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2019哈尔滨工业大学

825金属学与热处理

一、选择题（10*3=30）

1、对于金属材料而言，键能越高，以下说法正确的有？（   ）

A、熔点越高                                                        B、热膨胀系数越小

B、融化潜热越大                                                D、强度越高

2、有一刃型位错，柏氏矢量为b，位错线方向为e，位错线运动方向为m，则以下说法正确的有（    ）

A、b⊥e                            B、e⊥m                      C、b∥m                                D、b⊥m

3、以下有关杰克逊因子α的说法正确的有（     ）

A、当α≤2时，界面为粗糙界面

B、当α≥5时，界面为光滑界面

C、当2＜α＜5时，界面为混合型界面

D、界面类型无法确定

4、六方晶系中[210]晶向，对应的四轴坐标应为（    ）

A、[10-10]                        B、[1010]                        C、[20-10]                        D、[-1020]

5、钢回火时，随着回火温度的上升，性能会产生以下哪些变化？（      ）

A、强度硬度逐渐下降

B、塑性韧性逐渐上升

C、强度硬度不断上升

D、塑性韧性有可能变差

6、影响非均匀形核形核率的因素有哪些？（     ）

A、过冷度

B、杂质结构

C、杂质表面粗糙度

D、震动与搅拌

7、亚共析钢加热至GS线以上时，铁素体转变为奥氏体的转变是 （    ）

A、重结晶                B、伪共晶                C、离异共晶                        D、同素异构转变

8、影响表面能的因素有哪些？（    ）

A、外部环境的性质

B、材料本性

C、外表面原子密度

D、界面曲率

9、下贝氏体与高碳马氏体相比（   ）

A、均为针片状

B、下贝氏体为复相组织

C、高碳马氏体为单相组织

D、下贝氏体有良好的综合力学性能

10、影响钢的淬透性的因素有（    ）

A、钢的冷却速度                                                B、冷却介质

C、工件尺寸                                                        D、奥氏体稳定程度

二、判断题（8*2=16）

（ ）1、伪共晶只能在非平衡结晶时形成，而在平衡结晶和非平衡结晶时都能形成离异共晶。

（ ）2、第一类内应力是指，各个晶粒或者亚晶粒范围内处于平衡的力。

（ ）3、金属结晶时的过冷度需要大于临界过冷度。

（ ）4、合金在正的温度梯度下是按照平面长大方式生长的，长大速度较均匀形核机制长大要快。

（ ）5、合金在平衡结晶时各个相的自由能相等。

（ ）6、几乎所有钢都会产生第一类回火脆性，通过再次高温回火后快冷的方式可以消除。

（ ）7、魏氏组织产生时通常伴随着晶粒粗大，使得钢的力学性能变差。

（ ）8、共析钢在等温冷却时可能发生珠光体转变和贝氏体转变，也可能发生马氏体转变。

三、简答题（7*10=70）

1、多晶体塑性变形时的特点是什么？

2、计算含碳量为1.0%的碳钢的相组成物的相对含量以及组织组成物的相对含量。

3、何为成分过冷？结合相关图示分析成分过冷形成的原因，以及对于金属结晶形态有何影响？

4、何谓临界变形度？临界变形度对于材料塑性变形有何影响？

5、什么是淬火时效和应变时效？它们形成的原因是什么？对于材料的性能有何影响？

6、什么是相？合金材料中相的存在形式有哪些？性能各有何特点？

7、与钢相比，铝合金的热处理工艺有何不同？

四、综合题（17*2=34）

1、合金钢3CrW8V（成分相当于过共析钢）工业上常用作热挤压模具，其生产工艺如下：

①铸造→②锻造→③880℃加热保温→机械加工→④1100℃加热保温一小时→⑤油冷→⑥550℃加热三次。

请问：工艺①至⑥的目的是什么？得到什么样的组织，以及性能特点是什么？

2、钢中合金元素和硫磷杂质元素的存在形式是什么？以及对钢的力学性能有何影响？

2019哈尔滨工业大学

825金属学与热处理答案要点

一、选择题

1、ABCD                2、ABC                3、ABC                4、A                5、ABD                

7、ABCD                7、AD                8、ABCD                9、ABCD                10、D

二、判断题

TFTTFFTF

三、简答题

1、多晶体塑性变形时的特点是什么？

答：

①晶界具有阻碍作用；

②晶粒变形不同时；

③晶粒变形相互协调；

④晶粒变形不均匀性。

其他相关。。。。。。

2、计算含碳量为1.0%的碳钢的相组成物的相对含量以及组织组成物的相对含量。

答：画出铁碳相图。

3、何为成分过冷？结合相关图示分析成分过冷形成的原因，以及对于金属结晶形态有何影响？

答：成分过冷是指由于异分结晶的作用，使得已结晶的固相会将溶质原子排入液态金属中，由于液态金属扩散不充分，造成在固液界面处产生浓度梯度，从而造成实际熔点与温度梯度之间存在一定差值而引起的过冷度，称之为成分过冷。

图解见书第三章第四节81页。

温度梯度较大时，长成平面晶；温度梯度不大时，长成胞状晶；温度梯度较小时，长成树枝晶。

4、何谓临界变形度？临界变形度对于材料塑性变形有何影响？

答：临界变形度是指再结晶退火后对应得到晶粒尺寸异常粗大的变形度。

当材料塑性变形变形度小于临界变形度时，材料内部的晶格畸变能较小，再结晶驱动力较小，不足以发生再结晶；当变形度处于临界变形度时，再结晶退火时，形核率很小，而晶粒长大速度较大，会得到较粗大的晶粒，使得金属材料的强硬度下降，塑韧性下降，性能变坏；之后，随着变形度增加，形核率逐渐增加，且比长大速度增长的快，从而使得晶粒变细，强度硬度增加，塑韧性也变好。

5、什么是淬火时效和应变时效？它们形成的原因是什么？对于材料的性能有何影响？

答：淬火时效是指金属材料在淬火以后，保温或存放过程中，杂质原子在晶界和位错等晶体缺陷处偏聚，从而使得塑韧性下降，强硬度提高的时效现象。

产生的原因：高温时，杂质原子（N）的固溶度较大，淬火时快速冷却，使得原子快速冻结，来不及溢出。在随后保温或者存放过程中会自发析出或者偏聚。

影响：塑韧性下降，强硬度上升。

应变时效：金属材料经过塑性变形后，合金元素会在位错线处偏聚析出，从而引起的时效现象。

原因：塑性变形使得材料内部的位错大量增殖，晶体缺陷增加，杂质原子易于偏聚。

性能影响：塑韧性下降，强硬度上升

6、什么是相？合金材料中相的存在形式有哪些？性能各有何特点？

答：相是指材料中各个组元之间由于电负性的作用形成的具有相同的聚集状态，相同的晶体结构、相同成分的部分。

合金材料中相依据原子尺寸、电负性、电子浓度、以及晶体结构的不同可能会以固溶体和金属间化合物的形式存在。

其中固溶体存在固溶强化，且一般具有良好的塑韧性，常作为多相材料的塑性基体。

金属间化合物一般硬而脆。

7、与钢相比，铝合金的热处理工艺有何不同？

答：比较铁碳相图和铝合金相图我们可以知道，铁存在通素异构转变以及溶解度变化，而铝合金一般只有溶解度变化，因此会造成两者热处理工艺的差别，形成的组织也不尽相同，性能各有千秋。

对于钢，因为存在共析转变以及溶解度变化，从而使得可以通过退火、正火、淬火、回火获得珠光体、贝氏体、马氏体等一系列组织。

而对于铝合金，一般热处理工艺为固溶加时效，固溶是指将铝合金加热至一定温度，保温使得溶质原子充分融入并均匀，然后快冷以获得过饱和状态的铝合金，称为固溶。固溶以后在一定温度以下保温，过饱和的溶质原子会析出，从而引起材料性能发生变化，这个过程称为时效。时效使得材料的强硬度上升，塑韧性下降。

四、综合题

1、答：①铸造：组织：柱状晶；性能：存在弱面，性能有方向性；

②锻造：作用：A、消除铸造缺陷；B、打碎柱状晶；C、消除偏析。

组织：纤维组织、带状组织、晶粒细化

③880℃加热：球化退火：降低硬度，为淬火做组织准备。

组织：球状渗碳体和珠光体

性能：硬度适中，适合机械加工，塑韧性较好

④1100℃加热：扩散退火：消除高合金钢的偏析

组织：均匀的奥氏体晶粒

性能：晶粒粗大

⑤油冷：目的：获得隐针马氏体

组织：隐针马氏体、残余奥氏体

性能：高硬脆、强度高、存在显微裂纹

⑥550℃回火三次：目的：二次硬化、获得彻底的回火组织

组织：回火索氏体               

性能：良好的综合力学性能

2、答：合金元素：Mn、Si

（1）Mn：脱氧剂；除硫；固溶强化；还原FeO

存在形式：固溶、合金渗碳体、MnO、MnS

（2）Si：脱氧剂；固溶强化；增加石墨化倾向

存在形式：二氧化硅；固溶

（3）S：产生热脆。

存在形式：Fe-FeS离异共晶，FeS处于晶界处。

（4）P：产生冷脆；强烈的固溶强化以及偏聚倾向。

存在形式：固溶，偏聚。

材料人收集到了19年哈工大825材料考研真题和答案，现发出来供大家参考。如发现题目中有错误请在下方留言或联系微信qingcaikefu。更多内容请关注材料人考学微信公众号。

2019哈尔滨工业大学

825金属学与热处理

一、选择题（10*3=30）

1、对于金属材料而言，键能越高，以下说法正确的有？（   ）

A、熔点越高                                                        B、热膨胀系数越小

B、融化潜热越大                                                D、强度越高

2、有一刃型位错，柏氏矢量为b，位错线方向为e，位错线运动方向为m，则以下说法正确的有（    ）

A、b⊥e                            B、e⊥m                      C、b∥m                                D、b⊥m

3、以下有关杰克逊因子α的说法正确的有（     ）

A、当α≤2时，界面为粗糙界面

B、当α≥5时，界面为光滑界面

C、当2＜α＜5时，界面为混合型界面

D、界面类型无法确定

4、六方晶系中[210]晶向，对应的四轴坐标应为（    ）

A、[10-10]                        B、[1010]                        C、[20-10]                        D、[-1020]

5、钢回火时，随着回火温度的上升，性能会产生以下哪些变化？（      ）

A、强度硬度逐渐下降

B、塑性韧性逐渐上升

C、强度硬度不断上升

D、塑性韧性有可能变差

6、影响非均匀形核形核率的因素有哪些？（     ）

A、过冷度

B、杂质结构

C、杂质表面粗糙度

D、震动与搅拌

7、亚共析钢加热至GS线以上时，铁素体转变为奥氏体的转变是 （    ）

A、重结晶                B、伪共晶                C、离异共晶                        D、同素异构转变

8、影响表面能的因素有哪些？（    ）

A、外部环境的性质

B、材料本性

C、外表面原子密度

D、界面曲率

9、下贝氏体与高碳马氏体相比（   ）

A、均为针片状

B、下贝氏体为复相组织

C、高碳马氏体为单相组织

D、下贝氏体有良好的综合力学性能

10、影响钢的淬透性的因素有（    ）

A、钢的冷却速度                                                B、冷却介质

C、工件尺寸                                                        D、奥氏体稳定程度

二、判断题（8*2=16）

（ ）1、伪共晶只能在非平衡结晶时形成，而在平衡结晶和非平衡结晶时都能形成离异共晶。

（ ）2、第一类内应力是指，各个晶粒或者亚晶粒范围内处于平衡的力。

（ ）3、金属结晶时的过冷度需要大于临界过冷度。

（ ）4、合金在正的温度梯度下是按照平面长大方式生长的，长大速度较均匀形核机制长大要快。

（ ）5、合金在平衡结晶时各个相的自由能相等。

（ ）6、几乎所有钢都会产生第一类回火脆性，通过再次高温回火后快冷的方式可以消除。

（ ）7、魏氏组织产生时通常伴随着晶粒粗大，使得钢的力学性能变差。

（ ）8、共析钢在等温冷却时可能发生珠光体转变和贝氏体转变，也可能发生马氏体转变。

三、简答题（7*10=70）

1、多晶体塑性变形时的特点是什么？

2、计算含碳量为1.0%的碳钢的相组成物的相对含量以及组织组成物的相对含量。

3、何为成分过冷？结合相关图示分析成分过冷形成的原因，以及对于金属结晶形态有何影响？

4、何谓临界变形度？临界变形度对于材料塑性变形有何影响？

5、什么是淬火时效和应变时效？它们形成的原因是什么？对于材料的性能有何影响？

6、什么是相？合金材料中相的存在形式有哪些？性能各有何特点？

7、与钢相比，铝合金的热处理工艺有何不同？

四、综合题（17*2=34）

1、合金钢3CrW8V（成分相当于过共析钢）工业上常用作热挤压模具，其生产工艺如下：

①铸造→②锻造→③880℃加热保温→机械加工→④1100℃加热保温一小时→⑤油冷→⑥550℃加热三次。

请问：工艺①至⑥的目的是什么？得到什么样的组织，以及性能特点是什么？

2、钢中合金元素和硫磷杂质元素的存在形式是什么？以及对钢的力学性能有何影响？

2019哈尔滨工业大学

825金属学与热处理答案要点

一、选择题

1、ABCD                2、ABC                3、ABC                4、A                5、ABD                

7、ABCD                7、AD                8、ABCD                9、ABCD                10、D

二、判断题

TFTTFFTF

三、简答题

1、多晶体塑性变形时的特点是什么？

答：

①晶界具有阻碍作用；

②晶粒变形不同时；

③晶粒变形相互协调；

④晶粒变形不均匀性。

其他相关。。。。。。

2、计算含碳量为1.0%的碳钢的相组成物的相对含量以及组织组成物的相对含量。

答：画出铁碳相图。

3、何为成分过冷？结合相关图示分析成分过冷形成的原因，以及对于金属结晶形态有何影响？

答：成分过冷是指由于异分结晶的作用，使得已结晶的固相会将溶质原子排入液态金属中，由于液态金属扩散不充分，造成在固液界面处产生浓度梯度，从而造成实际熔点与温度梯度之间存在一定差值而引起的过冷度，称之为成分过冷。

图解见书第三章第四节81页。

温度梯度较大时，长成平面晶；温度梯度不大时，长成胞状晶；温度梯度较小时，长成树枝晶。

4、何谓临界变形度？临界变形度对于材料塑性变形有何影响？

答：临界变形度是指再结晶退火后对应得到晶粒尺寸异常粗大的变形度。

当材料塑性变形变形度小于临界变形度时，材料内部的晶格畸变能较小，再结晶驱动力较小，不足以发生再结晶；当变形度处于临界变形度时，再结晶退火时，形核率很小，而晶粒长大速度较大，会得到较粗大的晶粒，使得金属材料的强硬度下降，塑韧性下降，性能变坏；之后，随着变形度增加，形核率逐渐增加，且比长大速度增长的快，从而使得晶粒变细，强度硬度增加，塑韧性也变好。

5、什么是淬火时效和应变时效？它们形成的原因是什么？对于材料的性能有何影响？

答：淬火时效是指金属材料在淬火以后，保温或存放过程中，杂质原子在晶界和位错等晶体缺陷处偏聚，从而使得塑韧性下降，强硬度提高的时效现象。

产生的原因：高温时，杂质原子（N）的固溶度较大，淬火时快速冷却，使得原子快速冻结，来不及溢出。在随后保温或者存放过程中会自发析出或者偏聚。

影响：塑韧性下降，强硬度上升。

应变时效：金属材料经过塑性变形后，合金元素会在位错线处偏聚析出，从而引起的时效现象。

原因：塑性变形使得材料内部的位错大量增殖，晶体缺陷增加，杂质原子易于偏聚。

性能影响：塑韧性下降，强硬度上升

6、什么是相？合金材料中相的存在形式有哪些？性能各有何特点？

答：相是指材料中各个组元之间由于电负性的作用形成的具有相同的聚集状态，相同的晶体结构、相同成分的部分。

合金材料中相依据原子尺寸、电负性、电子浓度、以及晶体结构的不同可能会以固溶体和金属间化合物的形式存在。

其中固溶体存在固溶强化，且一般具有良好的塑韧性，常作为多相材料的塑性基体。

金属间化合物一般硬而脆。

7、与钢相比，铝合金的热处理工艺有何不同？

答：比较铁碳相图和铝合金相图我们可以知道，铁存在通素异构转变以及溶解度变化，而铝合金一般只有溶解度变化，因此会造成两者热处理工艺的差别，形成的组织也不尽相同，性能各有千秋。

对于钢，因为存在共析转变以及溶解度变化，从而使得可以通过退火、正火、淬火、回火获得珠光体、贝氏体、马氏体等一系列组织。

而对于铝合金，一般热处理工艺为固溶加时效，固溶是指将铝合金加热至一定温度，保温使得溶质原子充分融入并均匀，然后快冷以获得过饱和状态的铝合金，称为固溶。固溶以后在一定温度以下保温，过饱和的溶质原子会析出，从而引起材料性能发生变化，这个过程称为时效。时效使得材料的强硬度上升，塑韧性下降。

四、综合题

1、答：①铸造：组织：柱状晶；性能：存在弱面，性能有方向性；

②锻造：作用：A、消除铸造缺陷；B、打碎柱状晶；C、消除偏析。

组织：纤维组织、带状组织、晶粒细化

③880℃加热：球化退火：降低硬度，为淬火做组织准备。

组织：球状渗碳体和珠光体

性能：硬度适中，适合机械加工，塑韧性较好

④1100℃加热：扩散退火：消除高合金钢的偏析

组织：均匀的奥氏体晶粒

性能：晶粒粗大

⑤油冷：目的：获得隐针马氏体

组织：隐针马氏体、残余奥氏体

性能：高硬脆、强度高、存在显微裂纹

⑥550℃回火三次：目的：二次硬化、获得彻底的回火组织

组织：回火索氏体               

性能：良好的综合力学性能

2、答：合金元素：Mn、Si

（1）Mn：脱氧剂；除硫；固溶强化；还原FeO

存在形式：固溶、合金渗碳体、MnO、MnS

（2）Si：脱氧剂；固溶强化；增加石墨化倾向

存在形式：二氧化硅；固溶

（3）S：产生热脆。

存在形式：Fe-FeS离异共晶，FeS处于晶界处。

（4）P：产生冷脆；强烈的固溶强化以及偏聚倾向。

存在形式：固溶，偏聚。