2018年武汉科技大学考研专业课812材料加工科学基础（A卷）及答案.doc

1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2018年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：材料加工科学基础（A卷B卷）科目代码：812考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1. 空间点阵2. 离异共晶3. 置换固溶体4. 交滑移5. 再结晶二、填空题(共 9 小题，每空 1 分，共 20 分)1. 面心立方晶格的晶格常数为a，则（100）、（110）和（111）晶面的晶面间距分别为

2、、 和 。2. 立方晶系中，若位错线方向为001，柏氏矢量为，该位错为 位错。3. 堆垛层错是晶体中 缺陷之一，金属的层错能越高，说明该金属出现层错的几率越 。4. 在过冷液体中形成固态晶核时有两种方式，即 形核与 形核。5. 固溶体合金结晶时，其平衡分配系数 K0表示了固液两平衡相中的 之比值，当 K01 时，K0 值越小，则液相线和固相线之间的水平距离越 ，且非平衡结晶时的成分偏析越 。当产生晶内偏析时，工业上常用 方法加以消除。6. 合金铸锭的典型宏观组织包括外壳的 、中间的 和心部的 。7. 多滑移时产生的滑移带常呈 ，发生交滑移时会出现 的滑移带。8. 冷深冲件出现“制耳”现象，是由

3、于原板材在轧制时出现了 。9. 金属原子在晶体中扩散机制主要有 和 两种。三、作图表示立方晶体的（10）、（12）晶面及20、12晶向。（12分）四、相图题(共 3 小题，共 32 分)1. 画出Fe-Fe3C相图，并标注各点温度和成分。（10分）2. 随着碳含量的增加，铁碳合金中的室温组织如何变化？（6分）3. 分析wc=0.5%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，画出组织示意图，并计算室温下的组织组成物含量。（16分）五、问答题(共 5 小题，共 66 分)1. Fick第一定律的含义及其数学表达式是什么？（7分）2. 钢中的奥氏体和铁素体哪种更易于变形，为什么？（10分）3. 根据

4、结晶时的形核和长大规律，为了细化铸锭和焊缝区的晶粒，在工业生产中可以采用哪些方法，并简要说明其原理（9分）。4. 什么是加工硬化，试述产生加工硬化的原因及其对金属材料生产和使用的影响，并提出消除加工硬化的措施。（20分）5. 何谓回复？综述塑性变形金属的回复机理和回复退火的应用。（20分）2018年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题（参考答案）科目名称：材料加工科学基础（A卷B卷）科目代码：812考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、名词解释(

5、共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分)1. 空间点阵：指几何点在三维空间作周期性的重复排列所形成的三维空间阵列，是人为的对晶体结构的抽象。2. 离异共晶：在先共晶相数量较多而共晶组织甚少的情况下，有时共晶组织中与先共晶相相同的那一相，会依附于先共晶相上生长，剩下的另一相则单独存在于晶界处，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。3. 置换固溶体：指溶质原子位于溶剂晶格的某些节点位置所形成的固溶体，犹如这些结点上的溶剂原子被溶质原子所置换一样。4. 交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，这种滑移称为交滑移。5. 再结晶：冷变形后的金属

6、加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶。二、填空题(共 9 小题，每空 1 分，共 20 分)1. 0.5a；或0.35a； 或0.58a2. 刃型3. 面；小4. 均匀；非均匀5. 溶质浓度；大； 大；均匀化退火6. 细晶区；柱状晶区；等轴晶区7. 交叉形； 曲折或波纹状8. 变形织构9. 空位扩散；间隙扩散三、作图表示立方晶体的（10）、（12）晶面及20、12晶向。（12分）四、相图题(共 3 小题，共 32 分)1.（10分）2. F+ Fe3CIII F+P P P+Fe

7、3CII P+Fe3CII +Ld Ld Ld+ Fe3CI （6分）3. 平衡转变过程： L L+ L+ L+ + +P+ +P （6分）组织示意图（4分）钢中先共析铁素体的含量w=；珠光体的含量=1-w=64%。（6分）五、问答题(共 5小题，共 66 分)1. 答：Fick第一定律是指在扩散过程中，在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散通量J与浓度梯度成正比。（3分）其数学表达式为： 式中，D为扩散系数；为体积浓度梯度，负号表示物质的扩散方向与浓度梯度的方向相反。（4分）2. 答：奥氏体更容易变形。（3分）钢的塑性变形主要通过滑移方式进行。滑移系越多，则滑移时可供采用的空间位向

8、也越多，塑性越好；当滑移系数目相同时，滑移方向越多，塑性也越好。（3分）钢中的奥氏体和铁素体分别为面心立方结构和体心立方结构。对于面心立方和体心立方金属而言，其滑移系可分别表示为111和110均有12个滑移系，但面心立方金属中每个滑移面上有3个滑移方向，而体心立方金属中只有2个。因此，具有面心立方结构的奥氏体更容易变形。（4分）3. 答：为了细化铸锭和焊缝区的晶粒，在工业生产中可以采用的方法有：A. 控制过冷度形核率和长大速度都与过冷度有关，增大结晶时的过冷度，形核率和长大速度均随之增加，但两者的增大速率不同，形核率的增大率大于长大速度的增大率。在一般金属结晶时的过冷度范围内，过冷度越大，晶粒

9、越细小。可通过提高液态金属的冷却速度来实现过冷度的提高；（3分）B. 变质处理变质处理是在浇注前往液态金属中加入形核剂（又称变质剂），促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒；（3分）C. 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，从而细化晶粒组织。如机械的方法使铸型振动或变速转动；使液态金属流经振动的浇铸槽；进行超声波处理等等。（3分）4. 答：金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。（4分）其产生的主要原因是位错的交互作用。随着塑性变形的进行，位错密度不断增加，因此位错在

10、运动时的相互交割加剧，产生固定的割阶、位错缠结等障碍，使位错的阻力增大，引起变形抗力的增加。（4分）加工硬化的有利影响：1）强化金属的重要途径；2）提高材料使用安全性；3）材料加工成型的保证。（6分）不利方面：1）变形阻力提高，动力消耗增大；2）脆断危险性提高。（4分）采用再结晶退火处理可消除加工硬化。5. 答：回复：指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。（3分）回复机制主要有：A. 低温回复（0.1-0.3Tm，Tm为熔点）主要涉及到空位的运动，它们可以移至表面、晶界或位错处消失，也可以聚合起来形成空位对、空位群，还可

11、以与间隙原子相互作用而消失。空位运动的结果会导致空位密度大大减少。（4分）B. 中温回复（0.3-0.5Tm）主要涉及到位错的运动。此时不仅原子有很大的活动能力，而且位错也可以运动，同一滑移面上的异号位错相遇而抵销，位错密度下降。（4分）C. 高温回复（0.5Tm）位错不但可以滑移，而且可以攀移，发生多边化，形成与滑移面垂直的亚晶界。多边化完成后，亚晶粒逐渐长大，位错密度进一步降低，储存能降低。（4分）回复退火在工程上称之为去应力退火，使冷加工的金属件在基本上保持加工硬化状态的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），减轻工件的翘曲和变形，降低电阻率，提高材料的耐蚀性并改善其塑性和韧性，提高工件使用时的安全性。例如，经深冲成形的黄铜弹壳深冲加工后进行去应力退火以解决季裂问题；铸件和焊接件去应力退火，以防止其变形和开裂；精密零件经车削加工后进行去应力退火，防止变形和翘曲，保持尺寸精度。（5分）第 9 页 共 9 页