哈工大考研金屬學與熱處理原理重點最權威總結

★課程考試大綱要求考試內容1）金屬學理論a:金屬與合金的晶體結構及晶體缺陷b:純金屬的結晶理論c:二元合金相圖及二元合金的結晶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:回火轉變理論d:合金的時效及調幅分解e:鋼的普通熱處理工藝及鋼的淬透性（后三章）題型結構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“金屬學與熱處理”課程的基礎理論，基本知識和基本技能，并能靈活運用金屬學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（均勻化擴散、去應力）…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。澆鑄（鑄錠）一（塑性加工）拉拔一中間退火一拉拔一去應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（高于再結晶溫度）澆鑄（鑄錠）一（塑性加工）鍛造一預備熱處理（正火或退火）一機械加工一最終熱處理（淬火和回火、固溶和時效）一精加工一裝配機器零件影響材料組織結構工藝：鑄造、鍛造、熱處理★強化理論：概念，機理、規(guī)律、方法、使用實際意義固溶強化：概念：通過形成固溶體而產(chǎn)生晶格畸變，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）f合金化使用實際意義：固溶強化是金屬強化的最基本方式。固溶體的綜合力學性能較好，常作為結構合金的基體相。第二相質點強化：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（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。使用實際意義：在固溶強化基礎上進一步強化金屬材料最常用方法。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。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，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）提高了構件服役的安全性。（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。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，通常具有良好的導電性、導熱性、延展性、高的密度和高的光澤★金屬原子的結構特點：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電荷部位間以微弱靜電引力相引而結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'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）電負性差（3）電子濃度（4）晶體結構：★立方晶系晶向、晶面晶面及晶向的原子密度不同晶體結構中不同晶面、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)★多晶型轉變：當外部的溫度和壓強改變時，有些金屬會由一種晶體結構向另一種晶體結構轉變，稱之為多晶型轉變，又稱為同素異構轉變（重結晶，二次結晶）第二章:凝固：金屬由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程。結晶：結晶是指從原子不規(guī)則排列的液態(tài)轉變?yōu)樵右?guī)則排列的晶體狀態(tài)的過程。宏觀現(xiàn)象：過冷熱力學條件:微觀過程：形核和長大影響金屬結晶過冷度的因素：（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構：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，適于變形成形選擇性結晶規(guī)律：不平衡結晶: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構和性能的影響規(guī)律：組織結構形成纖維組織形成形變織構亞結構細化：隨著變形量的增加，位錯交織纏結，在晶粒內形成胞狀亞結構，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：強度下降較少，塑性、韌性提高。再結晶：性能恢復到冷塑性變形前的性能。晶粒長大：性能惡化。再結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變與連續(xù)冷卻轉變及區(qū)別珠光體：馬氏體貝氏體包括定義、相變機制，形成溫度、顯微組織特征、亞結構、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+平衡相調幅分解概念：按擴散偏聚機制和無形核過程直接長大，由一種固溶體分解為兩種結構相同而成分不同的固溶體。第九章預備：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，將其標號填入括號內。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)，若改用四坐標軸的密勒指數(shù)標定，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強度、塑性均不變；強度、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；奧氏體的穩(wěn)定性淬火+高溫回火被稱為（）。①時效處理；②變質處理；③調質處理；④固溶處理；均勻化處理鐵素體在加熱到A3溫度時將轉變?yōu)閵W氏體，這種轉變稱為（）。①同素異晶轉變；②再結晶；③結晶；④回復；重結晶下貝氏體是（）。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正火后進行；②淬火后進行；③是退火后進行；④預備熱處理工序最終熱處理工序共析碳鋼加熱轉變?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冷卻時的轉變溫度；③冷卻時的轉變時間；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馬氏體的亞結構；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快。()微觀內應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。()回復可使冷變形金屬的加工硬化效果及內應力消除。()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)）；寫出面心立方結構的滑移面和滑移方向，并說明原因（計算結果保留兩位有效數(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%的碳鋼合金平衡結晶過程，畫出冷卻曲線，標明每一階段該合