晶理論c:二元合金相圖及二元合金的結(jié)晶d:鐵碳合金及Fe-Fe3C相圖e:三元合金相圖f:金屬的塑性變形理論及冷變形金屬加熱時(shí)的組織性能變化（前六章，去掉6.7節(jié) 超塑性）2）熱處理原理及工藝a:鋼的加熱相變理論b:鋼的冷卻相變理論c:回火轉(zhuǎn)變理論d:合金的時(shí)效及調(diào)幅分解e:鋼的普通熱處理工藝及鋼的淬透性（后三章）題型結(jié)構(gòu)a:基本知識(shí)與基本概念題 （約30分）b:理論分析論述題（約60分）c:實(shí)際應(yīng)用題（約30分）d:計(jì)算與作圖題（約30分）試題形式a:選擇題b:判斷題c:簡答與計(jì)算d: 綜合題等樣題一、 選

2、擇題（在每小題的五個(gè)備選答案中，選出一個(gè)或一個(gè)以上正確的答案，將其標(biāo)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)。正確的答案沒有選全或選錯(cuò)的，該題無分。）1. 與固溶體相比，金屬化合物的性能特點(diǎn)是( )。熔點(diǎn)高、硬度低； 硬度高、塑性高； 熔點(diǎn)高、硬度高；熔點(diǎn)高、塑性低； 硬度低、塑性高2若體心立方晶胞的晶格常數(shù)為a, 則其八面體間隙 ( )。 是不對稱的； 是對稱的； 位于面心和棱邊中點(diǎn)； 位于體心和棱邊中點(diǎn)； 半徑為3奧氏體是( )。 碳在- Fe 中的間隙固溶體; 碳在- Fe 中的間隙固溶體; 碳在- Fe 中的有限固溶體; 碳在- Fe 中的置換固溶體；碳在- Fe 中的有序固溶體4滲碳體是一種 ( )。 間隙相；

3、 金屬化合物； 正常價(jià)化合物； 電子化合物； 間隙化合物5六方晶系的100晶向指數(shù)，若改用四坐標(biāo)軸的密勒指數(shù)標(biāo)定，可表示為( )。 ； ； ； ； 6晶面(110)和(111)所在的晶帶，其晶帶軸的指數(shù)為( )。 ； ； ； ； 7在室溫平衡狀態(tài)下，碳鋼的含碳量超過0.9%后，隨著含碳量增加，其( )。 強(qiáng)度、塑性均下降； 硬度升高、塑性下降; 硬度、塑性均下降; 強(qiáng)度、塑性均不變； 強(qiáng)度、塑性均不確定8. 共晶成分的合金通常具有如下特性 ( )。 鑄造性能好; 鍛造性能好; 焊接性能好; 熱處理性能好； 機(jī)械加工性能好9. 鋼的淬透性取決于 ( )。 淬火冷卻速度; 鋼的臨界冷卻速度; 工件

4、的尺寸、形狀； 淬火介質(zhì)； 奧氏體的穩(wěn)定性10淬火+高溫回火被稱為 ( )。 時(shí)效處理； 變質(zhì)處理； 調(diào)質(zhì)處理； 固溶處理； 均勻化處理11鐵素體在加熱到A3溫度時(shí)將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這種轉(zhuǎn)變稱為( )。 同素異晶轉(zhuǎn)變； 再結(jié)晶; 結(jié)晶； 回復(fù)； 重結(jié)晶12下貝氏體是 ( )。 過飽和的固溶體； 過飽和的固溶體和碳化物組成的復(fù)相組織； 呈現(xiàn)羽毛狀； 呈現(xiàn)板條狀； 呈現(xiàn)竹葉狀13 鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無( )。 滲碳體; 珠光體; 鐵素體; 萊氏體； 馬氏體14實(shí)際金屬一般表現(xiàn)出各向同性，這是因?yàn)閷?shí)際金屬為( )。 固溶體； 單晶體； 理想晶體；  多晶體； 金屬化合物15. 合金元素碳

5、溶入鐵素體，將引起鐵素體 ( )。晶格畸變； 固溶強(qiáng)化； 韌性提高； 硬度提高； 塑性下降 16. 通常情況下，隨回火溫度提高，淬火鋼的 ( )。強(qiáng)度下降；硬度下降；塑性提高；韌性基本不變； 硬度變化較小17. 完全退火主要適用于 ( )。 亞共析鋼；共析鋼；過共析鋼； 非鐵合金； 鑄鐵合金 18鋼的回火處理工藝是 ( )。 正火后進(jìn)行； 淬火后進(jìn)行； 是退火后進(jìn)行； 預(yù)備熱處理工序 最終熱處理工序 19共析碳鋼加熱轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，冷卻時(shí)所形成的組織主要取決于( )。奧氏體化加熱溫度；冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變溫度；冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變時(shí)間；冷卻速度； 奧氏體化時(shí)的均勻化程度20馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)

6、; 馬氏體相變的起始溫度; 馬氏體相變的終了溫度; 馬氏體的正方度； 馬氏體的含碳量二、判斷題(判斷下列各小題，正確的在題前括號(hào)內(nèi)打“”，錯(cuò)的打“×”。)1.（ ）過冷度越大，晶體生長速度越快，晶粒長得越粗大。 2.（ ）晶界處原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故其腐蝕速度一般都比晶內(nèi)快。3.（ ）微觀內(nèi)應(yīng)力是由于塑性變形時(shí)，工件各部分之間的變形不均性所產(chǎn)生的。 4.（ ）回復(fù)可使冷變形金屬的加工硬化效果及內(nèi)應(yīng)力消除。 5. ( ) 馬氏體與回火馬氏體的一個(gè)重要區(qū)別在于：馬氏體是含碳的過飽和固溶體，回火馬氏體是機(jī)械混合物。6. ( ) 幾乎所有的鋼都會(huì)產(chǎn)生第一類回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以

7、避免此類脆性。7（ ） 回火索氏體與索氏體相比有更好的綜合力學(xué)性能。8（ ） 淬透性好的鋼，其淬硬性也高。三、簡答與計(jì)算題1. 已知面心立方晶格的晶格常數(shù)為a，分別計(jì)算（100）、（110）和（111）晶面的晶面間距；并求出100、110和111晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指該晶向上單位長度排列原子的個(gè)數(shù)）；寫出面心立方結(jié)構(gòu)的滑移面和滑移方向，并說明原因（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。2. 簡述金屬塑性變形后組織和性能的變化。3. 簡述板條馬氏體具有高強(qiáng)度的原因。4.什么是成分過冷？畫出示意圖分析成分過冷的形成，并說明成分過冷對晶體長大方式及鑄錠組織的影響。1四、綜合題（20分

8、）1 畫出Fe-Fe3C相圖的示意圖，分析含碳量的碳鋼合金平衡結(jié)晶過程，畫出冷卻曲線，標(biāo)明每一階段該合金的顯微組織示意圖，并分別計(jì)算室溫下該合金的相組成物及組織組成物的相對含量（10分）2 圖2為組元在固態(tài)下互不溶解的三元共晶合金相圖的投影圖,分析O點(diǎn)成分合金的平衡結(jié)晶過程及室溫組織,并寫出該合金在室溫下組織組成物的相對含量表達(dá)式（10分）。圖2 三元共晶合金相圖的投影圖綜合題3 甲乙兩廠都生產(chǎn)同一種軸類零件，均選用45鋼（含有0.45%C， AC3=810）,硬度要求220240HB，甲廠采用正火，乙廠采用調(diào)質(zhì)處理，均能達(dá)到硬度要求，試制定正火和調(diào)質(zhì)處理工藝參數(shù)（包括加熱溫度、冷卻方式），并

9、分析甲、乙兩廠產(chǎn)品的組織和性能差別。4. 歸納細(xì)化合金晶粒組織的熱加工工藝方法 （15分）；考試要求：要求考生全面、系統(tǒng)地掌握“金屬學(xué)與熱處理”課程的基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)和基本技能，并能靈活運(yùn)用金屬學(xué)熱處理理論分析和解決工程實(shí)際的問題的綜合能力。熟悉常用術(shù)語和基本概念，掌握金屬材料主要熱加工工藝原理, 并能制定常規(guī)熱處理工藝。 本課程所涉及的基本概念、基本理論總結(jié)歸納如下：加工工藝過程：1. 澆鑄（鑄件）退火（均勻化擴(kuò)散、去應(yīng)力）機(jī)械加工 氣缸鑄造：將液態(tài)材料（如金屬、塑料等）注入模具中的成型方法。鑄造性能主要用材料的流動(dòng)性來衡量。焊接和膠接:將分離的部件連接到一起的成型方法. 通常用可焊性來衡

10、量材料的焊接性能。機(jī)械加工: 采用切削加工（如車、銑、鉗、刨、鏜、磨等）使固態(tài)材料成型，通常用材料的硬度來衡量其機(jī)械加工性能。2. 澆鑄（鑄錠）（塑性加工）拉拔中間退火拉拔去應(yīng)力退火 鋼絲繩熱處理: 通過對材料加熱(加熱溫度通常在熔點(diǎn)以下)、保溫和冷卻來調(diào)整其性能的工藝方法。塑性加工：鍛、拉、擠、軋、彎 ；包括兩類：冷變形，熱加工（高于再結(jié)晶溫度）3. 澆鑄（鑄錠）（塑性加工）鍛造預(yù)備熱處理（正火或退火）機(jī)械加工最終熱處理（淬火和回火、固溶和時(shí)效）精加工裝配 機(jī)器零件影響材料組織結(jié)構(gòu)工藝：鑄造、鍛造、熱處理強(qiáng)化理論：概念，機(jī)理、規(guī)律、方法、使用實(shí)際意義1固溶強(qiáng)化：概念：通過形成固溶體而產(chǎn)生晶格

11、畸變，使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。機(jī)理：形成間隙式或置換式固溶體，均產(chǎn)生晶格畸變（點(diǎn)缺陷），阻礙位錯(cuò)移動(dòng)，引起變形抗力增加。規(guī)律：隨固溶度而增大。固溶度越大，晶格畸變比率越大，固溶強(qiáng)化程度越大。方法：冶金（熔煉） 合金化使用實(shí)際意義：固溶強(qiáng)化是金屬強(qiáng)化的最基本方式。固溶體的綜合力學(xué)性能較好，常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。2第二相質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化：概念：通過在固溶體基體上彌散分布金屬化合物（第二相，正常價(jià)化合物、電子化合物、間隙相和間隙化合物），使金屬強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高的現(xiàn)象稱為第二相質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化。機(jī)理：相界面（面缺陷：共格、半共格、非共格相界）阻礙位錯(cuò)移動(dòng)，引起變形抗力增加。規(guī)律：隨第二相的密度（

12、多少）和彌散度增大而增加。（種類共格>半共格>非共格相界）方法：（1）沉淀：從過飽和固溶體中析出。（2）粉末冶金：粉末混合燒結(jié)。使用實(shí)際意義：在固溶強(qiáng)化基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化金屬材料最常用方法。3細(xì)晶強(qiáng)化：概念：通過細(xì)化晶粒，增加單位體積中晶界的面積，使金屬強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高的現(xiàn)象稱為細(xì)晶強(qiáng)化。機(jī)理：晶界（取向差通常大于10°）（包括亞晶界：取向差通常小于于2°）阻礙位錯(cuò)移動(dòng)，引起變形抗力增加。規(guī)律：（霍爾-派奇公式）方法：（1）鑄件：增大過冷度；變質(zhì)處理；攪拌、振動(dòng)和超聲波。 （2）冷變形+中間退火：控制冷變形量和退火溫度，避開臨界變形度， （3）鍛件：控制扎制（

13、熱加工，成形，改善鑄態(tài)組織缺陷） （4） 熱處理件：控制奧氏體晶粒度，加熱（奧氏體化）溫度，相變點(diǎn)+（30-50）使用實(shí)際意義：使金屬材料的室溫強(qiáng)度和塑性韌性同步提高的唯一的強(qiáng)化方法，適于材料的各種加工工藝方法。4形變強(qiáng)化：概念：金屬在塑性變形過程中，隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度顯著升高，而塑性、韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化或加工硬化。機(jī)理：隨著塑性變形的進(jìn)行，位錯(cuò)的密度不斷增加，位錯(cuò)間產(chǎn)生交割、塞積、纏結(jié)，均阻礙位錯(cuò)移動(dòng)，引起變形抗力增加。規(guī)律：隨變形量（或位錯(cuò)密度）增加而增強(qiáng)。方法：冷塑性變形（拉拔、沖壓、冷軋）使用實(shí)際意義：（1）使冷變形成形成為可能；（2）提高了構(gòu)件服役的安全

14、性。（3）對不能通過熱處理強(qiáng)化的零件，這是金屬材料強(qiáng)化最有效的方法。5馬氏體相變強(qiáng)化：概念：鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻，在較低溫度下發(fā)生非擴(kuò)散型相變生成馬氏體，使金屬的強(qiáng)度、硬度顯著升高，而塑性、韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為馬氏體相變強(qiáng)化。機(jī)理：包含了上述強(qiáng)化機(jī)制。規(guī)律：隨馬氏體含量的增加而增強(qiáng)。方法：淬火+回火使用實(shí)際意義：對鋼鐵材料而言，這是最常用的強(qiáng)化方法。第一章金屬的定義：金屬是具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì), 通常具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、高的密度和高的光澤金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其最外層的電子(價(jià)電子)數(shù)很少，一般為12個(gè)，不超過3個(gè)。結(jié)合力: (1)金屬鍵:共有價(jià)電子電子云鍵無方向性和飽和

15、性 (2) 離子鍵: 得失價(jià)電子正負(fù)離子 (3) 共價(jià)鍵: 共有電子對鍵有飽和性 (4) 范德瓦爾鍵 : 一個(gè)分子的正電荷部位與另一分子的負(fù)電荷部位間以微弱靜電引力相引而結(jié)合在一起稱為分子鍵 金屬的鍵能 熔點(diǎn)、強(qiáng)度、模量也越高；原子半徑熱膨脹系數(shù)小 影響置換式固溶體溶解度的因素有：（1）尺寸差（2）電負(fù)性差（3）電子濃度（4）晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系晶向、晶面晶面及晶向的原子密度不同晶體結(jié)構(gòu)中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列緊密程度是不一樣的。晶帶軸：平行于或者相交于同一直線的一組晶面組成一個(gè)晶帶，而該直線叫做晶帶軸。 六方晶系的晶向指數(shù)密勒指數(shù)多晶型轉(zhuǎn)變：當(dāng)外部的溫度和壓強(qiáng)改變時(shí)，有些金屬

16、會(huì)由一種晶體結(jié)構(gòu)向另一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，稱之為多晶型轉(zhuǎn)變，又稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（重結(jié)晶，二次結(jié)晶）第二章：凝固：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。結(jié)晶：結(jié)晶是指從原子不規(guī)則排列的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的晶體狀態(tài)的過程。宏觀現(xiàn)象：過冷 熱力學(xué)條件：微觀過程：形核和長大影響金屬結(jié)晶過冷度的因素：（1）金屬的本性（2）金屬的純度（3）冷卻速度； （4）鑄造模具所用材料形核方式：均勻與非均勻液固界面的微觀結(jié)構(gòu)：具有粗糙界面(杰克遜因子<2)：垂直方式長大； 光滑界面(杰克遜因子>5)、臺(tái)階長大：二維晶核、螺型位錯(cuò)；正溫度梯度：平面狀界面、 負(fù)溫度梯度：樹枝狀第三章：二元相圖勻晶相圖：固溶體合金，適于

17、變形成形選擇性結(jié)晶規(guī)律：不平衡結(jié)晶:成分偏析成分過冷：正溫度梯度下可能長成樹枝晶共晶相圖：適于鑄造成形偽共晶：由非共晶成分的合金所得到的共晶組織離異共晶：共晶體中的一相依附于先析出相生長，使共晶組織特征消失包晶相圖：鑄錠三晶區(qū)的形成過程表層細(xì)晶區(qū)：當(dāng)高溫液態(tài)金屬倒入鑄模后，靠近模壁一層的液體產(chǎn)生較大的過冷，結(jié)晶先從鑄模壁開始，并且模壁可以作為非均勻形核的基底，因此，在此薄層中會(huì)形成大量的晶核，同時(shí)向各個(gè)方向生長，形成了表面細(xì)晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：在表層細(xì)晶區(qū)形成的同時(shí)，鑄模溫度迅速升高，液態(tài)金屬冷卻速度減慢，結(jié)晶前沿沿模壁方向過冷度迅速減小，只有垂直模壁方向上得散熱最快，因而，晶體沿垂直與模壁方向生

18、長而形成柱狀晶。中心等軸晶區(qū)：隨著柱狀晶的生長，中心部位的液體溫度分布逐漸趨于平緩，各向的散熱速度趨于一致，從而晶核長大成等軸晶。第四章.分析碳鐵碳合金（鋼、鐵）的平衡結(jié)晶過程，畫出組織示意圖。相：鐵素體、奧氏體、滲碳體（共晶滲碳體、一次滲碳體，二次滲碳體、共析滲碳體）、液相組織：鐵素體、奧氏體、珠光體、萊氏體計(jì)算相組成與組織組成物相對含量。第五章：相律：f=c - p+2組織轉(zhuǎn)變過程（一般了解）第六章：滑移系概念：冷塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律：組織結(jié)構(gòu) 形成纖維組織形成形變織構(gòu)亞結(jié)構(gòu)細(xì)化：隨著變形量的增加，位錯(cuò)交織纏結(jié)，在晶粒內(nèi)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，叫形變胞點(diǎn)陣畸變嚴(yán)重: 金屬在塑性變形中產(chǎn)生大量點(diǎn)陣缺陷（空位、間隙原子、位錯(cuò)等），使點(diǎn)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：形變強(qiáng)化：變形過程中，位錯(cuò)密度升高，導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細(xì)化，對位錯(cuò)的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用各向異性：形成了纖維組織和變形織構(gòu)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(shí)間的延長，可能會(huì)發(fā)生組織性能變化規(guī)律回復(fù)： 強(qiáng)度下降較少，塑性、韌性提高。再結(jié)晶：性能恢復(fù)到冷塑性變形前的性能。晶粒長大：性能惡化。再結(jié)晶的溫度及影響因素（1）純度越高