第一部分：金屬學

　　Ⅰ.課程簡介

　　一、內(nèi)容概述與要求

　　金屬學考試是為招收材料成型及控制工程專業(yè)?？粕究茖W生而實施的入學考試。為了體現(xiàn)材料成型及控制工程專業(yè)對專升本科學生入學應具備的金屬學知識和能力的要求，金屬學考試分為兩大部分：金屬學基礎(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基礎(chǔ)部分。

　　參加金屬學考試的考生應理解金屬的晶體結(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)容的基本學習方法;能夠運用所學的基礎(chǔ)知識來分析并解決一些簡單的實際問題。金屬學考試主要是針對考生對金屬學基礎(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。

　?、?知識要點與考核要求

　　一、概論

　　1.知識范圍

　　金屬學的研究對象、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性能都有哪些2

　　(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，本章包括了金屬學中最基本的理論和概念，是學好該課程的基礎(chǔ)。

　　晶體學基礎(chǔ)部分應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條件應掌握自由能(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、動態(tài)過冷度、固液界面的微觀結(jié)構(gòu)、粗糙界3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4

　　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

　　應力-應變曲線、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、滑移的臨界分切應力、硬位向、軟位向、取向因子、影響臨界分切應力的因素、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，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

　　第二部分：金屬塑性變形原理

　?、?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)?？粕究茖W生而實施的入學考試課程。

　　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和力學等方面所遵循的基礎(chǔ)和規(guī)律。其目的在于科學地、系統(tǒng)地闡明這些基礎(chǔ)和規(guī)律，為學習后續(xù)的工藝課程作理論準備，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生應掌握金屬塑性力學的基礎(chǔ)知識，即掌握金屬塑性變形體內(nèi)的應力場、應變場、應力-應變之間關(guān)系、塑性變形時的力學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。

　?、?知識要點與考核要求

　　一、金屬塑性加工的力學和熱力學條件

　　1. 知識范圍

　　塑性加工中工件所受的外力、內(nèi)力、應力、應力狀態(tài)、應力圖示、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)力和應力的概念。

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

　　(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

　　中的應變速率。

　　(5)掌握金屬塑性加工變形時的熱力學條件。

　　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、動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復、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、動態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復、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，為何晶粒愈細，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、基本應力、附加應力、殘余應力、工作應力、變形及應力不均勻分布的原因、變形及應力不均勻分布所引起的后果、減小或消除殘余應力的措施。

　　2. 考核要求

　　(1)掌握研究變形分布的方法。

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

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

　　(4)掌握變形及應力不均勻分布的后果。

　　(5)掌握減小或消除殘余應力的措施。

　　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，了解細晶超塑性的特征、細晶超塑性變形的機制和超塑性在金屬加工方面的應用。

　　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、應力應變狀態(tài)分析

　　1. 知識范圍

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

　　2. 考核要求

　　(1)掌握一點處應力狀態(tài)的各種分析方法和表示方法，常用公式。

　　(2)理解球應力分量和偏差應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過程。

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

　　(5)了解等效應力與等效應變方程。

　　(6)掌握平面變形的幾何方程，應力關(guān)系。

　　十、工程法及其應用

　　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過程。

　　十一、滑移線場理論及其應用

　　1. 知識范圍

　　滑移線、滑移線場、Henchy 應力方程、滑移線場的幾何性質(zhì)、應力邊界條件、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 應力方程的用法。

　　(3)掌握滑移線的幾何性質(zhì)，四種應力邊界條件的特點。

　　(4)會利用滑移線理論計算點的應力狀態(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式。

　　(2)了解上界定理的應用。