北科材料复试热处理讲义

名词解释

沸腾钢：

1 只用一定量的弱脱氧剂锰铁对钢液脱氧，因此钢液含氧量较高。

2 在沸腾钢的凝固过程中，钢液中碳和氧发生反应而产生大量气体，造成钢液沸腾，这种钢由此而得名。

3 沸腾钢钢锭宏观组织的特点是，钢锭内部有大量的气泡，但是没有或很少有缩孔。钢锭的外层比较纯净，这纯净的外层包住了一个富集着杂质的锭心。

4 沸腾钢钢锭的偏析较严重，低温冲击韧性不好，钢板容易时效，钢的力学性能波动性较大。镇静钢：

1 镇静钢在浇注之前不仅用弱脱氧剂锰铁而且还使用强脱氧剂硅铁和铝对钢液进行脱氧，因而钢液的含氧量很低。

2 强脱氧剂硅和铝的加入，使得在凝固过程中，钢液中的氧优先与强脱氧元素铝和硅结合，从而抑制了碳氧之间的反应，所以镇静钢结晶时没有沸腾现象，由此而得名。

3 在正常操作情况下，镇静钢中没有气泡，但有缩孔和疏松。与沸腾钢相比，这种钢氧化物系夹杂含量较低，纯净度较高。镇静钢的偏析不像沸腾钢那样严重，钢材性能也较均匀。

树枝状偏析：（枝晶偏析）

1依据相图，钢在结晶时，先结晶的枝干比较纯净，碳浓度较低，而迟结晶的枝间部分碳浓度较高。

2研究指出，在钢锭心部等轴晶带中枝晶偏析的特点是，在枝干部分成分变化很小，这部分占有相当宽的范围，在枝晶或者两个相邻晶粒之间，富集着碳、合金元素和杂质元素，而且达到很高的浓度。枝干结晶时，在相当宽的范围内造成碳和合金元素、杂质元素的贫化（选择结晶），这种贫化成了枝晶间浓度特高的前提。

3为减少枝晶偏析的程度，可对铸钢和钢锭进行扩散退火。

区域偏析：在整个钢锭范围内发生的偏析

因为选择结晶，杂质元素和合金元素被富集在晶枝近旁的液相中。在凝固速度不是很高的情况下，枝晶近旁液相中杂质元素能够借扩散和液体的流动而被转移到很远的地方。随着凝固的进展，杂质元素在剩余的钢液中不断富集，各种元素在整个钢锭或铸件的范围内发生了重新分布，即产生了区域偏析。

带状偏析：在钢锭中，有时在某些局部地区，化学成分与周围有差异，形成所谓的带状偏析。

1在镇静钢钢锭轴心纵剖面的试片的酸侵蚀面上，能观察到成V型和A型分布的偏析条带。称为V偏析或A偏析。

2A偏析有两种形式，一种是偏析带比较粗，多出现在大钢锭中，尤其是当浇注温度比较高时。另一种形式是一条宏观的偏析带由许多细的条纹构成。

纤维状组织：

钢凝固时所产生的枝晶偏析具有相对稳定性。由枝晶偏析显示的“初生晶粒”随钢坯外形改变而延伸。处于原枝晶间的范性夹杂物也一起形变。随着形变量的加大，“初生晶粒”从

最初的柱状或等轴形逐渐变成条带状或者纺锤形。被延伸拉长的枝晶干和枝晶间就构成了形变钢中的“纤维”。

带状组织：

1热变形钢试样磨片用含CuCl2的试剂浸蚀后放在显微镜下观察，发现原来在肉眼观察时所看到的那些纤维经过放大以后变成黑白交替的条带，称之为原始带状组织，它是由树枝状结晶（偏析）所引起的。其中黑色条带相当于原树枝状晶较纯的枝干，白色条带相当于原富含杂质的枝间区域。

2在热变形钢中还会出现另外一种形式的带状组织。这种带状组织使用普通硝酸酒精试剂侵蚀的情况下就能显露出来。这里所看到的交替相间的条带是由不同的组织构成，称为“显微组织带状”。这些不同的组织是固态相变的结果，所以也把这种带状组称为二次带状。二次带状组织的形成意味着碳在固态相变中发生了不均匀的重新分布（二次碳偏析）

魏氏组织:

凡新相从母相中脱溶析出，新旧相之间有一定的位向关系，同时新相的中心平面与母相的一定结晶学平面重合时，这样一种具有纹理特征的组织可统称为魏氏组织。

“反常”组织:

1在原奥氏体晶界分布着粗厚的网状渗碳体，在此粗厚渗碳体的两边有很宽的游离铁素体，这样的组织称为“反常”组织。

2研究指出，钢在奥氏体相区加热温度越低（特别是在Acm-A1温度区间加热时），奥氏体就越不均匀，其中含有大量未溶的碳化物或氮化物。越是在这种加热条件下，越容易形成“反常”组织。就冷却条件来说，冷却越缓慢，以致Ar1温度非常接近A1温度时，越容易产生“反常”组织。钢的含碳量与共析含碳量相聚越远时，形成“反常”组织的倾向就越大。此外，“反常”组织的出现也与钢中的含氮量和加铝量有关。所有这些条件都是和离异共析体形成的基本原理相一致。

网状碳化物：

1过共析钢轧后冷却过程中沿奥氏体晶界析出先共析渗碳体。依钢的含碳量、形变终止温度和冷却速度不同，先共析渗碳体呈半连续或连续网状。网状碳化物的厚度随停轧（锻）温度的提高和冷却速度的减小而增大。

2形变终止温度过高，会使奥氏体晶粒粗化，这种晶粒粗大的奥氏体在随后冷却时沿晶界形成粗厚的渗碳体网，后者在随后的热处理过程中难以得到改正。

钢的热处理：

1 钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改善其性能上的一种工艺。影响钢的热处理的主要因素是温度和时间。

2 钢的热处理工艺通常分为退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理以及形变热处理。

马氏体转变的特点：

1 不会引起化学成分的变化，只产生结构类型的改变，但有时会发生有序度的变化。

2 马氏体可能是亚稳平衡相，也可是稳定平衡相。

3 马氏体转变也可划分为形核和长大两个元过程，但与扩散转变不同，马氏体成长速度非常快。

4 马氏体转变不需要原子扩散，原子协同做小范围位移，以类似孪生切变的方式形成新相。新相与母相之间的界面必须保持切变式的共格关系，因此有浮凸现象。

5 应力也可以诱发马氏体发生转变。

6 在一些合金系中，马氏体转变是可逆的。

热稳定化：

1 淬火过程中由于慢冷或中间停留所造成的奥氏体稳定化，称为热稳定化。

2 奥氏体热稳定化的原因是由于慢冷或中间停留，碳或氮原子在位错附近偏聚，形成柯氏气团，强化奥氏体，使切变阻力增加，从而引起奥氏体的稳定化。

机械稳定化：

在Md点以上，对奥氏体进行大量范性形变，使随后的马氏体转变发生困难，Ms点降低，马氏体转变量减少，这种现象称为奥氏体的机械稳定化。

渗碳：

将低碳钢件放入增碳的活性介质中，在900~950℃加热保温，使活性碳原子渗入钢的表面已达到高碳，这种热处理工艺称为渗碳。渗碳后院必须进行淬火和低温回火，使钢件表面具有高硬度和高的耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。渗碳过程是由渗碳剂分解出活性碳原子，被钢表面吸收，并向钢内部扩散三个阶段组成。

热机械处理：

在近于Ac3的温度强烈形变，恒温或慢冷一段使形变奥氏体再结晶，快速冷却阻止再结晶的晶粒长大。

低温韧性：

低温韧性也叫低温脆性，即钢材在低温时韧性的大小或低温时脆化的程度。

红硬性：

红硬性是指材料在经过一定温度下保持一定时间后所能保持其硬度的能力。如刀具材料中的高速钢，应在600摄氏度下保持60分钟后空冷，连续地重复进行4次后去表面氧化层，然后得出的硬度。

控轧控冷：

就是在一定合金化的基础上，采用较低的终轧温度（近于A3），在大压下量的情况下，使晶粒已经细化的形变奥氏体再结晶后（或根本不发生再结晶）控制其不再长大，经快冷或控冷得到细小的铁素体晶粒，同时具有高位错及弥散析出的NbC等，由此造成强化和低温韧性的显著增大，这种强韧化手段叫控轧控冷。

粗大奥氏体晶粒的遗传性：

生产中发现，过热后钢的粗大奥氏体晶粒，经淬火后得到粗大的马氏体，再次快速或慢速加热至稍高于临界温度，奥氏体仍然保留了原来的粗大晶粒，甚至保留原来的位向和原来的晶界，这种现象称为组织遗传。其原因是过热后的粗晶粒奥氏体与马氏体之间相互转变维持着严格的晶体学取向关系。

消除方法：中等速度奥氏体化或者加热到Ac3以上100-200℃，由于相变硬化使高温奥氏体产生再结晶，达到细化晶粒，消除组织遗传性的效果。

回火二次硬化现象

某些淬火组织的合金钢（如含钨、钼、钛、钒、铌、铬、锆等元素）经500-600℃回火后，硬度重新升高的现象。

主要原因是某些含有强碳化物形成元素的合金钢，淬火后高温回火形成极细的、高度弥散的特殊化合物。这些特殊化合物是渗碳体溶解在位错区的沉淀，多呈丝状或细针状，而且与α相保持共格关系。这就导致了α相中高密度相变诱生位错的形成，引起碳化物与α相的共格畸变、弥散碳化物对位错的钉扎作用等，使得硬度明显提高。

其次，某些合金钢淬火组织高温回火时的二次淬火现象也是引起二次硬化的原因。

二次淬火

对于含有较多合金元素的钢，在珠光体型转变和贝氏体型转变C曲线之间，有一个过冷奥氏体的中间稳定区。与此相似，这类钢的残留奥氏体，在相应的回火温度时，也出现两转变之间的中间稳定区。然而，将这类淬火钢回火加热至该区间的上限温度时，残留奥氏体既不转变成珠光体，也不转变成贝氏体，而是在继续冷却到室温时转变成马氏体。这一效应叫做二次淬火。

高温形变热处理与低温形变热处理

高温形变热处理：在接近A3以上温度进行形变，形变后立即淬火，并回火至所需要的硬度。从工艺过程来看，形变温度较高，形变温度容易进行。但形变温度远高于再结晶温度，形变强化效果容易被再结晶过程所削弱，所以形变温度和形变后至淬火前的间歇时间，对高温形变热处理后钢材的力学性能影响很大。

低温形变热处理：将加热至奥氏体化的钢迅速冷却至C曲线的亚稳定区进行形变，然后淬火获得马氏体，并回火至所需的硬度，这种工艺过程称为低温热变形处理。

钢的热处理：

1 热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。

2 通过热处理可以改变钢的内部组织结构，从而改善其工艺性能和使用性能，充分挖掘钢材的潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量，节约材料和能源。

3 正确的热处理工艺还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使组织和性能更加均匀。

淬透性：

1 淬透性是钢的固有属性，它是选材和制定热处理工艺的重要依据之一。

2 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性深度来表示。

过热：

过热是指工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长，造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。过热不仅使淬火后得到的马氏体组织粗大，使工件的强度和韧性降低，易于产生脆断，而且容易引起淬火裂纹。对于过热工件，进行一次细化晶粒的退火或正火，然后再按工艺规程进行淬火，便可以纠正过热组织。

3 为随后的机械加工或进一步热处理做好组织准备的热处理，称为预备热处理，常采用退火或正火工艺；直接赋予工件所需要的使用性能的热处理，称为最终热处理。

起始晶粒度：

指珠光体刚刚全部转变成奥氏体时的奥氏体晶粒度，一般情况下奥氏体的起始晶粒度总是比较细小。加热前原始组织越弥散，加热速度越快，则起始晶粒越细小。

实际晶粒度：

在某一具体加热或热加工条件下所得到的奥氏体晶粒度。

本质晶粒度：

它表示在临界温度以上加热过程中，奥氏体晶粒长大倾向的强弱。研究指出，随加热温度升高，钢中的奥氏体晶粒长大倾向分两类，一类是随温度升高，奥氏体晶粒迅速长大的钢，称为本质粗晶粒钢；另一类是奥氏体晶粒长大倾向较小，直到超过某一温度后，奥氏体晶粒才会急剧长大的钢，称为本质细晶粒钢。

组织遗传现象：

加热后钢的粗大奥氏体晶粒，经淬火后得到粗大的马氏体，再次快速或慢速加热至稍高于临界温度，奥氏体仍保留了原来的粗大晶粒，甚至保留了原来的位向和原来的晶界，这种现象称为组织遗传。

过冷奥氏体：

奥氏体冷至临界温度以下，处于热力学不稳定状态，称为过冷奥氏体。

简答题

简述碳对缓冷钢显微组织和性能的影响

答对组织的影响：

碳是决定碳钢在缓冷后组织和性能的主要元素。碳对缓冷后钢显微组织的影响是：在亚共析钢范围内，随含碳量增加，铁素体相对量减少，珠光体的相对量增加；达到共析成分时，全部为珠光体；在过共析钢范围内，随含碳量增加，先共析渗碳体相对量增多，珠光体相对量减少。

对性能的影响：

随钢种含碳量的增加，碳钢在热轧状态下的硬度呈直线上升，范性和韧性降低。在亚共析范围内，碳对抗拉强度的影响是，随含碳量增加，抗拉强度不断提高。超过共析含碳量以后，抗拉强度提高减缓，以致于最后抗拉强度随含碳量增加而降低。

在亚共析范围内，抗拉强度随珠光体相对量增加而提高；在过共析范围内，抗拉强度的变化是因为先共析渗碳体量增多，并沿原奥氏体晶界析出，形成网状，使钢的脆性增大，容易发生早期断裂，从而降低抗拉强度。

含碳量增加时碳钢的耐腐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。

简述热变形钢的组织形式

1 纤维状组织

钢凝固时所产生的枝晶偏析具有相对稳定性。由枝晶偏析显示的“初生晶粒”随钢坯外形改变而延伸。处于原枝晶间的范性夹杂物也一起形变。随着形变量的加大，“初生晶粒”从最初的柱状或等轴形逐渐变成条带状或者纺锤形。被延伸拉长的枝晶干和枝晶间就构成了形变钢中的“纤维”。

2 带状组织

热变形钢试样磨片用含CuCl2的试剂浸蚀后放在显微镜下观察，发现原来在肉眼观察时所看到的那些纤维经过放大以后变成黑白交替的条带，称之为原始带状组织，它是由树枝状结晶（偏析）所引起的。其中黑色条带相当于原树枝状晶较纯的枝干，白色条带相当于原富含杂质的枝间区域。

在热变形钢中还会出现另外一种形式的带状组织。这种带状组织使用普通硝酸酒精试剂侵蚀的情况下就能显露出来。这里所看到的交替相间的条带是由不同的组织构成，称为“显微组织带状”。这些不同的组织是固态相变的结果，所以也把这种带状组织称为二次带状组织。二次带状组织的形成意味着碳在固态相变中发生了不均匀的重新分布（二次碳偏析）。

只有在一次带状组织的基础上才会出现二次带状组织，二次带状组织有两种情况：①在铁素体条带中含有硅酸盐，同时珠光体条带中含有硫化物。也就是说，铁素体出现在原枝晶干，珠光体出现在原枝晶间。这种二次带状的碳浓度分布与凝固时碳的枝晶偏析是一致的，称为“顺态”的二次碳偏析。②在铁素体条带中含有硫化物，同时珠光体条带中含有硅酸盐。这种情况表明，在固态相变时发生了碳浓度分布的逆转，碳从枝间处扩散到了枝干。这种二次带状的碳浓度分布称为“逆态”的二次碳偏析。

带状组织使钢的力学性能具有方向性，使钢的横向范性和韧性降低。铁素体珠光体带状组织还使钢的切削加工性变坏。钢材若出现了带状组织，加工时其表面光洁度就差；渗碳时易引起渗层不均匀，热处理时易产生变形且硬度不均匀等缺陷。

3 魏氏组织

凡新相从母相中脱溶析出，新旧相之间有一定的位向关系，同时新相的中心平面与母相的一定结晶学平面重合时，这样一种具有纹理特征的组织可统称为魏氏组织。

在亚共析钢中，当从奥氏体相区缓慢冷却通过Ar3-Ar1温度范围时，铁素体沿奥氏体晶界析出，呈块状。如果冷却速度加快时，则铁素体不仅沿奥氏体晶界析出生长，而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部，铁素体片之间的奥氏体最后变为珠光体。这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状的先共析铁素体称为魏氏组织铁素体。

如果奥氏体比较粗大，冷却速度又比较快时，一般来讲，容易产生魏氏组织铁素体。退火可消除魏氏组织。

4 “反常”组织

在原奥氏体晶界分布着粗厚的网状渗碳体，在此粗厚渗碳体的两边有很宽的游离铁素体，这样的组织称为“反常”组织。

研究指出，钢在奥氏体相区加热温度越低（特别是在Acm-A1温度区间加热时），奥氏体就越不均匀，其中含有大量未溶的碳化物或氮化物。越是在这种加热条件下，越容易形成“反常”组织。就冷却条件来说，冷却越缓慢，以致Ar1温度非常接近A1温度时，越容易产生“反常”组织。钢的含碳量与共析含碳量相距越远时，形成“反常”组织的倾向就越大。此外，“反常”组织的出现也与钢中的含氮量和加铝量有关。所有这些条件都是和离异共析体形成的基本原理相一致。

5 网状碳化物

过共析钢轧后在冷却过程中沿奥氏体晶界析出先共析渗碳体。依钢的含碳量、形变终止温度和冷却速度的不同，先共析渗碳体呈半连续或连续网状。

减轻或者消除亚共析钢中的铁素体珠光体带状组织的措施是什么？

⑴减轻原始带状偏析程度（方法：①钢锭中柱状晶要比等轴晶的枝晶偏析程度轻②枝晶比较细时通过扩散退火能达到更好的均匀化效果③钢锭的偏析随钢锭重量增加而加大，随冷却速度的加快而减轻④扩散退火）

⑵抑制或者减轻原始带状组织对二次带状的影响。

⑶在设计钢的成分时，升高和降低A3温度（912℃）的元素如硅-锰，锰-硫等要互相搭配，这样在发生枝晶偏析以后，由于几种杂质元素的影响互相抵消，枝干和枝间两区域A3温度差别很小，从而有利于避免铁素体珠光体带状组织产生。

⑷加速热变形钢的冷却速度，借以抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散。

⑸将钢材加热后空冷（正火），或者适当提高钢坯或钢材的加热速度，使奥氏体晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度。

简述石墨化的温度阶段

第一阶段：从铸铁的液相中结晶出一次石墨（过共晶合金）和通过共晶反应结晶出共晶石墨。或者在铸铁凝固过程中通过渗碳体在共晶温度以上的高温分解形成石墨。

中间阶段：从铸铁的奥氏体相中直接析出二次石墨，或者通过渗碳体在共晶温度或共析温度之间发生分解而形成石墨。

第二阶段：在铸铁的共析转变过程中析出石墨，或者通过渗碳体在共析温度附近及其以下温度发生分解形成石墨。

进行石墨化时，不仅需要碳原子在溶液或固溶体中的扩散集聚，而且还需要铁原子从碳的集聚处扩散掉。温度越低，原子的活动性愈小，石墨化过程也就愈困难。所以，在铸铁的连续冷却过程中，温度较低的第二阶段石墨化往往不能进行到底。

一般来说，凡是能削弱铁原子和碳原子之间的结合力的元素以及能增大铁原子扩散能力的元素大多能促进石墨化，比如：锆、钴、磷、铜、镍、钛、硅、碳、铝等；反之，则阻碍石墨化，比如：钨、锰、钼、硫、铬、钒、镁、铈、硼等。

简述几种常见的铸铁

⑴白口铸铁：其中碳除少量溶于铁素体外，绝大部分以渗碳体的形式存在于铸铁中。白口铸铁断口呈亮白色，组织中都存在共晶莱氏体，性能硬而脆，很难切削加工。白口铸铁除主要用作炼钢原料外，还用来生产可锻铸铁。

⑵麻口铸铁：碳一部分以石墨形式存在，另一部分以自由渗碳体形式存在，断口呈黑白相间的麻点。

⑶灰口铸铁：其中碳全部或大部分以片状石墨形式存在。灰口铸铁断裂时，裂纹沿各个石墨片发展，因而断口呈暗灰色。

⑷可锻铸铁：又称展性铸铁，有白口铸铁经石墨化退火后制成，其中碳以团絮状石墨形式存在。

⑸球磨铸铁：钢液在浇注前经过球化处理，碳主要以球状石墨形式存在。

⑹冷硬铸铁：将钢液注入放有冷铁的模中制成。与冷铁相接触的铸铁表面层由于冷却速度比较快，故铸铁组织在一定厚度内属于白口，因而硬度高，耐磨性好；而远离冷铁的深层部位，由于冷却速度较小，得到的组织为灰口；在白口和灰口之间的过渡区域呈麻口。冷硬铸铁用于制造轧辊、车轮等。

⑺蠕墨铸铁：钢液在浇注前经过蠕化处理，碳主要以介于片状和球状之间的石墨形式存在，它是近年发展起来的一种新型铸铁。

简述钢加热时奥氏体化的组织转变过程

奥氏体的形成过程：任何成分碳钢加热到Ac1以上，珠光体就向奥氏体转变；加热到Ac3

或Accm以上，将全部变为奥氏体。这种加热转变也称奥氏体化。

⑴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。这是因为相界面上原子排列不规则，处于能量较高状态，具备形核所需的结构起伏和能量起伏条件，同时相界面上处于碳浓度过渡，易出现浓度起伏，符合奥氏体所需的碳浓度，所以奥氏体晶核优先在相界面上形成。

⑵长大：当奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核后，建立起界面浓度平衡，从而在奥氏体和铁素体内部出现浓度差，碳原子由高浓度向低浓度扩散，使C2、C4浓度降低，而C1、C3浓度升高，从而破坏浓度平衡。必须通过渗碳体逐渐溶解，以提高C2、C4，同时产生a→r 转变，以降低C1、C3，维持界面浓度平衡。如此所进行的碳原子扩散，渗碳体溶解，a→r 点阵重构的反复，奥氏体逐渐长大。

⑶残余渗碳体的溶解：奥氏体向铁素体方向推进的速度要大得多，铁素体总是比渗碳体消失得早。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，使奥氏体逐步趋近共析成分。

⑷奥氏体的均匀化：残余奥氏体完全溶解后，奥氏体中碳浓度仍是不均匀的，原先是渗碳体的位置碳浓度较高，原先是铁素体的位置碳浓度较低。为此必须继续保温，通过碳原子扩散，获得均匀化奥氏体。

影响奥氏体形成速度的因素

⑴加热温度的影响

一方面，由于珠光体转变为奥氏体的过程是扩散相变的过程，随着加热温度的升高，原子扩散系数增加，特别是碳在奥氏体中的扩散系数增加，加快了奥氏体的形核和长大速度。同时加热温度升高，奥氏体中的碳浓度差增大，浓度梯度加大，故原子扩散速度加快。

另一方面，加热温度升高，奥氏体与珠光体的自由能差增大，相变驱动力增大，所以，随奥氏体形成温度的升高，奥氏体的形核率和长大速度急剧增加，因此，转变的孕育期和转变所需的时间显著缩短，加热温度越高，转变孕育期和完成转变的时间越短

⑵原始组织的影响

在化学成分相同的情况下，随原始组织中碳化物分散度的增大，不仅铁素体和渗碳体相界面增多，加大了奥氏体的形核率；而且由于珠光体片层间距减小，使奥氏体中的碳浓度梯度增大，使碳原子的扩散距离减小，这些都使奥氏体的长大速度增加。因此，钢的原始组织越细，则奥氏体的形成速度越快。

⑶化学成分的影响

①质量分数的影响

钢中含碳质量分数越高，奥氏体的形成速度越快。这是因为随含碳质量分数增加，渗碳体的数量相应地增加，铁素体和渗碳体相界面的面积增加，因此增加了奥氏体形核的部位，增大奥氏体的形核率。同时，碳化物数量增加，又使碳的扩散距离减小，碳浓度梯度增大，以及随奥氏体中含碳量质量分数增加，碳和铁原子的扩散系数将增大，从而增大奥氏体的长大速度。

②合金元素的影响

首先，合金元素影响了碳在奥氏体中的扩散速度，碳化物形成元素大大减小了碳在奥氏体中的扩散速度。故显著减慢了奥氏体的形成速度，非碳化合物形成元素增加碳在奥氏体中的扩散速度，因而加快了奥氏体的形成速度。

其次合金元素改变了钢的临界温度，故改变了奥氏体转变时的过热度，从而改变了奥氏体与珠光体的自由能差，因而改变了奥氏体的形成速度。

第三，合金元素在珠光体中的分布是不均匀的，因此合金钢的奥氏体均匀化过程除了碳在奥氏体中的均匀化外，还包括了合金元素的均匀化。

影响奥氏体晶粒长大的因素

⑴加热温度的影响

奥氏体形成后，随着加热温度升高，晶粒急剧长大。温度对奥氏体晶粒长大的影响最为显著。

⑵保温时间的影响

在相变温度以上任何温度保温时，奥氏体都有一个加速长大期。当经理达到一定尺寸后，长大速度趋于缓慢。

⑶加热速度的影响

加热速度越大，过热度越大，形核率越高，奥氏体的起始晶粒越细。快速加热至高温，短时保温，可获得细晶粒组织。

⑷化学成分的影响

含碳量对钢的奥氏体晶粒长大有明显影响。当钢的含碳量不超过一定限度时，在相同加热条件下，奥氏体晶粒随钢种含碳量增加而急剧长大。这是因为碳的扩散速度和铁的扩散速度都随含碳量的增加而增大。但当含碳量超过一定限度时，随含碳量增大，奥氏体晶粒反而减小。简述过冷奥氏体冷却时的组织转变

⑴高温珠光体型转变

奥氏体在A1-550℃之间，转变产物为珠光体（铁素体和渗碳体的混合物）。再此温度区间内，原子的扩散能力较强，容易在奥氏体晶界上产生高碳的渗碳体晶核和低碳的铁素体晶核，并实现晶格重构，属于扩散型相变，也可称为高温转变。

⑵中温贝氏体型转变

在550℃-M S（230℃）温度范围内，过冷度较大，铁原子难以扩散，仅有碳原子扩散，过冷奥氏体转变速度下降，孕育期逐渐延长，这主要通过相变驱动力来改变晶格结构，通过碳原子扩散形成碳化物，属于半扩散型转变，转变产物为贝氏体型组织。

⑶低温马氏体型转变

当钢加热到奥氏体后，奥氏体被迅速过冷至M S以下时，铁、碳原子都已失去了扩散能力，但过冷度较大，相变驱动力足以使面心立方的奥氏体转变为体心立方的马氏体，并保持原奥氏体的成分。这种转变属于非扩散型转变，转变产物为马氏体。

简述影响过冷奥氏体等温转变图的因素

⑴含碳量的影响：亚共析钢加热到Ac3以上，过共析钢加热到Ac1以上的正常热处理加热条件下，随着含碳量的增加，亚共析钢的C曲线向右移；过共析钢的C曲线向左移。故在碳钢中以共析钢的过冷奥氏体最稳定。

⑵合金元素的影响：除钴外所有合金元素的溶入，均增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线向右移。其中，非碳化合物或弱碳化合物形成元素，如硅、镍、铜和锰等不改变C 曲线的

形状，仍保持一个“鼻尖”，至改变C曲线位置；中强或强碳化物形成元素，如铬、钼、钨、钒和钛等溶入奥氏体，不仅使C曲线右移，并使珠光体转变和贝氏体转变区分离，出现两个“鼻尖”，即变成双C曲线。上部C曲线是等温转变形成珠光体区域；下部C曲线是等温转变形成贝氏体区域，其间存在着过冷奥氏体的亚稳定区。

必须指出，强碳化合物形成元素只有溶入奥氏体，才能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。如以不溶的碳化物存在，反而有利于奥氏体的分解，降低过冷奥氏体的稳定性。⑶加热温度和时间的影响：当原始组织相同时，随加热温度的升高和保温时间的延长，奥氏体成分更加均匀，晶粒长大，晶界面积减小，从而降低冷却时相变的晶核数目，提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。

⑷原始组织的影响：在相同加热条件下，原始组织越细小，越均匀，加热时越容易得到均匀的奥氏体，过冷奥氏体也越稳定。

⑸外加应力和塑性变形的影响：一般来说，因奥氏体比容最小，转变时体积膨胀。三向压应力阻碍过冷奥氏体的转变，使C曲线右移；三向拉应力有利于过冷奥氏体的转变，使C曲线左移。奥氏体塑性变形时会造成晶粒破碎和碳化物的析出，降低奥氏体的稳定性，使C

曲线左移。

马氏体具有高强度和高硬度的原因是什么？

⑴过饱和碳引起强烈的正方畸变，形成以碳原子为中心的应力场，这种应力场与位错的交互作用使马氏体显着强化，即固溶强化，这个是主要的。

⑵板条状马氏体内的高密度位错，片状马氏体内精细孪晶，产生亚结构强化。

⑶马氏体形成过程中的自回火现象，使碳原子沿晶体缺陷偏聚或碳化物弥散析出，钉扎位错，从而产生时效强化。

⑷原始奥氏体晶粒大小及板条马氏体束大小对马氏体强度的影响。原始奥氏体晶粒越细小，马氏体板条束越小，则马氏体强度越高。这是由于相界面阻碍位错的运动造成的马氏体强化。简述淬火钢在回火时的组织变化过程

1马氏体中碳原子的偏聚

⑴含碳量小于0.2%的低碳马氏体中，绝大部分碳原子偏聚到高密度的位错线上，形成柯氏气团。这是由于碳原子和位错的弹性应力场的交互作用，使碳原子被弹性地吸引到位错线上，也称弹性偏聚。马氏体的含碳量为0.2%时，偏聚已达饱和状态。

⑵含碳量大于0.2%的马氏体，超过0.2%的碳原子以不再偏聚到位错附近，而在垂直c轴的（001）m面上偏聚，伴随有化学自由能降低，正方度c/a增加，硬度、强度有所提高，称为化学偏聚。这种偏聚也为析出亚稳定ε碳化物作准备。

2 马氏体的分解

马氏体的分解是自发进行的降低系统自由能的过程，是过饱和碳从固溶体中析出的脱溶过程，可分为两个阶段。

高碳马氏体在100-150℃回火为马氏体分解的第一阶段。碳原子只做短距离迁移，析出的ε碳化物片从周围取得碳原子长大，从而形成贫碳区，远离ε相的地区仍是高碳区，故称为马氏体的二相式分解。

150℃以上回火为马氏体分解的第二阶段，发生连续式分解、碳原子可以作较长距离的迁移，随ε碳化物的析出，α相碳浓度均匀降低，马氏体分解可延续到350℃，此时c/a趋近于1。实验指出，回火温度越高，马氏体碳浓度越低，析出的ε碳化物越多。

3 残余奥氏体的转变

含碳量超过0.5%的碳钢或低合金钢，淬火后总有少量残余奥氏体存在，在200-300℃范围内回火时，残余奥氏体分解为过饱和α固溶体和薄片状ε碳化物的复相组织，二者保持共格，一般认为是回火马氏体或下贝氏体。研究证明，残余奥氏体的转变与过冷奥氏体转变一样，也是一个形核和长大的过程，转变生成贝氏体后也出现浮凸现象。

4 碳化物的转变

在250-400℃回火时，碳钢马氏体中过饱和碳原子几乎全部脱溶，析出比ε碳化物更稳定的碳化物。一种是χ碳化物，具有单斜晶系；另一种是θ碳化物，也就是渗碳体。

研究证明，条状马氏体在上述温度范围回火时，会直接析出θ相（渗碳体）。这种相以薄片或短杆状形成于马氏体的位错线或界面上。

高碳钢中的淬火马氏体和残余奥氏体在低温回火时，分解成α相和ε相，两相之间保持共格联系。

5 碳化物的聚集长大和α相回复、再结晶

当回火温度高于400℃时，渗碳体明显聚集长大并球化，无论片状渗碳体的球化或粒状渗碳体的长大，都通过小颗粒溶解，大颗粒长大的机理进行。由于碳原子的扩散能力近一步增强，铁原子的扩散能力开始恢复，α相中过饱和固溶碳原子全部脱溶，其本身正方度消失，逐渐回复与再结晶，组织中的碳化物也将聚集和球化。

对于条状马氏体来说，回火温度超过400℃时，马氏体的位错密度逐渐降低，剩下的位错又形成二维位错网络，排列成“墙”，构成α相中的亚晶界，从而将其分割成许多亚晶粒。同时，α相中的点阵畸变逐渐消失，称为α相的回复阶段。但是仍保持条形形态。只有回火温度超过600℃时，α相发生再结晶由位错密度降低的等轴晶粒代替回复时的条状组织，条状马氏体形态才消失。

对于高碳钢中的片状马氏体来说，当回火温度超过250℃时，孪晶开始消失，出现位错胞和位错线，显微裂纹逐渐被填合。回火温度达400℃时，孪晶全部消失，α相回复，逐渐形成多边化亚晶粒，仍保持片状特征。当温度高于600℃时，片状马氏体形态消失，等轴状α相代替片状α相。

钢回火转变后的组织有哪些？

1 回火马氏体

高碳钢在150-250℃低温回火，得到回火马氏体组织。回火马氏体光学显微镜下呈暗黑色片状组织，比淬火马氏体易受腐蚀。在电子显微镜下可以观察到片状α相内分布着薄片状ε

碳化物，两者保持共格关系。低碳板条状马氏体低温回火后，只是碳原子的偏聚，与淬火马氏体没有显着差别。

2 回火屈氏体

在350-500℃进行中温回火后，得到回火屈氏体组织。其组织特征是：α相仍保持板条状或者片状形态，其上分布着微细粒状渗碳体，在光学显微镜下难以分辨，在电子显微镜下才能辨清两相。

3 回火索氏体

在500——650℃进行高温回火，得到回火索氏体组织。其组织是由细粒状渗碳体和等轴状铁素体所构成的复相组织。

4 粒状珠光体

在650-A1之间回火时，粒状渗碳体明显粗化。此种粒状珠光体与球化退火所得到的组织相同。范性很好，强度较低。

简述淬火钢回火时力学性能与回火温度之间的关系

⑴硬度与回火温度之间的关系

中、低碳钢在250℃一下回火时，机械性能无明显变化。这是因为只有碳的偏聚，而无其他组织变化。高碳钢则不同，由于ε相共格析出，引起弥散强化，硬度略有升高。

250-400℃回火时，一方面由于马氏体分解、正方度减小以及碳化物转变和聚集长大，硬度趋于降低；另一方面，由于残余奥氏体转变为下贝氏体，硬度则有所升高。二者综合影响，使得中、低碳钢硬度下降，而高碳钢硬度升高。

回火温度在400℃以上升高时，产生α相的回复与再结晶及碳化物聚集并球化，均使硬度下降。

⑵强度和塑性与回火温度的关系

高、中、低碳钢回火时，弹性极限随回火温度上升而增加，大约在350℃左右出现峰值。这与回火过程中碳的偏聚、ε碳化物的析出、α相中碳过饱和度下降以及渗碳体析出α相回复等组织结构变化相联系。

钢的塑性一般随回火温度的升高而加大。

⑶冲击韧性与回火温度之间的关系

随着回火温度的升高，碳钢冲击值（αk）变化的总趋势是增加的。但是，高碳钢经扭转冲击试验，可测出250℃左右回火后冲击值下降的脆化现象。

⑷断裂韧性与回火温度之间的关系

在400℃以下，随回火温度增高，断裂韧性和冲击韧性均降低。400℃以上回火时，断裂韧性增大。

解释碳钢回火脆性的定义、原因及消除或改善方法

在250-400℃和450-650℃区域存在着冲击韧显著下降的现象，这种脆化现象称为回火脆性。

⑴其中在250-400℃范围内回火时出现的脆性称为第一类回火脆性，存在于一切钢种之中。此后若重新加热至第一类回火脆化温区，也不再出现脆性。故又称不可逆回火脆性。因其出现与低温回火温度范围，故又称低温回火脆性。发生第一类回火脆性的钢件，断口呈晶间断裂；无第一次回火脆性的钢件，呈穿晶断裂。

消除或改善的方法：

①以极快的速度加热和冷却以及高温形变热处理。

②以非碳化合物形成元素（Si）来合金化，一起有效地推迟马氏体脱溶的作用，使低温回火脆性温度区上移，从而使钢获得高强韧性。

导致第一类回火脆性的原因是ε相转变θ相或χ相，沿板条马氏体的条间、束界或片状马氏的孪晶带和晶界上析出，引起钢的韧性明显降低。

⑵淬火的合金钢在450-650℃范围内回火后，进行慢冷所出现的脆性，称为高温回火脆性。已产生脆性的工件，重新加热到600℃以上保温，然后快冷，则可消除此类脆性。如在600℃以上再次加热慢冷，脆性又将出现，故也称为可逆回火脆性。

产生第二类回火脆性的原因是：锑、锡、砷、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上偏聚或以化合物方式析出，是导致第二类回火脆性的主要原因。

为了防止高温回火脆性，可在钢中加入0.5%钼或1%钨，抑制杂质元素向晶界偏聚，这种方法适用于大工件。对于中小工件，可采用高温回火后快冷，抑制杂质元素偏聚。

介绍几种常见的退火工艺、目的及应用

1 完全退火

将亚共析钢加热至Ac3以上20-30℃，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而接近平衡的组织，这种热处理工艺称为完全退火。

经浇注并模冷后的钢锭和铸钢件，或终轧终止温度过高的热锻轧件，晶粒粗大，易得魏氏组织，并存在着内应力。可通过完全退火来细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火做好组织准备。

完全退火只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢。过共析钢若加热至Acm以上单相奥氏体区，缓冷后会析出网状二次渗碳体，使钢的强度、范性和韧性大大降低。

2 不完全退火

亚共析钢在Ac1- Ac3之间或过共析钢在Ac1-Accm之间两相区加热，保温足够时间，进行缓慢冷却的热处理工艺，称为不完全退火。

如果亚共析钢的终轧终止温度适当，并未引起晶粒粗化，铁素体和珠光体的分布又无异常现象，采用不完全退火，可以进行部分重结晶，起到细化晶粒，改善组织，降低硬度和消除内应力的作用。亚共析钢的不完全退火温度一般为740-780℃，其优点是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。

过共析钢退火是为了细化和均匀组织，降低硬度和消除内应力。

3 等温退火

等温退火是将钢件加热到临界温度（过共析钢Ac1或亚共析钢Ac3）以上奥氏体化，然后将钢件移入另一温度稍低于Ar1的炉中等温停留，不可太高也不宜过低。太高则等温时间过长，且硬度偏低；过低则硬度偏高。原则是在保证硬度合格的条件下，尽量选用较低的等温温度，以缩短等温时间，提高劳动生产率。当转变完成后，出炉空冷至室温。

等温退火时转变易于控制，更适用于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，可以节省钢件在炉内的时间，提高退火炉的周转率。

4 球化退火

球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺，主要用于过共析钢，如碳素工具钢、低合金工具钢和滚珠轴承钢。

球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性能，以及获得均匀的组织，并为最后的淬火处理做组织准备。其加热温度范围一般取Ac1以上20-30℃

经球化退火后组织的优点：

⑴由片状变成粒状珠光体，降低硬度，改善切削加工性能。

⑵粒状珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形开裂倾向小，即淬火的工艺性能好。

⑶能获得最佳的淬火组织，即马氏体片细小，残余奥氏体量少，并保留一定量均匀分布的粒状碳化物。

另外具有明显网状碳化物结构的钢材，必须先进行正火消除碳化物网，再进行球化退火。

5 扩散退火

扩散退火也称均匀化退火，主要用于合金钢钢锭或铸件，它们在浇注后凝固过程中总会产生合金元素的枝晶偏析，即化学成分不均匀性。扩散退火是通过高温长时间加热奥氏体化，使分布不均匀的元素通过扩散，以消除或者减弱枝晶偏析。

常用扩散退火温度是1100℃-1200℃，保温时间为10-15小时。钢中合金元素含量越高，所采用的加热温度越高。经高温长时间加热扩散退火后，奥氏体晶粒已经过度长大，如不再进行热加工，必须进行一次完全退火或正火以细化晶粒。

6 低温退火

低温退火是把钢件加热到低于Ac1温度退火，又叫消应力退火，主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件和机加工件中的残余应力，提高稳定性，防止淬火变形开裂。它包括软化退火和再结晶退火。

常用的软化退火温度为650-720℃，保温后出炉空冷。钢锭经软化退火后，消除了内应力，避免钢锭开裂，并降低硬度便于钢锭表面清理。合金结构钢的锻轧钢材，经软化退火后能消除内应力和降低硬度，对于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，降低硬度效果更为显著。

再结晶退火是将冷加工硬化的钢材，加热至T再-Ac1之间进行，通常为650-700℃。其目的是通过再结晶使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从而消除加工硬化。

简述热处理工艺中的正火、退火、淬火、回火的定义、目的及应用

1正火是将钢加热到Ac3或Acm以上约30-50℃,或者更高的温度，保温足够时间，然后在静止空气中冷却的热处理工艺，得到的显微组织为珠光体。

正火的目的：

⑴对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织。如消除魏氏组织或带状组织，为下一步淬火处理做好组织准备，它相当于退火的效果。

⑵低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。

⑶可作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。

⑷用于过共析钢，可以消除网状碳化物，便于球化退火

正火的用途：

正火操作方便、成本较低、生产周期短、生产效率高，主要用于改善低碳非合金钢(低碳钢)的切削加工性能，消除中碳非合金钢的热加工缺陷，消除过共析钢的网状碳化物，也可用于某些低温化学热处理件的预处理及某些结构钢的最终热处理。

2将钢加热到临界点Ac1以上或以下的一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为退火。

退火的目的是：

⑴消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。

⑵消除铸、锻件存在的魏氏组织或带状组织，细化晶粒和均匀组织。

⑶降低硬度，提高塑性，改善组织，以便于切削加工和冷变形加工。

⑷改善高碳钢中碳化物形态和分布，为淬火做好准备

⑸消除组织遗传，淬火过热组织。

⑹消除零件的加工应力，稳定零件尺寸。

⑺脱除氢气，消除白点。

3 将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上的一定温度，保温一段时间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却，这种热处理工艺称为淬火。

淬火的主要目的，是把奥氏体化工件淬成马氏体，以便在适当温度回火，获得所需要的力学性能。

4回火是将淬火后的钢在A1温度下加热，使之转变成稳定的回火组织的工艺过程。此过程不仅保证组织转变，而且要消除内应力，故应有足够的保温时间

回火的目的就是消除应力、稳定组织、调整性能。

介绍几种常见的回火工艺，目的及应用

1 低温回火

在150-250℃之间进行，回火后组织为回火马氏体。其目的是降低淬火内应力，使其具有一定韧性，并保持高的硬度。

低温回火一般用来处理要求高硬度、高耐磨性工件，如模具、刀具、滚动轴承和渗碳件等。低碳合金钢淬火后，经低温回火具有高的综合力学性能。

2 中温回火

在350-500℃之间进行，回火后组织为回火屈氏体。中温回火后具有高的弹性极限，并具有足够的韧性，中温回火主要用来处理各种弹簧，也可用于处理要求高强度的工件，如刀杆、轴套等。

3 高温回火

在500-650℃之间进行，回火后组织为回火索氏体。习惯上把这种淬火加高温回火的双重处理称为调质处理。调质处理后钢件具有高的范性和韧性，强度也较高，即具有高的综合力学性能。调质处理广泛用于要求高强度并受冲击或交变负荷的重要工件，如连杆、轴等。

合金元素对铁碳相图的影响

1扩大γ相区的元素：就是指在铁与合金元素组成的二元相图中，是A3点温度降低，A4

点温度升高，并在相当宽的温度范围内与γ-Fe可以无限固溶或有相当大的溶解度。

⑴开启γ相区元素：在这类元素与铁组成的二元相图中，γ相区存在的温度范围变宽，相应的α和δ相区缩小，并在一定范围内铁与该元素可以无限固溶。Mn、Co、Ni和Fe组成的二元相图属于此类。

⑵扩大γ相区的元素：与⑴相似，但是不能无限固溶。C、N、Cu等元素属于这类。

2缩小γ相区的元素:就是指这类元素在二元相图中，可以使A3温度升高，A4点温度降低；合金元素在γ-Fe中的溶解度较小。

⑴封闭γ相区的元素：这类元素使A3升高，A4降低，γ相区被α相区所封闭，在相图上形成γ圈。V、Cr、Ti、W、Mo、Al、Si、P、Sn、Sb、As等属于这类元素，其中V和Cr 与α-Fe在一定温度范围可无限互溶，其余元素与α-Fe都是有限互溶。

⑵缩小γ相区的元素：这类元素与封闭γ相区的元素相似，但由于在一定浓度范围出现了金属化合物，破坏了γ圈，使γ相可以在相当大的浓度范围内与化合物共存。B、Zr、Nb、Ta、S、Ce等属于这类元素。

综述合金元素（包括碳）在各种钢的作用（结合钢种详细说明要具体到某一型号的钢）

一结构钢：

1 调质钢 30CrMo C（0.26-0.34）Mn Cr Mo

合金元素的作用：

碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。

锰：可显著增大钢的淬透性和强度，与碳配合可以增大钢的加工硬化率，提高钢的耐磨性。铬：增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。铬还可以提高钢的回火稳定性、抗氧化和抗气体腐蚀能力。

2 渗碳钢 18Cr2Ni4WA C（0.13-0.19）W Cr Si Mn Ni

合金元素在渗碳钢中的作用

碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。

锰：可显著增大钢的淬透性和强度，与碳配合可以增大钢的加工硬化率，提高钢的耐磨性。铬：增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。铬还可以提高钢的回火稳定性、抗氧化和抗气体腐蚀能力。

钨：细化奥氏体晶粒

镍：提高钢的淬透性

为获得良好的渗碳性能凡是形成碳化物的元素，当它们溶于奥氏体时，都可以增加钢表面对碳的吸收能力；于此同时，它们都减慢碳在奥氏体中的扩散。非碳化合物形成元素则减小钢件表面碳的吸收速度，如硅、镍、铜等，同时加速碳在奥氏体中的扩散。因而加入这类元素，往往可以使渗碳层的含碳量分布变平缓，并使表面层含碳量适当减少。

3 弹簧钢60Si2CrVA C（0.56-0.64）Si Mn Cr V

弹簧钢中合金元素的作用如下：

⑴碳：主要用来满足钢材的强度。

⑵铬、锰：主要是增大钢的淬透性，以保证大截面弹簧强度的要求。

⑶硅：主要用来提高钢的弹性极限和屈服强度。

⑷钒：用来细化奥氏体晶粒，提高钢的耐磨性，以增大钢的强度和韧性。

二、轴承钢GCr15 C（0.95-1.05）Mn Si Cr

碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。

铬：目的是增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。

硅：目的是溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。而且，由于硅能显著提高低温回火时马氏体的抗回火稳定性，从而使钢保持高强度、高硬度，但硅多时钢的脱碳敏感性增大。

锰：可显著增大钢的淬透性和强度，但锰多时产生淬火裂纹的倾向和残余奥氏体量将增大。稀土元素可以改善钢中夹杂物的分布，改善钢的范性和韧性。

三、工具钢

1 低速刃具及量具用钢9SiCr C（0.85-0.95）Si Mn Cr

合金元素的作用：

碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。

锰：可显著增大钢的淬透性和强度，提高钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。

铬：增大钢的淬透性，增大钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒，。

硅：增大钢的抗回火软化能力，减少淬火变形。

2 高速钢 W18Cr4V C（0.7-0.8）W Mo Cr V Si Mn Al

合金元素的作用：

高碳：可保证形成足够的合金碳化物量和马氏体中有足够的含碳量，使钢具有高的耐磨性和高的硬度。同时，由于合金碳化物数量多，在淬火加热时溶入奥氏体中碳化物的数量相应增多，使淬火后马氏体中的合金度提高，从而增大二次硬化效果，有利于红硬性的提高。

钨和钼：主要目的是造成二次硬化，以保证高的红硬性。

钒：提高钢的耐磨性，还能明显提高钢的抗氧化能力和抗回火能力。

铝：显著提高钢的硬度和红硬性，降低刀具的磨损。

锰：可显著增大钢的淬透性和强度，提高钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。

铬：增大钢的淬透性，增大钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。

硅：溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。硅还能显著提高低温回火马氏体时的抗回火稳定性，使钢保持高硬度和高强度。

四、耐蚀钢1Cr13 C（≦0.08）Si Mn Cr Ni

合金元素的作用：

铬: 铬是决定不锈钢耐蚀性能的主要元素。钢中若含有足够的铬，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时铬能有效地提高固溶体（铁素体、马氏体或奥氏体）的电极电位，从而使钢不受腐蚀。

碳：一方面它是稳定奥氏体的元素，并且作用很大；另一方面，由于碳和各的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂碳化物。因此，钢中含碳量越高，其抗腐蚀性就越低。

镍：镍与各互相配合可以显著提高钢的耐蚀性。

锰：可以部分的代替镍，是形成奥氏体的合金元素。

硅：溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。硅还能显著提高低温回火马氏体时的抗回火稳定性，使钢保持高硬度和高强度。

五、耐热钢

1 铁素体珠光体耐热型钢12Cr1MoV

合金元素在这类钢中的作用是：

硅和铬可以提高钢在580-650℃的抗氧化和抗气体腐蚀能力。

铬、钼、钨等中强碳化物形成元素能形成合金渗碳体或特殊碳化物，强碳化物形成元素如钒、钛则形成VC、TiC等碳化物，由其造成的沉淀强化使钢保持较高的蠕变强度。

铬和钼等元素可以溶入固溶体起到固溶强化作用，同时它们还降低碳在固溶体中的扩散速度；当它们进入碳化物中可以增加碳化物中原子的结合力。

2 奥氏体耐热钢 Cr15Ni26MoTi2AlVB

合金元素的作用：

镍、锰、氮：扩大γ相区，稳定γ相。

铬、铝、硅提高钢的抗气体腐蚀和抗氧化能力。

钼、钨、钴、铬提高基体的再结晶温度，增加基体组织结构的稳定性。

硼（微量）强化晶界

列出结构钢、轴承钢、工具钢、耐蚀钢、耐热钢的具体热处理工艺

一、结构钢

比如调质钢

1 淬火

淬火温度理论加热温度在Ac3以上30~50℃，一般含钨、钒、铝的合金钢加热温度可取高些，含锰则低些。尺寸小、形状复杂的工件淬火加热温度取下限，而尺寸大形状简单取上限。加热时间盐浴炉按0.4-0.6min/mm，气体介质加热炉按1.5-1.8min/mm来估算。

冷却介质一般合金调质钢，均用油做淬火剂。

2 回火调质钢淬火后应进行高温回火才能获得会后索氏体组织。

回火温度取500-600℃之间。

回火时间合金钢一般可取0.5-1小时

冷却介质除了回火脆性敏感的钢材需要快冷外（用水或油），其他的钢材可在空气中冷却。40Cr热处理工艺

正火在空气介质炉中加热至850-870℃，置于空气中冷却。

退火在空气介质炉中加热至830-850℃，随炉降温。

淬火水淬温度为830-850℃，油淬为850-870℃，小尺寸油冷，大尺寸水-油双液冷却。

回火通常在500-650℃回火，置于水中或油中冷却。

二、轴承钢 GCr15钢

轴承零件经淬火低温回火后，具有良好的接触疲劳强度和耐磨性，其显微组织为隐回火马氏体基体上分布着细小的粒状碳化物。轴承钢是过共析钢，因此必须采用不完全淬火。淬火温度选在820-850℃。淬火后的组织为马氏体+7-8%未溶粒状碳化物+8-10%残留奥氏体。

轴承零件的回火皆为低温回火。GCr15钢取150-160℃，含有硅、钒的钢取175℃回火。回火保温时间一般为2小时。

三、工具钢

比如低速刃具及量具用钢

1 球化退火球化退火在锻后进行。目的除了软化钢材，便于切削加工外，更重要的是为以后淬火提供较为理想的原始组织，即球状珠光体。

退火加热温度通常取在Ac1以上20-40℃，保温时间一般取2-4小时。经保温后可随炉（不大于50℃/h）冷却或采用等温冷却（一般取在680—700℃）。

如果球化退火前，钢中存在严重的网状碳化物，则应先进行加热温度高于Ac3的正火，然后在退火。含钨较高的钢采用高温回火。

2 淬火目的是获得马氏体和过剩碳化物组织，以提高钢的硬度和耐磨性。

加热温度：亚共析钢采用完全淬火，即Ac3以上30-50℃；过共析钢采用不完全淬火，即Ac1以上30-50℃。

加热保温时间，可按刃具的有效厚度计算。在盐浴炉中加热，碳钢取20-25s/mm；合金钢取25-30s/mm。

淬火的冷却，碳钢通常采用水淬油冷（双液淬火），直径小于8mm的小刀刃，可以采用油淬，或用170-190℃的碱液（或盐液）分级或等温冷却。合金钢可采用较缓和的介质冷却，使淬火变形减小，通常采用油淬或熔盐分级淬火。

3 低温回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，应采用低温回火。回火温度，碳钢一般取160-180；合金钢可以适当提高

9SiCr的热处理工艺

等温球化退火：加热温度790-810℃，经2-4小时保温后，于700-729℃等温保温6-8小时。

淬火的加热温度为850-870℃，淬火的冷却，可根据刀具尺寸及形变程度的要求分别选用油淬和分级淬火（Ms点稍高处约180℃左右停留2-5分钟）或等温淬火（在Ms点稍高处

180-200℃或稍低处160℃，停留约30-60分钟）。

9SiCr钢的回火温度应根据刃具要求的硬度来确定，一般取在170-220℃之间保温2小时左右。

再比如高速钢

1 球化退火目的在于取出锻造后的内应力，消除不平衡组织，降低硬度，获得较细小的晶粒，以便于切削加工和为以后淬火提供良好的原始组织。

退火温度选在860-880℃之间。退火保温时间一般为2-4小时。然后等温退火，打开炉门于740-750℃等温六小时再以不大于30℃/h冷到500-550℃出炉。

2 淬火目的是通过加热使尽可能多的碳及合金元素溶入奥氏体中，冷却后得到合金度很高的马氏体组织，从而为后的高的红硬性与耐磨性打下基础。

淬火前，一般刀具采用800-850℃预热，而大截面、形状复杂的道具采用两次预热。第一次在600-650℃，第二次在800-850℃。淬火温度：W18Cr4v为1280℃，加热时间根据加热温度、加热介质、装炉量和碳化物的形态等因素考虑，最短不超过30s。

冷却介质为空气或油，采用等温退火，在240-280℃硝盐内进行，等温时间2-4小时，然后空冷。

3 回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，一般采用560℃回火，每次回火保温均采用1小时（大型刀具1.5小时）。通常还要进行二次回火、三次回火。（减少回火次数的措施：淬火后立即在-80—--70℃低温处理，然后在进行一次回火）

四、耐蚀钢

Cr13型马氏体不锈钢热处理工艺

加热到1000℃空冷即可得到马氏体组织，然后根据使用条件来决定回火温度。若要求高的硬度，取200-250℃低温回火；若要求热强度，则取600-750℃高温回火。

18—8型奥氏体不锈钢的热处理工艺

1 固溶处理固溶处理的温度一般为1050-1150℃，钢的含碳量越高，固溶处理温度也越高。保温时间与钢材厚度和直径有关，厚度为1mm，时间为5min；2-3mm,时间为15min；4-12mm，时间为30min.

加热保温后，薄壁零件可以空冷，其他均进行水冷。

2 消除内应力处理为消除切削加工后的残余应力，通常采用300-350℃的消除应力退火，保温1-2小时后空冷。

3 稳定化处理这种方法针对含钛、铌的不锈钢而设置的。钢中加入钛或铌可消除晶间腐蚀，但是他们的效果必须通过稳定化处理后才能保证。

将钢加热至850-900℃，保温2小时，空冷。

五、耐热钢

1 珠光体耐热钢12Cr1MoV

珠光体钢的热处理一般是正火后再回火，回火温度要高于使用温度100℃。如12Cr1MoV钢制锅炉过热管，工作时管壁温度可达580℃，其热处理工艺是加热至980-1020℃，保温空冷后进行710-750℃回火。

2 奥氏体耐热钢Cr15Ni26MoTi2AlVB (GH132)

热处理工艺：GH132经980-1000℃固溶，700-720℃时效16小时，一般可用于650-700℃，受力不大的零件可用于850℃。

画出铁碳相图，并按碳含量分类，说出对应合金钢的热处理方式。

一、亚共析钢

比如调质钢

1 淬火

淬火温度理论加热温度在Ac3以上30~50℃，一般含钨、钒、铝的合金钢加热温度可取高些，含锰则低些。尺寸小、形状复杂的工件淬火加热温度取下限，而尺寸大形状简单取下限。加热时间盐浴炉按0.4-0.6min/mm，气体介质加热炉按1.5-1.8min/mm来估算。

冷却介质一般合金调质钢，均用油做淬火剂。

2 回火调质钢淬火后应进行高温回火才能获得会后索氏体组织。

回火温度取500-600℃之间。

回火时间合金钢一般可取0.5-1小时

冷却介质除了回火脆性敏感的钢材需要快冷外（用水或油），其他的钢材可在空气中冷却。

40Cr热处理工艺

二、过共析钢

比如低速刃具及量具用钢

1 球化退火球化退火在锻后进行。目的除了软化钢材，便于切削加工外，更重要的是为以后淬火提供较为理想的原始组织，即球状珠光体。

金属材料与热处理含答案

金属材料与热处理含答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气 态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。

1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（） A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限 D.以上答案都对 7.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。

北京科技大学考研复试资料整理分析

08北科钢冶复试资料 1.铁水预处理:铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的各种处理。有脱 硫预处理和三脱（脱硅、磷、硫）预处理。分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类。普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱P。特殊铁水预处理一般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺。 铁水预处理容器的选择：根据铁水预处理容器的选择，脱硫工艺可分为：混铁车喷吹法、铁水罐法、铁水包法。发展趋势：采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器。 铁水预处理(脱硫)的优越性：(1)满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种(2) 减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；(3)炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的经济效益。铁水脱硫工艺方法：投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫；喷吹法，将脱硫剂喷入铁水中脱硫；搅拌法（KR法），通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫。铁水预处理(脱硫)是提高钢材质量的最经济手段 2.RH精炼法：也称钢液循环脱气法，将钢液提升到一容器内处理。 主要冶炼高质量产品，如轴承钢、LF钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等。国内RH 设备主要依靠进口。RH工艺特点：①反应速度快、处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。②反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应。③可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降；④可进行喷粉脱硫，生产超低硫钢。 3.LF精炼法（Ladle Furnace）：钢包炉精炼法是最常用的精炼方法；取代 电炉还原期；解决了转炉冶炼优钢问题；具有加热及搅拌功能；脱氧、脱硫、合金化。工艺优点：①精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢②具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高③具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性④采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低；⑤设备简单，投资较少 LF炉精炼非常适合于低硫、超低硫钢生产：高碱度还原渣，渣量可达25Kg/t；电弧加热，炉渣温度高；可以较强烈搅拌钢水；过程稳定，易于控制。 4.炉外精炼:内容：脱氧、脱硫；去气、去除夹杂；调整钢液成分及温度。 手段：①渣洗最简单的精炼手段；②真空目前应用的高质量钢的精炼手段； ③搅拌最基本的精炼手段；④喷吹将反应剂直接加入熔体的手段；⑤调温加热是调节温度的一项常用手段。主要的精炼工艺：LF(Ladle Furnace process)；AOD(Argon-oxygen decaburizition process );VOD (Vacuum oxygen decrease process)；RH(Ruhrstahl Heraeus process)；CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；喂线 (Insert thread) ；钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)；喷粉( powder injection )。

《金属材料与热处理》课程标准

《金属材料与热处理》课程教学标准 【课程名称】金属材料与热处理 【课程代码】C2-2-1 【适用专业】模具设计与制造 机械制造与自动化 数控技术 【学时数】48 【学分数】3 【开设时间】模具设计与制造第二学期 机械制造与自动化第三学期 数控技术第二学期 一、课程概述 “金属材料与热处理”是一门制造类专业群的平台课程，是在明确学院办学定位，分析专业群发展方向的前提下，通过对我院机械制造类重点专业职业岗位进行整体调研与分析的基础上，采用模块课程开发的方式形成的、适用于机械制造类专业群开设的综合性课程。 通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成型工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成型工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并未学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。 本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用型人才的技术文化修养。 二、课程模块组成 1.工程材料的基础知识 2.金属材料及热处理 3.非金属材料（在汽车上的应用） 4.毛坯成型工艺与方法选择

二、培养目标 1．方法能力目标 （1）熟悉工程材料与材料成型工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，具有现在制造过程的完整概念。 （2）通过在金相显微镜下观察铁碳合金的室温组织和力学实验，掌握金属材料的成分、组织、结构与性能之间的关系，培养透过现象看本质的能力； （3）给出知识目标，采用问题引入，培养自主学习获取信息的能力和独立思考的能力。 （4）通过完成各项目任务，让学生在学习中享受成功的喜悦，激发学习兴趣，从而培养学生勤奋好学的习惯； （5）通过实验培养学生的动手能力、实验技能、评价执行结果的能力。 2．社会能力目标 （1）具有良好的人文素质和职业道德，善于沟通协作，团队意识强； （2）养成严谨细致、一丝不苟的工作作风； （3）具有热爱科学、实事求是的学习态度，具有创新意识和创新精神； （4）通过学习有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况，使学生获得更多的专业知识及行业知识，使学生具备博学多识的特质。 3．专业能力目标 （1）熟悉材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途。 （2）具备阅读金属材料热处理报告的能力； （3）熟悉常用金属材料的性能、用途、材料主要质量问题和提高产品质量的途径； （4）主动了解金属材料的基础理论的发展； （5）了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况； （6）多种途径获取信息和处理信息的能力。 三、与前后课程的联系 1.前修课程的联系 前修课程是《机械制图》,学习本课程之前要去工厂见习，对机械制造具有一定的感性认识,学习《机械制图》课程，熟悉典型零件形状，具有一定的图示能力、识图能力、以及绘图的实际技能。 2．与后继课程的关系 本课程阐述的金属材料及热处理的知识贯穿机械设计和制造的全过程，设计时，要根据机械零件的使用条件和性能要求选材；制造时，要根据材料的制造工艺合理安排热处理。更

北科大考研复试班-北京科技大学电子与通信工程考研复试经验分享

北科大考研复试班-北京科技大学电子与通信工程考研复试经验分享北京科技大学于1952年由天津大学(原北洋大学)、清华大学等6所国内著名大学的矿冶系科组建而成，现已发展成为以工为主，工、理、管、文、经、法等多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是全国首批正式成立研究生院的高等学校之一。1997年5月，学校首批进入国家“211工程”建设高校行列。2006年，学校成为首批“985工程”优势学科创新平台建设项目试点高校。2014年，学校牵头的，以北京科技大学、东北大学为核心高校的“钢铁共性技术协同创新中心”成功入选国家“2011计划”。2017年，学校入选国家“双一流”建设高校。2018年，学校获批国防科工局、教育部共建高校。 学校由土木与资源工程学院、冶金与生态工程学院、材料科学与工程学院、机械工程学院、能源与环境工程学院、自动化学院、计算机与通信工程学院、数理学院、化学与生物工程学院、东凌经济管理学院、文法学院、马克思主义学院、外国语学院、高等工程师学院，以及研究生院、体育部、管庄校区、天津学院、延庆分校组成。现有20个一级学科博士学位授权点，30个一级学科硕士学位授权点，79个二级学科博士学位授权点，137个二级学科硕士学位授权点，另有MBA(含EMBA)、MPA、法律硕士、会计硕士、翻译硕士、社会工作、文物与博物馆和工程硕士等8个专业学位授权点，16个博士后科研流动站，50个本科专业。学校冶金工程、材料科学与工程、矿业工程、科学技术史4个全国一级重点学科学术水平蜚声中外(2017年进入国家世界一流学科建设行列;在第四轮学科评估，冶金工程、科学技术史获评A+，材料科学与工程获评A)，安全科学与工程、环境科学与工程、控制科学与工程、动力工程与工程热物理、机械工程、计算机科学与技术、土木工程、化学、外国语言文学、管理科学与工程、工商管理、马克思主义理论等一批学科具有雄厚实力，力学、物理学、数学、信息与通信工程、仪器科学与技术、纳米材料器件、光电信息材料与器件等基础学科与交叉学科焕发出勃勃生机。 启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！ 专业介绍 电子通信工程英文名为Electronics and Communication Engineering，是电子科学与技术和信息技术相结合，构建现代信息社会的工程领域，利用电子科学与技术和信息技术的基本理论解决电子元器件、集成电路、电子控制、仪器仪表、计算机设计与制造及与电子和

北京科技大学《材料科学基础》考研真题强化教程

考点1：金属键，离子键，共价键，氢键，范德瓦耳斯力的定义。 例1（名词解释）：离子键。 例2：解释金属键。 例3：大多数实际材料键合的特点是（）。 A．几种键合形式同时存在B．以离子键的形式存在 C．以金属键的形式存在 考点2：金属键，离子键，共价键的特征。 例4：化学键中既有方向性又有饱和性的为（）。 A．共价键B．金属键C．离子键 例5：原子的结合键有哪几种？各有什么特点？ 考点3：依据结合键对于材料的分类。 例6：解释高分子材料与陶瓷材料。 例7：试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。 例8：何谓陶瓷？从组织结构的角度解释其主要性能特点。 考点1：以米勒指数描述晶向和晶面 1.1 晶面族 例1：什么是晶面族？{111}晶面族包含哪些晶面？ 例2：请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。 1.2 晶面夹角和晶面间距 例：面心立方结构金属的[100]和[111]晶向间的夹角是多少？{100}面间距是多少？ 1.3 晶带定理 例1（名词解释）：晶带定理。 例4：晶面（110）和(111)所在的晶带，其晶带轴的指数为（）。 1.4 HCP的米勒指数 例1：写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE面的密勒-布拉菲晶面指数，以及EF、FG、GH、HI、IJ、JE各晶向的密勒-布拉菲晶向指数。 例2：写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、CH晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。 例3：六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（）。 1.5 画晶向和晶面，面密度的求法

例2：bcc结构的金属铁，其（112）晶面的原子面密度为 9.94×1014atoms/cm3。（1）请计算（110）晶面的原子面密度；（2）分别计算（112）和（110）晶面的晶面间距；（3）确定通常在那个晶面上最可能产生晶面滑移？为什么？（bcc结构铁的晶格常数为a=0.2866nm） 1.6 晶向指数的意义 例：一组数[uvw]，称为晶向指数，它是用来表示（）。 A．所有相互垂直的晶面的方向B．所有相互垂直的晶向 C．所有相互平行、方向一致的晶向 1.7 晶面指数的意义 例：有两个晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），根据晶带轴的定义，要计算这两个晶面的晶带轴时，这两个晶面可以是（）。 A．任意两个晶面B．两个平行的晶面 C．两个不平行的晶面 考点2：固溶体和合金相的定义，分类和影响因素 2.1．固溶体分类 例1（名词解释）：固溶体、置换固溶体和间隙固溶体 例2：什么是置换固溶体？影响置换固溶体固溶度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？ 例3：影响固溶度的主要因素有（）。 A．溶质和溶剂原子的原子半径差 B．溶质和溶剂原子的电负性差 C．溶质元素的原子价D．电子浓度 例4：在置换型固溶体中，从离子半径、晶体结构类型和离子电价三个因素考虑，生成连续型固溶体的条件是什么？ 2.2 合金相分类 例1：以金属为基的固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？ 例2：渗碳体是一种（）。 A．间隙相B．金属化合物C．间隙化合物D．固溶体 2.3 间隙固溶体和间隙相的辨析 例1：解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。 2.4 中间相分类 例：中间相分为________、________和________。

(完整版)金属材料与热处理题库

《金属材料与热处理》期末复习题库 一、填空 1．晶体与非晶体的根本区别在于原子的排列是否规则。 2．常见金属的晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种。 3．实际金属的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。 4．根据溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。 5．置换固溶体按照溶解度不同，又分为无限固溶体和有限固溶体。 6．合金相的种类繁多，根据相的晶体结构特点可将其分为固溶体和金属化合物两种。 7．同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性，良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 8．晶体与非晶体最根本的区别是原子（分子、离子或原子集团）在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质，而非晶体则不是。 9．金属晶体中最主要的面缺陷是晶界和亚晶界。 10．位错两种基本类型是刃型位错和螺型位错，多余半原子面是刃型位错所特有的。 11．点缺陷有空位、间隙原子和置换原子等三种；属于面缺陷的小角度晶界可以用位错来描述。 12.人类认识材料和使用材料的分为石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代四个历史阶段。 13.金属材料与热处理是研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的课程。 14.金属是由单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性、导热性的物质。 15.合金是由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的物质。 16.金属材料是金属及其合金的总称。 17.金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。 18.金属的性能只要介绍金属的力学性能和工艺性能。 19.热处理的工艺包括退火、正火、淬火、回火、表面处理等。 20。物质是由原子和分子构成的。 21.物质的存在状态有气态、液态和固态。 22. 物质的存在状态有气态、液态和固态，固态物质根据其结构可分为晶体和非晶体。 23自然界的绝大多数物质在固态下为晶体。所有金属都是晶体。 24、金属的晶格类型是指金属中原子排列的规律。 25、一个能反映原子排列规律的空间架格，成为晶格。 26、晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。 27、能够反映晶体晶格特称的最小几何单元成为晶胞。 28、绝大多数金属属于体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种简单晶格。 29、只由一个晶粒组成的晶体成为单晶体。 30、单晶体的晶格排列方位完全一致。单晶体必须人工制作。 31、多晶体是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的小晶体组成的。 32、小晶体成为晶粒，晶粒间交界的地方称为晶界。 33、普通金属材料都是多晶体。 34、晶体的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。 35、金属的结晶必须在低于其理论结晶温度条件下才能进行。 36、理论结晶温度和实际结晶温度之间存在的温度差成为过冷度。 37、过冷度的大小与冷却速度有关。 38、纯金属的结晶是在恒温下进行的。 39、一种固态金属，在不同温度区间具有不同的晶格类型的性质，称为同素异构性。 40、在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为金属的同素异构性。 41、纯铁是具有同素异构性的金属。

北京科技大学材料科学基础真题大全

1999年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 科学技术史冶金物理化学钢铁冶金有色金属材料加工工程 说明:统考生做1~10题,单考生做1~7题和11~13题。 1、名词解释10分) (1)点阵畸变(2)组成过冷 (3)再结晶温度 (4)滑移和孪生(5)惯习现象 2、说明面心立方、体心立方、密排六方(c/a≥1.633)三种晶体结构形成的最密排面,最密排方向和致密度。(10分) 3、在形变过程中,位错增殖的机理是什么?(10分) 4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因,以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。(10分) 5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程(包括相变转换和成分转换)。(10分) 6、选答题(二选一,10分) (1)铸锭中区域偏析有哪几种?试分析其原因,并提出消除区域偏析的措施。 (2)固溶体结晶的一般特点是什么?简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因,说明消除显微偏析的方法。 7、简述金属或合金冷塑性变形后,其结构、组织和性能的变化。(10分) 8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织,储存能和性能的变化规律。(10分) 9、选答题(二选一,10分) (1)为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能,采用了如下热处理工艺制度,在熔盐浴中505℃保温30分钟后,在水中淬火,然后在190℃下保温24小时,试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。 (2)什么叫固溶体的脱溶?说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。 10、简述固溶强化,形变强化,细晶强化和弥散强化的强化机理。(10分) 11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些?并说明其影响的基本规律。(10分) 12、画出铁碳相图,并写出其中包晶反应,共晶反应和共析反应的反应式。(10分) 13、选做题(二选一,10分) (1)如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件中晶粒大小,并分析原因。 a.水冷模浇铸和砂模浇铸 b.低过热度浇铸和高过热浇铸 c.电磁搅拌和无电磁搅拌 d.加入,不加入Al-Ti-B铅合金。 (2)什么叫形变织构?什么叫再结晶织构?简要说明形变织构,再结晶织构的形成机理。 2000年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 材料加工工程科学技术史 说明:统考生答1-10题,单考生答1-7题和11-13题。 1.名词解释(10分) 1相界面2相律3过渡相④菲克第一定律⑤退火织构 2.什么是固溶体?在单相合金中,影响合金元素的固溶度的因素有哪些?固溶体与组成固溶体

北科1995-2012材料科学基础考研试题及答案

北京科技大学 1995年硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 金属塑性加工 说明:统考生做1～10题，单考生做1～7题和在8～13题中任选3题。每题10分。 1、什么是固溶体？固溶体可以分为几种？并说明其各自的结晶特点。 2、计算含0.45%C的亚共析钢在共析温度时铁素体和奥氏体两相的相对数量，在这一温度下铁素体和珠光体的相对数量又是多少？ 3、用扩散理论来说明高温条件下钢的氧化过程。 4、画出铁碳平衡相图中的包晶反应部分的相图，并给出包晶反应表达式。 5、说明钢中非金属夹杂物的来源及其种类。 6、说明钢的完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、和低温退火的工艺特点及它们的作用。 7、说明轴承钢的碳化物类型及形成原因。 8、画图说明钢的高温和低温形变热处理的工艺特点。 9、从下列元素中指出哪些元素是扩大奥氏体区域的？哪些元素是缩小奥氏体区域的？C Si Ti Cr Mo Ni Cu N 10、冷变形金属加热发生低温、中温和高温回复时晶体内部发生什么变化？ 11、绘出立方系中｛110｝晶面族所包括的晶面，以及（112）、（123）、（120）晶面。 12、说明共析钢加热时奥氏体形成的过程，并画图表示。 13、合金钢中主要的合金相有几种类型？

北京科技大学 1999年硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 金属塑性加工 1、名词解释:（10分） （1）点阵畸变（2）组成过冷（3）再结晶温度（4）滑移和孪生（5）惯习现象 2、说明面心立方、体心立方、密排六方（c/a≥1.633）三种晶体结构形成的最密排面，最密排方向和致密度。（10分） 3、在形变过程中，位错增殖的机理是什么？（10分） 4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因，以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。（10分） 5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程（包括相变转换和成分转换）。（10分） 6、选答题（二选一，10分） （1）铸锭中区域偏析有哪几种？试分析其原因，并提出消除区域偏析的措施。 （2）固溶体结晶的一般特点是什么？简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因，说明消除显微偏析的方法。 7、简述金属或合金冷塑性变形后，其结构、组织和性能的变化。（10分） 8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织，储存能和性能的变化规律。（10分） 9、选答题（二选一，10分） （1）为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能，采用了如下热处理工艺制度，在熔盐浴中505℃保温30分钟后，在水中淬火，然后在190℃下保温24小时，试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。 （2）什么叫固溶体的脱溶？说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。 10、简述固溶强化，形变强化，细晶强化和弥散强化的强化机理。（10分） 11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些？并说明其影响的基本规律。（10分） 12、画出铁碳相图，并写出其中包晶反应，共晶反应和共析反应的反应式。（10分） 13、选做题（二选一，10分） （1）如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件中晶粒大小，并分析原因。 a.水冷模浇铸和砂模浇铸 b.低过热度浇铸和高过热浇铸

金属材料与热处理教案

金属材料与热处理教案 第一教案 A：课题：绪论 B：课型：新课 C：教学目的与要求 1、了解学习本课程的目的 2、了解本课程的基本内容及其发展史 3、了解金属材料在各行业中的应用 D：教学重点与难点 无 E：教学过程 绪论 一、学习本课程的目的 本课程是研究金属材料的成份、组织、热处理与金属材料的性能间的关系和变化规律的学科。 二、本课程的基本内容 1、主要内容： 包括金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理和金属材料等。 2、金属的性能主要介绍： （1）金属的力学性能和工艺性能； （2）金属学基础知识讲述金属的晶体结构、结晶及金属的塑性变形，铁碳合金的组织及铁碳合金相图； （3）钢的热处理讲述热处理的原理和工艺； （4）金属材料讲述碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金等金属材料的牌号、成分、组织、热处理、性能及用途。 3、学习本课程的方法 理论联系实际、注意观察现实生活中所接触到的金属材料。三、金属材料与热处理的发展史

金属材料的使用在我国具有悠久的历史。 四、金属材料在工业农业上的应用。 F：小结 G：布臵作业：预习第一章序论及第一章第一小节 第二教案 A：课题：金属的性能 B：课型：新课 C：教学目的与要求 1、掌握金属材料性能（工艺性能、使用性能）的概念、分类 2、掌握力学性能概念及其指标 3、掌握载荷的性质、名称、分类 4、掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号 D、教学重点与难点： 1、金属材料的性能是教学重点 2、金属材料的强度概念及种类是教学难点 E、教学过程： 第一章金属的性能 概论： 1、金属材料的性能包括：使用性能和工艺性能。 2、使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括①物理 性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）。②化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）。③力学性能（如强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等）。④工艺性能。 第一节金属的力学性能 一、力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。 力学性能包括：强度、硬度、塑性、硬度、冲击韧性。 二、载荷的概念及分类：

北京科技大学2011年材料科学基础真题答案

一、 1、空间点阵：呈周期性和规则性排列的具有相同周围环境的阵点，在三维空间中规则排列而成的阵列。 2、临界分切应力：滑移进行时最小的分切应力，是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。 3、滑移系：某个滑移面及滑移面上的滑移方向统称为滑移系 4、堆垛层错：在实际晶体中密排面的堆垛顺序遭到错排和破坏，形成层错。 5、调幅分解：在分解无核阶段，固溶体发生自发的成分涨落，通过上坡扩散使溶质波幅增加，产生结构与母相相同成分不同的两种固溶体。 6、脱溶：在母相中析出第二相，但是母相本身保留，浓度由过饱和状态过渡到饱和状态， 7、上坡扩散：菲克第一定律描述了物质从高浓度向低浓度扩散的现象，扩散的结果导致浓度梯度的减小，使成份趋于均匀。但实际上并非所有的扩散过程都是如此，物质也可能从低浓度区向高浓度区扩散，沿着逆浓度梯度的方向进行扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。 8、再结晶温度：在规定时间（1h ）内完成再结晶或者达到再结晶规定程度的最低温度。 二、 NaCl ：面心立方，+Na 4个，- Cl 4个，配位数6。 CsCl ：简单立方，+Cs 1个，-Cl 1个，配位数8。 ZnS ： 面心立方，+2Zn 4个，-2S 4个，配位数4。 CaF 2：面心立方，+2Ca 4个，-1F 8个，+2Ca 配位数8，-1F 配位数4。 CaTiO 3：简单立方，+2Ca 1个，+4Ti 1个，-2O 3个，+2Ca 配位数12，+4Ti 配位数6，- 2O

配位数12。 三、面心立方的密排面{111}，体心立方的密排面{110} 面心立方 体心立方 面心立方八面体间隙位置为)2 1,21, 21(及其等效位置--棱边的中心。 体心立方八面体间隙位置为)0,21,21(及其等效位置--棱边中心和面心。 （a ） （b ） 图（a ）为面心立方八面体间隙分布情况，其中空心圆为八面体间隙所在位置，即（21,21,21）和各棱边的中心处。 图（b ）为体心立方八面体间隙分布情况，其中空心圆为八面体间隙所在位置，即（0,2 1,21）和各面的中心处及各棱边的中心处。

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一、填空（每空0.5 分，共 23 分） 1 、200HBW10/3000表示以毫米压头，加载牛顿的试验力，保持秒测得的 硬度值，其值为。 1、洛氏硬度 C 标尺所用压头为，所加总试验力为牛顿，主要用于测的硬度。 2 、金属常见的晶格类型有、、。α -Fe 是晶格，γ -Fe 是 晶格。 2 、与之差称为过冷度，过冷度与有关，越大，过冷度也越大，实际结晶温 度越。 3 、钢中常存元素有、、、，其中、是有益元素，、是有害 元素。 3、表示材料在冲击载荷作用下的力学性能指标有和，它除了可以检验材料的冶炼和热加工质 量外，还可以测材料的温度。 3 、拉伸试验可以测材料的和指标，标准试样分为种，它们的长度分别是和。 4 、疲劳强度是表示材料在载荷作用下的力学性能指标，用表示，对钢铁材料，它是试验循环数达时的应力值。 4 、填出下列力学性能指标的符号： 上屈服强度，下屈服强度，非比例延伸强度，抗拉强度，洛氏硬度 C 标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度，断裂韧度。 5 、在金属结晶时，形核方式有和两种，长大方式有和两种。 5 、单晶体的塑性变形方式有和两种，塑性较好的金属在应力的作用下，主要以方式进行变形。 5 、铁碳合金的基本组织有五种，它们分别是，，，，。 ６、调质是和的热处理。 6 、强化金属的基本方法有、、三种。 6 、形变热处理是将与相结合的方法。 ７、根据工艺不同，钢的热处理方法有、、、、。 ９、镇静钢的主要缺陷有、、、、等。 10、大多数合金元素（除Co 外），在钢中均能过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线的位置，提 高了钢的。 11、按化学成分，碳素钢分为、、，它们的含碳量围分别为、、 。 12、合金钢按用途主要分为、、三大类。 13、金属材料抵抗冲击载荷而的能力称为冲击韧性。 14、变质处理是在浇注前向金属液体中加入促进或抑制的物质。 15、冷塑性变形后的金属在加热过程中，结构和将发生变化，其变化过程分为、、三个 阶段。 10、在机械零件中，要求表面具有和性，而心部要求足够和时，应进行表面热处理。 16、经冷变形后的金属再结晶后可获得晶粒，使消除。 17、生产中以划分塑性变形的冷加工和。 18、亚共析钢随含碳量升高，其力学性能变化规律是：、升高，而、降低。 19、常用退火方法有、、、、等。 20、08 钢含碳量， Si 和 Mn 含量，良好，常轧成薄钢板或带钢供应。

金属材料与热处理技术专业简介

金属材料与热处理技术专业简介 专业代码560107 专业名称金属材料与热处理技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握金属材料、热处理工艺制定及实施、生产管理与质量管理等基本知识，具备热处理操作、热处理工艺编制及实施、基本的热处理工装设计、设备保养与维护等能力，从事热处理生产操作、热处理工艺设计和实施、金属材料管理等方面工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向机械、航天航空、核工业、船舶制造、军工等企事业单位，在金属材料管理选择、金属材料改性等技术领域，从事热处理生产操作、热处理工艺设计和实施、金属材料管理、产品检验、车间生产管理等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备编制与实施常用热处理方法的工艺及工艺规程的能力； 3.具备常用工装夹具设计的能力； 4.具备常用热处理设备安装、调试、维修和技术改造的能力； 5.具备对金属制品进行金相分析、化学分析和力学性能检测的能力； 6.具备选用各种金属材料的能力； 7.具备分析、解决热处理现场技术问题的能力； 8.掌握常用热处理方法。

核心课程与实习实训 1.核心课程 机械制图及 CAD、机械设计基础、机械制造基础、金属学及金属材料、显微组织分析技术、材料成型与控制基础、金属力学性能测试技术、热加工检测技术、热处理原理及工艺等。 2.实习实训 在校内进行机加工、钳工、材料成型与控制、金相组织分析、金属力学性能测试、机械设计基础课程设计、热处理操作技能、热处理工艺设计、应用软件技术等实训。 在机械、核工业、军工等企业进行实习。 职业资格证书举例 热处理工金相分析员 衔接中职专业举例 金属热加工金属表面处理技术应用 接续本科专业举例 金属材料工程材料成型及控制工程

北科大考研复试班-北京科技大学管理科学与工程考研复试经验分享

北科大考研复试班-北京科技大学管理科学与工程考研复试经验分享北京科技大学于1952年由天津大学(原北洋大学)、清华大学等6所国内著名大学的矿冶系科组建而成，现已发展成为以工为主，工、理、管、文、经、法等多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是全国首批正式成立研究生院的高等学校之一。1997年5月，学校首批进入国家“211工程”建设高校行列。2006年，学校成为首批“985工程”优势学科创新平台建设项目试点高校。2014年，学校牵头的，以北京科技大学、东北大学为核心高校的“钢铁共性技术协同创新中心”成功入选国家“2011计划”。2017年，学校入选国家“双一流”建设高校。2018年，学校获批国防科工局、教育部共建高校。 学校由土木与资源工程学院、冶金与生态工程学院、材料科学与工程学院、机械工程学院、能源与环境工程学院、自动化学院、计算机与通信工程学院、数理学院、化学与生物工程学院、东凌经济管理学院、文法学院、马克思主义学院、外国语学院、高等工程师学院，以及研究生院、体育部、管庄校区、天津学院、延庆分校组成。现有20个一级学科博士学位授权点，30个一级学科硕士学位授权点，79个二级学科博士学位授权点，137个二级学科硕士学位授权点，另有MBA(含EMBA)、MPA、法律硕士、会计硕士、翻译硕士、社会工作、文物与博物馆和工程硕士等8个专业学位授权点，16个博士后科研流动站，50个本科专业。学校冶金工程、材料科学与工程、矿业工程、科学技术史4个全国一级重点学科学术水平蜚声中外(2017年进入国家世界一流学科建设行列;在第四轮学科评估，冶金工程、科学技术史获评A+，材料科学与工程获评A)，安全科学与工程、环境科学与工程、控制科学与工程、动力工程与工程热物理、机械工程、计算机科学与技术、土木工程、化学、外国语言文学、管理科学与工程、工商管理、马克思主义理论等一批学科具有雄厚实力，力学、物理学、数学、信息与通信工程、仪器科学与技术、纳米材料器件、光电信息材料与器件等基础学科与交叉学科焕发出勃勃生机。 启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！ 专业介绍 管理科学与工程是综合运用系统科学、管理科学、数学、经济和行为科学及工程方法，结合信息技术研究解决社会、经济、工程等方面的管理问题的一门学科。这一学科是我国管

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢

北科大考研复试班-北京科技大学化学考研复试经验分享

北科大考研复试班-北京科技大学化学考研复试经验分享北京科技大学于1952年由天津大学(原北洋大学)、清华大学等6所国内著名大学的矿冶系科组建而成，现已发展成为以工为主，工、理、管、文、经、法等多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是全国首批正式成立研究生院的高等学校之一。1997年5月，学校首批进入国家“211工程”建设高校行列。2006年，学校成为首批“985工程”优势学科创新平台建设项目试点高校。2014年，学校牵头的，以北京科技大学、东北大学为核心高校的“钢铁共性技术协同创新中心”成功入选国家“2011计划”。2017年，学校入选国家“双一流”建设高校。2018年，学校获批国防科工局、教育部共建高校。 学校由土木与资源工程学院、冶金与生态工程学院、材料科学与工程学院、机械工程学院、能源与环境工程学院、自动化学院、计算机与通信工程学院、数理学院、化学与生物工程学院、东凌经济管理学院、文法学院、马克思主义学院、外国语学院、高等工程师学院，以及研究生院、体育部、管庄校区、天津学院、延庆分校组成。现有20个一级学科博士学位授权点，30个一级学科硕士学位授权点，79个二级学科博士学位授权点，137个二级学科硕士学位授权点，另有MBA(含EMBA)、MPA、法律硕士、会计硕士、翻译硕士、社会工作、文物与博物馆和工程硕士等8个专业学位授权点，16个博士后科研流动站，50个本科专业。学校冶金工程、材料科学与工程、矿业工程、科学技术史4个全国一级重点学科学术水平蜚声中外(2017年进入国家世界一流学科建设行列;在第四轮学科评估，冶金工程、科学技术史获评A+，材料科学与工程获评A)，安全科学与工程、环境科学与工程、控制科学与工程、动力工程与工程热物理、机械工程、计算机科学与技术、土木工程、化学、外国语言文学、管理科学与工程、工商管理、马克思主义理论等一批学科具有雄厚实力，力学、物理学、数学、信息与通信工程、仪器科学与技术、纳米材料器件、光电信息材料与器件等基础学科与交叉学科焕发出勃勃生机。 启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！ 专业介绍 化学专业是一种大学专业。化学专业培养具备化学的基础知识、基本理论和基本技能，能在化学及与化学相关的科学技术和其它领域从事科研、教学技术及相关管理工作的高级专门人才。

北京科技大学-材料科学基础2005考研试题

2005年北京科技大学 攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：金属学 适用专业：材料学、材料科学与工程、材料加工工程 说明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题 一、晶体结构(20分) 1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面? 2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少? 3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。 二、合金相(15分) 1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。 2．为什么固溶体的强度常比纯金属高? 三、晶体缺陷(15分) 1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么? 2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目? 四、相图热力学(10分) 利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定?为什么? 五、凝固(20分) 1．相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大? 2．合金凝固时的液／固界面前沿通常比纯金属液／固界面前沿更容易出现过冷?为什么? 3．典型的金属(如铁)和典型的非金属(如硅，石墨)在液相中单独生长时的形貌差异是什么?

六、扩散(20分) 1．菲克第二定律的解之一是误差函数解，C=A+Berf(x/2(Dt)1/2)，它可用于纯铁的渗碳过程。若温度固定，不同时间碳的浓度分布则如图10-2。已知渗碳1 小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为0．5mm，问再继续渗碳8小时后，相同浓度的渗层厚度是多少? 2．图10-3为测出的钍在不同温度及以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息? 七、形变(20分) 1．常温下金属塑性变形有哪些主要机制? 它们间的主要差异是什么? 2．面心立方金属铜在三种不同条件下的真应力-应变曲线如图10-4。说明它们可能是在怎样的温度和应变速率下形成的?为何有这样的形状? 3．什么是上、下屈服点效应(在纯铁或低碳钢中)?原因是什么? 八、再结晶(20分) 1．给出金属发生再结晶的基本条件(驱动力)。 2．指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区别。 3. 图10-5示意画出一种常见的再结晶形核机制，请解释该地点优先形核的原因和形核过程。 4．再结晶动力学公式为X=1-e(-ktn)，各参数表示的含义是什么?以X—t的关系作图，曲线的形状大致是怎样的?如何处理可得一条直线?处理成直线有何用途? 九、固态相变(10分) 图10-6为两组铝铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能(这里是硬度值)的影响，分析可能的原因。 十、固态相变(15分) 1．简述时效(强化)处理的工艺路线及原理。 2．同素异晶转变、马氏体相变、脱溶转变有何主要区别?