哈工大金屬學(xué)與熱處理復(fù)習(xí)資料

PAGEPAGE6/10★課程考試大綱要求考試內(nèi)容金屬學(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）熱處理原理及工藝a:b: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:b:c:簡(jiǎn)答與計(jì)算d:綜合題等★樣題一、選擇題（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(méi)有選全或選錯(cuò)的，該題無(wú)分。）1.與固溶體相比，金屬化合物的性能特點(diǎn)( 。①熔點(diǎn)高、硬度低；②硬度高、塑性高；③熔點(diǎn)高、硬度高；④熔點(diǎn)高、塑性低；⑤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( ①是不對(duì)稱的； ②是對(duì)稱的； ③位于面心和棱邊中點(diǎn)；3④位于體心和棱邊中點(diǎn)；⑤3奧氏體( 。①碳在γ-Fe中的間隙固溶體;②碳在α-Fe中的間隙固溶體;③碳在α-Fe中的有限固溶體;④碳在γ-Fe中的置換固溶體；⑤碳在α-Fe中的有序固溶體滲碳體是一種( 。①間隙相；②金屬化合物；③正常價(jià)化合物；④電子化合物；⑤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( 。 ①2110；②1120；③1210；④2110；⑤10106．晶(10(111所在晶帶其帶軸指( 。①110；②110；③011；④011；⑤101在室溫平衡狀態(tài)下，碳鋼的含碳量超過(guò)0.9%后，隨著含碳量增加，其()。①④強(qiáng)度、塑性均下降；強(qiáng)度、塑性均不變；②硬度升高、塑性下降;⑤強(qiáng)度、塑性均不確定③硬度、塑性均下降;共晶成分的合金通常具有如下特性( 。①鑄造性能; ②鍛造性能; ③焊接性能;④熱處理性能好；⑤機(jī)械加工性能好鋼的淬透性取決于( 。①淬火冷卻速; ②鋼的臨界冷卻速; ③工件的尺寸、形狀；④淬火介質(zhì)； ⑤奧氏體的穩(wěn)定性淬+高溫回火被稱為( 。①時(shí)效處理；②變質(zhì)處理；③調(diào)質(zhì)處理；④固溶處理；⑤均勻化處理鐵素體在加熱到A3溫度時(shí)將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這種轉(zhuǎn)變稱( 。①同素異晶轉(zhuǎn)變；②再結(jié)晶;③結(jié)晶；④回復(fù)；⑤重結(jié)晶下貝氏體是( 。①過(guò)飽和的α固溶體；②過(guò)飽和的α固溶體和碳化物組成的復(fù)相組織；③呈現(xiàn)羽毛狀； ④呈現(xiàn)板條狀； ⑤呈現(xiàn)竹葉狀鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有( 。①滲碳; ②珠光; ③鐵素; ④萊氏體；⑤馬氏體實(shí)際金屬一般表現(xiàn)出各向同性，這是因?yàn)閷?shí)際金屬( 。①固溶體；②單晶體；③理想晶體；④多晶體；⑤金屬化合物合金元素碳溶入鐵素體，將引起鐵素體( 。①晶格畸變；②固溶強(qiáng)化； ③韌性提高；④硬度提高；⑤塑性下降通常情況下，隨回火溫度提高，淬火鋼的( 。①?gòu)?qiáng)度下降；②硬度下降；③塑性提高；④韌性基本不變；⑤硬度變化較小完全退火主要適用于( 。①亞共析鋼；②共析鋼；③過(guò)共析鋼；④非鐵合金；⑤鑄鐵合金鋼的回火處理工藝是( 。①正火后進(jìn)行； ②淬火后進(jìn)行； ③是退火后進(jìn)行；④預(yù)備熱處理工序⑤最終熱處理工序共析碳鋼加熱轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，冷卻時(shí)所形成的組織主要取決于( )。①奧氏體化加熱溫度；②冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變溫度；③冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變時(shí)間；④冷卻速度； ⑤奧氏體化時(shí)的均勻化程度馬氏體的硬度主要取決于①馬氏體的亞結(jié); ②馬氏體相變的起始溫; ③馬氏體相變的終了溫; ④馬體的正方度；⑤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(guò)冷度越大，晶體生長(zhǎng)速度越快，晶粒長(zhǎng)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。( )馬氏體是機(jī)械混合物。( )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(jiǎn)答與計(jì)算題已知面心立方晶格的晶格常數(shù)為，分別計(jì)算10（11）和11）100110111〕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(zhǎng)度排列原子的個(gè)數(shù)（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。簡(jiǎn)述金屬塑性變形后組織和性能的變化。簡(jiǎn)述板條馬氏體具有高強(qiáng)度的原因。什么是成分過(guò)冷？畫(huà)出示意圖分析成分過(guò)冷的形成錠組織的影響。1．四、綜合題（20分）Fe-FeC

1.2%的碳鋼合金平衡結(jié)晶過(guò)程，畫(huà)出冷3 C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(duì)含量（10分）圖2O。圖2三元共晶合金相圖的投影圖綜合題甲乙兩廠都生產(chǎn)同一種軸類(lèi)零件，均選用45（含有0.45%C，

=810℃）,硬度要求3220～240HB質(zhì)處理工藝參數(shù)（包括加熱溫度、冷卻方式，并分析甲、乙兩廠產(chǎn)品的組織和性能差別。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：熟悉常用術(shù)語(yǔ)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(guò)程：1.澆鑄（鑄件）→退火（均勻化擴(kuò)散、去應(yīng)力）→機(jī)械加工1.澆鑄（鑄件）→退火（均勻化擴(kuò)散、去應(yīng)力）→機(jī)械加工①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(lái)衡量。②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(lái)衡量材料的焊接性能。③機(jī)械加工:采用切削加工（如車(chē)、銑、鉗、刨、鏜、磨等）使固態(tài)材料成型，通常用材料的硬度來(lái)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2.澆鑄（鑄錠）→（塑性加工）拉拔→中間退火→拉拔→去應(yīng)力退火熱處理:（高于再結(jié)晶溫度）3.3.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★★1．固溶強(qiáng)化：概念：通過(guò)形成固溶體而產(chǎn)生晶格畸變，使金屬?gòu)?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?gòu)?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。22．第二相質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化：（間隙相和間隙化合物，使金屬?gòu)?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（多少）和彌散度增大而增加（>>非共格相界（1）沉淀：從過(guò)飽和固溶體中析出（）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。33．細(xì)晶強(qiáng)化：概念：通過(guò)細(xì)化晶粒，增加單位體積中晶界的面積，使金屬?gòu)?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1°（包括亞晶界：取向差通常小于于°）阻礙位錯(cuò)移動(dòng)，引起變形抗力增加。規(guī)律（霍規(guī)律（霍派奇公式） 0kd（1）鑄件：增大過(guò)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(kāi)臨界變形度，T再結(jié)晶30-5℃鍛件：控制扎制（熱加工，成形，改善鑄態(tài)組織缺陷）（奧氏體化）料的各種加工工藝方法。44．形變強(qiáng)化：塑性、韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化或加工硬化。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）（1）使冷變形成形成為可能（2）提高了構(gòu)件服役的安全性（3）對(duì)不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化的零件，這是金屬材料強(qiáng)化最有效的方法。55．馬氏體相變強(qiáng)化：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(duì)鋼鐵材料而言，這是最常用的強(qiáng)化方法。第一章展性、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1～2個(gè)，不超過(guò)3個(gè)?！锝Y(jié)合力:(1)金屬鍵:共有價(jià)電子→電子云→鍵無(wú)方向性和飽和性離子: 得失價(jià)電子→正負(fù)離子共價(jià): 共有電子對(duì)→鍵有飽和性力相引而結(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?！锞лS：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。kukkuk12lvw1l2hh2l1l2h1h2k1k12（hkl);(hkl)

uvw111 222★六方晶系的晶向指數(shù)密勒指數(shù)uu1V)33t(uv)wWv1U)PAGEPAGE10/10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(guò)程。GGLmTTm微觀過(guò)程：形核和長(zhǎng)大影響金屬結(jié)晶過(guò)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(zhǎng)大；光滑界面(杰克遜因子>5)、臺(tái)階長(zhǎng)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(shù)枝狀第三章：二元相圖勻晶相圖：固溶體合金，適于變形成形選擇性結(jié)晶規(guī)律：成分過(guò)冷：正溫度梯度下可能長(zhǎng)成樹(shù)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(zhǎng)，使共晶組織特征消失包晶相圖：鑄錠三晶區(qū)的形成過(guò)程同時(shí)向各個(gè)方向生長(zhǎng)，形成了表面細(xì)晶區(qū)。沿沿模壁方向過(guò)冷度迅速減小度趨于一致，從而晶核長(zhǎng)大成等軸晶。第四章.分析碳鐵碳合金（鋼、鐵）的平衡結(jié)晶過(guò)程，畫(huà)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(duì)含量。第五章：相律：f=c-p+2組織轉(zhuǎn)變過(guò)程（一般了解）第六章：滑移系概念：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: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)等的晶格畸變。性能：形變強(qiáng)化：變形過(guò)程中，位錯(cuò)密度升高，導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細(xì)化，對(duì)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(zhǎng)，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(zhǎng)大：性能惡化。再結(jié)晶的溫度及影響因素1）