2013年哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题

第一篇：2013年哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题

2013年哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题（回忆版）选择十道题，4×10=40判断4道20分。简答4道60分。综合1道30分。简答题：

1.影响再结晶温度的因素。

2.冷变形金属在温度升高时性能和组织的变化。

3.空间点阵和晶体结构的关系。

4.临界晶核和过冷度的关系？临界晶核的物理意义？

综合题：

（1）画出示意图说明奥氏体形成过程？

（2）画出示意图分析碳的浓度分布，变化规律以及奥氏体长大机制？

（3）影响奥氏体晶粒大小的因素？

第二篇：2013年哈工大材料加工工程专业课金属学与热处理825真题(回忆版)

选择十道题，4×10=40判断4道20分。简答4道60分。综合1道30分。简答题：

1.影响再结晶温度的因素。

2.冷变形金属在温度升高时性能和组织的变化。

3.空间点阵和晶体结构的关系。

4.临界晶核和过冷度的关系？临界晶核的物理意义？

综合题：

（1）画出示意图说明奥氏体形成过程？

（2）画出示意图分析碳的浓度分布，变化规律以及奥氏体长大机制？

（3）影响奥氏体晶粒大小的因素？

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第三篇：2010年哈工大材料学院材料加工工程、材料工程专业825金属学与热处理考研真题(大题部分)

2010年材料加工真题大题

简答：（15*4）

1.什么是置换固溶体？影响因素是什么？

2.纯金属与固溶体结晶的异同点？

3.什么是冷脆和热脆？产生原因及防治措施？

4.马氏体转变过程的特点？马氏体高强高硬原因？ 综合：（15*2）

1.晶粒度对金属性能影响？总结学过的细化晶粒的方法？

2.从产生条件，性能特点，（还有一点忘了）区别索氏体和回火索氏体？

第四篇：(金属学与热处理)工程材料学总结

《工程材料学》总结

第一部分：晶体结构与塑性变形 一、三种典型的金属晶体结构

1．bcc、fcc、hcp的晶胞结构、内含原子数，致密度、配位数。Bcc：体心立方，内包含2个原子，致密度为0.68，配位数为8 Fcc：面心立方，4个原子，致密度0.74，配位数12 Hcp：密排六方，6个原子，致密度0.74，配位数12 2．立方晶系的晶向指数[uvw]、晶面指数(hkl)的求法和画法。

3．晶向族〈„〉/晶面族{„}的意义（原子排列规律相同但方向不同的一组晶向/晶面，指数的数字相同而符号、顺序不同），会写出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶体的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶体缺陷

1．点缺陷、线缺陷、面缺陷包括那些具体的晶体缺陷。

点缺陷：特征“三个方向尺寸都很小”空位，间隙原子，置换原子 线缺陷：特征“两个方向上的尺寸很小”位错：刃型位错，螺型位错

面缺陷：特征“在一个方向上尺寸很小”外表面，内界面：晶界，亚晶界，孪晶界，堆垛层错和相界 2．刃型位错的晶体模型。

三、塑性变形与再结晶

1．滑移的本质：滑移是通过位错运动进行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一个滑移方向。滑移面与滑移方向就是晶体的密排面和密排方向。

3．强化金属的原理及主要途径：阻碍位错运动，使滑移进行困难，提高了金属强度。

主要途径是细晶强化（晶界阻碍）、固溶强化（溶质原子阻碍）、弥散强化（析出相质点阻碍）、加工硬化（因塑变位错密度增加产生阻碍）等。

4．冷塑性变形后金属加热时组织性能的变化过程：回复→再结晶→晶粒长大。5．冷、热加工的概念

冷加工：在再结晶温度以下进行的加工变形，产生纤维组织和加工硬化、内应力。

热加工：在再结晶温度以上进行的加工变形，同时进行再结晶，产生等轴晶粒，加工硬化、内应力全消失。6．热加工应使流线合理分布，提高零件的使用寿命。第二部分：金属与合金的结晶与相图

一、纯金属的结晶

1．为什么结晶必须要过冷度？

由热力学可知，在某种条件下，结晶能否发生，取决于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有当温度低于理论结晶温度 Tm 时，固态金属的自由能才低于液态金属的自由能，液态 金属才能自发地转变为固态金属，因此金属结晶时一定要有过冷度。

2．结晶是晶核形成和晶核长大的过程。

3．细化铸态金属的晶粒有哪些主要方法？（三种方法）控制过冷度，变质处理，振动搅动 二、二元合金的相结构与相图

1．固溶体和金属化合物的区别。（以下哪一些是固溶体，哪一些是金属化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M条？）

’2．匀晶相图

①在两相区内结晶时两相的成分、相对量怎样变化？ ②熟练掌握用杠杆定律计算的步骤：

⑴将所求材料一分为二，⑵注意杠杆的位置和长度，⑶正确列出关系式。3．共晶（析）相图

①熟悉共晶（析）相图的基本形式（水平线、一变二）。②会区分共晶（析）体、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③会在相图中填写组织组成物（或相组成物），掌握不同合金在室温时的平衡组织, 会熟练应用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。

三、Fe-Fe3C 相图（重点）

1.默绘相图并牢记共晶转变和共析转变的温度与各相成分。包晶转变：1495摄氏度 共晶转变：温度1148摄氏度 共析转变：727摄氏度

2.掌握各类合金平衡结晶过程与室温时的平衡组织，会画符合要求的平衡组织示意图： ①各组织组成物的形态，②在相图上标注各组织组成物。3.会用杠杆定律计算相组成物和组织组成物的相对量。第三部分：各类材料与钢铁热处理（重点）

一、各类材料的牌号、热处理和用途

1． 会根据牌号确定钢的化学成分（碳及合金元素的含量范围）。①结构钢钢号特征： 前二位数字(万分比)普通碳素结构钢（如Q235等）、普通低合金钢（如Q295等）包括：⑴工程构件用钢： 含碳量小于0.20%。

热处理：热轧空冷后(相当于正火)直接使用 ⑵机器零件用钢： 按含碳量区分，由低到高是 渗碳钢(0.100.50%)(碳素钢：40, 45;合金钢：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、热处理：调质处理，即淬火＋高温回火 用途：轴，弹簧钢(0.500.60%的工具钢, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 热处理：淬火＋高温回火

⑶量具用钢：C:0.9-1.5%, 碳素工具钢:T10A, T12A 热处理：水（油淬）＋低温回火 低合金工具钢：9SiCr, GCr15, 热处理：淬火（油）＋冷处理＋低温回火

③不锈钢钢： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．钢的热处理工序及应用

①预先热处理： 完全退火（用于亚共析钢，用于组织均匀化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析钢、过共析钢, Ac1+30 C）

正火（过共析钢中消除网状二次碳化物，低碳亚共析钢中代替完全退火但强度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最终热处理

⑴一般： 低温回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中温回火（用于弹簧等）

高温回火（即调质，用于轴类等）

⑵特殊： 构件用钢：不淬火，在热轧或正火（空冷）状态使用；

渗碳钢：先渗碳，再淬火 + 低温回火。

3． 铸铁、有色金属材料的分类

①要求掌握铸铁的分类并认识牌号（HT、QT、KT等）。②了解铸铁中石墨形态（几种形态？）对铸铁性能的影响。③ 要求认识铝合金、铜合金、钛合金的类型和强化途径。4.材料力学性能各指标的符号、名称。

二、热处理原理 1． 2． 3． 4． 钢加热到临界点（AC1/AC3/ACm）以上形成奥氏体，应控制加热温度和保温时间以避免晶粒长大。共析钢的TTT曲线示意图。

P、S、T、B上、B下、M片、M条的形态。

M的性能：硬度决定于马氏体内含碳量，韧性决定于马氏体的粗细及形态。

5．TTT曲线的应用： 冷却方式 画冷却曲线 所得组织 6．回火形成粒状组织M回、T回、S回（T回、S回与片状组织T、S无关）。

三、热处理工艺 1.会确定加热温度 ①退火、正火、淬火：

碳钢：临界点（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金钢原则相同，但温度较高。②回火： 低温回火，中温回火，高温回火（用于淬火后的热处理）2.冷却方式与目的

① 退火—炉冷；②正火—空冷；③淬火—单液淬火，水淬油冷，分级淬火（减小内应力），等温淬火（获得B下）3．淬透性与淬硬性的区别

淬透性：钢淬火获得M多少的能力，决定于C曲线左右的位置。

淬硬性：钢淬火获得M的硬度高低，决定于M内的含碳量。故高碳钢的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金钢的淬透性好而淬硬性不够（如20CrMnTi）。

四、要求会定性分析合金元素在钢中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶强化，③弥散强化，④细化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火稳定性。

五、高速钢

1．莱氏体钢的锻造： 莱氏体钢内存在不均匀分布的粗大共晶碳化物，严重降低钢的性能，不能用热处理方法消除，必须进行反复多向的锻造击碎之，使之分布均匀，改善组织性能。高速钢及Cr12型钢都是莱氏体钢。2．为获得高速钢的红硬性，其热处理工艺应当： ① 高温淬火形成高碳高合金度的马氏体

高温加热（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奥氏体，形成高碳高合金度的奥氏体，经淬火形成高碳高合金度的马氏体 + 大量残余奥氏体 + 未溶碳化物，为二次硬化作准备。② 560℃多次回火时发生二次硬化，原因是：

⑴弥散强化，回火温度达500℃以上时，从马氏体内析出大量稳定的特殊合金碳化物，弥散分布，使硬度上升, 至560℃硬度达到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷却时发生A向 M回 转变，也使硬度上升。多次回火可继续降低残余奥氏体量，进一步提高硬度。最终组织：回火马氏体 + 少量残余奥氏体 + 碳化物

，六、典型零件的选材、热处理及工艺路线（综合应用）

1、选材原则：力学性能；工艺性能；经济性；（轻型、高寿命）2． 轴类零件: 调质钢，如：40，40Cr等

热处理：调质（即淬火 + 高温回火）。（S回）

弹簧零件：弹簧钢。如：60Si2Mn 热处理：淬火 + 中温回火。(T回)机床齿轮：调质钢，如： 40，40Cr 热处理：调质表面淬火（高频）+ 低温回火。

汽车、拖拉机变速箱齿轮：渗碳钢，如：20Cr或20CrMnTi

热处理：渗碳 + 淬火 + 低温回火。

2．一般工艺路线： 锻（铸）造成形 → 预先（备）热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工

第五篇：金属学与热处理(哈工大版)第3版“四把火”

一、退火

1、退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺

（1）相变重结晶退火：临界温度（AC1或AC3）以上（2）再结晶退火：临界温度以下（3）连续退火和等温退火（4）正火

2、完全退火：将钢加热到AC3以上，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺

（1）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷，降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性变形性能。

（2）加热温度：AC3以上20~30℃

退火保温时间：工件透烧时间、组织转变所需时间（钢材化学成分、工件形状和尺寸、加热设备类型、装炉量以及装炉方式）冷却速度：缓慢，保证奥氏体在Ar1温度以下不大的过冷条件下进行P转变（避免硬度过高）（3）等温退火：奥氏体化后很快降至稍低于Ar1温度等温一段时间，可缩短退火时间

3、不完全退火：将钢加热至AC1~AC3或AC1~Accm之间，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺

（1）组织：仅是P发生相变重结晶转变为A，基本上不改变先共析F或Fe3C形态和分布（2）优点：加热温度低，工艺周期短，消耗热量少，成本低，生产率高

4、球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺（不完全退火）（1）目的：降低硬度，改善切削加工性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能（为淬火作组织准备）

（2）加熱溫度：AC1以上20~30℃，随炉加热 保温时间：不能太长（2~4 h）

冷却方式：炉冷，或在Ar1以下20℃左右进行长时间等温处理

（3）关键：使A中保留大量未溶碳化物质点，造成A中碳浓度分布不均匀性（4）一次球化退火

等温球化退火（广泛应用）往复球化退火

5、扩散退火（均匀化退火）：将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度，长时间保温，然后随炉缓慢冷却

（1）目的：消除晶内偏析，使成分均匀化

（2）实质：使钢中各元素的原子在A中充分扩散——温度高时间长（3）退火加热温度：AC3或Accm以上150~300℃ 保温时间：根据钢件最大截面积厚度计算

（4）组织：A晶粒十分粗大→进行一次完全退火或正火细化晶粒、消除过热缺陷（5）缺点：生产周期长，热能消耗大，设备寿命短，生产成本高，工件烧损严重

6、去应力退火：（精加工或淬火之前）将工件加热至AC1以下某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却

（1）目的：消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机械加工工件中的残余内应力，提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂（2）退火加热温度：宽泛，根据具体情况而定（500~650℃）保温时间：根据工件的截面尺寸或装炉量

冷却速度：保温后缓慢冷却，200~300℃后出炉空冷至室温

7、再结晶退火（中间退火）：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温适当时间后，使变形晶粒重新转变为新的等轴晶粒，同时消除加工硬化和残余内应力的热处理工艺（1）退火温度：高于再结晶温度（与金属化学成分和冷变形量有关）（2）一般钢材650~700℃，1~3 h，空冷

（3）临界变形度→正火或完全退火代替再结晶退火 正火

正火：将钢加热到AC3或Accm以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，得到P类型组织的热处理工艺

（1）加热温度与时间：与完全退火相同（AC3或Accm以上30~50℃）冷却速度：较快亚共析钢正火组织析出的F较少，P较多且间距小 转变温度：较低过共析钢正火可抑制先共析网状渗碳体的析出 冷却方式：工件从炉中取出后空冷，大件可采用鼓风或喷雾等方式（2）实质：完全奥氏体化加伪共析转变（3）适用对象：碳素钢及低、中合金钢

（4）应用：改善低碳钢的切削加工性能；消除中碳钢热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物（增加材料脆性，降低强度，降低零件疲劳寿命）；提高普通结构件的机械性能 淬火

淬火：将钢加热到临界点AC3或Accm以上一定的温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺（1）实质：奥氏体化后进行马氏体转变（或贝氏体转变）（2）组织：马氏体（或下贝氏体），少量残余A及未溶的第二相（3）特点：提高工件的强度、硬度和耐磨性 结构钢：淬火和高温回火（调制），获得较好的强度和塑性、韧性配合 弹簧钢：淬火和中温回火，获得很好的弹性极限

工具钢、轴承钢：淬火和低温回火，获得高硬度和高耐磨性

2、淬火应力：热应力和组织应力

（1）热应力：工件在加热或冷却过程中，由于不同部位的温度差异，导致热胀冷缩的不一致而产生的应力→快速冷却时工件截面上温差造成的 快速冷却，表层先冷中心后冷，表层冷却快中心冷却慢

冷却初期，表层冷却快、温度低、收缩量大，表层产生拉应力、心部产生压应力 冷却后期，心部体积继续收缩，表层产生压应力、心部产生压应力

（2）组织应力：工件在冷却过程中，由于温差造成的不同部位组织转变不同时性而引起的内应力→与钢在M转变温度范围的冷却速度、工件尺寸、钢的导热性、A的屈服强度，钢的含碳质量分数、M的比热容及钢的淬透性有关

淬火初期，表层发生M转变体积膨胀，表层产生压应力、心部产生拉应力 继续冷却，心部发生M转变体积膨胀，表层产生拉应力、心部产生压应力 组织应力引起的残余应力与热应力恰好相反

3、淬火加热：加热温度、加热时间、加热方式、选择介质

（1）加热温度：根据钢的临界点确定，以得到均匀细小的A晶粒为原则、以便淬火后获得细小M组织 亚共析钢：AC3+（30~50℃）

共析钢和过共析钢：AC1+（30~50℃）

低合金钢：根据临界点AC1或AC3、合金元素的作用确定，AC1或AC3+（50~100℃）（2）过热：工件在淬火加热时。由于温度过高或时间过长，造成A晶粒粗大的缺陷 进行一次细化晶粒的退火或正火，然后按工艺规程进行淬火

（3）过烧：工件在淬火加热时，温度过高，使A晶界发生氧化或者出现局部融化

（4）氧化：淬火加热时工件和加热介质相互作用，使工件尺寸减小、表面粗糙度降低、影响淬火冷却速度

（5）脱碳：工件在加热过程中，钢中的C与炉中O2、H2O、CO2及H2发生化学反应，生成含碳气体逸出钢外，是工件表面含碳质量分数降低的过程 盐浴加热、保护气氛加热、真空加热或装箱加热

淬火冷却：冷却速度必须大于临界冷却速度；适当的淬火介质（水、油）淬火方法

（1）单液淬火法：将加热至A状态的工件，淬入某种淬火介质中，连续冷却至介质温度的淬火方法

操作简单，容易实现机械化、自动化

在M转变区冷却速度较快，易产生加大的组织应力，增大工件变形、开裂的倾向

（2）双液淬火法：将加热至A状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质中快速冷却至接近Ms的温度（避免过冷A发生P和B的转变），然后再转入冷却能力较弱的淬火介质中继续冷却，使过冷A在缓慢冷却条件下转变成M 水-油双液淬火法：中、高碳钢工件和合金钢制大型工件 油-空气双液淬火法：合金钢工件

（3）分级淬火法：将加热至A状态的工件先淬入高于Ms的热浴中停留一定时间，待工件各部分与热浴温度一致后，取出空冷至室温，在缓慢冷却的条件下完成M抓变的淬火方法（4）等温淬火法：将加热至A状态的工件淬入温度稍高于Ms的盐浴中等温，保持足够长时间，使之转变成下B，然后取出空冷的淬火方法

4、钢的淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力，是钢的固有属性（1）淬透层深度：由表面至半M区的深度

（2）影响因素：钢的临界冷却速度，过冷A的稳定性

（3）淬硬性：钢淬火后形成M组织所达到的硬度→取决于M中含碳质量分数（4）测定方法：末端淬火法（端淬法）；端淬曲线；，d的单位为mm 回火

回火：将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温一段时间，使淬火组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却至室温的一种热处理工艺

（1）目的：稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求（2）回火温度：低温、中温和高温回火

低温回火：150~250℃，淬火高碳钢和淬火合金钢→回火M（强度、硬度、耐磨性）中温回火：350~500℃，各种弹簧零件和热锻模具→回火T（弹性极限）

高温回火：500~650℃，中碳结构钢和低合金结构钢→回火S（综合力学性能）

（3）回火保温时间：保证工件各部分温度均匀和组织转变充分进行，降低或消除内应力（4）回火后的冷却：空冷；高温回火后油冷或水冷（抑制回火脆性）

2、回火转变：

（1）M中碳的偏聚→金相方法不可见，电阻法和内耗法可测得（2）M的分解：回火温度越高，M的碳浓度越低，c越小、a越大；回火时间影响小 回火M：高碳钢在350℃以下回火时，M分解成α相和弥散ε--碳化物组成的复相组织 易腐蚀，金相显微镜下呈黑色针状组织

（3）残余A的转变：残余A与过冷A无本质区别；P与B两种转变之间有稳定区 残余A向B转变速率加快，而向P转变速度减慢

回火M或下B：淬火碳钢在200~300℃回火时，残余A分解成α相和碳化物的机械混合物（4）碳化物的转变：回火时间延长，碳化物转变温度逐渐降低

回火T：由针状α相和其它无共格联系的细小颗粒与片状Fe3C组成的机械混合物（5）Fe3C的聚集长大和α相回复、再结晶 回火S：F与粗粒状Fe3C的机械混合物

3、淬火钢回火时的机械性能变化：

（1）硬度：回火温度升高，硬度下降（弥散强化引起硬度小幅上升）

合金元素：强碳化物形成元素在高温回火时弥散强化使钢的硬度显著上升（二次硬化）（2）强度和韧性：强度指标ζb和ζs不断下降，塑性指标δ、ψ不断上升

4、回火脆性：在某些温度区间内回火，可能出现冲击韧性显著降低的现象（1）第一类回火脆性（低温回火脆性）：所有钢中都会出现（不可逆回火脆性）

M分解时沿M条或片的边界析出断续的薄壳状碳化物，降低晶界的断裂强度 合金元素一般不能抑制，但Si、Mn等可提高脆化温度 避免在脆化温度范围内回火

（2）第二类回火脆性（高温回火脆性）：合金结构钢（可逆回火脆性）

Cr、Mn、P、As、Sb、Sn等合金元素使第二类回火脆性增大 将脆化状态的钢重新回火，然后快速冷却即可消除