年哈工大材料加工工程專業(yè)課金屬學(xué)與熱處理825真題3篇(金屬學(xué)與熱處理哈工大第三版)

時(shí)間：2022-10-25 10:38:44 綜合范文

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年哈工大材料加工工程專業(yè)課金屬學(xué)與熱處理825真題1

　　2010年材料加工真題大題

　　簡(jiǎn)答：（15*4）

　　1.什么是置換固溶體？影響因素是什么？

　　2.純金屬與固溶體結(jié)晶的異同點(diǎn)？

　　3.什么是冷脆和熱脆？產(chǎn)生原因及防治措施？

　　4.馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程的特點(diǎn)？馬氏體高強(qiáng)高硬原因？綜合：（15*2）

　　1.晶粒度對(duì)金屬性能影響？總結(jié)學(xué)過(guò)的細(xì)化晶粒的方法？

　　2.從產(chǎn)生條件，性能特點(diǎn)，（還有一點(diǎn)忘了）區(qū)別索氏體和回火索氏體？

年哈工大材料加工工程專業(yè)課金屬學(xué)與熱處理825真題2

　　選擇十道題，4×10=40判斷4道20分。簡(jiǎn)答4道60分。綜合1道30分。簡(jiǎn)答題：

　　1.影響再結(jié)晶溫度的因素。

　　2.冷變形金屬在溫度升高時(shí)性能和組織的變化。

　　3.空間點(diǎn)陣和晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

　　4.臨界晶核和過(guò)冷度的關(guān)系？臨界晶核的物理意義？

　　綜合題：

（1）畫出示意圖說(shuō)明奧氏體形成過(guò)程？

（2）畫出示意圖分析碳的濃度分布，變化規(guī)律以及奧氏體長(zhǎng)大機(jī)制？

（3）影響奧氏體晶粒大小的因素？

年哈工大材料加工工程專業(yè)課金屬學(xué)與熱處理825真題3

《工程材料學(xué)》總結(jié)

　　第一部分：晶體結(jié)構(gòu)與塑性變形一、三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

　　1．bcc、fcc、hcp的晶胞結(jié)構(gòu)、內(nèi)含原子數(shù)，致密度、配位數(shù)。Bcc：體心立方，內(nèi)包含2個(gè)原子，致密度為，配位數(shù)為8 Fcc：面心立方，4個(gè)原子，致密度，配位數(shù)12 Hcp：密排六方，6個(gè)原子，致密度，配位數(shù)12 2．立方晶系的晶向指數(shù)[uvw]、晶面指數(shù)(hkl)的求法和畫法。

　　3．晶向族〈?〉/晶面族{?}的意義（原子排列規(guī)律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數(shù)的數(shù)字相同而符號(hào)、順序不同），會(huì)寫出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶體的密排面和密排方向。

　　密排面密排方向

　　fcc {111} <110> bcc {110} <111>

　　二、晶體缺陷

　　1．點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。

　　點(diǎn)缺陷：特征“三個(gè)方向尺寸都很小”空位，間隙原子，置換原子線缺陷：特征“兩個(gè)方向上的尺寸很小”位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)，螺型位錯(cuò)

　　面缺陷：特征“在一個(gè)方向上尺寸很小”外表面，內(nèi)界面：晶界，亞晶界，孿晶界，堆垛層錯(cuò)和相界 2．刃型位錯(cuò)的晶體模型。

　　三、塑性變形與再結(jié)晶

　　1．滑移的本質(zhì)：滑移是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一個(gè)滑移方向?；泼媾c滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。

　　3．強(qiáng)化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使滑移進(jìn)行困難，提高了金屬?gòu)?qiáng)度。

　　主要途徑是細(xì)晶強(qiáng)化（晶界阻礙）、固溶強(qiáng)化（溶質(zhì)原子阻礙）、彌散強(qiáng)化（析出相質(zhì)點(diǎn)阻礙）、加工硬化（因塑變位錯(cuò)密度增加產(chǎn)生阻礙）等。

　　4．冷塑性變形后金屬加熱時(shí)組織性能的變化過(guò)程：回復(fù)→再結(jié)晶→晶粒長(zhǎng)大。5．冷、熱加工的概念

　　冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工變形，產(chǎn)生纖維組織和加工硬化、內(nèi)應(yīng)力。

　　熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工變形，同時(shí)進(jìn)行再結(jié)晶，產(chǎn)生等軸晶粒，加工硬化、內(nèi)應(yīng)力全消失。6．熱加工應(yīng)使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結(jié)晶與相圖

　　一、純金屬的結(jié)晶

　　1．為什么結(jié)晶必須要過(guò)冷度？

　　由熱力學(xué)可知，在某種條件下，結(jié)晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有當(dāng)溫度低于理論結(jié)晶溫度 Tm 時(shí)，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由能，液態(tài) 金屬才能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結(jié)晶時(shí)一定要有過(guò)冷度。

　　2．結(jié)晶是晶核形成和晶核長(zhǎng)大的過(guò)程。

　　3．細(xì)化鑄態(tài)金屬的晶粒有哪些主要方法？（三種方法）控制過(guò)冷度，變質(zhì)處理，振動(dòng)攪動(dòng) 二、二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖

　　1．固溶體和金屬化合物的區(qū)別。（以下哪一些是固溶體，哪一些是金屬化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M條？）

’2．勻晶相圖

①在兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶時(shí)兩相的成分、相對(duì)量怎樣變化？ ②熟練掌握用杠桿定律計(jì)算的步驟：

⑴將所求材料一分為二，⑵注意杠桿的位置和長(zhǎng)度，⑶正確列出關(guān)系式。3．共晶（析）相圖

①熟悉共晶（析）相圖的基本形式（水平線、一變二）。②會(huì)區(qū)分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③會(huì)在相圖中填寫組織組成物（或相組成物），掌握不同合金在室溫時(shí)的平衡組織, 會(huì)熟練應(yīng)用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對(duì)量。

　　三、Fe-Fe3C 相圖（重點(diǎn)）

　　1.默繪相圖并牢記共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的溫度與各相成分。包晶轉(zhuǎn)變：1495攝氏度共晶轉(zhuǎn)變：溫度1148攝氏度共析轉(zhuǎn)變：727攝氏度

　　2.掌握各類合金平衡結(jié)晶過(guò)程與室溫時(shí)的平衡組織，會(huì)畫符合要求的平衡組織示意圖： ①各組織組成物的形態(tài)，②在相圖上標(biāo)注各組織組成物。3.會(huì)用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對(duì)量。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點(diǎn)）

　　一、各類材料的牌號(hào)、熱處理和用途

　　1．會(huì)根據(jù)牌號(hào)確定鋼的化學(xué)成分（碳及合金元素的含量范圍）。①結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)特征：前二位數(shù)字(萬(wàn)分比)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如Q295等）包括：⑴工程構(gòu)件用鋼：含碳量小于%。

　　熱處理：熱軋空冷后(相當(dāng)于正火)直接使用 ⑵機(jī)器零件用鋼：按含碳量區(qū)分，由低到高是滲碳鋼(%)(碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即淬火＋高溫回火用途：軸，彈簧鋼(%的工具鋼, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 熱處理：淬火＋高溫回火

⑶量具用鋼：C:%, 碳素工具鋼:T10A, T12A 熱處理：水（油淬）＋低溫回火低合金工具鋼：9SiCr, GCr15, 熱處理：淬火（油）＋冷處理＋低溫回火

③不銹鋼鋼： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．鋼的熱處理工序及應(yīng)用

①預(yù)先熱處理：完全退火（用于亞共析鋼，用于組織均勻化，Ac3+30 C）

　　球化退火（用于共析鋼、過(guò)共析鋼, Ac1+30 C）

　　正火（過(guò)共析鋼中消除網(wǎng)狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火但強(qiáng)度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最終熱處理

⑴一般：低溫回火（用于刃具、冷模具等）

　　淬火 + 中溫回火（用于彈簧等）

　　高溫回火（即調(diào)質(zhì)，用于軸類等）

⑵特殊：構(gòu)件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態(tài)使用；

　　滲碳鋼：先滲碳，再淬火 + 低溫回火。

　　3．鑄鐵、有色金屬材料的分類

①要求掌握鑄鐵的分類并認(rèn)識(shí)牌號(hào)（HT、QT、KT等）。②了解鑄鐵中石墨形態(tài)（幾種形態(tài)？）對(duì)鑄鐵性能的影響。③ 要求認(rèn)識(shí)鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和強(qiáng)化途徑。4.材料力學(xué)性能各指標(biāo)的符號(hào)、名稱。

　　二、熱處理原理 1． 2． 3． 4．鋼加熱到臨界點(diǎn)（AC1/AC3/ACm）以上形成奧氏體，應(yīng)控制加熱溫度和保溫時(shí)間以避免晶粒長(zhǎng)大。共析鋼的TTT曲線示意圖。

　　P、S、T、B上、B下、M片、M條的形態(tài)。

　　M的性能：硬度決定于馬氏體內(nèi)含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細(xì)及形態(tài)。

　　5．TTT曲線的應(yīng)用：冷卻方式畫冷卻曲線所得組織 6．回火形成粒狀組織M回、T回、S回（T回、S回與片狀組織T、S無(wú)關(guān)）。

　　三、熱處理工藝 1.會(huì)確定加熱溫度 ①退火、正火、淬火：

　　碳鋼：臨界點(diǎn)（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金鋼原則相同，但溫度較高。②回火：低溫回火，中溫回火，高溫回火（用于淬火后的熱處理）2.冷卻方式與目的

① 退火—爐冷；②正火—空冷；③淬火—單液淬火，水淬油冷，分級(jí)淬火（減小內(nèi)應(yīng)力），等溫淬火（獲得B下）3．淬透性與淬硬性的區(qū)別

　　淬透性：鋼淬火獲得M多少的能力，決定于C曲線左右的位置。

　　淬硬性：鋼淬火獲得M的硬度高低，決定于M內(nèi)的含碳量。故高碳鋼的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金鋼的淬透性好而淬硬性不夠（如20CrMnTi）。

　　四、要求會(huì)定性分析合金元素在鋼中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶強(qiáng)化，③彌散強(qiáng)化，④細(xì)化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火穩(wěn)定性。

　　五、高速鋼

　　1．萊氏體鋼的鍛造：萊氏體鋼內(nèi)存在不均勻分布的粗大共晶碳化物，嚴(yán)重降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進(jìn)行反復(fù)多向的鍛造擊碎之，使之分布均勻，改善組織性能。高速鋼及Cr12型鋼都是萊氏體鋼。2．為獲得高速鋼的紅硬性，其熱處理工藝應(yīng)當(dāng)： ① 高溫淬火形成高碳高合金度的馬氏體

　　高溫加熱（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奧氏體，形成高碳高合金度的奧氏體，經(jīng)淬火形成高碳高合金度的馬氏體 + 大量殘余奧氏體 + 未溶碳化物，為二次硬化作準(zhǔn)備。② 560℃多次回火時(shí)發(fā)生二次硬化，原因是：

⑴彌散強(qiáng)化，回火溫度達(dá)500℃以上時(shí)，從馬氏體內(nèi)析出大量穩(wěn)定的特殊合金碳化物，彌散分布，使硬度上升, 至560℃硬度達(dá)到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷卻時(shí)發(fā)生A向 M回轉(zhuǎn)變，也使硬度上升。多次回火可繼續(xù)降低殘余奧氏體量，進(jìn)一步提高硬度。最終組織：回火馬氏體 + 少量殘余奧氏體 + 碳化物

，六、典型零件的選材、熱處理及工藝路線（綜合應(yīng)用）

　　1、選材原則：力學(xué)性能；工藝性能；經(jīng)濟(jì)性；（輕型、高壽命）2．軸類零件: 調(diào)質(zhì)鋼，如：40，40Cr等

　　熱處理：調(diào)質(zhì)（即淬火 + 高溫回火）。（S回）

　　彈簧零件：彈簧鋼。如：60Si2Mn 熱處理：淬火 + 中溫回火。(T回)機(jī)床齒輪：調(diào)質(zhì)鋼，如： 40，40Cr 熱處理：調(diào)質(zhì)?表面淬火（高頻）+ 低溫回火。

　　汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪：滲碳鋼，如：20Cr或20CrMnTi

　　熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火。

　　2．一般工藝路線：鍛（鑄）造成形 → 預(yù)先（備）熱處理 → 粗加工 → 最終熱處理 → 精加工

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