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1、课程考试大纲要求考试内容1）金属学理论a:金属与合金的晶体结构及晶体缺陷b:纯金属的结晶理论c:二元合金相图及二元合金的结晶d:铁碳合金及Fe-Fe3C相图e:三元合金相图f:金属的塑性变形理论及冷变形金属加热时的组织性能变化2）热处理原理及工艺a:钢的加热相变理论b:钢的冷却相变理论c:回火转变理论d:合金的时效及调幅分解e:钢的普通热处理工艺及钢的淬透性（后三章）题型结构a:基本知识与基本概念题（约30分）b:理论分析论述题（约60分）c:实际应用题（约30分）d:计算与作图题（约30分）试题形式a:选择题b:判断题c:简答与计算d: 综合题等考试要求：要求考生全面、系统地掌握“金属学与热
2、处理”课程的基础理论，基本知识 和基本技能，并能灵活运用金属学热处理理论分析和解决工程实际的问题的综合能 力。熟悉常用术语和基本概念，掌握金属材料主要热加工工艺原理, 并能制定常 规热处理工艺。本课程所涉及的基本概念、基本理论总结归纳如下：（重中之重）气缸加工工艺过程：1. 浇铸（铸件）一退火（均匀化扩散、去应力）一机械加工铸造：将液态材料（如金属、塑料等）注入模具中的成型方法。铸造性能 主要用材料的流动性来衡量。焊接和胶接:将分离的部件连接到一起的成型方法. 通常用可焊性来衡量材 料的焊接性能。机械加工：采用切削加工（如车、铳、钳、刨、镗、磨等）使固态材料成型，通常 用材料的硬度来衡量其机械
3、加工性能。2. 浇铸（铸锭）一（塑性加工）拉拔一中间退火一拉拔一去应力退火 钢丝绳热处理： 通过对材料加热（加热温度通常在熔点以下）、保温和冷却来调整其 性能的工艺方法。塑性加工：锻、拉、挤、轧、弯 ；包括两类：冷变形，热加工（高于再结晶 温度）3. 浇铸（铸锭）一（塑性加工）锻造一预备热处理（正火或退火）一机械加 工一最终热处理（淬火和回火、固溶和时效）一精加工一装配 机器零件影响材料组织结构工艺：铸造、锻造、热处理强化理论：概念，机理、规律、方法、使用实际意义1固溶强化：概念：通过形成固溶体而产生晶格畸变，使金属强度和硬度提高的现象称为 固溶强化。机理：形成间隙式或置换式固溶体，均产生晶格
4、畸变（点缺陷），阻碍位错 移动，引起变形抗力增加。规律：随固溶度而增大。固溶度越大，晶格畸变比率越大，固溶强化程度越 大。方法：冶金（熔炼）f 合金化使用实际意义：固溶强化是金属强化的最基本方式。固溶体的综合力学性能 较好，常作为结构合金的基体相。2第二相质点强化：概念：通过在固溶体基体上弥散分布金属化合物（第二相，正常价化合物、 电子化合物、间隙相和间隙化合物），使金属强度和硬度进一步提高的现象称为第 二相质点强化。机理：相界面（面缺陷：共格、半共格、非共格相界）阻碍位错移动，引起 变形抗力增加。规律：随第二相的密度（多少）和弥散度增大而增加。（种类共格半共格 非共格相界）方法：（1）沉淀：
5、从过饱和固溶体中析出。（2）粉末冶金：粉末混合烧 结。使用实际意义：在固溶强化基础上进一步强化金属材料最常用方法。3细晶强化：概念：通过细化晶粒，增加单位体积中晶界的面积，使金属强度和硬度进一 步提高的现象称为细晶强化。机理：晶界（取向差通常大于 10）（包括亚晶界：取向差通常小于于2）阻碍位错移动，引起变形抗力增加。规律：（霍尔-派奇公式）方法：（1）铸件：增大过冷度；变质处理；搅拌、振动和超声波。（2）冷变形+中间退火：控制冷变形量和退火温度，避开临界变形度瑶厨+13050)C（3）锻件：控制扎制（热加工，成形，改善铸态组织缺陷）（4）热处理件：控制奥氏体晶粒度，加热（奥氏体化）温度，相变
6、点+ （30-50）C使用实际意义：使金属材料的室温强度和塑性韧性同步提高的唯一的强化方 法，适于材料的各种加工工艺方法。4形变强化：概念：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显 著升高，而塑性、韧性显著下降的现象称为形变强化或加工硬化。机理：随着塑性变形的进行，位错的密度不断增加，位错间产生交割、塞 积、缠结，均阻碍位错移动，引起变形抗力增加。规律：随变形量（或位错密度）增加而增强。方法：冷塑性变形（拉拔、冲压、冷轧）使用实际意义：（1）使冷变形成形成为可能；（2）提高了构件服役的安全 性。（3）对不能通过热处理强化的零件，这是金属材料强化最有效的方法。5马氏体相变强化
7、：概念：钢从奥氏体状态快速冷却，在较低温度下发生非扩散型相变生成马氏 体，使金属的强度、硬度显著升高，而塑性、韧性显著下降的现象称为马氏体相变 强化。机理：包含了上述强化机制。规律：随马氏体含量的增加而增强。方法：淬火+回火使用实际意义：对钢铁材料而言，这是最常用的强化方法。第一章金属的定义：金属是具有正的电阻温度系数的物质, 通常具有良好的导电 性、导热性、延展性、高的密度和高的光泽金属原子的结构特点：其最外层的电子（价电子）数很少，一般为12个， 不超过3个。结合力：（1）金属键:共有价电子一电子云一键无方向性和饱和性（2）离子键：得失价电子一正负离子（3）共价键: 共有电子对一键有饱和性
8、（4）范德瓦尔键 : 一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为分子键 金属的键能 熔点、强度、模量也越高；原子半径热膨胀系数小 影响置换式固溶体溶解度的因素有：（1）尺寸差（2）电负性差（3）电子浓度（4）晶体结构：立方晶系晶向、晶面晶面及晶向的原子密度不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列紧密程度是不 一样的。晶带轴：平行于或者相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，而该直线叫做晶带轴。 六方晶系的晶向指数密勒指数皿】mme：1210T?丽y v v 山wTo杓附讪 -Hw）fins（ioio）W 八 / / =10101C110Q：C|
9、f 0001血.-OOJ 多晶型转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向 另一种晶体结构转变，称之为多晶型转变，又称为同素异构转变（重结晶，二次结 晶）第二章：凝固：金属由液态转变为固态的过程。结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。热力学条件：宏观现象：过冷微观过程：形核和长大影响金属结晶过冷度的因素：1）金属的本性（2）金属的纯度（3）冷却速度； （4）铸造模具所用材料形核方式：均匀与非均匀液固界面的微观结构：具有粗糙界面（杰克逊因子2）：垂直方式长大光滑界面（杰克逊因子5）、台阶长大：二维晶核、螺型位错；正温度梯度：平面状界面、负温度梯度
10、：树枝状第三章：二元相图匀晶相图：固溶体合金，适于变形成形选择性结晶规律：不平衡结晶:成分偏析成分过冷：正温度梯度下可能长成树枝晶共晶相图：适于铸造成形 伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的共晶组织 离异共晶：共晶体中的一相依附于先析出相生长，使共晶组织特征消失 第四章.分析碳铁碳合金（钢、铁）的平衡结晶过程，画出组织示意图。 相：铁素体、奥氏体、渗碳体（共晶渗碳体、一次渗碳体，二次渗碳体、共析渗碳体）、液相组织：铁素体、奥氏体、珠光体、莱氏体 计算相组成与组织组成物相对含量。第五章：相律：f二c - p+2组织转变过程（一般了解）滑移系概念：冷塑性变形对金属组织结构和性能的影响规律：组织结构
11、形成纤维组织形成形变织构亚结构细化：随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构，叫形变胞点阵畸变严重: 金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、 位错等），使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成 的晶格畸变。性能：形变强化：变形过程中，位错密度升高，导致形变胞的形成和不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用各向异性：形成了纤维组织和变形织构耐腐蚀性下降。塑性变形后的金属随着加热温度的升高和时间的延长，可能会发生组织性能 变化规律回复： 强度下降较少，塑性、韧性提高。再结晶：性能恢复到冷塑性变形前的性能。晶粒长大：性能恶化。再结晶的温度及影响因素（1）纯度越高（2）冷变
12、形量；（3）加热速度（4）金属本性临界变形度及其在工业生产中的意义明确定义，避开。热加工作用；锻造或热轧制（1）成形（2）改善铸态组织缺陷第七章共析钢过冷奥氏体等温转变与连续冷却转变及区别珠光体：马氏体贝氏体 包括定义、相变机制，形成温度、显微组织特征、亚结构、性能特点 第八章合金固溶与时效概念：一般过程：过饱和固溶体f饱和al固容体+溶质富集区一饱和a2固容体+亚稳相一饱和a固容体+平衡相调幅分解概念：按扩散偏聚机制和无形核过程直接长大，由一种固溶体分解为两种结构相同而成分不同的固溶体。第九章预备：正火、退火最终：淬火、回火。明确各热处理的目的、得到什么组织，工艺参数（加热温度和冷却方式）
13、样题一、选择题（在每小题的五个备选答案中，选出一个或一个以上正确的答案，将其标号填入括号内。正确的答案没有选全或选错的，该题无分。）1. 与固溶体相比，金属化合物的性能特点是（）。熔点高、硬度低；硬度高、塑性高；熔点高、硬度高；熔点高、塑性低；硬度低、塑性高2. 若体心立方晶胞的晶格常数为a,则其八面体间隙( )。是不对称的；是对称的； 位于面心和棱边中点； 位于体心和棱边中点；半径为2爲3奥氏体是()。 碳在Y- Fe中的间隙固溶体； 碳在a- Fe中的间隙固溶体； 碳在a- Fe中的有限固溶体； 碳在Y- Fe中的置换固溶体；碳在a - Fe中的有序固溶体4渗碳体是一种 ()。间隙相； 金
14、属化合物；正常价化合物；电子化合物；间隙化合物5六方晶系的100晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为( )。 2110112(；聞0:211()io To6晶面(110)和(111)所在的晶带，其晶带轴的指数为)。no:no:O1TMiT01降;7在室温平衡状态下， 强度、塑性均下降；碳钢的含碳量超过0.9%后，随着含碳量增加，其)。 硬度升高、塑性下降; 硬度、塑性均下强度、塑性均不变;强度、塑性均不确定8.共晶成分的合金通常具有如下特性 ()。 热处理性能好；机械加工性能好9. 钢的淬透性取决于 ()。 淬火冷却速度; 钢的临界冷却速度; 工件的尺寸、形状； 淬火介质；奥氏体的稳定性10淬火+高温回火被称为 ( )。 时效处理； 变质处理；调质处理；固溶处理；均匀化处理11.铁素体在加热到A3温度时将转变为奥氏体，这种
