第一篇：2013年哈工大材料加工工程專業課金屬學與熱處理825真題

2013年哈工大材料加工工程專業課金屬學與熱處理825真題（回憶版）選擇十道題，4×10=40判斷4道20分。簡答4道60分。綜合1道30分。簡答題：

1.影響再結晶溫度的因素。

2.冷變形金屬在溫度升高時性能和組織的變化。

3.空間點陣和晶體結構的關系。

4.臨界晶核和過冷度的關系？臨界晶核的物理意義？

綜合題：

（1）畫出示意圖說明奧氏體形成過程？

（2）畫出示意圖分析碳的濃度分布，變化規律以及奧氏體長大機制？

（3）影響奧氏體晶粒大小的因素？

第二篇：2013年哈工大材料加工工程專業課金屬學與熱處理825真題(回憶版)

選擇十道題，4×10=40判斷4道20分。簡答4道60分。綜合1道30分。簡答題：

1.影響再結晶溫度的因素。

2.冷變形金屬在溫度升高時性能和組織的變化。

3.空間點陣和晶體結構的關系。

4.臨界晶核和過冷度的關系？臨界晶核的物理意義？

綜合題：

（1）畫出示意圖說明奧氏體形成過程？

（2）畫出示意圖分析碳的濃度分布，變化規律以及奧氏體長大機制？

（3）影響奧氏體晶粒大小的因素？

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第三篇：2010年哈工大材料學院材料加工工程、材料工程專業825金屬學與熱處理考研真題(大題部分)

2010年材料加工真題大題

簡答：（15*4）

1.什么是置換固溶體？影響因素是什么？

2.純金屬與固溶體結晶的異同點？

3.什么是冷脆和熱脆？產生原因及防治措施？

4.馬氏體轉變過程的特點？馬氏體高強高硬原因？ 綜合：（15*2）

1.晶粒度對金屬性能影響？總結學過的細化晶粒的方法？

2.從產生條件，性能特點，（還有一點忘了）區別索氏體和回火索氏體？

第四篇：(金屬學與熱處理)工程材料學總結

《工程材料學》總結

第一部分：晶體結構與塑性變形 一、三種典型的金屬晶體結構

1．bcc、fcc、hcp的晶胞結構、內含原子數，致密度、配位數。Bcc：體心立方，內包含2個原子，致密度為0.68，配位數為8 Fcc：面心立方，4個原子，致密度0.74，配位數12 Hcp：密排六方，6個原子，致密度0.74，配位數12 2．立方晶系的晶向指數[uvw]、晶面指數(hkl)的求法和畫法。

3．晶向族〈?〉/晶面族{?}的意義（原子排列規律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數的數字相同而符號、順序不同），會寫出每一晶向族/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．點缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。

點缺陷：特征“三個方向尺寸都很小”空位，間隙原子，置換原子 線缺陷：特征“兩個方向上的尺寸很小”位錯：刃型位錯，螺型位錯

面缺陷：特征“在一個方向上尺寸很小”外表面，內界面：晶界，亞晶界，孿晶界，堆垛層錯和相界 2．刃型位錯的晶體模型。

三、塑性變形與再結晶

1．滑移的本質：滑移是通過位錯運動進行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一個滑移方向?；泼媾c滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。

3．強化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯運動，使滑移進行困難，提高了金屬強度。

主要途徑是細晶強化（晶界阻礙）、固溶強化（溶質原子阻礙）、彌散強化（析出相質點阻礙）、加工硬化（因塑變位錯密度增加產生阻礙）等。

4．冷塑性變形后金屬加熱時組織性能的變化過程：回復→再結晶→晶粒長大。5．冷、熱加工的概念

冷加工：在再結晶溫度以下進行的加工變形，產生纖維組織和加工硬化、內應力。

熱加工：在再結晶溫度以上進行的加工變形，同時進行再結晶，產生等軸晶粒，加工硬化、內應力全消失。6．熱加工應使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結晶與相圖

一、純金屬的結晶

1．為什么結晶必須要過冷度？

由熱力學可知，在某種條件下，結晶能否發生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有當溫度低于理論結晶溫度 Tm 時，固態金屬的自由能才低于液態金屬的自由能，液態 金屬才能自發地轉變為固態金屬，因此金屬結晶時一定要有過冷度。

2．結晶是晶核形成和晶核長大的過程。

3．細化鑄態金屬的晶粒有哪些主要方法？（三種方法）控制過冷度，變質處理，振動攪動 二、二元合金的相結構與相圖

1．固溶體和金屬化合物的區別。（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在兩相區內結晶時兩相的成分、相對量怎樣變化？ ②熟練掌握用杠桿定律計算的步驟：

⑴將所求材料一分為二，⑵注意杠桿的位置和長度，⑶正確列出關系式。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會區分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③會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的平衡組織, 會熟練應用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。

三、Fe-Fe3C 相圖（重點）

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

2.掌握各類合金平衡結晶過程與室溫時的平衡組織，會畫符合要求的平衡組織示意圖： ①各組織組成物的形態，②在相圖上標注各組織組成物。3.會用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點）

一、各類材料的牌號、熱處理和用途

1． 會根據牌號確定鋼的化學成分（碳及合金元素的含量范圍）。①結構鋼鋼號特征： 前二位數字(萬分比)普通碳素結構鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如Q295等）包括：⑴工程構件用鋼： 含碳量小于0.20%。

熱處理：熱軋空冷后(相當于正火)直接使用 ⑵機器零件用鋼： 按含碳量區分，由低到高是 滲碳鋼(0.100.50%)(碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、熱處理：調質處理，即淬火＋高溫回火 用途：軸，彈簧鋼(0.500.60%的工具鋼, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 熱處理：淬火＋高溫回火

⑶量具用鋼：C:0.9-1.5%, 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用

①預先熱處理： 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、過共析鋼, Ac1+30 C）

正火（過共析鋼中消除網狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火但強度硬度高一些, 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（即調質，用于軸類等）

⑵特殊： 構件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態使用；

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識牌號（HT、QT、KT等）。②了解鑄鐵中石墨形態（幾種形態？）對鑄鐵性能的影響。③ 要求認識鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和強化途徑。4.材料力學性能各指標的符號、名稱。

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

P、S、T、B上、B下、M片、M條的形態。

M的性能：硬度決定于馬氏體內含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細及形態。

5．TTT曲線的應用： 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無關）。

三、熱處理工藝 1.會確定加熱溫度 ①退火、正火、淬火：

碳鋼：臨界點（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，分級淬火（減小內應力），等溫淬火（獲得B下）3．淬透性與淬硬性的區別

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固溶強化，③彌散強化，④細化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火穩定性。

五、高速鋼

1．萊氏體鋼的鍛造： 萊氏體鋼內存在不均勻分布的粗大共晶碳化物，嚴重降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進行反復多向的鍛造擊碎之，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，其熱處理工藝應當： 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，為二次硬化作準備。② 560℃多次回火時發生二次硬化，原因是：

⑴彌散強化，回火溫度達500℃以上時，從馬氏體內析出大量穩定的特殊合金碳化物，彌散分布，使硬度上升, 至560℃硬度達到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷卻時發生A向 M回 轉變，也使硬度上升。多次回火可繼續降低殘余奧氏體量，進一步提高硬度。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（綜合應用）

1、選材原則：力學性能；工藝性能；經濟性；（輕型、高壽命）2． 軸類零件: 調質鋼，如：40，40Cr等

熱處理：調質（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)機床齒輪：調質鋼，如： 40，40Cr 熱處理：調質?表面淬火（高頻）+ 低溫回火。

汽車、拖拉機變速箱齒輪：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 → 預先（備）熱處理 → 粗加工 → 最終熱處理 → 精加工

第五篇：金屬學與熱處理(哈工大版)第3版“四把火”

一、退火

1、退火：將組織偏離平衡狀態的鋼加熱到適當溫度，保溫一段時間，然后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態組織的熱處理工藝

（1）相變重結晶退火：臨界溫度（AC1或AC3）以上（2）再結晶退火：臨界溫度以下（3）連續退火和等溫退火（4）正火

2、完全退火：將鋼加熱到AC3以上，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態組織的熱處理工藝

（1）目的：細化晶粒、均勻組織、消除內應力和熱加工缺陷，降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性變形性能。

（2）加熱溫度：AC3以上20~30℃

退火保溫時間：工件透燒時間、組織轉變所需時間（鋼材化學成分、工件形狀和尺寸、加熱設備類型、裝爐量以及裝爐方式）冷卻速度：緩慢，保證奧氏體在Ar1溫度以下不大的過冷條件下進行P轉變（避免硬度過高）（3）等溫退火：奧氏體化后很快降至稍低于Ar1溫度等溫一段時間，可縮短退火時間

3、不完全退火：將鋼加熱至AC1~AC3或AC1~Accm之間，保溫后緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝

（1）組織：僅是P發生相變重結晶轉變為A，基本上不改變先共析F或Fe3C形態和分布（2）優點：加熱溫度低，工藝周期短，消耗熱量少，成本低，生產率高

4、球化退火：使鋼中的碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝（不完全退火）（1）目的：降低硬度，改善切削加工性能，獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能（為淬火作組織準備）

（2）加熱溫度：AC1以上20~30℃，隨爐加熱 保溫時間：不能太長（2~4 h）

冷卻方式：爐冷，或在Ar1以下20℃左右進行長時間等溫處理

（3）關鍵：使A中保留大量未溶碳化物質點，造成A中碳濃度分布不均勻性（4）一次球化退火

等溫球化退火（廣泛應用）往復球化退火

5、擴散退火（均勻化退火）：將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度，長時間保溫，然后隨爐緩慢冷卻

（1）目的：消除晶內偏析，使成分均勻化

（2）實質：使鋼中各元素的原子在A中充分擴散——溫度高時間長（3）退火加熱溫度：AC3或Accm以上150~300℃ 保溫時間：根據鋼件最大截面積厚度計算

（4）組織：A晶粒十分粗大→進行一次完全退火或正火細化晶粒、消除過熱缺陷（5）缺點：生產周期長，熱能消耗大，設備壽命短，生產成本高，工件燒損嚴重

6、去應力退火：（精加工或淬火之前）將工件加熱至AC1以下某一溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻

（1）目的：消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機械加工工件中的殘余內應力，提高工件的尺寸穩定性，防止變形和開裂（2）退火加熱溫度：寬泛，根據具體情況而定（500~650℃）保溫時間：根據工件的截面尺寸或裝爐量

冷卻速度：保溫后緩慢冷卻，200~300℃后出爐空冷至室溫

7、再結晶退火（中間退火）：將冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上，保溫適當時間后，使變形晶粒重新轉變為新的等軸晶粒，同時消除加工硬化和殘余內應力的熱處理工藝（1）退火溫度：高于再結晶溫度（與金屬化學成分和冷變形量有關）（2）一般鋼材650~700℃，1~3 h，空冷

（3）臨界變形度→正火或完全退火代替再結晶退火 正火

正火：將鋼加熱到AC3或Accm以上適當的溫度，保溫一定時間，使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，得到P類型組織的熱處理工藝

（1）加熱溫度與時間：與完全退火相同（AC3或Accm以上30~50℃）冷卻速度：較快亞共析鋼正火組織析出的F較少，P較多且間距小 轉變溫度：較低過共析鋼正火可抑制先共析網狀滲碳體的析出 冷卻方式：工件從爐中取出后空冷，大件可采用鼓風或噴霧等方式（2）實質：完全奧氏體化加偽共析轉變（3）適用對象：碳素鋼及低、中合金鋼

（4）應用：改善低碳鋼的切削加工性能；消除中碳鋼熱加工缺陷；消除過共析鋼的網狀碳化物（增加材料脆性，降低強度，降低零件疲勞壽命）；提高普通結構件的機械性能 淬火

淬火：將鋼加熱到臨界點AC3或Accm以上一定的溫度，保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉變為馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝（1）實質：奧氏體化后進行馬氏體轉變（或貝氏體轉變）（2）組織：馬氏體（或下貝氏體），少量殘余A及未溶的第二相（3）特點：提高工件的強度、硬度和耐磨性 結構鋼：淬火和高溫回火（調制），獲得較好的強度和塑性、韌性配合 彈簧鋼：淬火和中溫回火，獲得很好的彈性極限

工具鋼、軸承鋼：淬火和低溫回火，獲得高硬度和高耐磨性

2、淬火應力：熱應力和組織應力

（1）熱應力：工件在加熱或冷卻過程中，由于不同部位的溫度差異，導致熱脹冷縮的不一致而產生的應力→快速冷卻時工件截面上溫差造成的 快速冷卻，表層先冷中心后冷，表層冷卻快中心冷卻慢

冷卻初期，表層冷卻快、溫度低、收縮量大，表層產生拉應力、心部產生壓應力 冷卻后期，心部體積繼續收縮，表層產生壓應力、心部產生壓應力

（2）組織應力：工件在冷卻過程中，由于溫差造成的不同部位組織轉變不同時性而引起的內應力→與鋼在M轉變溫度范圍的冷卻速度、工件尺寸、鋼的導熱性、A的屈服強度，鋼的含碳質量分數、M的比熱容及鋼的淬透性有關

淬火初期，表層發生M轉變體積膨脹，表層產生壓應力、心部產生拉應力 繼續冷卻，心部發生M轉變體積膨脹，表層產生拉應力、心部產生壓應力 組織應力引起的殘余應力與熱應力恰好相反

3、淬火加熱：加熱溫度、加熱時間、加熱方式、選擇介質

（1）加熱溫度：根據鋼的臨界點確定，以得到均勻細小的A晶粒為原則、以便淬火后獲得細小M組織 亞共析鋼：AC3+（30~50℃）

共析鋼和過共析鋼：AC1+（30~50℃）

低合金鋼：根據臨界點AC1或AC3、合金元素的作用確定，AC1或AC3+（50~100℃）（2）過熱：工件在淬火加熱時。由于溫度過高或時間過長，造成A晶粒粗大的缺陷 進行一次細化晶粒的退火或正火，然后按工藝規程進行淬火

（3）過燒：工件在淬火加熱時，溫度過高，使A晶界發生氧化或者出現局部融化

（4）氧化：淬火加熱時工件和加熱介質相互作用，使工件尺寸減小、表面粗糙度降低、影響淬火冷卻速度

（5）脫碳：工件在加熱過程中，鋼中的C與爐中O2、H2O、CO2及H2發生化學反應，生成含碳氣體逸出鋼外，是工件表面含碳質量分數降低的過程 鹽浴加熱、保護氣氛加熱、真空加熱或裝箱加熱

淬火冷卻：冷卻速度必須大于臨界冷卻速度；適當的淬火介質（水、油）淬火方法

（1）單液淬火法：將加熱至A狀態的工件，淬入某種淬火介質中，連續冷卻至介質溫度的淬火方法

操作簡單，容易實現機械化、自動化

在M轉變區冷卻速度較快，易產生加大的組織應力，增大工件變形、開裂的傾向

（2）雙液淬火法：將加熱至A狀態的工件先在冷卻能力較強的淬火介質中快速冷卻至接近Ms的溫度（避免過冷A發生P和B的轉變），然后再轉入冷卻能力較弱的淬火介質中繼續冷卻，使過冷A在緩慢冷卻條件下轉變成M 水-油雙液淬火法：中、高碳鋼工件和合金鋼制大型工件 油-空氣雙液淬火法：合金鋼工件

（3）分級淬火法：將加熱至A狀態的工件先淬入高于Ms的熱浴中停留一定時間，待工件各部分與熱浴溫度一致后，取出空冷至室溫，在緩慢冷卻的條件下完成M抓變的淬火方法（4）等溫淬火法：將加熱至A狀態的工件淬入溫度稍高于Ms的鹽浴中等溫，保持足夠長時間，使之轉變成下B，然后取出空冷的淬火方法

4、鋼的淬透性：鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，是鋼的固有屬性（1）淬透層深度：由表面至半M區的深度

（2）影響因素：鋼的臨界冷卻速度，過冷A的穩定性

（3）淬硬性：鋼淬火后形成M組織所達到的硬度→取決于M中含碳質量分數（4）測定方法：末端淬火法（端淬法）；端淬曲線；，d的單位為mm 回火

回火：將淬火鋼加熱到低于臨界點A1的某一溫度，保溫一段時間，使淬火組織轉變為穩定的回火組織，然后以適當的方式冷卻至室溫的一種熱處理工藝

（1）目的：穩定組織，減小或消除淬火應力，提高鋼的塑性和韌性，獲得強度、硬度和塑性、韌性的適當配合，以滿足不同工件的性能要求（2）回火溫度：低溫、中溫和高溫回火

低溫回火：150~250℃，淬火高碳鋼和淬火合金鋼→回火M（強度、硬度、耐磨性）中溫回火：350~500℃，各種彈簧零件和熱鍛模具→回火T（彈性極限）

高溫回火：500~650℃，中碳結構鋼和低合金結構鋼→回火S（綜合力學性能）

（3）回火保溫時間：保證工件各部分溫度均勻和組織轉變充分進行，降低或消除內應力（4）回火后的冷卻：空冷；高溫回火后油冷或水冷（抑制回火脆性）

2、回火轉變：

（1）M中碳的偏聚→金相方法不可見，電阻法和內耗法可測得（2）M的分解：回火溫度越高，M的碳濃度越低，c越小、a越大；回火時間影響小 回火M：高碳鋼在350℃以下回火時，M分解成α相和彌散ε--碳化物組成的復相組織 易腐蝕，金相顯微鏡下呈黑色針狀組織

（3）殘余A的轉變：殘余A與過冷A無本質區別；P與B兩種轉變之間有穩定區 殘余A向B轉變速率加快，而向P轉變速度減慢

回火M或下B：淬火碳鋼在200~300℃回火時，殘余A分解成α相和碳化物的機械混合物（4）碳化物的轉變：回火時間延長，碳化物轉變溫度逐漸降低

回火T：由針狀α相和其它無共格聯系的細小顆粒與片狀Fe3C組成的機械混合物（5）Fe3C的聚集長大和α相回復、再結晶 回火S：F與粗粒狀Fe3C的機械混合物

3、淬火鋼回火時的機械性能變化：

（1）硬度：回火溫度升高，硬度下降（彌散強化引起硬度小幅上升）

合金元素：強碳化物形成元素在高溫回火時彌散強化使鋼的硬度顯著上升（二次硬化）（2）強度和韌性：強度指標ζb和ζs不斷下降，塑性指標δ、ψ不斷上升

4、回火脆性：在某些溫度區間內回火，可能出現沖擊韌性顯著降低的現象（1）第一類回火脆性（低溫回火脆性）：所有鋼中都會出現（不可逆回火脆性）

M分解時沿M條或片的邊界析出斷續的薄殼狀碳化物，降低晶界的斷裂強度 合金元素一般不能抑制，但Si、Mn等可提高脆化溫度 避免在脆化溫度范圍內回火

（2）第二類回火脆性（高溫回火脆性）：合金結構鋼（可逆回火脆性）

Cr、Mn、P、As、Sb、Sn等合金元素使第二類回火脆性增大 將脆化狀態的鋼重新回火，然后快速冷卻即可消除