哈工大考研金屬學(xué)與熱處理原理重點最權(quán)威總結(jié)

★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：★（重中之重）★★加工工藝過程：氣缸澆鑄（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。澆鑄（鑄錠）一（塑性加工）拉拔一中間退火一拉拔一去應(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）澆鑄（鑄錠）一（塑性加工）鍛造一預(yù)備熱處理（正火或退火）一機(jī)械加工一最終熱處理（淬火和回火、固溶和時效）一精加工一裝配機(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、使用實際意義固溶強(qiáng)化：概念：通過形成固溶體而產(chǎn)生晶格畸變，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(qiáng)化程度越大。方法：冶金（熔煉）f合金化使用實際意義：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。第二相質(zhì)點強(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）阻礙位錯移動，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。（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(qiáng)化基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化金屬材料最常用方法。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，L*品+〔30-50）°C（3）鍛件：控制扎制（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）C使用實際意義：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。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(qiáng)。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。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：其最外層的電子（價電子）數(shù)很少，一般為1?2個，不超過3個?！锝Y(jié)合力：（1）金屬鍵:共有價電子…電子云一鍵無方向性和飽和性（2）離子鍵：得失價電子一正負(fù)離子（3）共價鍵：共有電子對一鍵有飽和性（4）范德瓦爾鍵：一個分子的正電荷部位與另一分子的負(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、強(qiáng)度、模量也越高；原子半徑熱膨脹系數(shù)小'FlGRJH'EtilAwwtffkmBi*tMjMnHVdlbyinrtjHiilbnijfliihtKdr^i-wCOEbJEAf|/<s9uh.xrdMTTiiqi-rifn-rwhr^ni-fnj(oaTOliiEkCImg1*r*pfIdrMno:ch*■rm-or★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，有些金屬會由一種晶體結(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(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）第六早：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(yán)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(qiáng)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(xì)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(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（2）冷變形量；（3）加熱速度（4）金屬本性臨界變形度及其在工業(yè)生產(chǎn)中的意義明確定義，避開。熱加工作用；鍛造或熱軋制（1）成形（2）改善鑄態(tài)組織缺陷第七章共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變與連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及區(qū)別珠光體：馬氏體貝氏體包括定義、相變機(jī)制，形成溫度、顯微組織特征、亞結(jié)構(gòu)、性能特點第八章合金固溶與時效概念：一般過程：過飽和固溶體一飽和al固容體+溶質(zhì)富集區(qū)一飽和a2固容體+亞穩(wěn)相一飽和a固容體+平衡相調(diào)幅分解概念：按擴(kuò)散偏聚機(jī)制和無形核過程直接長大，由一種固溶體分解為兩種結(jié)構(gòu)相同而成分不同的固溶體。第九章預(yù)備：正火、退火最終：淬火、回火。明確各熱處理的目的、得到什么組織，工藝參數(shù)（加熱溫度和冷卻方式）★樣題一、選擇題（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(biāo)號填入括號內(nèi)。正確的答案沒有選全或選錯的，該題無分。）與固溶體相比，金屬化合物的性能特點是（）。熔點高、硬度低；②硬度高、塑性高；③熔點高、硬度高；④熔點高、塑性低；硬度低、塑性高若體心立方晶胞的晶格常數(shù)為a,則其八面體間隙（）。①是不對稱的；②是對稱的；③位于面心和棱邊中點；④位于體心和棱邊中點；半徑為2—后TOC\o"1-5"\h\z奧氏體是（）。①碳在Y-Fe中的間隙固溶體；②碳在a-Fe中的間隙固溶體；③碳在a-Fe中的有限固溶體；④碳在Y-Fe中的置換固溶體；碳在a-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正常價化合物；④電子化合物；間隙化合物六方晶系的［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()。①―2110]:②[112(}]；③[T2T0]:④

[211()][ioTo]晶面(110)和(111)所在的晶帶，其晶帶軸的指數(shù)為()。①［前］:②［no':③［時:④問］;回1］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()。①強(qiáng)度、塑性均下降；②硬度升高、塑性下降；③硬度、塑性均下降；④強(qiáng)度、塑性均不變；強(qiáng)度、塑性均不確定共晶成分的合金通常具有如下特性()。①鑄造性能好;鍛造性能好;焊接性能好;

①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TOC\o"1-5"\h\z鋼的淬透性取決于（）。①淬火冷卻速度；②鋼的臨界冷卻速度；③工件的尺寸、形狀；④淬火介質(zhì)；奧氏體的穩(wěn)定性淬火+高溫回火被稱為（）。①時效處理；②變質(zhì)處理；③調(diào)質(zhì)處理；④固溶處理；均勻化處理鐵素體在加熱到A3溫度時將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這種轉(zhuǎn)變稱為（）。①同素異晶轉(zhuǎn)變；②再結(jié)晶；③結(jié)晶；④回復(fù)；重結(jié)晶下貝氏體是（）。①過飽和的a固溶體；②過飽和的a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；呈現(xiàn)竹葉狀13.鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無13.鑄鐵與碳鋼的區(qū)別在于有無（）。①滲碳體；②珠光體；③鐵素體；④萊氏體；馬氏體實際金屬一般表現(xiàn)出各向同性，這是因為實際金屬為TOC\o"1-5"\h\z（）。①固溶體；②單晶體；③理想晶體；④多晶體；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；塑性下降通常情況下，隨回火溫度提高，淬火鋼的（）。①強(qiáng)度下降；②硬度下降；③塑性提高；④韌性基本不變；?其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過共析鋼；④非鐵合金；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，冷卻時所形成的組織主要取決于)。①奧氏體化加熱溫度；②冷卻時的轉(zhuǎn)變溫度；③冷卻時的轉(zhuǎn)變時間；④冷卻速度；奧氏體化時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)構(gòu)；②馬氏體相變的起始溫度；③馬氏體相變的終了溫度；④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“X”。)()過冷度越大，晶體生長速度越快，晶粒長得越粗大。()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。()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。()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(jī)械混合物。()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避免此類脆性。（）回火索氏體與索氏體相比有更好的綜合力學(xué)性能。（）淬透性好的鋼，其淬硬性也高。三、簡答與計算題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）。簡述金屬塑性變形后組織和性能的變化。簡述板條馬氏體具有高強(qiáng)度的原因。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）畫出Fe-Fe3C相圖的示意圖，分析含碳量wc=1.2%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