材料考研试题

材料考研试题

哈尔滨工业大学2023年硕士争论生入学考试试题考试科目：金属

学及热处理

一、［10分〕铜单晶的滑移系得临界分切应力为

lMpa0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，假设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？〔计算结果保存3位有效数字〕

二、〔15分〕依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？假设

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〕试表达贝氏体的转变特点，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〕某厂对高镒钢制造的碎矿机颗板经110CTC加热后,

用崭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缘由。

七、〔15分〕用T10A钢〔Wc=1.0%,Acl=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？

2023北京科技大学攻读硕士争论生入学考试试题

考试科目：金属学A

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：带三角板等，统考生做题；单考生做1-7题和12-

-15题。

1.名词解释：

(1)刃型位错和螺型位错模型〔2〕晶界与界面能

〔3〕同分凝固与异分凝固〔4〕形变织构

〔5〕二次再结晶〔6〕淬透性与淬硬性

2.简述二元系中共晶反响、包晶反响和共析反响的特点；并计算

其各相平衡时的自由度。〔12〕

3.什么是点阵参数？正方晶系和立方晶系的空间点阵特征是什么？

画出立方晶系中(12-3)的晶面。［12］

4.凝固过程中形核和长大与再结晶过程中形核和长大主要区分是

什么？简述再结晶过程中核心的产生方式。〔12〕

5.简述菲克第肯定律和菲克其次定律的含义，写出其表达式，并

标明其字母的物理含义。〔12〕

6.简述晶界和晶粒大小对多晶体范性变形的作用与影响。〔12〕

7.什么是一次带状组织和二次带状组织？分析一次带状组织和二

次带状组织形成的缘由。〔12〕

8.画出Fe-C相图，标明Fe-C相图中各点的温度和含碳量。［12］

9.简述固态相变的一般特点。〔12〕〔统考生做，单考生不做〕

10.简述凝固过程的宏观特征，表达凝固过程中晶体成长的机理。

〔12〕〔统考生做，单考生不做〕

11.什么是固溶体?影响固溶体的缘由有哪些?固溶体与其纯溶剂

组元相比，其构造、力学性能和物理性能发生了哪些变化？〔12〕

〔统考生做，单考生不做〕

12.列举三种增加凝固过程中核心数的方法，简要分析其增加核心

数的缘由。(12］〔统考生做，单考生不做〕

13.简述含碳量为0.25%的钢的结晶过程和固态组织转变过程。

(12)〔统考生做，单考生不做〕

14.简述连续脱溶和不连续脱溶的含义。〔12〕〔统考生做，单考

生不做〕

15.依据缺陷相对与晶体尺寸和其影响范围的大小，缺陷可以分为

哪几类？简述这几类缺陷的特征。〔12〕〔统考生做，单考生不做〕

2023北京科技大学攻读硕士争论生入学考试试题

考试科目：金属学A

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：1.试题必需写在答题纸上。

2.统考生做1-9题；单考生做1-6题和10-12题。

一名词解释〔20分，每个2.5分〕

〔1〕点阵畸变⑵柏氏矢量⑶相图⑷过冷度

〔5〕形变织构〔6〕二次再结晶〔7〕滑移系〔8〕挛生

二.画出立方晶系中〔111〕面、〔435〕面。写出立方晶系空间点

阵特征。〔10分〕

三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响

铸锭结晶组织的因素。〔10分〕

四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。〔10分〕

五.写出菲克第肯定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响集

中的因素。〔10分〕

六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和

物理性能的变化。〔10分〕

七方奇述固态相变与液态相变的一样点与不同点。〔10分〕

八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图

中包晶反响、共晶反响与共析反响的表达式。〔10分〕

九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同

点。〔10分〕

十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。〔10分〕〔单考生

做〕

十一.简述铸锭的宏观偏析。〔10分〕〔单考生做〕

十二.简述金属晶体中缺陷的类型。〔10分〕〔单考生做〕

2023北京科技大学攻读硕士争论生入学考试试题

考试科目：金属学A

一、〔20分〕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〕；写出面心立方构造的滑移面和滑移方

向，并说明缘由。〔计算结果保存两位有效数字〕

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mn变温截面图，分析01点成分合金的平衡结晶过程。

2.写出01点成分合金室温下的相组成物，给出各相的相对含量的

表达式。

3.写出01点成分合金室温下的组织组成物，给出各组织组成物的

相对含量的表达式

三、〔25分〕试述冷变形金属在加热时，其组织和性能发生的变

化。

四、［20分］什么是离异共晶？举例说明离异共晶产生的缘由及

对合金性能的影响。

五、120分〕求莱氏体中共晶渗碳体的相对含量是多少？假设某

铁碳合金平衡组织中含有10%的一次渗碳体，试求该合金的含碳量是

多少？〔计算结果保存两位有效数字〕

六、〔20分〕表达板条马氏体和下贝氏体的组织形态，并说明板

条马氏体和下贝氏体具有良好强韧性的缘由，

七、〔25分〕T10A钢含碳量约为1.0%,Acl=730℃,

Accm=800℃rMs=175℃r该合金的原始组织为片状珠光体加网状

渗碳体，假设用此钢制作冷冲模的冲头，说明需要经过那些热处理工序

才能满足零件的性能要求，写出具体热处理工艺名称、加热温度参数、

冷却方式以及各工序加热转变完成后和冷却至室温时得到的组织。

2023年北京科大攻读硕士学位争论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、晶体构造（2。分）

1.什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面？

2.面心立方构造金属的［100］和正［111］晶向间的夹角是多少？

｛100｝面间距是多少？

3.面心立方构造和密排六方构造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.晶体内假设有较多的线缺陷（位错）或面缺陷（晶界、挛晶界等），

其强度会明显上升，这些现象称为什么?强度提高的缘由是什么？

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）

1.一样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

简洁消灭过冷?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、集中（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）l/2）,它可用于纯铁的渗碳过程。假设温度固定,

不同时间碳的浓度分布则如图10-2。渗碳1小时后到达某一特定浓度

的渗碳层厚度为0.5mm，问再连续渗碳8小时后，一样浓度的渗层

厚度是多少？

2.图10-3为测出的社在不同温度及以不同方式集中时集中系数

与温度的关系，从该试验数据图中能得出哪些信息？

七、形变（20分）

1.常温下金属望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

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

外形？

3.什么是上、下屈服点效应（在纯铁或低碳钢中）?缘由是什么？

八、再结晶（20分）

1.给出金属发生再结晶的根本条件（驱动力）。

2.指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区分。

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

先形核的缘由和形核过程。

4.再结晶动力学公式为X=l-e（-ktn）,各参数表示的含义是什么？

以X—t的关系作图，曲线的外形大致是怎样的?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；争论成分变化准时效温

度对力学性能（这里是硬度值）的影响，分析可能的缘由。

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分？

十一、形变Q5分）

简述单向压缩条件下，形变量、形变温度对金属组织及性能的影

响（包括晶粒外形和位错亚构造的变化）?可用示意图表示。

十二、铁碳相图（20分）

1.图10-7a为铁碳相图,图10-7b、c、d分别为3个不同成分

（设为0.45%C、3.4%C、4.7%C）的铁碳合金缓冷凝固组织（包括

随后的固态相变、硝酸酒精浸蚀）。说明它们各是哪个成分的合金，为

什么？

2.分析图10-7d组织的凝固过程，并计算该合金中白色长条状组

织的重量相对量（Fe3c含6.69%C）O

参考答案

1.晶体中原子或分子排列一样的晶面的组合称为晶面族。因对称

关系，这些面往往不止一种。立方系｛111｝晶面族包括Q11）、（111）、

（111）.（111）四个。

2.晶面间夹角cos（p=l/73;cp=54.7°o面间距d=a/2（a为点

阵常数）。

3.FCC按ABCABC方式堆垛，而HCP按ABABAB堆垛；致密

度无差异，都是0.74。

二、1.前者为固溶体，保持溶剂的晶体构造，且溶解度很低；后

者是中间相（尺寸因素化合物），且A、B原子数成比例。性能上有很大

差异，前者韧、塑性好；后者硬，塑性差。共性是两者中的合金组元

都在间隙位置，本身尺寸很小。

2.因合金中两类原子尺寸不同，引起点阵畸变，阻碍位错运动，

造成固溶强化。

三、

1.称形变强化和晶界强化（或细晶强化）。缘由是两类缺陷的增多

都明显阻碍位错的运动，从而提高强度。

2.位错的增多主要靠形变，通过萌生与增殖在晶粒内不断产生位

错；晶粒细化可通过凝固时加非均匀形核剂或高的冷却速度获得，也

可通过大形变，或再结晶，或相变的方法。

四、左侧A~NaB范围是a相稳定，因它的自由能最低；右侧

N0B~B范围是口相稳定，也因其自由能最低;两公切点之间范围是

a+B两相共存稳定，因任意一个单相存在时的自由能都不如它分解为

成分为公切点处的a+B时两相自由能的加权值〔在公切线直线上〕低。

五1.临界半彳A样；临界形核功是均匀形核时高；临界晶核体积

也是均匀形核时大。

2.合金界面前沿会消灭组成过冷，即界面前溶质的富集提高了局

部区域的熔点，所以更易消灭过冷。

3.因两者分别是粗糙型（铁）和光滑型界面（硅等）,前者是外形均匀

的等轴晶或枝晶，后者为规章多边形、有棱角的外形。

六、1.因浓度C、集中系数D都不变，有X1/X2=V[tl/t2],

代人相应值得：X2=3Xl=1.5mmo

2.随温度上升，集中速度加快；外表集中最快，晶内集中最慢。

集中系数D与温度T是指数关系，即该图是D=DOexp（-Q/RT）对数

处理的结果；利用直线关系可求常数DO和激活能Q0o

七、1.主要形变机制是滑移和挛生；滑移产生的切变量是原子间

距的整数倍，挛生产生的切变量是原子间距的一个分数；由此产生一

系列其他方面的差异。答其他方面差异的也酌情赋分。

2.有明显加工硬化的是在低温（或高应变速率）下变形；消灭硬化、

软化抗衡（动态回复）的是在中温（或中等应变速率）下变形；有一明显软化

阶段（动态再结晶）的是在高温（或低应变速率）下变形。

3.含C、N间隙原子的低碳钢形变时，滑移启动时的抗力较大（上

屈服点），滑移进展时的抗力较小（下屈服点），在应力应变曲线上可明显

看出。缘由是间隙原子聚拢在位错上（柯氏气团）钉扎了位错，消灭上屈

服点，位错一旦摆脱钉扎后便不受影响（对应下屈服点）。

八、1.要有肯定的形变储存能,肯定的温度。

2.再结晶只是一种组织变化，没有构造变化，驱动力是形变储存

能；结晶是从非晶态的液相、气相或固态非晶体中形成晶体的过程；

固态相变是固/固相的构造变化。后两者的驱动力都是化学自由能差。

3.这是应变诱导晶界迁移机制；晶界两侧应变量不同，位错密度

不同，形变储存能不同，造成高应变能的一侧被低应变能的一侧吃掉；

形成晶粒。

4.X是再结晶分数,t是时间,k、n都是常数,k主要与形核率和

长大速度有关，n主要和形核机制、地点和相外形有关。以X-t的关

系作图，曲线的外形是S或o外形，50%转变量时转变速度最快。对数

处理可得一条直线；处理成直线可通过测不司时间的再结晶量求

出、n值，了解更多的微观信息。

九、随铝中含铜量提高，过饱和度加大，脱溶驱动力加大，析出

速度加快，硬度值增加。时效温度越高，集中速度力口快，析出加快，

但过饱和度减小，脱溶驱动力也减小，GP区或亚稳相可能不消灭。时

效强化主要靠GP区和8'相，因两者很细小弥散，有共格或半共格界

面，强化效果好。

十、1.经高温加热及快速冷却的固溶处理得到过饱和单相组织，

然后在肯定温度和时间内时效到最高硬度/强度，得到弥散、共格析

出的强化相。

2.同素异晶转变主要是纯组元固态下消灭的相变，没有成分变化，

短程集中过程掌握；马氏体相变是无集中、切变型相变，在纯金属及

合金中都会消灭，是界面过程掌握的。脱溶消灭在合金中，有成分变

化，主要是长程集中掌握的。

十一、从侧面观看，随形变量加大，晶粒由等轴状变为长条形，

晶粒内部位错增多，形成位错缠结、亚晶界或的大角晶界；强度、硬

度提高，塑性下降。形变温度提高，晶粒变成长条状的速度变慢，因

热激活作用增加，亚晶界加速形成，亚晶尺寸趋于稳定，甚至消灭动

态再结晶组织。强度提高和塑性下降的速度都变慢。

十二、1.图10-7b组织为0.45%C合金，即亚共析钢,因其由

等轴铁素体（白色）和珠光体（黑色）组成。图10-7C组织为3.4%C合

金，即亚共晶白口铸铁，因其有枝晶状珠光体（黑色，原奥氏体晶粒外

形）和变态莱氏体组成。图10-7d组织为4.7%C合金,即过共晶白口

铸铁，因其由板条状白色一次渗碳体和变态莱氏体组成。

2.液相冷却时，先形成板条状一次渗碳体，再形成共晶莱氏体，

冷至室温后莱氏体变为变态莱氏体。一次渗碳体的相对量为：（4.7—

4.3）/（6.69—4.3）=16.7%o

东北大学2023年攻读硕士争论生学位争论生试题

考试科目《材料科学根底》

1.名词解释固溶体点阵晶格摩擦力扩展位错同素异形转变

2.证明晶面[-210],〔-110〕〔012〕属同一晶带，其晶带轴

指数是什么？

3.如何解释等温与确定零度下电子平均动能格外相近的缘由。

4.举出两个由长程集中掌握长大的实例。

5.为何过饱和固溶体适当固溶处理后强度比室温平衡组织高？

6.〔1〕已知Zn在Cu中扩散时，D=2.1xl0(-

5)m2/s,Q=1.71xlO(5)J/mol求820。(：时在中的集中系数

〔2〕争论影响金属材料集中的因素。

7.冷加工金属加热时发生回复过程中位错组态有哪些变化？

8.AI-CU相图可简化为Tm=660℃z共晶温度TE=546℃,Cu在AI

中最大溶解度C(Cu)=5.65%,

共晶成分CE=33%,液固相线为直线，假设液相中Cu集中系数

D2=3xl0(-9)m2/s,合金在无对

流条件下凝固，界面为平面，推移速度5um/s,那么C(Cu)=5%

的Al-Cu合金在平衡稳压下凝

固时临界温度是到少？溶质溶解的特征距离多大？为保持平

面界面，液相温度梯度应多大？

答案提示：2.由晶面指数列等式

3.课本55页

4.a-Fe—r—FezAl合金中其次相析出

5.共格亚稳相产生应变

8提示：成分过冷判据〔课本〕

ko=5.65/33=0.17

MI=(660-546)/33%(液相线斜率)

Ti=660℃+(546-660)/33%x0.15/0.17

哈工大金属学与热处理07年真题〔100分〕

金属学与热处理07年真题〔100分〕

题型与分值：

选择题，20个，20分。4个选项，多项选择不止一个答案。

推断题，5个，10分。

简答题，3个，30分。

综合题，4个，40分。

简答题：

I.举例说明什么是组元，相，组织？〔10分〕

2.纯金属与固溶体合金平衡结晶有什么一样点和不同点？〔10

分〕

3.临界变形度对金属再结晶后的组织和性能有什么影响？［10

分〕

综合题：

1.画出Fe-C相图,标明多相区的相,一次渗碳体,二次渗碳体，

三次渗碳体，共晶渗碳体，共析渗碳体形成条件，组织构造，晶体结

构有什么一样点和不同点?合金中的二次渗碳体的最大含量多少？〔15

分〕

2.铝的密度是2.96g/cm3,假设其中只有肖脱基空位，求空位浓

度?（阿伏加德罗常数6.02*1023,铝的原子量是26.96,铝的点阵常数

0.4049）〔5分〕

3.分析O点的结晶过程？求O点在室温下组织的组成物与百分

比？〔10分〕

4.正火与淬火加热的温度范围？用T12号钢〔含碳量1.2%〕制

作锯条,写出热处理的工艺名称，冷却方法,加热温度，写出最终获

得的组织及其性能特点？〔10分〕

推断题：

1.过冷度越大，形核率与线长大速率的比值越大，则获得的晶粒

越细小。〔〕〔2分〕2.金属以及合金由液态转变为固态的过程称为

结晶，是一个典型的相变过程。。［2分］

3.金属铸件可以通过再结晶退火来到达细化晶粒的目的。

4.回复退火可以有效的消退冷变形金属的内应力。

5.几乎全部的钢都会产生第一类回火脆性，假设回火后承受快冷

的方式可以避开此类脆性。。〔2分〕

选择题：〔每题1分〕

1.当加热到A3温度〔即为GS线对应的温度〕，亚共析钢中的

奥氏体转变为铁素体，这种转变可称为〔〕。

A.同素异晶转变B.重结晶D,再结晶E.结晶

2.假设面心立方晶体的晶格常数为a,则其八面体间隙〔〕。

A.是不对称的B.是对称的C.位于面心和棱边中点D.位于体心

和棱边中点

3.在912℃〔其晶格常数为0.02464nm）转变为〔其晶格常数为

0.0486nm］时的体积〔〕。A膨胀；B收缩；C不变；D不能确定

4.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

5.六方晶系的［100］晶向指数，假设改用四坐标轴的密勒指数标定,

可表示为〔〕O

A；

B；

C;D=1负210;

6.晶面〔110〕和（1负11〕所在的晶带，其晶带轴的指数为〔〕

A负112

B1负12

C02负1D0负12

7.对于平衡状态下的亚共析钢，随着含碳量的增加，其

A.硬度，强度均上升B。硬度下降，塑性上升

C.塑性，韧性均下降D。强度塑性均不变

8.固溶体合金与共晶合金相比，固溶体合金通常具有如下特性

A.铸造性好B。锻造性好C。焊接性好D。机械加工性好

9.含碳量1%的碳钢平衡结晶到室温，则在室温下该合金中

A相组成物为铁素体和渗碳体B。组织组成物是铁素体和二次渗碳

体

C珠光体含量为96%

D铁素体总含量为85%

10为获得细小的晶粒的铝合金，可承受如下工艺