哈尔滨工业大学2002年硕士研究生入学考试金属学及热处理试卷

哈工大金属学与热处理原理初试经典试题呕心沥血总结题记：权威的答案是考研专业课成功的保证！！！希望这份资料，能够照亮每一个苦苦求学的孩子通往哈工大的漫漫征程。

分享人：刚爷闯天下第三章什么是成分过冷？画图说明成分过冷是如何形成的？（以固相中无扩散，液相中只有扩散而无对流搅拌的情况为例说明）并说明成分过冷对晶体长大方式及铸锭组织的影响。

成分过冷：实质是液相成分变化引起过冷状况发生变化。

异分结晶必然导致溶质在液、固相中的浓度变化，而固溶体的平衡结晶温度则随合金成分的不同而变化，进而引起过冷状况变化。

自己把图画上(共五个)假设液态金属中仅扩散，即扩散不能充分进行。

由图（a）结晶的固相成分总是低于平衡成分C o ，故将溶质排到界面前沿，由于不能充分扩散，便在界面处产生溶质浓度梯度薄层。

结合图（c）（d），固溶体平衡结晶温度随溶质浓度的变化而变化。

将实际温度分布（b）与平衡结晶温度分布（e）叠加，便在固液界面前一定范围的液相中出现了过冷区域。

平衡结晶温度与实际结晶温度之差为过冷度，这个过冷度是由于液相中成分变化引起的，故称为成分过冷。

成分过冷对晶体长大方式的影响：随着成分过冷的增大，固溶体晶体由平面状向胞状、树枝状的形态发展成分过冷对铸锭组织的影响：固溶体合金的铸锭组织也是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区组成。

当溶质含量固定时，随着G的增加成分过冷区下降，铸锭组织由等轴晶向柱状晶发展；当G固定时，随着浓度的增加，成分过冷区增大，铸锭组织由柱状晶向等轴晶过度，有利于等轴晶形成。

（注：液相中的温度梯度G越小，成长速度R和溶质的浓度C o越大，则有利于形成成分过冷。

）第四章试述铁碳合金平衡组织中铁素体和渗碳体的形态、特征和数量对合金组织和性能的影响。

从奥氏体中析出的铁素体一般呈块状，而经共析反应生成的珠光体中的铁素体，由于同渗碳体要相互制约，呈交替层片状。

而渗碳体由于生成的条件不同，使其形态变得十分复杂。

当w(C)=0.0218%时，三次渗碳体从铁素体中析出，沿晶界呈小片状分布。

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. 2000年哈尔滨工业大学金属学与热处理学科入学考试题
1：已经纯钢的［110］(111)滑移系的临界分切应力ζc 为1MPa ，回答下列问题： ①要是(111)面上的错位沿［101］方向发生滑移，至少需要在［001］方向上施加多大的应力？
②说明此时(111)面上的位错能否沿［110］方向滑移。

（计算结果保留两位有效数字）
3：什么是伪共晶，离异共晶？说明它们的形成条件，组织形态以及对材料力学性能的影响。

4：图2试为组元在固态下完全不溶的三元共晶合金相图的投影图，作Ab 的变温截面图，并分析O 点成分合金的平衡结晶过程，写出室温下的组织。

5：试阐述晶粒度对钢的力学性能的影响，用位错观点解释晶粒度对屈服强度的影响规律，简述所学过的细化晶粒的工艺方法。

6：什么是魏氏组织？简述魏氏组织的形成条件，对钢力学性能的影响规律及其消除方法。

7：用T10A （含碳量1.0%,Ac 1=730℃, Accm=800℃）钢制造冷冲头模的冲头，试
制订最终热处理工艺（包括名称和具体参数），并说明热处理各阶段获得何种组织以及热处理后的工件的力学性能特点。

2006 年哈尔滨工业大学金属学与热处理学科考研试题1．选择题（不定项选择）⑴当加热到A3 温度（即是GS 线对应的温度）时，碳钢中的铁素体将转变为奥氏体，这种转变可称为（）①同素异晶转变；②重结晶；③伪共晶；④再结晶；⑤多晶型转变⑵若体心立方晶胞的晶格常数为a，则其八面体间隙（）①是不对称的；②是对称的；③位于面心和棱边中点；④位于体心和棱边中点；⑤半径为（2-）/4a⑶在912℃α-Fe（其晶格常数为0.2898nm）转变为γ-Fe（其晶格常数为0.3633nm）时的体积（）①膨胀；②收缩；③不变；④变化率为-0.89%；⑤变化率为1.20%⑷渗碳体是一种（）①间隙相；②金属化合物；③正常化合物；④电子化合物；⑤间隙化合物⑸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[2110]；②[1120]；③[1210]；④[2110]；⑤[1010]⑹在晶面（110）和（111）所在的晶带，其晶带轴的指数为（）①[110]；②[110]；③[011]；④[011]；⑤[101]2．判断题⑴（）过冷度越大，晶体生长速度越快，晶粒长得越粗大⑵（）晶界处原子处于不稳定状态，故其腐蚀速度一般都比晶内快⑶（）微观内应力是由于塑性变形时，工件各部分之间的变形不均性所产生的⑷（）回复可使冷变形金属的加工硬化效果及内应力消除。

⑸（）马氏体与回火马氏体的一个重要区别在于：马氏体是含碳的过饱和固溶体，回火马氏体是机械混合物⑹（）几乎所有的钢都会产生第一类回火脆性，若回火后采用快冷的方式可以避免此类脆性。

⑺（）回火索氏体于索氏体相比有更好的综合力学性能。

⑻（）在正温度梯度条件下，固溶体合金仍可能以树枝状方式长大。

3．简单题⑴金属塑性变形后组织和性能的变化。

⑵马氏体具有高强度的原因⑶什么是高温回火脆性？如何抑制与消除？4．综合题⑴画出Fe-Fe3C 相图的示意图，分析含碳量WC=1.2%的碳钢合金平衡结晶过程，画出冷却曲线，表明每一阶段该合金的显微组织示意图，并分别计算室温下该合金的相组成物及组织组成物的相对含量。

哈尔滨工业大学2002年硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学及热处理一、（10分）已知铜单晶的{111}<110>滑移系得临界分切应力为1Mpa。

直径为1mm的铜单晶丝受轴向拉伸，加载方向平行于单晶的[001]方向，若使铜单晶丝不产生明显的塑性变形，求此单晶丝能承受的最大轴向载荷是多少？（计算结果保留3位有效数字）二、（15分）根据组元间固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图（如右图所示），说明O 点成分合金平衡结晶过程，画出冷却曲线示意图，并写出室温下该合金的组织组成物相对含量的表达式。

三、（15分）求珠光体组织中铁素体相的相对含量是多少？若某铁碳合金组织中除有珠光体外，还有15%的二次渗碳体，试求该合金的含碳量是多少？四、（15分）试叙述贝氏体的转变特点，并比较与珠光体和马氏体转变的异同点。

五、（15分）什么是异分结晶？说明如何利用区域熔炼方法提纯金属。

提纯效果与什么因素有关？六、（15分）某厂对高锰钢制造的碎矿机颚板经1100℃加热后，用崭新的优质冷拔态钢丝绳吊挂，由起重吊车运往淬火水槽，行至途中钢丝绳突然发生断裂，试分析钢丝绳发生断裂的主要原因。

七、（15分）用T10A钢（Wc=1.0%，Ac1=730℃，Accm=800℃）制造冷冲模的冲头，试制订预备热处理工艺（包括工艺名称和具体参数），并说明预备热处理的目的以及加热转变完成和冷至室温后获得何种组织。

2003年硕士研究生入学考试试题考试科目：金属学及热处理一、（20分）已知面心立方晶格的晶格常数为a，分别计算（100）、（110）和（111）晶面的晶面间距；并求出[100]、[110]和[111]晶向上的原子排列密度（某晶向上的原子排列密度是指该晶向上单位长度排列原子的个数）；写出面心立方结构的滑移面和滑移方向，并说明原因。

（计算结果保留两位有效数字）二、（20分）右图为组元在固态下完全不溶的三元共晶合金相图的投影图：1.作m n变温截面图，分析O1点成分合金的平衡结晶过程。

金属材料与热处理试题 1一、填空题（30分，每空1分）1、根据采用的渗碳剂的不同，将渗碳分为__________、__________和__________三种。

2、普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中石墨的形态分别为__________、__________、__________和__________。

3、实际金属晶体的缺陷有__________、__________、__________。

4、工程中常用的特殊性能钢有_________、_________、_________。

5、金属的断裂形式有__________和__________两种。

6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为_________、_________、_________和_________。

7、金属元素在钢中形成的碳化物可分为_________、_________两类。

8、常见的金属晶体结构有____________、____________和____________三种。

9、合金常见的相图有__________、__________、__________和具有稳定化合物的二元相图。

10、感应表面淬火的技术条件主要包括__________、__________及__________。

二、选择题（30分，每题2分）1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（）A 铁总是存在加工硬化，而铜没有B 铜有加工硬化现象，而铁没有C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有D 铁和铜的再结晶温度不同2、常用不锈钢有铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和（）A 铁素体-奥氏体不锈钢B 马氏体-奥氏体不锈钢C 莱氏体不锈钢D 贝氏体不锈钢3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（）A 马口铁B 白口铸铁C 麻口铸铁D灰铸铁4、用于制造渗碳零件的钢称为（）。

A 结构钢B 合金钢C 渗碳钢D 工具钢5、马氏体组织有两种形态（）。

2010硕士研究生入学考试哈工大金属学与热处理一选择题（一个或多个答案）1.决定金属材料性能的因素有（）A晶体结构类型B晶体缺陷的种类与数量C组织状态D热加工工艺2．金属与非金属的区别有（）2页A良好的延展性B良好的导热性C正的电阻温度系数D负的电阻温度系数3.晶格常熟为a的奥氏体八面体间隙（）11页A是不对称的B间隙半径为0.146a C六个原子围成D位于面心和棱边中点4.铁由体心立方晶格变成密排六方晶格，其体积（）A将膨胀B将收缩C不发生变化D不确定39页5.在AC1到AC3温度区间加热时，奥氏体转变为铁素体的转变属于（）A二次再结晶B重结晶C同素异构转变D多晶型转变107页6.钢中的铁素体为（）A间隙相B间隙固溶体C间隙化合物D置换固溶体107页7.六方晶系[010]晶向指数，若改为四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（）15页A[2-1-10] B[11-20] C[-12-10] D[1-210]8.晶面（101）和（1-11）所在的晶带轴指数为（）16页A[-110] B[0-11] C[10-1] D[1-10]9.大型铸件的细化可以采用（）A减小过冷度B变质处理C降低冷却速度D固溶与失效10.位错环周围的位错线的特点是（）31页A相同的位错类型B唯一的柏氏矢量C不同的位错类型D不同的柏氏矢量11.金属冷变形经过回复退火再结晶工艺之后的效果为（）A保持了加工硬化状态B有效消除了第二类内应力C减轻了翘曲和变形D提高了塑性韧性和耐磨性12.含碳量在2.11%钢中渗碳体的类型为（）120页A一次渗碳体B二次渗碳体C共晶渗碳体D共析渗碳体13.0.6%的铁碳合金平衡结晶到室温，则室温下该合金中（）A相组成物为铁素体和渗碳体B组织组成物为铁素体和奥氏体C铁素体含量为…. D奥氏体含量为……14.固溶体在正温度梯度条件下结晶时（）54页A垂直方式长大B螺型位错C二维晶核方式D可能呈平面状胞状树枝状15.碳溶于a-Fe中形成的过饱和间隙式固溶体称为（）107页A铁素体B奥氏体C马氏体D贝氏体16.第一类回火脆性（）219页A又称低温回火脆性B在几乎所有钢中可能出现C又称高温回火脆性D又称不可逆回火脆性17.过共析钢经过正火后（）A调整硬度便于机械加工B细化晶粒消除内应力C消除魏氏组织和带状组织D消除网状碳化物18.三元合金变温截面图可以（）A确定三元合金平衡相成分B定性分析三元合金的平衡结晶过程C应用杠杆定律和重心法则D确定平衡相的含量19铝锭300度进行塑性变形时，其组织性能变化（）161页A逐渐形成纤维组织和形变织构B位错密度升高形成形变包C产生残余内应力和点阵畸变D气泡焊合缩松压实成分均匀化20单相铝合金提高强度和硬度的方法为（）A固溶和时效B淬火和回火C冷变形和再结晶D退火和正火二判断题1.（）冷变形态金属构件经再结晶退火工艺处理后，其晶粒外形与晶格类型均可能发生变化。

金属学及热处理试题总结金属学及热处理试题1、过冷奥氏体是指过冷到（）温度以下，尚未转变的奥氏体。

A、MsB、MrC、A12、确定碳钢淬火加热温度的主要依据是（）。

A、C曲线B、铁碳相图C、钢的Ms线3、淬火介质的冷却速度必须（）临界冷却速度。

A、大于B、小于C、等于4、T12钢的淬火加热温度为（）。

A、Ac cm+30-50°CB、Ac3+30-50°CC、Ac1+30-50°C5、钢的淬透性主要取决于钢的（）。

A、含硫量B、临界冷却速度C、含碳量D、含硅量6、钢的热硬性是指钢在高温下保持（）的能力。

A、高抗氧化性B、高强度C、高硬度和高耐磨性7、钢的淬硬性主要取决于钢的（）。

A、含硫量B、含锰量C、含碳量D、含硅量8、一般来说，碳素钢淬火应选择（）作为冷却介质。

A、矿物油B、20°C自来水C、20°C的10%食盐水溶液9、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力，称为( ).A、淬硬性B、淬透性C、耐磨性10、钢的回火处理在（）后进行。

A、正火B、退火C、淬火11、调质处理就是（）的热处理。

A、淬火+低温回火B、淬火+中温回火C、淬火+高温回火12、化学热处理与其热处理方法的主要区别是（）。

A、加热温度B、组织变化C、改变表面化学成分13、零件渗碳后一般须经（）处理，才能使表面硬而耐磨。

A、淬火+低温回火B、正火C、调质14、用15钢制造的齿轮，要求齿轮表面硬度高而心部具有良好的韧性，应采用（）热处理A、淬火+低温回火B、表面淬火+低温回火C、渗碳+淬火+低温回火15、用65Mn钢做弹簧，淬火后应进行（）；A、低温回火B、中温回火C、高温回火二、判断题（在题号前作记号“√”或“×”）1、（）实际加热时的临界点总是低于相图的临界点。

2、（）珠光体向奥氏体的转变也是通过形核及晶核长大的过程进行的。

3、（）珠光体、索氏体、托氏体都是片层状的铁素体和渗碳体的混合物，所以它们的力学性能相同。

金属学与热处理考试试卷一、选择题（每小题2分，共12分）1、当晶格常数相同时，FCC晶体比BCC晶体 ( )。

A．原子半径大，但致密度小； B．原子半径小，但致密度大；C．原子半径大，但致密度也大； D．原子半径小．但致密度也小。

2、能使单晶体产生塑性变形的应力为( )。

A．正应力 B．切应力 C．原子活动力 D．复合应力3、钢在淬火后所获得的马氏体组织的粗细主要取决于( )A．奥氏体的本质晶粒度 B．奥氏体的实际晶粒度C．奥氏体的起始晶粒度 D．加热前的原始组织4、过共析钢的正常淬火加热温度是( )。

A．Acm十(30—50℃) B．Ac3十(30—50℃)C．Ac1十(30—50℃) D．Ac1一(30—50℃)5、制造手工锯条应采用( )。

A．45钢淬火＋低温回火 B．65Mn淬火＋中温回火C．T12钢淬火＋低温回火 D．9SiCr淬火＋低温回火6、LYl2的( )。

A．耐蚀性好 B．铸造性能好 C．时效强化效果好 D．压力加工性好二、填空题（每空1分，共15分）1、实际金属中存在有、和三类晶体缺陷。

2、为了使金属结晶过程得以进行，必须造成一定的，它是理论结晶温度与的差值。

3、碳在α—Fe中的间隙固溶体称为，它具有晶体结构．在℃时碳的最大溶解度为％。

4、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越转变后的残余奥氏体量就越。

5、除处，其他的合金元素溶人A中均使C曲线向移动，即使钢的临界冷却速度，淬透性。

三、名词解释（每小题2分，共10分）1、相：。

2、热处理：。

3、置换固溶体：。

4、加工硬化：。

5、珠光体：。

四、判断题（每小题1分，共5分）1、固溶体的强度和硬度，比组成固溶体的溶剂金属的强度和硬度高。

( )2、实际金属是由许多结晶位向都完全相同的小晶粒组成的。

( )3、T10和T12钢如其淬火温度—样，那么它们淬火后残余奥氏体量也是一样的。

( ) 4、高速钢反复锻造是为了打碎鱼骨状共晶莱氏体，使其均匀分布于基体中。

第六章1.试用多晶体的塑性变形过程说明金属晶粒越细强度越高、塑性越好的原因是什么？2.答：由Hall-Petch 公式可知，屈服强度σs 与晶粒直径平方根的倒数 d v2呈线性关系。

在多晶体中，滑移能否从先塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，从而进行协调性的多滑移。

由τ=nτ0知，塞积位错数目n越大，应力集中τ越大。

位错数目n与引起塞积的晶界到位错源的距离成正比。

晶粒越大，应力集中越大，晶粒小，应力集中小，在同样外加应力下，小晶粒需要在较大的外加应力下才能使相邻晶粒发生塑性变形。

在同样变形量下，晶粒细小，变形能分散在更多晶粒内进行，晶粒内部和晶界附近应变度相差较小，引起的应力集中减小，材料在断裂前能承受较大变形量，故具有较大的延伸率和断面收缩率。

另外，晶粒细小，晶界就曲折，不利于裂纹传播，在断裂过程中可吸收更多能量，表现出较高的韧性。

2.金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？金属材料经塑性变形后为什么会保留残留内应力？研究这部分残留内应力有什么实际意义？答：残余内应力存在的原因1）塑性变形使金属工件或材料各部分的变形不均匀，导致宏观变形不均匀；2）塑性变形使晶粒或亚晶粒变形不均匀，导致微观内应力；3）塑性变形使金属内部产生大量的位错或空位，使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，导致点阵畸变内应力。

实际意义：可以控制材料或工件的变形、开裂、应力腐蚀；可以利用残留应力提高工件的使用寿命。

3.何谓脆性断裂和塑性断裂，若在材料中存在裂纹时，试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程中的影响。

答：塑性断裂又称为延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形，断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。

在塑性和韧性好的金属中，通常以穿晶方式发生塑性断裂，在断口附近会观察到大龄的塑性变形痕迹，如缩颈。

哈尔滨工业大学工程硕士《金属学及热处理原理》考题汇总
1.填写三种典型的晶体结构的参数
晶格类型原子数原子半径配位数致密度
体心立方 2 a438 68%
面心立方 4 a4212 74%
密排六方 6 a2112 74%
2.常温下晶粒大小对金属性能有何影响？根据凝固理论，试述细化晶粒的
方法有哪些？
答：金属的晶粒越细小，强度和硬度则越高，同时塑性韧性也越好。

细化晶粒的方法：
1）控制过冷度，在一般金属结晶时的过冷度范围内，过冷度越大，晶
粒越细小；2）变质处理，在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形
成大量的非均匀晶核来细化晶粒；3）振动、搅动，对即将凝固的金属进行振动或搅动，一方面是依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另
一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加。

3.试叙述滑移的本质。

用位错理论解释晶体滑移时临界切应力的理论值与
实验值相差十分悬殊的原因?
答：滑移的本质：位错在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动。

原因：晶体在滑移时并不是滑移面上的原子一齐移动，而是位错中心原子的逐
一递进，由一个平衡位置转移到另一个平衡体置。

位错虽然移动了一。