2012金属学及热处理

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1、关键字:江苏大学 金属学及热处理 2011 年考研大纲 考研大纲下载金属学及热处理 2011 年考研大纲-江苏大学公布。 目录 I 考查目标 2 II 考试形式和试卷结构 2 III 考查内容 2 IV. 题考研秘书型示例及参考答案 3 全国硕士研究生入学统一考试 金属学及热处理考试大纲 I 考查目标 目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读相关专业硕士所必须的基本素质、一般 能力和培养潜能，以利用选拔具有发展潜力的优秀人才入学，为国家的经济建设培养具有 较强分析与解决实际问题考研秘书能力的高层次、应用型、复合型的材料成型专业人才。 考试测试考生掌握金属学及热处理原理的基本概念、基本理论的

2、扎实程度，考查考生能熟 练运用这些概念与理论分析解决现实生产中金属学和热处理技术问题考研秘书的能力. 具体来说。要求考生： 应该对金属材料的微观结构、缺陷、相图尤其是铁碳相图、塑性变形及回复再结晶理论有 充分的理解与掌握。同时也能对钢加热与冷却过程时的转变尤其是钢的回火转变了解与熟 悉。 II 考试形式和试卷结构 试卷满分及考试时间 试卷满分为 150 分，考试时间 180 分钟。 答题考研秘书方式 闭卷、笔试。允许使用计算器，但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。 试卷内容与题考研秘书型结构 名词解释（6 个 ，每题考研秘书 4 分，共 24 分） 填空(50 个空 ，每空 1 分，共

3、50 分) 简答题考研秘书(6 小题考研秘书，每题考研秘书 6 分， 共 36 分) 论述大题考研秘书(20 分) 综合题考研秘书(20 分) 假如每题考研秘书分数有变化，变化范围亦不大。 III 考查内容 1.金属与合金的晶体结构 ：金属的晶体结构、合金相结构、金属晶体的缺陷。 2.纯金属的结晶 ：金属结晶的现象、金属结晶的热力学条件、金属结晶的结构条件、晶核 的形成、晶核的长大。 3.二元合金相图：二元合金相图的建立、匀晶相图及固溶体的结晶、共晶相图及其合金的 结晶、包晶相图及其合金的结晶。 4.铁碳合金相图：铁碳合金的组元及基本相、Fe-F3C 相图分析、铁碳合金的平衡结晶过程 及组织、

4、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响、钢中的杂质元素及钢锭组织。 5.三元合金相图：三元合金相图的表示方法、三元系平衡相的定量法则、三元匀晶相图、 组元在固态下完全不溶的三元共晶相图。 6.金属的塑性变形和再结晶：金属的变形特性、单晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、 塑性变形对金属组织与性能的影响、冷变形金属的回复与再结晶、金属的热加工。 7.钢在加热和冷却时的转变：钢在加热时的转变、钢的过冷奥氏体转变曲线、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变。 8.钢的回火转变及合金时效：钢的回火转变、合金的时效、调幅分解。 9.钢的热处理工艺：钢的退火和正火、钢的淬火、钢的回火。 IV. 题考研秘书型示例及

5、参考答案 一. 名词解释（每题考研秘书 4 分，共 24 分） 1. 晶体结构: 指晶体中原子(或者离子、分子、原子集团)的具体排列情况，也就是晶体中 的这些质点(原子、离子、分子或原子集团)在三维空间有规律的周期性重复排列方式。 2. 空间点阵: 将晶体结构的实际阵点抽象为纯粹的几何点(阵点)，阵点可以是原子和分子 的中心,也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心，各个阵点间的周围环境相同，这种阵 点有规则地周期性重复排列所形成的空间几何图形即称为空间点阵。 3. 过 冷 度: 金属的实际结晶温度 Tn 与理论结晶温度 Tm 之差，称为过冷度。以 T 表示，T=Tm-Tn。 4. 成分过冷:

6、在固液界面前方一定范围内的液相中，其实际温度低于平衡结晶温度，在界 面前方出现了一个过冷区域，平衡结晶温度与实际温度之差即为过冷度，这个由于液相中 的成分变化而引起的过冷度称之为成分过冷。 5. 加工硬化: 在塑性变形过程中随金属内部组织的变化，金属的机械性能将产生明显的变 化，随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显著升高；而塑性、韧性则显著下降，这一 现象称为加工硬化。 6. 二次硬化: 钢中合金元素能在不同程度上减小回火过程中硬度下降的趋势，提高回火稳 定性。强碳化物形成元素还可以在高温回火时，析出弥散的特殊碳化物，使钢原本降低的 硬度又显著升高，造成二次硬化。 二.填空(每空 1 分，共

7、 50 分) 1. 根据双原子作用模型可以理解，当大量金属原子结合成固溶体时，为使固溶体金属具有 最(低)的能量，以保持其(稳定)状态，原子之间也必须保持一定的平衡距离，这便是固态 金属中的原子趋于(规则排列)的重要原因。 2. 由均匀形核的形核功公式可见，形成临界晶核时，自由能变化为正值，且恰好等于临界 晶核表面能的(1/3)。这表明形成临界晶核时，(体积自由能)的下降只补偿表面能的(2/3),还 有(1/3)的表面能没有得到补偿，需要另外供给，即需要对形核做功，亦为形核功。 3. 固溶体合金(不平衡)结晶组织，由于前后从液相中结晶出的固相成分不同，再加上冷速 较快，不能使成分(扩散)均匀，

8、先结晶的含(高)熔点组元较多，后结晶的含(低)熔点组元较 多，在晶粒内部存在着浓度差别，这种在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为(晶内 偏析)。 4. 在一确定温度下，当某三元系合金处于两相平衡时，合金的成分点与两平衡相的成分点 必定在(同一直线)上，且合金的成分点位于两平衡相的成分点(之间)。该规律称为(直线法 则)。 5. 铜只有通过(冷加工塑性变形)后再经过再结晶退火才能使晶粒细化，而铁除了可用类似 方法细化晶粒外，无需冷加工塑性变形，只需加热到一定温度就可以使晶粒细化，其原因 是铁在固态下有( 同素异构转变 )，而铜没有。 6. 常见金属晶格中滑移面、滑移方向、主要滑移系个数分别为

9、：面心立方为(111)() (12 ) 、体心立方为(110)()(12) 、密排六方为( 0001 )()(3)。 7. 选用 20CrMnTi 制造汽车变速齿轮，其预先热处理及最终热处理的最佳方案应分别是正 火 (渗碳) (淬火) (低温回火)。 8. 通常奥氏体的概念有以下三种：(1) (起始晶粒度) 、(2) (实际晶粒度) 、(3)(本质晶粒度)。9. 调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式，它与其它许多转变不同，是一种无核转变，即 分解时不存在形核阶段。它按(扩散偏聚机制)转变，由一种固溶体分解为两种(结构)相同而 (成分)不同的固溶体。 10. 过共析钢锻件在锻后的组织一般为细片(珠

10、光体)，如果锻后冷却不当，还存在(网状渗 碳体)，不仅硬度高，难以进行切削加工，而且增大钢的(脆性)，淬火时容易产生变形或开 裂。因此，锻后必须进行(球化退火)，使(碳化物)球化，获得粒状珠光体。 11. 淬透性是指钢在淬火时获得(马氏体)的能力。其大小用钢在一定条件下淬火所获得的 (淬透层)来表示，淬透层的(深度)规定为由表面至半马氏体区的深度。半马氏体区的组织是 由(50)马氏体和（50）分解产物组成。 12. (过渡族)金属能与原子甚小的非金属元素氢、氮、碳、硼 形成化合物,它们具有金属的 性质、很高的熔点和极高的硬度。根据非金属元素(以 X 表示)与金属元素(以 M 表示)原子 半径的

11、比值,可将其分为两类:当(rX/rM 0.59)时,其结构很复杂称为(间隙化合物)。 三.解答下面问题考研秘书(每题考研秘书 6 分,共 36 分) 1. 如图所示,某晶体受到一均匀切应力 的作用,其滑移面上有一柏氏矢量为的位错环。 (1).分析位错环各点（A、B、C、D）位错及其它位置位错的结构类型。 (2).并说明有无可能各部分都是螺型位错或刃型位错答: (1) A、C 点是纯刃型位错. B、D 点 是纯螺型位错 余者均为混合位错. (2) 不可能各部分都是螺型位错,因为找不到 b 与位错线处处平行的位错环,但是可以找到 b 与位错线处处垂直的情况,各部分都是刃型位错的位错环是可以找 到的

12、。 2. Zn 单晶粒拉伸实验,测得如下数据: 截面积 A=122mm2 屈服载荷 P(公斤)20.73 7.87 5.28 4.60 5.60 28.50 900-(度) 6.5 19.5 30.0 40.0 61.0 85.0 (度) 18.0 29.0 30.3 40.0 62.5 85.5 问:它是否符合临界分切应力定律答:已知临界分切应力定律为 k = S cos?cos(1) 实验证明当材料一定,变形条件一定时, k 应是一个常数。下面加以验证： 将题考研秘书中所给 6 组数据分别带入公式(1)得:k1 =P1/A cos1?cos1= P1/A cos1?cos1= P1/A c

13、os1?sin(900-) =(20.73103/122) cos18?sin6.5=18.29(克/毫米 2) 同理: k2=18.83(克/毫米 2)k3=18.6 平衡距离，这便是固态金属中的原子趋于(规则排列)的重要原因。 2. 由均匀形核的形核功公式可见，形成临界晶核时，自由能变化为正值，且恰好等于临界 晶核表面能的(1/3)。这表明形成临界晶核时，(体积自由能)的下降只补偿表面能的(2/3),还 有(1/3)的表面能没有得到补偿，需要另外供给，即需要对形核做功，亦为形核功。 3. 固溶体合金(不平衡)结晶组织，由于前后从液相中结晶出的固相成分不同，再加上冷速 较快，不能使成分(扩散

14、)均匀，先结晶的含(高)熔点组元较多，后结晶的含(低)熔点组元较 多，在晶粒内部存在着浓度差别，这种在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象，称为(晶内 偏析)。 4. 在一确定温度下，当某三元系合金处于两相平衡时，合金的成分点与两平衡相的成分点 必定在(同一直线)上，且合金的成分点位于两平衡相的成分点(之间)。该规律称为(直线法 则)。 5. 铜只有通过(冷加工塑性变形)后再经过再结晶退火才能使晶粒细化，而铁除了可用类似方法细化晶粒外，无需冷加工塑性变形，只需加热到一定温度就可以使晶粒细化，其原因 是铁在固态下有( 同素异构转变 )，而铜没有。 6. 常见金属晶格中滑移面、滑移方向、主要滑移系个数

15、分别为：面心立方为(111)() (12 ) 、体心立方为(110)()(12) 、密排六方为( 0001 )()(3)。 7. 选用 20CrMnTi 制造汽车变速齿轮，其预先热处理及最终热处理的最佳方案应分别是正 火 (渗碳) (淬火) (低温回火)。 8. 通常奥氏体的概念有以下三种：(1) (起始晶粒度) 、(2) (实际晶粒度) 、(3)(本质晶粒度)。9. 调幅分解是固溶体分解的一种特殊形式，它与其它许多转变不同，是一种无核转变，即 分解时不存在形核阶段。它按(扩散偏聚机制)转变，由一种固溶体分解为两种(结构)相同而 (成分)不同的固溶体。 10. 过共析钢锻件在锻后的组织一般为细

16、片(珠光体)，如果锻后冷却不当，还存在(网状渗 碳体)，不仅硬度高，难以进行切削加工，而且增大钢的(脆性)，淬火时容易产生变形或开 裂。因此，锻后必须进行(球化退火)，使(碳化物)球化，获得粒状珠光体。 11. 淬透性是指钢在淬火时获得(马氏体)的能力。其大小用钢在一定条件下淬火所获得的 (淬透层)来表示，淬透层的(深度)规定为由表面至半马氏体区的深度。半马氏体区的组织是 由(50)马氏体和（50）分解产物组成。 12. (过渡族)金属能与原子甚小的非金属元素氢、氮、碳、硼 形成化合物,它们具有金属的 性质、很高的熔点和极高的硬度。根据非金属元素(以 X 表示)与金属元素(以 M 表示)原子 半径的比值,可将其分为两类:当(rX/rM 0.59)时,其结构很复杂称为(间隙化合物)。 三.解答下面问题考研秘书(每题考研秘书 6 分,共 36 分) 1. 如图所示,某晶体受到一均匀切应力 的作用,其滑移面上有一柏氏矢量为的位错环。 (1).分析位错环各点（A、B、C、D）位错及其它位置