河北專升本考試金屬材料及熱處理知識要點與考核要求

來源：河北升本網(wǎng)時間：2024-11-07點擊：198專升本咨詢電話：19233013185

摘要：金屬學(xué)的研究對象，方法以及金屬組織結(jié)構(gòu)的基本輪廓（晶粒、晶界、亞晶、晶體結(jié)構(gòu)），以及金屬材料的力學(xué)性能（強度、硬度、塑性、韌性）。

河北專升本考試金屬材料及熱處理知識要點與考核要求
一、概論
1．知識范圍
金屬學(xué)的研究對象，方法以及金屬組織結(jié)構(gòu)的基本輪廓（晶粒、晶界、亞晶、晶體結(jié)構(gòu)），以及金屬材料的力學(xué)性能（強度、硬度、塑性、韌性）。
2．考核要求
（1）金屬和合金的區(qū)別；
（2）金屬材料的機械性能即力學(xué)性能都有哪些；
（3）金屬材料的強化機制。
二、金屬和合金的固態(tài)結(jié)構(gòu)
1．知識范圍
主要講述金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)缺陷，是重點章之一，本章包括了金屬學(xué)中最基本的理論和概念，是學(xué)好該課程的基礎(chǔ)。
晶體學(xué)基礎(chǔ)部分應(yīng)掌握雙原子作用模型、晶體與非晶體、晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣、晶胞、晶格、14 種空間點陣、七大晶系、晶面指數(shù)與晶向指數(shù)、晶帶與晶帶軸。
純金屬的晶體結(jié)構(gòu)部分應(yīng)掌握典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)（體心立方、面心立方、密排六方）、晶體中原子的堆垛、晶體結(jié)構(gòu)中的間隙、原子半徑、多晶型性、單晶體的各向異性與多晶體的各向同性，了解亞金屬與鑭系金屬的晶體結(jié)構(gòu)。
晶體缺陷部分應(yīng)掌握點缺陷，包括空位和間隙原子、點缺陷的平衡濃度、點缺陷的運動；
位錯包括刃型位錯、螺型位錯、柏氏回路與柏氏矢量；界面包括晶界、大角度晶界與小角度晶界、亞晶界與相界、界面能、堆垛層錯。
固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)部分應(yīng)掌握固溶體，包括固溶體的晶體結(jié)構(gòu)、置換固溶體及其溶解度、間隙固溶體、有序固溶體及固溶體的微觀不均勻性；中間相包括中間相的特點及分類、正常價化合物、電子化合物、間隙相和間隙化合物。

2．考核要求
（1）金屬的結(jié)合鍵和結(jié)合能。
（2）固態(tài)物質(zhì)的分類（晶體和非晶體），空間點陣與晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)別以及三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)（原子數(shù)、配位數(shù)、原子半徑、密排面和密排方向）。給出晶面指數(shù)和晶向指數(shù)，會畫出一個晶胞內(nèi)的晶向和晶面（不考慮負號）。
（3）晶體缺陷：點、線、面缺陷。分別了解點缺陷有哪些，線缺陷主要是位錯，位錯分為螺型和刃型，及其和柏氏矢量的關(guān)系，面缺陷有哪些。
（4）組織和相的概念，固溶體和金屬化合物的定義及分類。
三、純金屬的結(jié)晶
1．知識范圍
金屬結(jié)晶的基本規(guī)律，即形核和長大過程。金屬凝固的基本過程應(yīng)掌握過冷現(xiàn)象與過冷度、形核與長大、孕育期。液態(tài)金屬的微觀結(jié)構(gòu)部分，了解液態(tài)金屬的性質(zhì)、熔化時體積變化、熔化潛熱、熔化熵。掌握相起伏、相起伏尺寸與過冷度、結(jié)晶潛熱。純金屬凝固的熱力學(xué)條件應(yīng)掌握自由能（G）-溫度（T）曲線、GS＜Gl時ΔG＜0 單位體積自由能（ΔGv）與過冷度（ΔT）的關(guān)系。形核部分的內(nèi)容為均勻形核、形核時能量的變化、臨界晶核、臨界晶核半徑與過冷度、臨界過冷度、臨界形核功與過冷度、均勻形核率。非均勻形核、臨界晶核半徑與過冷度、臨界形核功與過冷度、均勻形核功與非均勻形核功的關(guān)系、浸潤角、非均勻形核率。長大的內(nèi)容為 S-L 界面原子遷移動力學(xué)、動態(tài)過冷度、固液界面的微觀結(jié)構(gòu)、粗糙界面、光滑界面、界面形貌形成的條件、杰克遜因子、晶核長大機制、垂直長大、二維晶核長大、缺陷長大。純金屬凝固的生長形態(tài)應(yīng)掌握 L-S 界面處的溫度分布、正溫度梯度、負溫度梯度、垂直生長、平面狀、臺階擴展生長、規(guī)則的幾何外形、樹枝狀晶體。鑄錠組織及其晶粒度，熟悉通過結(jié)晶過程獲得細晶粒金屬的主要途徑，并能應(yīng)用結(jié)晶過程基本理論說明鑄錠組織的形成過程及改變鑄錠組織的方法。
2．考核要求
（1）結(jié)晶的條件必須要過冷，過冷度的概念，以及結(jié)晶的微觀過程（形核和長大）；
（2）結(jié)晶的驅(qū)動力和阻力，形核的基礎(chǔ)；
（3）液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)；
（4）晶粒大小的控制（控制過冷度、變質(zhì)處理、振動和攪拌）；
（5）鑄錠三晶區(qū)的形成原因。
四、二元合金相圖
1．知識范圍
相平衡與相平衡圖的基本概念、相律；二元相圖的基本類型，杠桿定律，相律在相圖中的應(yīng)用；了解三元合金相圖。弄清楚組元、相、組織、相組成物、組織組成物等基本概念；
掌握勻晶、共晶相圖、包晶相圖，并會分析典型合金的結(jié)晶過程，會用杠桿定律，熟知相圖中相組成與性能的關(guān)系。
2．考核要求
（1）相律和杠桿定律；
（2）成分過冷的概念、成分過冷對晶體長大形狀和鑄錠組織的影響、晶內(nèi)偏析及解決方法；
（3）熟悉勻晶相圖、共晶相圖、共析相圖。
五、鐵碳相圖
1．知識范圍
Fe—Fe3C 相圖和典型合金的平衡結(jié)晶過程。掌握鐵碳合金的基本相和組織，建立合金成分—組織—性能—用途之間的關(guān)系；能默繪 Fe—Fe3C 相圖，掌握其點、線、區(qū)的物理意義等。掌握鐵碳相圖會分析鐵碳合金緩冷過程中的組織變化，能應(yīng)用杠桿定律計算合金的組織組成物和相組成物的相對量。
2．考核要求
（1）鐵碳合金的組元及基本相；
（2）鐵碳相圖分析；
（3）鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織；
（4）含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響；
（5）鋼中的雜質(zhì)元素。
六、金屬及合金中的擴散
1．知識范圍
擴散的宏觀定律，分析擴散的微觀機理，給出固態(tài)擴散的實驗規(guī)律和實際應(yīng)用。內(nèi)容為擴散方程，包括擴散第一方程、擴散第二方程、擴散第二方程的解及其應(yīng)用舉例；原子運動與擴散，包括擴散機理、擴散的激活能；了解反應(yīng)擴散；影響擴散的因素包括溫度、固溶體類型、晶體結(jié)構(gòu)、合金元素。
2．考核要求
（1）擴散機制、固態(tài)金屬擴散的條件及分類；
（2）影響擴散的因素。
七、金屬及合金的形變
1．知識范圍
應(yīng)力-應(yīng)變曲線、金屬變形的三個階段。金屬的彈性變形：彈性變形的特點及彈性模量、彈性變形的微觀解釋。掌握單晶體的塑性變形：滑移及滑移系、滑移帶、滑移面、滑移方向、滑移的臨界分切應(yīng)力、硬位向、軟位向、取向因子、影響臨界分切應(yīng)力的因素、滑移時晶面及晶向的轉(zhuǎn)動等。孿生及扭折：孿生變形、孿生變形的特點、扭折。弄清多晶體的塑性變形：
多晶體的塑性變形的特點、不均勻變形、協(xié)調(diào)變形、晶界強強化、位錯塞積、多晶體屈服強度高于單晶體。金屬塑性變形后的組織與性能：塑性變形對金屬組織的影響、顯微組織、形變織構(gòu)、亞結(jié)構(gòu)、塑性變形后金屬性能的變化、加工硬化及其微觀解釋、擇優(yōu)取向、殘余應(yīng)力。
2．考核要求
（1）金屬及合金的基本塑性變形方式、滑移和孿生的概念；
（2）三種常見金屬的滑移系、面心立方結(jié)構(gòu)和體心立方結(jié)構(gòu)塑性好壞的比較；
（3）多晶體的塑性變形的特點、細晶強化和加工硬化的機理。
八、回復(fù)和再結(jié)晶
1．知識范圍
金屬或合金形變后在加熱過程中組織結(jié)構(gòu)及性能的變化，即回復(fù)，再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大過程。掌握變形金屬在加熱過程中微觀組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律，清楚回復(fù)及再結(jié)晶對金屬組織與性能的影響，明確熱加工的概念。
2．考核要求
（1）形變金屬與合金在退火過程中三個階段組織及力學(xué)性能的變化；
（2）再結(jié)晶、二次再結(jié)晶、熱加工的定義。
九、鋼的熱處理原理
1．知識范圍
鋼的熱處理原理。特別是結(jié)合鐵碳相圖選擇鋼的加熱溫度、運用 C 曲線確定過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的組織和性能特征。掌握鋼的熱處理基本原理，結(jié)合 C 曲線，分析過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能。
2．考核要求
（1）普通熱處理的分類；
（2）珠光體、貝氏體、馬氏體的分類及組織形態(tài)，它們分別屬于哪類固態(tài)相變；
（3）調(diào)質(zhì)處理的定義、回火索氏體和索氏體的區(qū)別。