2014年北京科技大学金属材料与热处理复试题

第一篇：2014年北京科技大学金属材料与热处理复试题

2014金属材料与热处理复试题

一.名词解释

1.二次渗碳体

2.晶间腐蚀

3.马氏体

4.钢的淬透性及淬硬性

5.时效处理

二.1.GCr15是什么钢？钢中的碳化物都有哪些？形成原因是什么。

2.解释什么是TTT及CCT曲线，并举例论述在实际生产中的作用。

三.画出铁碳相图，并根据相图详细论述45钢，40Cr钢，T8钢的热处理工艺，包括淬火温度，淬火介质，回火温度等，并解释为什么。

四.20号钢为了制作齿轮在含碳1.25%的气氛中渗碳，要求表面渗碳后含碳量为1.02%，离表面2mm内 的含碳量为0.25%，是根据第三题的铁碳相图确定渗碳温度，并计算渗碳所需要的时间，已知碳在奥氏体中和铁素体中的扩散系数，并已知一个扩撒系数。

五.什么是回火脆性，并说明回火脆性的种类，形成原因及防治方法，并解释为什么调制钢在回火后要快 冷。

六.通常经过热轧及正火后控制冷却可以得到贝氏体，通常采用合理的合金化有助于得到贝氏体，……？试论述贝氏体的种类及组织结构。并分析14CrMoMnVB得到贝氏体时合金化的目的，及合金元素的 作用

七.结合回火过程中的组织转变，分析随回火温度变化时，硬度的详细变化情况，并结合此硬度变化说明20号钢经渗碳后的详细热处理工艺。

八.W18Cr4V高速钢的工艺路线为锻造-热处理-机加工-热处理-磨加工，试写出各热处理工序的具体工艺，参数，作用，及热处理后的组织。

第二篇：金属学与热处理课程教学大纲

机械设计制造及其自动化专业

参考教材

1.机械制图，参考书：胡建生.机械制图.北京：机械工业出版社 2.机械设计，参考书：陈良玉.机械设计基础.沈阳：东北大学出版社 3.机械制造基础，参考书：熊良山.机械制造技术基础.武汉：华中科技大学

第一部分 专业综合课考试大纲理论考试部分（200分）

《机械制图》（60分）

一、课程性质和任务

本课程是研究用正投影法绘制工程图样和解决空间几何问题的理论和方法的一门学科，培养学生具有初步绘制、阅读机械工程图样的能力和空间想像力，同时又为学生学习后续课程和完成课程设计和毕业设计打下不可缺少的基础。

二、课程的基本要求

1．掌握机械制图的基本原理和方法。2．培养学生阅读、绘制工程图样的能力。

三、教学内容

绪论：了解本课程的性质任务和学习方法

1、正投影法基础

了解投影法的基本概念、正投影的基本特性；熟练掌握点的投影、点的相对位置和重影点、直线的投影、直线上的点、两直线的相对位置、平面的投影。

2、立体的投影

掌握平面立体、曲面立体的投影图。

3、立体表面交线

掌握平面立体的截交线、曲面立体的截交线、两曲面立体相贯线的画法。

4、制图基本知识

了解工程制图的基本知识。

5、组合体的视图

熟练掌握组合体的形体分析、画组合体视图、读组合体视图、组合体的尺寸标注。

6、机件常用的表达方法

熟练掌握视图、剖视图、断面图、局部放大图、简化画法、规定画法。

7、标准件和常用件

掌握螺纹和螺纹紧固件、齿轮的画法；了解键联接、销联接、滚动轴承及弹簧的基本知识和画法。

8、零件图

了解零件图的内容；掌握零件图技术要求的标注方法（表面粗糙度、公差与配合的标注）。

9、装配图

了解装配图的作用和内容；了解装配图的表达方法及尺寸标注；了解装配图中的零、部件序号和明细栏的标注；了解看装配图的方法。

《机械设计》（70分）

一、课程的性质、目的与任务

机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。在教学上应着重基本知识、基本理论和基本设计方法等内容。培养学生综合运用本课程的知识来解决具体工程技术问题的能力。

二、课程基本要求

1．掌握机械中常用机构的结构原理、运动特性及有关机构动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。

2．掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计简单的机械及普通机械传动装置的能力。

3．具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

三、教学考试内容与要求 1．机械设计概述

了解机械的组成及课程的研究内容、性质和任务。2．平面机构运动简图和自由度

了解运动副和运动简图的概念。掌握一般机构简图及其测绘方法；机构具有确定运动的条件。熟练掌握平面机构自由度数的计算（能识别和正确处理机构中含有的复合铰链、局部自由度和虚约束）。

3．平面连杆机构

了解连杆机构的概念和特点。掌握四杆机构的基本知识。熟练掌握判断机构中存在两个周转副的条件，并能确定取不同构件为机架时该机构的类型。了解四杆机构的演化。掌握曲柄滑块机构的特性。掌握用图解法设计四杆机构的方法（包括按给定连杆的预定的位置，按给定行程速比系数Ｋ设计）。

4．凸轮机构和间歇运动机构

了解凸轮机构的特点、常用类型及应用。掌握从动件常用运动规律。掌握滚子对心和偏心直动从动件盘形凸轮轮廓线的图解法设计。掌握压力角、基圆半径的概念。一般了解棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点和应用。

5．联接

了解联接的分类；键和花键联接的类型、特点和应用。掌握平键联接的失效形式和设计计算。了解螺纹的形成、螺纹的参数及螺纹的类型、特点和应用。了解螺旋副的受力分析、效率和自锁。掌握螺纹联接的四种基本类型及应用场合；螺栓联接的强度计算；受横向外载荷、轴向外载荷的螺栓组联接进行受力分析和强度计算；螺纹联接的预紧和防松。

6．带传动

了解带传动的工作原理、特点、类型和应用。掌握有关尺寸参数；掌握弹性滑动、打滑的概念。熟练掌握带传动受力分析和带的应力分析；V带传动的失效形式和设计计算。一般了解齿形带传动的特点和应用。

7．链传动

了解链传动的特点和应用；滚子链与链轮的结构。掌握链传动的运动特性和减轻运动不均匀性的措施；链传动的失效形式和设计计算。

8．齿轮传动

掌握齿轮传动的特点；渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合的基本知识。熟练掌握其尺寸参数的含义及其计算。了解齿轮加工方法及标准齿轮不发生根切的最少齿数。一般了解变位齿轮传动。了解斜齿轮传动的特点，掌握其尺寸参数计算和斜齿轮的当量齿轮的概念。了解圆锥齿轮传动的特点及其有关参数。掌握直齿圆锥齿轮的主要几何尺寸计算。

了解齿轮的失效形式和设计准则；齿轮常用材料及热处理方法。掌握三种齿轮（直齿、斜齿、锥齿）的受力分析并掌握设计计算。

9．蜗杆传动

掌握蜗杆传动的工作原理和特点；主要参数和几何尺寸计算。掌握其受力分析。了解蜗杆传动的失效形式、设计准则、常用材料及热平衡的概念。其它知识一般了解。

10．轮系

了解轮系的类型和功用。掌握轮系的传动比计算（包括大小和方向）。11．轴

了解轴的分类、特点。掌握轴的结构设计及两种强度计算方法。12．滚动轴承

掌握滚动轴承的主要类型、特点、代号及选用。熟练掌握滚动轴承的寿命计算。掌握滚动轴承的组合设计。了解滚动轴承静强度计算。

《机械制造基础》（70分）

一、金属切削基本知识

1.掌握切削运动、切削形式和刀具材料；

2.掌握切削用量三要素、切削层参数、进给运动对刀具工作角度的影响； 3.掌握刀具标注角度。

二、金属切削过程及其控制

1.了解刀具磨损的形态和磨损过程； 2.能够合理选择刀具的几何参数；

3.掌握切削过程中产生的物理现象：切削变形、切削力、切削热、刀具磨损等及其内在联系。4.掌握：切削变形、切削力、切削温度、刀具寿命的影响因素和影响规律；磨钝标准和刀具寿命的概念；合理选择切削用量的原则和方法。

三、金属切削机床

1.了解金属切削机床的分类与型号编制方法、机床运动与传动原理； 2.掌握工件表面形状与成形方法；

3.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择机床。

四、金属切削刀具

1.了解刀具的作用、分类及正确使用；理解各类刀具的工艺范围、加工精度、结构及参数、应用特点等。

2.根据零件加工表面的形状和技术要求，确定其加工方法，合理选择切削刀具。

五、机械加工工艺规程设计

1.了解工艺规程设计的指导思想和设计原则，设计工艺规程必需的原始资料；了解制订机械加工工艺规程的内容和步骤。

2.理解划分加工阶段的目的意义；按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程的工艺特点及其应用范围；安排工序顺序的一般原则；机床设备和工艺装备选择的一般原则。

3.掌握选择粗、精基准的基本原则；用极值法和统计法解算尺寸链的计算公式；工序尺寸公差的计算方法；时间定额的组成和提高生产率的工艺途径；机械产品设计工艺性评价。

六、机床夹具设计

1.了解机床夹具的作用、分类及其组成；常见夹紧装置；钻床夹具、铣床夹具、车床夹具的结构特点。2.掌握六点定位原理、夹具的常用定位方式和常用定位元件； 3．掌握常见定位方式的定位误差分析计算方法。

七、机械加工质量

1.了解机械加工精度、机械加工表面质量的基本概念；

2.理解影响机械加工精度的因素、影响机械加工表面质量的因素； 3.掌握提高机械加工精度的工艺方法、控制表面加工质量的工艺途径。4.根据机械加工精度理论，能够对各种加工误差进行分析和计算。

八、机器装配工艺基础

1．了解装配的基本内容；理解装配精度与装配尺寸链、装配工艺规程的制订； 2.掌握保证装配精度的方法； 3.机器装配工艺规程设计。

参考教材

《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社

《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社

第二部分 专业技能测试（100分）

基本技能考核内容：根据所提供的零件、测绘工具及相关资料，完成零件测绘，用计算机绘图软件完成零件图，根据绘制的零件图拟定机械加工工艺路线。最后提交：1）徒手绘制的零件草图A3图纸一张2）计算机绘图的图形文件（文件名：考号姓名，例如：01张晓明）3）你定的工艺路线文件一份。考试时间为 100 分钟。考试要求

测绘零件类型范围：齿轮、齿轮轴、传动轴等轴类、轮盘盖类、叉架类零件一个。具体要求：

（一）测绘及徒手绘图部分：50分

1．给定零件名称、材料，分析零件的结构形状和零件的制造方法；

2．正确使用测量工具测绘零件，并能对标准结构（如标准齿轮的轮齿、键槽、退刀槽、中心孔、螺纹等）进行测量，并查表确定尺寸。

3．能够合理选择零件的表达方案，包括选择主视图、其它视图的数量和其它表达方法，掌握标准结构的规定表示法。

4．能够合理给出表面粗糙度、极限尺寸、形位公差等技术要求。5．具备徒手绘制零件草图的能力，将测绘结果通过零件草图记录下来。

（二）计算机绘图部分：30分

1．具有计算机绘图能力，掌握绘图软件的文件管理操作；掌握图层及对象特性工具的控制和使用；掌握定点、定向辅助工具的控制和使用；掌握一般绘图和编辑命令；掌握图库、块功能；能够控制文本和尺寸风格。

2．选择 AutoCAD2006（或CAXA2006）及以上版本的绘图软件，整理测绘得到的零件草图，用计算机绘图完成零件图。绘制的零件图应做到：表达方案合理、图形正确完整、线型规范清晰；尺寸标注正

确、完整、清晰，表面粗糙度、尺寸公差、形位公差及技术要求等标注齐备；图面布局合理，图纸幅面、比例选择恰当，图幅格式（A3横放或竖放、左边装订、制图作业可以采用的简化标题栏）正确。

（三）工艺路线拟定部分：20分 １．基准选择正确； ２．加工方法选择可行；

３．加工顺序安排符合原则； ４．加工阶段划分合理。

（二）参考书目

1．《现代工程图学》，杨裕根主编，北京邮电大学出版社

2．《AutoCAD 机械制图实用教程》，李银玉等主编，人民邮电出版社 3．《机械制造技术基础》，于骏一主编，机械工业出版社

（或）《机械制造技术基础》，熊良山主编，华中科技大学出版社

第三篇：金属热处理名词概念

第一章

【比容差应变能】由于新相和母相的比容往往不同，故新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变能，称为比容差应变能Es。

【伪共析】从这一转变过程和转变产物的组成相来看，与钢中共析转变(即珠光体转变)相同，但其组成相的相对量(或转变产物的平均成分)却并非定值，而是依奥氏体的碳含量而变，故称为伪共析转变。

【惯习面】在许多固态相变中，新相与母相间往往存在一定的取向关系，而且新相往往又是在母相一定的晶面族上形成，这种晶面称为惯习面。

【共格界面】当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置时，两相在界面上的原子可以一对一地相互匹配。

【半共格界面】当错配度增大到一定程度时，便难以继续维持完全共格，这样就会在界面上产生一些刃型位错，形成界面上两相原子部分地保持匹配的半(或部分)共格界面，以补偿原子间距差别过大的影响，使弹性应变能降低。

【非共格界面】当两相界面处的原子排列差异很大，即错配度很大时，其原子间的匹配关系便不再维持。这种界面称为非共格界面。

【等温转变（IT）曲线】在实际工作中，人们通常采用一些物理方法测出在不同温度下从转变开始到转变不同量，以至转变终了时所需的时间，做出“温度—时间—转变量”曲线，通称为等温转变曲线，缩写为TTT(Temperature-Time-Transformation)或IT（Isothermal Transformation)曲线。

【CT曲线】如果转变在连续冷却过程中进行，则有过冷奥氏体连续冷却转变图，又称CT或CCT(Continuous Cooling Transformation)图。

【韧脆转变温度】(简称：NDT)主要针对钢铁随着温度的变化其内部晶体结构发生改变，从而钢铁的韧性和脆性发生相应的变化。

第二章 奥氏体

【奥氏体】奥氏体是碳在-Fe中的间隙固溶体

【组织遗传】在生产中有时能遇到这样的情况，即过热后的钢(过热是指加热温度超过临界点太多，引起奥氏体晶粒长大，结果在冷却后得到的组织，如马氏体或贝氏体，也十分粗大)再次正常加热后，奥氏体仍保留原来的粗大晶粒，甚至原来的取向和晶界。这种现象称为组织遗传。

第三章 珠光体

【屈氏体】其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，根据片层间距分为屈氏体和索氏体。

在光学显微镜下可以分辨的（片层间距为0.25~1.9μm），称为珠光体。

无法分辨（片层间距为30~80nm）的称为屈氏体（托氏体也译做屈氏体）。介于两者之间的称为索氏体。

【索氏体】

【上临界冷却速度】Vc称为淬火临界冷速, 又称为上临界冷速。

【下临界冷却速度】

【完全退火】一般是指加热使钢完全得到奥氏体后慢冷的工艺。

【扩散退火（均匀化退火）】扩散退火的目的是消除钢锭或大型钢铸件中不可避免的成分偏析，尤其是在高合金钢中，应用更为普遍。

【球化退火】球化退火的目的是得到球化渗碳体组织，这是任何一种钢具有最佳塑性和最低硬度的一种组织，良好的塑性是由于有一个连续的、塑性好的铁素体基体。

【低温退火】低温退火的目的是消除因冷加工或切削加工以及热加工后快冷而引起的残余应力，以避免可能产生的变形、开裂或随后处理的困难。

【再结晶退火】这种退火的目的是为了使冷变形钢通过再结晶而恢复塑性，降低硬度，以利于随后的再变形或获得稳定的组织。

【周期球化退火】加热到Ac1以上20℃左右，然后在略低于A1的温度等温，又称等温球化退火。

【等温球化退火】在A1上、下20℃左右交替保温，又称周期球化退火。

第四章 马氏体

【马氏体】马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，通常以符号，或M来表示，【KS关系】Kurdjumov和Sachs采用X-射线极图法测出碳钢(1.4C)中马氏体()和奥氏体()之间存在着下列取向关系：{011}//{111}，<111>//<011>

【宏观惯习面】实际上“宏观惯习面”是两相的界面，“微观惯习面”才是真正的惯习面．

【微观惯习面】

【位错马氏体】低碳的位错型马氏体就具有较高的塑性和韧性，只是马氏体的塑性和韧性随碳含量增高而急剧降低罢了

【孪晶马氏体】片状马氏体是在中、高碳(合金)钢及Fe-Ni(大于29％)合金中形成的一种典型的马氏体组织。其特征是相邻的马氏体片一般互不平行，而是呈一定的交角排列。它的空间形态呈双凸透镜片状，故简称为片状马氏体。由于它与试样磨面相截而往往呈现为针状或竹叶状，故也称为针状或竹叶状马氏体。又由于这种马氏体的亚结构主要为孪晶，故还有孪晶马氏体之称。

【板条马氏体】板条状马氏体是在低、中碳钢及马氏体时效钢、不锈钢，Fe-Ni合金中形成的一种典型的马氏体组织，其特征是每个单元的形状呈窄而细长的板条，并且许多板条总是成群地、相互平行地连在一起，故称为板条状马氏体，也有群集状马氏体之称。

【热弹性马氏体】马氏体片可随温度降低而长大，随温度升高而缩小，亦即温度的升降可引起马氏体片的消长。具有这种特性的马氏体称为热弹性马氏体。

【变温马氏体】

【等温马氏体】

【隐晶马氏体】片状马氏体的最大尺寸取决于原始奥氏体晶粒大小，奥氏体晶粒越大，则马氏体片越大，当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶马氏体。

【奥氏体稳定化】以上这些由于外界条件的变化而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象称为奥氏体稳定化。

【奥氏体热稳定化】所谓奥氏体的热稳定化是指钢在淬火冷却过程中由于冷却缓慢或中途停留而引起奥氏体向马氏体转变呈现迟滞的现象。

【奥氏体机械稳定化】在Md(形变诱发马氏体转变温度)点以上的温度对奥氏体进行大量塑性形变，将会抑制在随后冷却时的马氏体转变，使Ms点降低，即引起奥氏体稳定化，称为奥氏体的机械稳定化。

第五章 贝氏体

【上贝氏体（羽毛状贝氏体）】它是由成束的、大体上平行的板条状铁素体和条间呈粒状或条状的渗碳体(有时还有残余奥氏体)所组成的非片层状组织。

【下贝氏体】

【粒状贝氏体】粒状贝氏体一般是在低、中碳合金钢中存在，它是在稍高于其典型上贝氏体形成温度下形成的。是由条状亚单元组成的板条状铁素体和在其中呈一定方向分布的富碳奥氏体岛(有时还有少量碳化物)所构成的复相组织。

【魏氏体】

【魏氏铁素体】亚共析钢来说，是指从晶界向晶内生长形成的一系列具有一定取向的片(或针)状铁素体，通称为魏氏铁素体，【魏氏渗碳体】过共析钢来说，是指类似形态的渗碳体，通称为魏氏渗碳体。

第七章淬火

【不完全淬火】

【完全淬火】由于Ac3 + 30~50℃这一淬火加热温度处于完全奥氏体的相区，故又称作完全淬火。

【等温淬火】有两种等温淬火法，即贝氏体等温淬火法与马氏体等温淬火法。

贝氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度高于Ms点的淬火介质中，保持一定时间，使其转变成下贝氏体，然后取出空冷。

马氏体等温淬火法是将加热好的工件置于温度稍低于Ms点的淬火介质中保持一定时间，使钢发生部分马氏体转变，然后取出空冷。

【分级淬火】分级淬火法是将加热好的工件置于温度稍高于Ms点的热态淬火介质中(如融熔硝盐、熔碱或热油)，保持一定时间，待工件各部分的温度基本一致时，取出空冷(或油冷)。

【亚温淬火】所谓亚温淬火即亚共析钢的不完全淬火，或称临界区淬火、两相区加热淬火，是指将具有平衡态或非平衡态原始组织的亚共析钢，加热至铁素体+奥氏体双相区的一定温度区间（Ac1-Ac3），保温一定时间后进行淬火的热处理工艺。

【淬透性】所谓钢的“淬透性”，是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向(即钢被淬透的能力), 它是钢材固有的一种属性。

【淬硬性】淬硬性也叫可硬性，它是指钢的正常淬火条件下，所能够达到的最高硬度。

【组织应力】由于工件的表层和心部发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力称为组织应力。

第八章 回火

【回火】将淬火后的钢在Ac1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程称为回火。

【二次硬化】二某些淬火合金钢在500～650℃回火后硬度增高，在硬度-次硬化：是指回火温度曲线上出现峰值的现象。

【回火脆性（回火脆化）】与强度和塑性的变化都不同，随着回火温度的提高，冲击韧性不是单调地降低或升高，而是可能出现两个马鞍形，回火时这种韧性下降的现象，通称为回火脆性或回火脆化。

一定成分的淬火钢在350~550℃回火较长时间或回火后慢冷通过这个温度区间时会变脆,这种现象称为回火脆性，简称TE。

【回火屈氏体】碳钢中温回火后的组织中，渗碳体颗粒开始发生粗化和球化，但其尺寸仍很小，无法在光学显微镜下分辨，这种组织又称回火屈氏体。

【回火索氏体】钢经高温回火后，得到由铁素体和弥散分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索氏体组织。

【调质处理】调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。即淬火+高温回火=调质处理。

第九章 钢表面处理

【高温碳氮共渗】高温碳氮共渗主要是渗碳，但氮的渗入使碳浓度很快提高，从而使共渗温度降低和时间缩短。碳氮共渗温度为830～850℃，保温1～2小时后，共渗层可达0.2～0.5mm。

【低温碳氮共渗】以渗氮为主，也称软氮化，是较新的化学热处理工艺。常用的共渗介质是尿素。处理温度一般不超过570℃，处理时间很短，仅１~3小时，软氮化表层硬而具有一定韧性，不易发生剥落现象。

【正火】将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。

【碳势】表征含碳气氛在一定温度下改变钢件表面含碳量的能力的参数。通常可用低碳钢箔在含碳气氛中的平衡含碳量来表示。

【合金渗碳体】

【晶界强化】向钢中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，产生内吸附现象浓集于晶界，从而使钢的蠕变极限和持久强度显著提高的方法。

【固溶强化】通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。

【固溶处理】指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

【弥散强化】弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。

【带状组织】金属材料内与热形变加工方向大致平行的诸条带所组成的偏析组织

【机械驱动力】

参考资料

钢的热处理（原理和工艺）（第三版）胡光立等

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：金属学与热处理期末复习总结

一、名词解释：

1热强性：在室温下，钢的力学性能与加载时间无关，但在高温下钢的强度及变形量不但与时间有关，而且与温度有关，这就是耐热钢所谓的热强性。

2形变热处理：是将塑性变形同热处理有机结合在一起，获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。

3热硬性：热硬性是指钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能。

4固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

5回火脆性：是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象。

6二次硬化：某些铁碳合金（如高速钢）须经多次回火后，才进一步提高其硬度。7回火稳定性：淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。8淬硬性：指钢在淬火时硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。9水韧处理：将钢加热至奥氏体区温度（1050-1100℃，视钢中碳化物的细小或粗大而定）并保温一段时间（每25mm壁厚保温1h），使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后在水中进行淬火，从而得到单一的奥氏体组织。

10分级淬火：将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体转变。

11临界淬火冷却速度：是过冷奥氏体不发生分解直接得到全部马氏体（含残留奥氏体）的最低冷却速度。

12季裂：它指的是经冷变形后的金属内有拉伸应力存在又处于特定环境中所发生的断裂。

13奥氏体化：将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程。14本质晶粒度：本质晶粒度用于表征钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向。

二、简答： 何为奥氏体化？简述共析钢的奥氏体化过程。

答：

1、将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程。

2、它是一种扩散性相变，转变过程分为四个阶段。

（1）形核。将珠光体加热到Ac1以上，在铁素体和渗碳体的相界面上奥氏体优先形核。珠光体群边界也可形核。在快速加热时，由于过热度大，铁素体亚边界也能形核。

（2）长大。奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散和铁素体向奥氏体转变。为了相平衡，奥氏体的两个相界面自然地向铁素体和渗碳体两个方向推移，奥氏体便不断长大。

（3）残余渗碳体的溶解。铁素体消失后，随着保温时间的延长，通过碳原子扩散，残余渗碳体逐渐溶入奥氏体。

（4）奥氏体的均匀化。残余渗碳体完全溶解后，奥氏体中碳浓度仍是不均匀的。只有经长时间的保温或继续加热，让碳原子进行充分地扩散才能得到成分均匀的奥氏体。奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有何影响？简述影响奥氏体晶粒大小的因素。

答：

1、奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。但奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长会显著降低钢的冲击韧度、减少裂纹扩展功和提高脆性转变温度。

2、奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。

（1）加热温度和保温时间的影响加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

（2）加热速度的影响加热速度越快，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度越大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。（3）钢的化学成分的影响在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。

（4）钢的原始组织的影响钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。简述影响过冷奥氏体等温转变的因素。

答：奥氏体成分（含碳量、合金元素）、奥氏体状态（钢的原始组织、奥氏体化的温度和保温时间）及应力和塑性变形。

1、含碳量的影响

亚共析钢随奥氏体含碳量增加，使C曲线右移，Ms和Mf点降低。过共析钢随含碳量的增加，使C曲线向左移，Ms和Mf点降低。

2、合金元素的影响

除Co、Al（WAl>2.5%）外，所有合金元素的溶解到奥氏体中后，都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，Ms和Mf点降低。

3、奥氏体状态的影响

奥氏体化温度越低，保温时间越短，奥氏体晶粒越细小，C曲线左移。

4、应力和塑性变形的影响

在奥氏体状态下承受拉应力会加速奥氏体的等温转变，承受压应力则会阻碍这种转变。

对奥氏体进行塑性变形有加速奥氏体转变的作用，C曲线左移。

4简述片状珠光体和粒状珠光体的组织和性能。

答：

1、片状珠光体 组织：WC=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形

成的珠光体是由铁素体和渗碳体组成的片层相间的组织。

性能：主要决定于片间距。

片间距越小，钢的断裂强度和硬度均随片间距的缩小而增大。随片间距减小，钢的塑性显著增加。片间距减小，塑性变形抗力增大，故强度。硬度提高。

2、粒状珠光体 组织：渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中的组织

性能：主要取决于渗碳体颗粒的大小，形态与分布。

钢的成分一定时，渗碳体颗粒越细，相界面越多，则刚的硬度和强度越高。碳化物越接近等轴状、分布越均匀，则钢的韧性越好。

粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好，冷变形性能，可加工性

能以及淬火工艺性能都比珠光体好。

5何为马氏体？简述马氏体的晶体结构、组织形态、性能及转变特点。

答：是碳在α-Fe中过饱和的间隙固溶体。

2、马氏体的晶体结构在钢中有两种:体心正方结构WC<0.25%，c/a=1。

体心正方结构WC>0.25%,c/a>1。

组织形态：板条马氏体、片状马氏体

200℃以上，WC<0.2%，完全形成板条马氏体，因其体内含有大量位错又称

位错马氏体。特点强而韧

0.2%

200℃以下，WC>1.0%，完全形成片状马氏体，因其亚结构主要为孪晶又称

孪晶马氏体。特点硬而脆

4、（1）马氏体的显著特点是高硬度和高强度，原因包括固溶强化、相变强

化、时效强化、原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小。

马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。合金元素对马氏体的硬度影

响不大，但可以提高其强度。

（2）马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。

5、（1）无扩散性。奥氏体成分保留在马氏体中

（2）马氏体转变的切变共格性

（3）马氏体转变具有特定的惯习面和位向关系（4）马氏体转变是在一定温度范围内进行的 简述淬火钢的回火转变、组织及淬火钢在回火时的性能变化。答：

1、钢的回火转变包括五个方面

（1）80℃-100℃以下温度回火，马氏体中碳的偏聚，组织是马氏体

马氏体：碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体

（2）80℃-100℃回火，马氏体开始分解，组织是回火马氏体

回火马氏体：低碳马氏体和ε碳化物组成的混合物,称为回火马氏体。（3）200℃-300℃回火，残余奥氏体开始转变，组织是回火马氏体（4）200℃-400℃回火，碳化物的转变为Fe3C,组织是回火托氏体 回火托氏体：由针状α相和无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物。

（5）500℃-650℃渗碳体的聚集长大和α相回复或再结晶，组织是回火索氏体

回火索氏体：回复或再结晶的铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物。

2、回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的抗拉强度、屈服强度和硬度下降，塑性、韧性提高。简述回火脆性的分类、特点及如何消除。

答：1分类：第一类回火脆性（低温回火脆性250℃-400℃）和第二类回火脆性（高温回火脆性450℃-650℃）2特点 第一类回火脆性：（1）具有不可逆性

第二类回火脆性：（1）具有可逆性；

（2）与回火后的冷却速度有关

（3）与组织状态无关，但以M的脆化倾向 3如何消除

第一类回火脆性：无法消除,合金元素会提高脆化温度。第二类回火脆性：（1）选择含杂质元素极少的优质钢材以及采用形变热处理；

（2）加入适量的Mo、W等合金元素阻碍杂质元素在晶界上便聚；（3）对亚共析钢在A1~A3临界区可采用亚温淬火

（4）采用高温回火后快冷的方法可抑制回火脆性，但不适用于对回火脆性敏感的较大工件。叙述淬透性和淬硬性及淬透性和实际条件下淬透层深度的区别。答：

1、淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，它反映过冷奥氏体的稳定性，与钢的临界冷却速度有关。临界冷却速度越慢，淬透性越大。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。

2、淬硬性：是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力，主要取决于马氏体中的含碳量，含碳量越高，淬硬性越大。用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示。

3、实际条件下的淬透层深度：是指具体条件下测定的半马氏体区至表面的深度。

4、区别：（1）同一材料的淬透层深度与工件尺寸、冷却介质有关.工件

尺寸小、介质冷却能力强，淬透层深。

（2）淬透性与工件尺寸、冷却介质无关，它是钢的一种属性。相同奥氏体化温度下的同一钢种，其淬透性是确定不不变的。何谓淬火热应力、组织应力？影响因素都是什么？简述热应力和组织应力造成的变形规律。

答：

1、淬火热应力：工件在加热或冷却时由于内外的温度差异导致热涨（或冷缩）的不一致所引起的内应力。

2、组织应力：工件在冷却过程中，由于内外温差造成组织转变不同时，引起内外比体积的不同变化而引起的内应力。

3、影响因素：

（1）含碳量的影响：随着含碳量的增加热应力作用逐渐减弱组织应力逐渐增强。

（2）合金元素的影响：加入合金元素热应力和组织应力增加。

（3）工件尺寸的影响：a.在完全淬透的情况下随着工件直径的增大淬火后残余应力将 由组织应力性逐渐变成热应力性。

b.在未完全淬透的情况下所产生的应力特性是与热应力相似的，工件直径越大淬硬层越薄，热应力特性越明显。

（4）淬火介质和冷却方法的影响:如果在高于Ms点以上的温度区域冷却速度快而在温度低于Ms点区域冷却速度慢则为热应力性，反之则为组织应力型。

4、变形规律：

（1）热应力引起的变形①沿最大尺寸方向收缩，沿最小尺寸方向伸长；②平面凸起，直角变钝，趋于球形；③外径胀大，内径缩小。

（2）组织应力引起变形与热应力相反。何谓回火？叙述回火工艺的分类，得到的组织，性能特点及应用。

答：

1、回火：回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。

2、分类: 低温回火：（1）得到回火马氏体。

（2）在保留高硬度、高强度及良好的耐磨性的同时又适当提高了韧性，降低内应力。（3）适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及

高频表面淬火件。

中温回火：（1）得到回火托氏体。

（2）基本消除了淬火应力，具有高的弹性极限，较高的强度和硬度，良好的塑性和韧性。

（3）适用于弹簧热处理及热锻模具。

高温回火：（1）得到回火索氏体。

（2）获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。

（3）广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。

也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。简述化学热处理的一般过程；渗碳的工艺、渗层深度、渗碳后表层含碳量、用钢、热处理、组织和应用。

答：

1、过程：（1）介质(渗剂)的分解

（2）工件表面的吸收

（3）原子向内部扩散。

2、渗碳工艺：气体渗碳法，固体渗碳，离子渗碳

3、渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：一般为0.5-2mm。

4、渗碳层表面含碳量：以0.85%-1.05%为最好。

5、用刚：为含0.1-0.25%C的低碳钢和低碳合金钢。碳高则心部韧性降低。

6、热处理：常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac1+30-50℃淬火（分三类：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火）+低温回火。

7、组织：表层：高碳M回+颗粒状碳化物+A(少量)心部：低碳M回+铁素体（淬透时）、铁素体+索氏体

8、应用：拖拉机履带板，坦克履带板