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:基本知識與基本概念題 （約30分）b:理論分析論述題（約60分）c:實際應(yīng)用題（約30分）d:計算與作圖題（約30分）試題形式a:選擇題b:判斷題c:簡答與計算d: 綜合題等樣題一、 選

2、擇題（在每小題的五個備選答案中，選出一個或一個以上正確的答案，將其標號填入括號內(nèi)。正確的答案沒有選全或選錯的，該題無分。）1. 與固溶體相比，金屬化合物的性能特點是( )。熔點高、硬度低； 硬度高、塑性高； 熔點高、硬度高；熔點高、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； 位于體心和棱邊中點； 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)，若改用四坐標軸的密勒指數(shù)標定，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( )。 強度、塑性均下降； 硬度升高、塑性下降; 硬度、塑性均下降; 強度、塑性均不變； 強度、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實際金屬一般表現(xiàn)出各向同性，這是因為實際金屬為( )。 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 ( )。 正火后進行； 淬火后進行； 是退火后進行； 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，冷卻時所形成的組織主要取決于( )。奧氏體化加熱溫度；冷卻時的轉(zhuǎn)變溫度；冷卻時的轉(zhuǎn)變時間；冷卻速度； 奧氏體化時的均勻化程度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，正確的在題前括號內(nèi)打“”，錯的打“×”。)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，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，回火馬氏體是機械混合物。6. ( ) 幾乎所有的鋼都會產(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、簡答與計算題1. 已知面心立方晶格的晶格常數(shù)為a，分別計算（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，標明每一階段該合金的顯微組織示意圖，并分別計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，基本知識和基本技能，并能靈活運用金屬學(xué)熱處理理論分析和解決工程實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（均勻化擴散、去應(yīng)力）機械加工 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）機械加工最終熱處理（淬火和回火、固溶和時效）精加工裝配 機器零件影響材料組織結(jié)構(gòu)工藝：鑄造、鍛造、熱處理強化理論：概念，機理、規(guī)律、方法、使用實際意義1固溶強化：概念：通過形成固溶體而產(chǎn)生晶格

11、畸變，使金屬強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化。機理：形成間隙式或置換式固溶體，均產(chǎn)生晶格畸變（點缺陷），阻礙位錯移動，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，固溶強化程度越大。方法：冶金（熔煉） 合金化使用實際意義：固溶強化是金屬強化的最基本方式。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)點強化：概念：通過在固溶體基體上彌散分布金屬化合物（第二相，正常價化合物、電子化合物、間隙相和間隙化合物），使金屬強度和硬度進一步提高的現(xiàn)象稱為第二相質(zhì)點強化。機理：相界面（面缺陷：共格、半共格、非共格相界）阻礙位錯移動，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)。使用實際意義：在固溶強化基礎(chǔ)上進一步強化金屬材料最常用方法。3細晶強化：概念：通過細化晶粒，增加單位體積中晶界的面積，使金屬強度和硬度進一步提高的現(xiàn)象稱為細晶強化。機理：晶界（取向差通常大于10°）（包括亞晶界：取向差通常小于于2°）阻礙位錯移動，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+（30-50）使用實際意義：使金屬材料的室溫強度和塑性韌性同步提高的唯一的強化方法，適于材料的各種加工工藝方法。4形變強化：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)象稱為形變強化或加工硬化。機理：隨著塑性變形的進行，位錯的密度不斷增加，位錯間產(chǎn)生交割、塞積、纏結(jié)，均阻礙位錯移動，引起變形抗力增加。規(guī)律：隨變形量（或位錯密度）增加而增強。方法：冷塑性變形（拉拔、沖壓、冷軋）使用實際意義：（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化的零件，這是金屬材料強化最有效的方法。5馬氏體相變強化：概念：鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻，在較低溫度下發(fā)生非擴散型相變生成馬氏體，使金屬的強度、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化。機理：包含了上述強化機制。規(guī)律：隨馬氏體含量的增加而增強。方法：淬火+回火使用實際意義：對鋼鐵材料而言，這是最常用的強化方法。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：其最外層的電子(價電子)數(shù)很少，一般為12個，不超過3個。結(jié)合力: (1)金屬鍵:共有價電子電子云鍵無方向性和飽和

15、性 (2) 離子鍵: 得失價電子正負離子 (3) 共價鍵: 共有電子對鍵有飽和性 (4) 范德瓦爾鍵 : 一個分子的正電荷部位與另一分子的負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、強度、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：當外部的溫度和壓強改變時，有些金屬

16、會由一種晶體結(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)、臺階長大：二維晶核、螺型位錯；正溫度梯度：平面狀界面、 負溫度梯度：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)的形成過程表層細晶區(qū)：當高溫液態(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，在此薄層中會形成大量的晶核，同時向各個方向生長，形成了表面細晶區(qū)。柱狀晶區(qū)：在表層細晶區(qū)形成的同時，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)細化：隨著變形量的增加，位錯交織纏結(jié)，在晶粒內(nèi)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，叫形變胞點陣畸變嚴重: 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：形變強化：變形過程中，位錯密度升高，導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細化，對位錯的滑移產(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間的延長，可能會發(fā)生組織性能變化規(guī)律回復(fù)： 強度下降較少，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