2023年河北專升本材料成型及控制工程專業(yè)考試大綱

2023年河北專升本材料成型及控制工程專業(yè)考試大綱已發(fā)布！分為金屬學(xué)、金屬塑性變形原理兩部分，考試采用閉卷、筆試形式，各部分滿分為150分，考試時間為75分鐘，試卷包括填空題、選擇題、簡答題、綜合題等?？荚囍饕獌?nèi)容、參考書目、樣題等具體信息如下，請考生參考。

第一部分：金屬學(xué)

I.課程簡介

一、內(nèi)容概述與要求

金屬學(xué)考試是為招收材料成型及控制工程專業(yè)?？粕究茖W(xué)生而實施的入學(xué)考試。為了體現(xiàn)材料成型及控制工程專業(yè)對專升本科學(xué)生入學(xué)應(yīng)具備的金屬學(xué)知識和能力的要求，金屬學(xué)考試分為兩大部分：金屬學(xué)基礎(chǔ)部分和熱處理原理部分，考試結(jié)構(gòu)構(gòu)成主要集中在金屬學(xué)基礎(chǔ)部分。

參加金屬學(xué)考試的考生應(yīng)理解金屬的晶體結(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶、二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、鐵碳合金、金屬及合金的塑性變形、金屬及合金的回復(fù)與再結(jié)晶、擴散、鋼的熱處理原理這八部分的基礎(chǔ)基本概念和基本理論；掌握該部分內(nèi)容的基本學(xué)習(xí)方法；能夠運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識來分析并解決一些簡單的實際問題。金屬學(xué)考試主要是針對考生對金屬學(xué)基礎(chǔ)知識掌握程度的考核，及一些簡單實際問題的分析考核。

二、考試形式與考試結(jié)構(gòu)

考試采用閉卷、筆試形式，全卷滿分為150分，考試時間75分鐘。

試卷包括填空題、選擇題、簡答題、綜合題。答案均在答題紙上作答。填空題40分，選擇題40分，簡答題50分，綜合題20分。

II.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(fù)號）

（3）晶體缺陷有哪些：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，他們和柏氏矢量的關(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&Delta;G<0、單位體積自由能（&Delta;Gv）與過冷度（&Delta;T）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(fù)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(xì)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。牢固地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(xì)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

Ⅲ.模擬試卷及參考答案

河北省普通高等學(xué)校專升本考試金屬學(xué)模擬試卷

（考試時間：75分鐘）

（總分：150分）

說明：請在答題紙的相應(yīng)位置上作答，在其它位置上作答的無效

一、填空題（本大題共10個空，每空4分，共40分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

1、γ-Fe、α-Fe的一個晶胞內(nèi)的原子數(shù)分別為和。

2、多晶體塑性變形的特點是、和相互協(xié)調(diào)性。

3、用光學(xué)顯微鏡觀察，上貝氏體的組織特征呈狀，而下貝體則呈狀。

4、鋼中的硫容易引起。

5、液態(tài)金屬結(jié)晶時的阻力是，動力是。

6、固溶體的強度和硬度比溶劑的強度和硬度。

二、單項選擇題（本大題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個備選項中，選出一個正確的答案，并將所選項前的字母填寫在答題紙的相應(yīng)位置上。）

1、晶格常數(shù)為a的體心立方晶體的原子半徑可以表示為（）。

A.2a

4

B.3a

4

C.2a

2

D.3a

2

2、在體心立方晶格中，原子密度最大的晶面是（）。A.｛100｝B.｛110｝C.｛111｝D.｛010｝

3、金屬結(jié)晶時，冷卻速度越快，其實際結(jié)晶溫度將（）。

A.越高B.越低C.越接近理論結(jié)晶溫度D.無法確定4、冷變形時，隨著變形量的增加，金屬中的位錯密度（）。

A.增加B.降低C.無變化D.先增加后降低5、奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變是（）。

A.擴散型轉(zhuǎn)變B.非擴散型轉(zhuǎn)變C.半擴散型轉(zhuǎn)變D.無法確定6、45鋼為得到回火索氏體組織，應(yīng)進行（）。

A.淬火+低溫回火B(yǎng).等溫淬火C.淬火+高溫回火D.淬火+中溫回火7、鋼的晶粒細(xì)化以后可以（）。

A.提高強度B.提高硬度C.提高韌性D.既提高強度、硬度又提高韌性8、奧氏體是（）。

A.碳在γ-Fe中的間隙固溶體B.碳在α-Fe中的間隙固溶體

C.碳在α-Fe中的有限固溶體D.碳在γ-Fe中的間隙相

9、固溶體合金中k0＜1（k0指平衡分配系數(shù)）時，隨著溶質(zhì)含量的增加，合金的熔點將（）。

A.提高B.降低C.先降低后提高D.先提高后降低10、T10鋼的含碳量為（）。

A.0.10%B.1.0%C.10%D.0.01%

三、簡答題（本大題共5小題，每小題10分，共50分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

1、（以金屬為基的）固溶體與金屬化合物在結(jié)構(gòu)、鍵性、性能方面有什么差異？

2、影響擴散的主要因素有哪些？

3、碳可以溶入鐵中而形成間隙固溶體，試分析是α-Fe還是γ-Fe能溶入較多的碳，為什么？

4、成分過冷對固溶體結(jié)晶時晶體長大方式和鑄錠組織有何影響？

5、何謂“枝晶偏析”？如何消除？

四、綜合題（本大題共1小題，共20分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

圖1為鐵碳相圖，（1）標(biāo)出相圖中S、P點的溫度及含碳量。（2）分析T12鋼從液態(tài)緩慢冷卻到室溫的相變過程并說明最終的室溫組織；根據(jù)杠桿定律，計算各組織組成物的相對重量。

金屬學(xué)參考答案

一、填空題（每空4分）

1、4；2

2、不同時性；不均勻性

3、羽毛；針

4、熱脆

5、表面能的增加；體積自由能的降低

6、高

二、單項選擇題（每小題4分）

1、B2、B3、B4、A5、A6、C7、D8、A9、B10、B

三、簡答題（每題10分）

1、結(jié)構(gòu)：固溶體保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)，而金屬化合物是組元之間形成了一種新相，新相的結(jié)構(gòu)不同于其組元的結(jié)構(gòu)；（4分）

鍵性：固溶體是以金屬鍵相結(jié)合，而金屬化合物可能是以金屬鍵或離子鍵或共價鍵相結(jié)合；（3分）

性能：固溶體的強度、硬度比金屬化合物的低，但塑性和韌性比一般化合物高得多。（3分）

2、①溫度（2分）

②晶體結(jié)構(gòu)（2分）

③固溶體類型（2分）

④晶體缺陷（2分）

⑤化學(xué)成分的影響（2分）3、γ-Fe能溶入較多的碳。（4分）

原因：碳原子通常溶于八面體間隙中，面心立方晶格的八面體間隙半徑和碳原子半徑比較接近。而體心立方晶格的八面體間隙半徑遠(yuǎn)小于碳的原子半徑。（6分）

4、①對晶體長大方式的影響：液固界面前端沒發(fā)生成分過冷時，平面狀生長；液固界面前端成分過冷很小時，形成胞狀結(jié)構(gòu)；液固界面前端成分過冷很大時，形成樹枝狀組織。（6分）

②對鑄錠組織的影響：液固界面前沿的成分過冷度越大，大于新晶核形成所需的過冷度時，就會在液固界面前沿的液相中產(chǎn)生新的晶核，阻礙柱狀晶的成長。如果再添加有效的形核劑，就能得到發(fā)達(dá)的等軸晶。當(dāng)液固界面前沿的成分過冷度小于新晶核形成所需的過冷度時，就會長成發(fā)達(dá)的柱狀晶。（4分）

5、①在一個晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象叫枝晶偏析。（5分）

②消除方法：可用擴散退火或均勻化退火法（即在高溫較長時間的加熱和保溫）消除掉。

（5分）

四、綜合題（20分）

（1）S點溫度727℃，含碳量0.77%（4分）P點溫度727℃，含碳量0.0218%（4分）

（2）

T12鋼含碳量為1.2%。

1點以上為液相，液態(tài)合金緩慢冷卻到1點開始結(jié)晶出γ，1~2點之間為L+γ，到達(dá)2點時，液態(tài)合金全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣茫?~3點之間為單相γ區(qū)，冷卻到3點時開始從γ中析出Fe3CⅡ，，沿γ晶界呈網(wǎng)狀分布，到達(dá)4點時，γ含碳量達(dá)到0.77%，在727℃發(fā)生恒溫轉(zhuǎn)變形成P。T12鋼的室溫組織為P+ Fe3CⅡ（6分）

6.69&minus;1.2

P=6.69&minus;0.77

&times;100%=92.74%（3分）

Fe3CⅡ=100%-92.74%=7.26%（3分）

第二部分：金屬塑性變形原理

I.課程簡介

一、內(nèi)容概述與要求

金屬塑性變形原理是為招收材料成型及控制工程專業(yè)專科升本科學(xué)生而實施的入學(xué)考試課程。

金屬塑性變形原理課程主要講授金屬產(chǎn)生塑性變形時在金屬學(xué)和力學(xué)等方面所遵循的基礎(chǔ)和規(guī)律。其目的在于科學(xué)地、系統(tǒng)地闡明這些基礎(chǔ)和規(guī)律，為學(xué)習(xí)后續(xù)的工藝課程作理論準(zhǔn)備，也為合理制訂金屬塑性成型工藝規(guī)范及選擇、設(shè)計加工設(shè)備奠定理論基礎(chǔ)。參加金屬塑性變形原理的學(xué)生應(yīng)掌握金屬塑性力學(xué)的基礎(chǔ)知識，即掌握金屬塑性變形體內(nèi)的應(yīng)力場、應(yīng)變場、應(yīng)力－應(yīng)變之間關(guān)系、塑性變形時的力學(xué)條件等塑性理論基礎(chǔ)知識；掌握塑性成型問題的幾種主要解法（包括解析和數(shù)值解法）；掌握金屬塑性成型時的金屬流動規(guī)律和變形特點，分析金屬的基本成型工藝，以便確定合理的坯料尺寸和成型工序；掌握對成型質(zhì)量進行定性分析及提高成型質(zhì)量的方法；掌握金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)，即掌握影響金屬性能的主要因素及原理，掌握金屬性能主要指標(biāo)的測試方法等。

二、考試形式與試卷結(jié)構(gòu)

考試采用閉卷、筆試形式，全卷滿分為150分，考試時間為75分鐘。

試卷包括填空題、選擇題、問答題和解釋現(xiàn)象題。填空題要求直接把答案寫出；選擇題是四選一型的單項選擇題；問答題和解釋現(xiàn)象題均應(yīng)寫出文字說明。

填空題和選擇題分值合計為80分。其余類型題目分值合計為70分。

II.知識要點與考核要求

一、金屬塑性加工的力學(xué)和熱力學(xué)條件

1.知識范圍

塑性加工中工件所受的外力、內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力圖示、變形程度、變形圖示、變形速度和金屬塑性加工時的熱力學(xué)條件。

2.考核要求

（1）了解塑性加工中工件受到的外力，掌握內(nèi)力和應(yīng)力的概念。

（2）了解應(yīng)力狀態(tài)的概念，會確定金屬具體變形過程中的應(yīng)力圖示。

（3）掌握變形程度中描述變形過程的四種表示方法。

（4）掌握三種變形圖示，掌握變形速度的概念，了解鍛壓、軋制和擠壓三種變形過程中的應(yīng)變速率。

（5）掌握金屬塑性加工變形時的熱力學(xué)條件。

二、金屬塑性變形的物理本質(zhì)

1.知識范圍

單晶體塑性變形機制，滑移、金屬的晶體結(jié)構(gòu)、孿生、多晶體塑性變形特點、多晶體的屈服和形變時效。

2.考核要求

（1）掌握滑移和孿生的區(qū)別。

（2）掌握金屬的三種常見晶格的主要滑移面、滑移方向和滑移系。

（3）了解多晶體塑性變形的特點。

（4）掌握屈服效應(yīng)的的主要特點及產(chǎn)生原因，存在的鋼種。

三、金屬在塑性加工變形中組織性能的變化

1.知識范圍

在冷加工變形中組織性能的變化，晶粒被拉長、亞結(jié)構(gòu)、變形織構(gòu)、絲織構(gòu)、板織構(gòu)、金屬性能的變化，熱加工變形過程中組織性能的變化、動態(tài)回復(fù)、動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動態(tài)再結(jié)晶。

2.考核要求

（1）掌握冷加工與熱加工的纖維組織的異同。

（2）掌握亞結(jié)構(gòu)、變形織構(gòu)的概念，典型面心立方金屬和體心立方金屬經(jīng)拉拔后的具有的絲織構(gòu)。

（3）了解冷加工和熱加工后金屬性能的變化。

（4）掌握動態(tài)回復(fù)、動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動態(tài)再結(jié)晶的概念，亞動態(tài)再結(jié)晶的特點。

四、鋼材組織性能的控制

1.知識范圍

強韌性能的控制、強韌性能的概念、強韌性能的影響因素、沖壓性能的控制，影響沖壓性能的因素、電磁性能控制，熱強性能控制。

2.考核要求

（1）掌握強韌性的概念，衡量鋼材強度的指標(biāo)，為何晶粒愈細(xì)，鋼材的強韌性能就愈

好。

（2）了解影響電磁性能的主要因素。

（3）掌握對沖壓用的低碳鋼板材，具有{111}晶面與板面平行的織構(gòu)沖壓性能好。

（4）了解影響熱強性能的主要因素。

五、金屬塑性變形的不均勻性

1.知識范圍

均勻變形、不均勻變形、研究變形分布的方法、基本應(yīng)力、附加應(yīng)力、殘余應(yīng)力、工作應(yīng)力、變形及應(yīng)力不均勻分布的原因、變形及應(yīng)力不均勻分布所引起的后果、減小或消除殘余應(yīng)力的措施。

2.考核要求

（1）掌握研究變形分布的方法。

（2）掌握基本應(yīng)力、附加應(yīng)力和工作應(yīng)力之間的相互區(qū)別與聯(lián)系。

（3）會分析變形及應(yīng)力不均勻分布產(chǎn)生的一些現(xiàn)象。

（4）掌握變形及應(yīng)力不均勻分布的后果。

（5）掌握減小或消除殘余應(yīng)力的措施。

六、金屬在加工變形中的斷裂

1.知識范圍

金屬斷裂的物理本質(zhì)、脆性斷裂、延性斷裂、解理面、穿晶斷裂、晶間斷裂；金屬在塑性變形過程中的典型斷裂現(xiàn)象。

2.考核要求

（1）了解斷裂的分類，會根據(jù)斷口形貌確定斷裂類型。

（2）會分析金屬在塑性變形過程中出現(xiàn)的一些斷裂現(xiàn)象。比如當(dāng)用平錘頭將一根圓坯鍛壓成方形時，發(fā)現(xiàn)在方件的橫斷面上產(chǎn)生橫裂。

七、金屬的塑性

1.知識范圍

塑性、金屬塑性的測定方法、影響塑性的主要因素、提高塑性的主要途徑，金屬的超塑性、超塑性的種類。

2.考核要求

（1）掌握塑性的概念，金屬塑性的測定方法。

（2）掌握各因素對塑性的影響。

（3）掌握提高塑性的主要途徑。

（4）掌握超塑性的種類，了解細(xì)晶超塑性的特征、細(xì)晶超塑性變形的機制和超塑性在金屬加工方面的應(yīng)用。

八、金屬塑性變形抗力

1.知識范圍

金屬塑性變形抗力及測定方法、影響塑性變形抗力的主要因素。

2.考核要求

（1）掌握金屬塑性變形抗力的概念、測定方法。

（2）掌握各因素對變形抗力的影響。

九、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析

1.知識范圍

應(yīng)力、應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)力張量、主應(yīng)力、應(yīng)力張量常量、球應(yīng)力分量、偏差應(yīng)力分量、八面體應(yīng)力；應(yīng)變、應(yīng)變張量與應(yīng)變張量的分解、幾何方程、應(yīng)變增量與應(yīng)變速度；力平衡微分方程、屈服條件、塑性應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系、等效應(yīng)力與等效應(yīng)變、平面變形與軸對稱變形力學(xué)方程。

2.考核要求

（1）掌握一點處應(yīng)力狀態(tài)的各種分析方法和表示方法，常用公式。

（2）理解球應(yīng)力分量和偏差應(yīng)力分量在金屬變形過程中起的作用。

（3）了解力平衡方程的推導(dǎo)過程。

（4）掌握兩個屈服條件方程，塑性變形時應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系方程。

（5）了解等效應(yīng)力與等效應(yīng)變方程。

（6）掌握平面變形的幾何方程，應(yīng)力關(guān)系。

十、工程法及其應(yīng)用

1.知識范圍

工程法、近似工程法計算平砧鍛造、圓盤壓縮、變形功。

2.考核要求

（1）能夠運用近似工程法解決平面變形和軸對稱的塑性變形過程。

（2）了解圓盤壓縮時工程法和近似工程法的推導(dǎo)過程。

十一、滑移線場理論及其應(yīng)用

1.知識范圍

滑移線、滑移線場、Henchy應(yīng)力方程、滑移線場的幾何性質(zhì)、應(yīng)力邊界條件、滑移線場的幾何作圖、極限載荷問題及舉例、速度方程與速度場。

2.考核要求

（1）掌握滑移線的概念，會確定滑移線場中的滑移線。

（2）掌握Hencky應(yīng)力方程的用法。

（3）掌握滑移線的幾何性質(zhì)，四種應(yīng)力邊界條件的特點。

（4）會利用滑移線理論計算點的應(yīng)力狀態(tài)和平?jīng)_頭壓入半無限體的極限載荷。

十二、上、下界定理及其應(yīng)用

1.知識范圍

虛位移原理、最大塑性功原理、下界定理、上界定理、上界定理的應(yīng)用。

2.考核要求

（1）掌握虛位移原理、最大塑性功原理、下界定理和上界定理概念及其表達(dá)式。

（2）了解上界定理的應(yīng)用。

III.模擬試卷及參考答案

河北省普通高等學(xué)校專升本考試金屬塑性變形原理模擬試卷

（考試時間：75分鐘）

（總分：150分）

說明：請在答題紙的相應(yīng)位置上作答，在其它位置上作答的無效。

一、 填空題（本大題共10個空，每空3分，共30分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

1.變形程度對時間的變化率為，和主軸方向一致的變形稱為。

2.、和共同構(gòu)成了金屬塑性加工變形時的熱力學(xué)條件。

3.隨著晶粒尺寸的減小，金屬的屈服極限，脆性轉(zhuǎn)變溫度。

4.物體變形過程中，引起體積變化的應(yīng)力分量稱為，引起形狀變化的應(yīng)力分量稱為。

5.是指在平面塑性流動區(qū)內(nèi)，通過各點其值等于屈服切應(yīng)力k的最大切應(yīng)力面與流動平面的交線。

二、單項選擇題（本大題共10小題，每小題5分，共50分。在每小題給出的四個備選項中，

選出一個正確的答案，并將所選項前的字母填涂在答題紙的相應(yīng)位置上。）

1.拉拔過程的應(yīng)力圖示為（）。

A.三向拉應(yīng)力B.三向壓應(yīng)力C.一向壓和兩向拉D.一向拉和兩向壓

2.下列金屬中具有體心立方結(jié)構(gòu)的是（）。A.銅B.鋁C.鋅D.鉻

3.具有面心立方晶格的金屬具有（）個滑移面。

A.3B.4C.6D.12

4.（）是由于外力作用所引起的應(yīng)力。

A.工作應(yīng)力B.基本應(yīng)力C.附加應(yīng)力D.殘余應(yīng)力

5.下列選項中不屬于變形及應(yīng)力不均勻分布的后果的是（）。

A.使單位變形抗力減小B.使塑性降低C.使產(chǎn)品質(zhì)量降低D.使技術(shù)操作復(fù)雜

6.形變時效是（）或氮原子向位錯中擴散而形成了柯氏氣團所引起的現(xiàn)象。A.硫B.碳C.磷D.氫

7.主平面上作用的應(yīng)力稱為（）。

A.正應(yīng)力B.切應(yīng)力C.主應(yīng)力D.臨界切應(yīng)力

8.下列選項中不屬于金屬的變形抗力指標(biāo)的是（）。A.比例極限B.屈服極限C.硬度D.延伸率

9.（）是指在加工過程中進行晶粒形核、長大的再結(jié)晶過程。

A.靜態(tài)再結(jié)晶B.靜態(tài)回復(fù)C.亞動態(tài)再結(jié)晶D.動態(tài)再結(jié)晶

10.金、銀、銅、鎳等經(jīng)較大變形程度的拉拔后，所獲得的織構(gòu)為（）。A.<111>和<110>B.<111>和<100>C.<100>和<110>D.<101>和<111>

三、問答題（本大題共5小題，每小題10分，共50分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

1.三種常見晶格的主要滑移面、滑移方向和滑移系各為多少？

2.動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動態(tài)再結(jié)晶的有何異同？

3.寫出平面變形時應(yīng)變與位移關(guān)系的幾何方程。

4.某條α滑移線為直線，沿此滑移線方向各點的速度分量是否為常數(shù)？為什么？

5.寫出上界定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并簡述其中各項的物理意義。

四、解釋現(xiàn)象（本大題共2小題，每小題10分，共20分。請在答題紙的相應(yīng)位置上作答。）

1.軋件在輥縫中軋出后，向某側(cè)彎曲——出現(xiàn)鐮刀彎，如圖1所示。

圖1

2.當(dāng)用平錘頭將一根圓坯鍛壓成方形件時，發(fā)現(xiàn)在方件的橫斷面上產(chǎn)生了橫裂（如圖2所示），試解釋這種現(xiàn)象。

圖2

金屬塑性變形原理參考答案

一、 填空題（共30分，每空3分）

1.變形速度、主應(yīng)變（或主變形）。

2.變形程度、_變形溫度、_變形速度。

3.升高、_下降。

4.球應(yīng)力分量、_偏應(yīng)力分量。

5.滑移線。

二、單項選擇題（共50分，每小題5分.在每小題給出的四個備選項中，選出一個正確的答案，并將所選項前的字母填涂在答題紙的相應(yīng)位置上）

1.D2.D3.B4.B5.A6.B7.C8.D9.D10.B

三、問答題（共50分，每小題10分）

1.三種常見晶格的主要滑移面、滑移方向和滑移系各為多少？

答：面心立方晶格：滑移面{111}&times;4，滑移方向<110>&times;3，滑移系12個。

體心立方晶格：滑移面{110}&times;6，滑移方向<111>&times;2，滑移系12個。

密排六方晶格：滑移面{1000}&times;1，滑移方向<1120>&times;3，滑移系3個。（錯1點減1分，

全對給10分）

2.動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動態(tài)再結(jié)晶的有何異同？

答：動態(tài)再結(jié)晶指在加工過程中進行晶粒形核、長大的再結(jié)晶過程。（3分）靜態(tài)再結(jié)晶則指道次間隙或加工變形后發(fā)生的晶粒形核和長大的再結(jié)晶過程。（3分）亞動態(tài)再結(jié)晶指在變形剛剛停止時，動態(tài)再結(jié)晶產(chǎn)生的晶核及未來得及完全長大的晶粒，由于溫度較高而繼續(xù)長大的再結(jié)晶過程。（4分）

3.寫出平面變形時應(yīng)變與位移關(guān)系的幾何方程。

答：&epsilon;

=&part;ux

（3分），&epsilon;

=&part;uy

（3分），&epsilon;

=1(&part;uy

+&part;ux)（4分）。

xy&part;yxy2&part;x&part;y

4.某條α滑移線為直線，沿此滑移線方向各點的速度分量是否為常數(shù)？為什么？答：根據(jù)Geiringer速度方程：

沿α線：

dvα&minus;v&beta;d?=0

（5分）

若α線為直線，則d?=0，有dvα=0，所以vα沿α線是不變的。也就是沿此滑移線 方向各點速度分量為常數(shù)。（5分）

5.寫出上界定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并簡述其中各項的物理意義。

答：pv dF&le;

&sigma;&lowast;&epsilon;*dV+&sum;

k&Delta;v&lowast;dF&minus;

pv&lowast;dF

&int;ii&int;ijij&int;

&int;ii

FvVFd

Fp（5分）

不等式左邊為主動力功率，（1分）右邊第一項為內(nèi)部塑性變形功率，（1分）第二項為內(nèi)部剪切功率，（1分）第三項為摩擦功率，（1分）第四項為附加外力功率（1分）四、解釋現(xiàn)象（共20分，每小題10分）

1.軋件在輥縫中軋出后，向某側(cè)彎曲——出現(xiàn)鐮刀彎，如圖1所示。

圖1

答：由于軋輥輥縫不平，或坯料厚度不均，則在軋制時，輥縫小或坯料厚的一側(cè)變形大，產(chǎn)生附加壓應(yīng)力，（5分）另一側(cè)變形小，產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，正是這種強迫的“拉齊”作用，使軋件彎向變形小的一側(cè)。（5分）

2.當(dāng)用平錘頭將一根圓坯鍛壓成方形件時，發(fā)現(xiàn)在方件的橫斷面上產(chǎn)生了橫裂（如圖2所示），試解釋這種現(xiàn)象？

圖2

答：用平錘頭鍛壓圓坯時，由于兩側(cè)的圓弧面起到外端的作用，使雙鼓形的變形得到抑制。（3分）由于變形的不深透，表層受到附加壓應(yīng)力，而心部變形小受到附加拉應(yīng)力，當(dāng)達(dá)到一定程度，就會使心部拉裂。（4分）當(dāng)翻轉(zhuǎn)90&deg;鍛造時，就會在原有裂紋的垂直方向形成裂紋，即形成十字橫裂。（3分）