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(yè))

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(zhuān)業(yè)課成功的保證！希望這份資料，能夠照亮每一個(gè)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(guò)冷？畫(huà)圖說(shuō)明成分過(guò)冷是如何形成的？（以固相中無(wú)擴(kuò)散，液相中只有擴(kuò)散而無(wú)對(duì)流攪拌的情況為例說(shuō)明）并說(shuō)明成分過(guò)冷對(duì)晶體長(zhǎng)大方式及鑄錠組織的影響。成分過(guò)冷：實(shí)質(zhì)是液相成分變化引起過(guò)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(jìn)而引起過(guò)冷狀況變化。自己把圖畫(huà)上(共五個(gè))假設(shè)液態(tài)金屬中僅擴(kuò)散，即擴(kuò)散不能充分進(jìn)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?jǐn)U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(shí)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(guò)冷區(qū)域。平衡結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度之差為過(guò)冷度，這個(gè)過(guò)冷度是由于液相中成分變化引起的，故稱(chēng)為成分過(guò)冷。成分過(guò)冷對(duì)晶體長(zhǎng)大方式的影響：隨著成分過(guò)冷的增大，固溶體晶體由平面狀向胞狀、樹(shù)枝狀的形態(tài)發(fā)展成分過(guò)冷對(duì)鑄錠組織的影響：固溶體合金的鑄錠組織也是由表層細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、中心等軸晶區(qū)組成。當(dāng)溶質(zhì)含量固定時(shí)，隨著G/R的增加成分過(guò)冷區(qū)下降，鑄錠組織由等

3、軸晶向柱狀晶發(fā)展；當(dāng)G/R固定時(shí)，隨著濃度的增加，成分過(guò)冷區(qū)增大，鑄錠組織由柱狀晶向等軸晶過(guò)度，有利于等軸晶形成。（注：液相中的 溫度梯度G越小 ，成長(zhǎng)速度R和溶質(zhì)的濃度Co越大， 則有利于形成成分過(guò)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(duì)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(dāng)w(C)=0.0218%時(shí)，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(shí)呈魚(yú)骨狀。一次滲碳體是從液相中直接形成的，呈規(guī)則的長(zhǎng)條狀。隨含碳量的增加，鐵碳合金的組織變化順序?yàn)殍F素體是軟韌相，滲碳體是強(qiáng)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(qiáng)度先上升，當(dāng)w(C)=1%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，之后隨含碳量增加，強(qiáng)度逐漸減小，這是因?yàn)閣(C)1%時(shí)，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(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)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(qiáng)度下降。因此，為了保證工業(yè)上使用的鐵碳合金具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性，合

5、金中滲碳體相的數(shù)量不應(yīng)過(guò)多。第六章多晶體塑性變形特點(diǎn)？1、不同時(shí)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(kāi)動(dòng)2、不均勻性：每個(gè)晶粒的變形量各不相同，而且由于晶界的強(qiáng)度高于晶內(nèi)，使得每一個(gè)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(guò)各晶粒的多系滑移來(lái)保證相互協(xié)調(diào)性。根據(jù)理論推算，每個(gè)晶粒至少需要有五個(gè)獨(dú)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(guò)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(guò)程說(shuō)明純金屬晶粒越細(xì)、強(qiáng)度越高、塑性越好的原因？1993、1997室溫變形時(shí)，由于晶界強(qiáng)度高于晶內(nèi)，所

6、以晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)所含晶界越多，強(qiáng)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(xì)晶強(qiáng)化。多晶體的每個(gè)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(kāi)始就必須是多系滑移。晶粒越細(xì)小，變形協(xié)調(diào)性越好，塑性也就越好。此外，晶粒越細(xì)小，位錯(cuò)塞積引起的應(yīng)力集中越不嚴(yán)重，可以減緩裂紋的萌生，曲折的晶界不利于裂紋的擴(kuò)展，有利于強(qiáng)度和塑性的提高。塑性變形對(duì)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(xì)化：隨著變形量的增加，位

7、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4.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：1、 各向異性：形成了顯微組織和變形織構(gòu)。2、 形變強(qiáng)化：變形過(guò)程中位錯(cuò)密度升高，導(dǎo)致形變胞的不斷形成和細(xì)化，對(duì)位錯(cuò)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(shí)間的延長(zhǎng)，可能會(huì)發(fā)生組織性能變化規(guī)律（說(shuō)明冷變形金屬在加熱過(guò)程中各階段組織與性能的變化。）回復(fù)：性能變化不大： 強(qiáng)度下降較少，塑性、韌性有所提高；組織無(wú)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(zhǎng)的或壓扁的晶粒變成均勻細(xì)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(zhǎng)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(guò)大量變形（70%）的金屬在約1h的時(shí)間保溫時(shí)間內(nèi)，能夠完成再結(jié)晶（再結(jié)晶體積分?jǐn)?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(xì)，再結(jié)晶溫度越低（4）加熱時(shí)間和加熱速度：延長(zhǎng)退火加熱保溫時(shí)間，可降低再結(jié)晶溫度；提高加熱速度，會(huì)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(duì)金屬再結(jié)晶后組織和性能的影響）當(dāng)變形量很小時(shí)，由于儲(chǔ)存能很小，不足以引起再結(jié)晶，故晶粒度不改變當(dāng)變形量達(dá)到某一數(shù)值（2%10%）時(shí)，再結(jié)晶的晶粒特別粗大，這樣的變形度稱(chēng)為臨界變形度隨變形量增加，儲(chǔ)存能增大，導(dǎo)致再結(jié)晶形核率和長(zhǎng)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(xì)當(dāng)變形度達(dá)到一定程度后，再結(jié)晶晶粒大小基本保持不變當(dāng)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(zhǎng)大。故生產(chǎn)中應(yīng)避免在臨界變形度范圍內(nèi)進(jìn)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(jìn)行塑性變形）對(duì)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(guò)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(guò)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(huà)出一個(gè)個(gè)線條，這種組織也稱(chēng)為纖維組織。金屬中纖維組織的形成使其機(jī)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(jī)械性能。在制定熱加工工藝時(shí)，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(gè)相，在熱加工時(shí)沿著變形方向交替地呈帶狀分布，這種組織稱(chēng)為帶狀組織。帶狀組織使金屬材料的機(jī)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＜?xì)化、均勻，以提高材料的性能。但晶粒能否細(xì)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(xì)晶粒，但要避免在臨界變形度范圍內(nèi)加工；變形量不要過(guò)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(qiáng)度較高，承載能力較強(qiáng)，當(dāng)其被紅熱的鄂板加熱的時(shí)候，當(dāng)溫

12、度上升到再結(jié)晶溫度以上，會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，使得強(qiáng)度下降，不能承受鄂板重量，故會(huì)發(fā)生斷裂。區(qū)分以下幾個(gè)概念：結(jié)晶：金屬?gòu)囊合噢D(zhuǎn)變?yōu)榫w的過(guò)程（有相變）重結(jié)晶：從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的過(guò)程（有相變）再結(jié)晶：當(dāng)冷變形金屬的加熱溫度高于回復(fù)溫度時(shí)，在變形組織的基體上產(chǎn)生無(wú)畸變的晶核，并迅速長(zhǎng)大成等軸晶粒，逐漸取代全部變形組織的過(guò)程。（不是相變過(guò)程，因?yàn)闆](méi)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(zhǎng)大時(shí)，加熱超過(guò)一定溫度或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，少數(shù)晶粒吞并周?chē)渌【Я＜眲￠L(zhǎng)大，它的尺寸很大，而其他晶粒仍細(xì)小，最后小晶粒被大晶粒吞并，整個(gè)金屬的晶粒都變得十分粗大，超過(guò)原始晶粒尺寸的上千倍，這種晶粒長(zhǎng)大

13、稱(chēng)為異常晶粒長(zhǎng)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(duì)于另一部分沿著某些晶面和晶向發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的結(jié)果，這種變形方式稱(chēng)為滑移?；泼妫涸优帕凶罹o密的晶面；滑移方向：原子排列最密的晶向。滑移系 = 一個(gè)滑移面 + 此面上的一個(gè)滑移方向其他條件相同時(shí)，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(duì)金屬性能有何影響？ 晶粒越細(xì)，金屬?gòu)?qiáng)度硬度越高，塑性韌性越好。試總結(jié)細(xì)化晶粒的工藝方法有哪些？1.鑄造工藝方法：增加過(guò)冷度（僅適用于小型鑄件）；變質(zhì)處理：促

14、進(jìn)大量非均勻形核；震動(dòng)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(guò)再結(jié)晶細(xì)化晶粒3.熱處理方法：如果有相變，可采用熱處理細(xì)化晶粒。主要是控制奧氏體化過(guò)程，對(duì)奧氏體晶粒度的控制：控制加熱溫度、加熱速度和保溫時(shí)間（采用快速加熱，短時(shí)保溫的方法）控制含碳量，并且加入阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的合金元素。4.如果含較多合金元素，可通過(guò)第二相彌散分布細(xì)化晶粒。5.包晶轉(zhuǎn)變可以細(xì)化晶粒：包晶轉(zhuǎn)變前形成大量細(xì)小化合物，起非均勻形核作用，具有良好的細(xì)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(qiáng)度、高硬度的原因？固溶強(qiáng)化：過(guò)飽和的間隙原子C在相晶格中造成正方畸變，形

15、成強(qiáng)烈的應(yīng)力場(chǎng)，與位錯(cuò)交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高馬氏體的硬度和強(qiáng)度。相變強(qiáng)化：馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)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(cuò)運(yùn)動(dòng)，使馬氏體強(qiáng)化。時(shí)效強(qiáng)化：C原子和合金元素原子向位錯(cuò)及其他晶體缺陷處擴(kuò)散偏聚，或者以碳化物的形式彌散析出，釘軋位錯(cuò)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而造成時(shí)效強(qiáng)化。細(xì)晶強(qiáng)化：原A晶粒越細(xì)小，M板條束越細(xì)小，相界面越多，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，造成馬氏體強(qiáng)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(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體高溫回火組織形態(tài)細(xì)片狀珠光體（等軸鐵素體基體上彌散的細(xì)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(jī)械混合物）性能比回火索氏體硬度強(qiáng)度高，但是塑性韌性差，一般不用作成品具有強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合機(jī)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(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體中溫回火組織形態(tài)極細(xì)的珠光體細(xì)片狀珠光體（針狀鐵素體與細(xì)小的片狀或粒狀滲碳體的機(jī)械混合物）性能比回火屈氏體硬度強(qiáng)度高，塑性韌性不如回火屈氏體好高的彈性極限，強(qiáng)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(jī)械混合物，呈針葉狀性能具有很高的強(qiáng)度和硬度具有很高的強(qiáng)度和硬度，高耐磨性第八章高碳鋼在350C以下回火時(shí)，馬氏體分解后形成的相和-碳化物組成的復(fù)相組織稱(chēng)為回火馬氏體。（高硬度、高耐磨性）淬火鋼在200300C回火時(shí)，殘余奧氏體分解為相和碳化物的機(jī)械混合物，稱(chēng)為回火馬氏體或下貝氏體?；鼗饻囟壬叩?00C時(shí)，馬氏體完全分解，由針狀相和與其無(wú)共格聯(lián)系的細(xì)小的粒狀與片狀滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱(chēng)為回火屈氏體。（高彈性極限）淬火鋼在500650C回火時(shí)，滲碳體聚集成較大的顆粒，同時(shí)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(jī)械混合物，稱(chēng)為回

18、火索氏體。（強(qiáng)度和韌性 良好配合）從過(guò)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(guò)渡相的過(guò)程稱(chēng)為脫溶。合金在脫溶過(guò)程中機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效。（必要條件：有溶解度變化，且固溶度隨溫度降低顯著減??；時(shí)效的實(shí)質(zhì)：過(guò)飽和固溶體的脫溶沉淀，時(shí)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(xì)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(guò)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(shí)間:取決于工件透燒和組織轉(zhuǎn)變所需要的時(shí)間冷卻方式：緩冷等溫退火縮短退火時(shí)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(shí)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(guò)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(zhǔn)備。共析鋼、過(guò)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(guò)高，隨爐加熱。