靠前部分:金屬材料和熱處理

一、課程介紹

一、內(nèi)容概述及要求

金屬材料與熱處理考試是招收冶金工程專業(yè)本科生的入學考試。為了體現(xiàn)冶金工程專業(yè)對冶金工程專業(yè)學生入學時應具備的金相學知識和能力的要求，金屬材料與熱處理考試分為金相學基礎部分和熱處理原理部分兩部分，考試結構主要集中在金相學基礎部分。

參加金屬材料與熱處理考試的考生應了解《金屬材料與熱處理》中八個部分的基本概念和理論:金屬的晶體結構、純金屬的結晶、二元合金的相結構和結晶、鐵碳合金、金屬與合金的塑性變形、金屬與合金的回復與再結晶、鋼的擴散與熱處理原理。掌握學習以上部分的基本方法；能運用基礎知識分析解決一些簡單的實際問題。冶金考試主要是為了考試考生對金相學基礎知識的掌握情況，以及對一些簡單實際問題的分析和考查。

二、考試形式和考試結構

考試采用閉卷和筆試的形式，滿分150分，考試時間75分鐘。

試卷包括空題、選擇題、簡答題和綜合題。答案都在答題卡上回答了。

空題填40分，選擇題填40分，簡答題填50分，綜合題填20分。

二.知識要點和評估要求

一.導言

1.知識范圍

金屬學的研究對象和方法，金屬結構的基本輪廓(晶粒、晶界、亞晶粒和晶體結構)，金屬材料的力學性能(強度、硬度、塑性和韌性)。

2.評估要求

(1)金屬和合金的區(qū)別；

(2)金屬材料的力學性能如何？

(3)金屬材料的強化機制。

第二，金屬和合金的固態(tài)結構

1.知識范圍

本章主要討論金屬和合金的晶體結構和結構缺陷，是重點章節(jié)之一。本章包含了金相學中最基本的理論和概念，是學好這門課程的基礎。

結晶學基礎部分要掌握雙原子相互作用模型，晶體與非晶，晶體結構與空晶格，晶胞，晶格，14種空晶格，七大晶系，晶面指數(shù)與取向指數(shù)，晶帶與晶帶軸。

在純金屬的晶體結構中，要掌握典型金屬的晶體結構(體心立方、面心立方、密排六方)、晶體中原子的堆積、晶體結構中的間隙、原子半徑、多晶型、單晶的各向異性、多晶的各向同性，了解亞金屬和鑭系金屬的晶體結構。

晶體缺陷部分要掌握點缺陷，包括空位置和間隙原子，點缺陷的平衡濃度和點缺陷的運動；位錯包括邊緣位錯、螺旋位錯、伯努利環(huán)和伯努利矢量。界面包括晶界、大角度晶界和小角度晶界、亞晶界和相界、界面能和堆垛層錯。

固體合金的相結構要掌握固溶體，包括固溶體的晶體結構、置換固溶體及其溶解度、間隙固溶體、有序固溶體和固溶體的微觀不均勻性；中間相包括中間相、正常價化合物、電子化合物、間隙相和間隙化合物的特征和分類。

2.評估要求

(1)金屬的結合鍵和結合能。

(2)固體物質(zhì)(晶態(tài)和非晶態(tài))的分類，空與三種典型金屬晶體結構(原子序數(shù)、配位數(shù)、原子半徑、密堆積面、密堆積方向)之間晶格和晶體結構的區(qū)別。給定晶面指數(shù)和取向指數(shù)，將畫出晶胞中的取向和平面(不考慮負號)。

(3)晶體缺陷:點、線、面缺陷。了解什么是點缺陷，線缺陷主要是位錯，位錯分為螺型和刃型，它們與伯努利矢量的關系，表面缺陷是什么。

(4)結構和相的概念，固溶體和金屬化合物的定義和分類。

第三，純金屬的結晶

1.知識范圍

金屬結晶的基本規(guī)律，即成核和生長過程。金屬凝固的基本過程要掌握過冷現(xiàn)象和過冷度、形核和長大、潛伏期。液態(tài)金屬的微觀結構，了解液態(tài)金屬的性質(zhì)、熔化過程中的體積變化、熔化潛熱和熔化熵。主相波動、相波動大小、過冷度和結晶潛熱。純金屬凝固的熱力學條件應掌握自由能-溫度曲線

2.評估要求

(1)結晶條件必須過冷，過冷度的概念和結晶的微觀過程(成核和生長)；

(2)結晶的驅(qū)動力和阻力，成核的基礎；

(3)液態(tài)金屬的結構；

(4)粒度控制(過冷、變質(zhì)、振動和攪拌的控制)；

(5)鑄錠三晶區(qū)的形成原因。

二元合金相圖

1.知識范圍

相平衡和相平衡圖的基本概念和相規(guī)律；二元相圖的基本類型、杠桿定律及其在相圖中的應用；理解三元合金相圖。理解構件、階段、組織、階段構成、組織構成的基本概念；掌握均相晶體、共晶相圖和包晶相圖，分析典型合金的結晶過程，利用杠桿定律掌握相圖中相組成與性能的關系。

2.評估要求

(1)相律和杠桿律；

(2)成分過冷的概念、成分過冷對晶體生長形狀和鑄錠結構的影響、晶內(nèi)偏析及解決方法；

(3)熟悉均相圖、共晶相圖和共析相圖。

動詞 （verb的縮寫）鐵碳相圖

1.知識范圍

典型合金的Fe-Fe3C相圖和平衡結晶過程。掌握鐵碳合金的基本相和結構，建立合金成分、結構、性能和用途之間的關系；能夠繪制Fe-Fe3C相圖，掌握其點、線、面的物理意義。掌握鐵碳相圖可以分析鐵碳合金在緩慢冷卻過程中的結構變化，并可以應用杠桿定律計算合金的結構成分和相成分的相對量。

2.評估要求

(1)鐵碳合金的成分和基本相；

(2)鐵碳相圖分析；

(3)鐵碳合金的平衡結晶過程及顯微組織；

(4)碳含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。

不及物動詞金屬和合金中的擴散

1.知識范圍

分析了擴散的宏觀規(guī)律、微觀機理，給出了固體擴散的實驗規(guī)律和實際應用。內(nèi)容是擴散方程，包括擴散靠前方程、擴散第二方程、擴散第二方程的解及其應用實例；原子運動和擴散，包括擴散機制和擴散活化能；了解反應擴散；影響擴散的因素包括溫度、固溶體類型、晶體結構和合金元素。

2.評估要求

(1)固體金屬的擴散機理、擴散條件和分類；

(2)影響擴散的因素。

七.金屬和合金的變形

1.知識范圍

應力-應變曲線和金屬變形的三個階段。金屬的彈性變形:彈性變形的特征及彈性模量和彈性變形的微觀解釋。掌握單晶的塑性變形:滑移和滑移系、滑移帶、滑移面、滑移方向、滑移的臨界剪應力、硬取向、軟取向、取向因子、影響臨界剪應力的因素、滑移過程中晶面的旋轉和方向等。孿晶和扭結:孿晶變形，其特征和扭結。了解多晶體的塑性變形:多晶體塑性變形、不均勻變形、協(xié)調(diào)變形、晶界強化、位錯堆積的特點，多晶體的屈服強度高于單晶。金屬塑性變形后的組織與性能:塑性變形對金屬結構、組織、變形織構、亞結構的影響，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.評估要求

(1)基本塑性變形模式，金屬和合金的滑移和孿晶概念；

(2)三種常見金屬的滑移系、面心立方結構和體心立方結構的塑性比較；

(3)多晶體的塑性變形特征、細晶強化和加工硬化機理。

八.恢復和重結晶

1.知識范圍

金屬或合金在加熱變形后的組織和性能變化，即回復、再結晶和再結晶后的晶粒長大。掌握變形金屬在加熱過程中微觀組織轉變的基本規(guī)律，了解回復和再結晶對金屬微觀組織和性能的影響，明確熱加工的概念。

2.評估要求

(1)變形金屬和合金在退火過程中三個階段的顯微組織和力學性能的變化；

(2)再結晶、二次再結晶和熱加工的定義。

九.鋼的熱處理原理

1.知識范圍

鋼的熱處理原理。特別是根據(jù)鐵碳相圖選擇鋼的加熱溫度，用C曲線確定過冷奧氏體轉變的組織和性能特征。掌握鋼熱處理的基本原理，用C曲線分析過冷奧氏體轉變產(chǎn)物的組織和性能。

2.評估要求

(1)普通熱處理的分類；

(2)珠光體、貝氏體、馬氏體的分類和顯微組織，屬于哪種固相轉變；

(3)調(diào)質(zhì)處理的定義及回火索氏體與索氏體的區(qū)別。

第二部分:鋼鐵冶金概論

一、課程介紹

一、內(nèi)容概述及要求

本課程為冶金工程專業(yè)課程。通過對本課程教學內(nèi)容的學習，要求學生充分了解現(xiàn)代燒結工藝和球團工藝，掌握現(xiàn)代高爐生產(chǎn)工藝和冶煉工藝的特點和發(fā)展趨勢，掌握燒結礦和燒結礦的成礦機理和特征，熟悉高爐氧化鐵的還原過程和高爐生鐵和爐渣的形成過程，正確計算高爐工藝，掌握高爐強化冶煉的主要技術手段和相應的基本原理。掌握頂吹轉爐煉鋼工藝、頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼工藝、電爐煉鋼工藝、爐外精煉和連鑄工藝的基本理論和工藝。

二、考試形式和試卷結構

考試采用閉卷和筆試的形式，滿分150分，考試時間75分鐘。

試卷包括名詞解釋、填空空題、選擇題和簡答題。要寫單詞解釋名詞；填空時寫單詞或符號；選擇題是有四個選項的單項選擇題；為簡短的回答寫一個書面解釋。

名詞解釋題中有10個小問題，每個小問題5分；填寫10 空題，每空得2分；選擇題有10道小題，每道2分；簡答60分。

二.知識要點和評估要求

一.導言

(一)冶金的基本概念

1.知識范圍

冶金學，冶金學，萃取冶金學，物理冶金學，金屬分類，普通冶金學方法，主要冶金學過程。

2.評估要求

(1)掌握冶金、冶金、萃取冶金和物理冶金的概念；

(2)了解金屬的分類；

(3)掌握常用的冶煉方法；

(4)了解主要冶金工藝。

(二)鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位

1.知識范圍

鋼鐵工業(yè)發(fā)展的條件，鋼鐵之所以成為各種機械設備、建筑、土木等部門的基本材料。

2.評估要求

(1)了解鋼鐵工業(yè)發(fā)展的條件；

(2)了解鋼材成為各種機械設備、建筑、土木等部門的基本材料的原因。

(三)冶金工業(yè)的發(fā)展趨勢

1.知識范圍

鋼鐵工業(yè)發(fā)展趨勢。

2.評估要求

了解鋼鐵行業(yè)發(fā)展趨勢。

二.高爐煉鐵

(1)鐵礦石

1.知識范圍

鐵礦石及其分類，高爐冶煉對鐵礦石的要求，礦石入爐前的準備，以及其他含鐵原料。

2.評估要求

(1)了解礦物和礦石的基本概念，掌握常用鐵礦石的種類和特性。掌握鐵礦石的品位，了解鐵礦石中常見的脈石成分，了解鐵礦石中常見的有害雜質(zhì)及其影響。掌握鐵礦石還原性、熔融性、機械強度、粒度、孔隙率等概念和要求；

(2)了解鐵礦石的破碎、篩分、分級、配礦和焙燒，了解常用的選礦方法，掌握粉礦團聚的方法，掌握燒結法的概念、工藝、設備和技術指標，掌握球團礦生產(chǎn)工藝、流程、設備和參數(shù)。了解其他含鐵原料的種類。

(2)通量

1.知識范圍

熔劑在高爐冶煉中的作用，高爐用熔劑的種類，高爐冶煉對熔劑的質(zhì)量要求。

2.評估要求

(1)掌握熔劑在高爐冶煉中的作用；

(2)掌握高爐常用熔劑的種類；

(3)了解高爐冶煉對熔劑的質(zhì)量要求。

(3)高爐燃料

1.知識范圍

焦炭在高爐冶煉中的作用，高爐冶煉對燃料質(zhì)量的要求，煉焦生產(chǎn)。

2.評估要求

(1)掌握焦炭在高爐冶煉中的作用；

(2)掌握焦炭質(zhì)量的影響因素和要求，掌握焦炭的理化性質(zhì)；

(3)了解煉焦生產(chǎn)工藝。

(四)高爐冶煉產(chǎn)品及經(jīng)濟技術指標

1.知識范圍

高爐產(chǎn)品、高爐冶煉經(jīng)濟技術指標。

2.評估要求

(1)掌握高爐煉鐵生產(chǎn)的主要產(chǎn)品和副產(chǎn)品；

(2)掌握高爐冶煉的技術經(jīng)濟指標:高爐有效容積利用系數(shù)、焦比、冶煉強度、生鐵合格率、富氧率、生鐵成本、爐齡等。

(5)高爐冶煉的基本原理

1.知識范圍

氧化鐵還原的基本原理，氧化鐵的還原，非鐵元素的還原，爐膛內(nèi)燃料的燃燒，氣體的運動和變化，高爐爐渣，爐渣脫硫，高爐強化冶煉。

2.評估要求

(1)掌握氧化鐵的直接還原和間接還原；

(2)了解有色元素的還原；

(3)掌握爐膛內(nèi)的燃燒反應；

(4)掌握爐料的運動和降低爐料的條件，了解氣體的運動和溫度、壓力的變化；

(5)掌握高爐渣的組成和物理性質(zhì)，了解爐渣的脫硫機理；

(6)掌握強化高爐冶煉的措施。

(6)高爐及其輔助設備

1.知識范圍

高爐內(nèi)模、高爐爐體結構、高爐輔助設備。

2.評估要求

(1)掌握高爐類型的結構和特點；

(2)掌握高爐爐體結構的組成；

(3)掌握高爐輔助設備:裝料設備、送風設備、除塵設備、噴油設備、渣鐵處理設備等。

(7)鐵水預處理

1.知識范圍

鐵水脫硅、鐵水脫硫、鐵水脫磷。

2.評估要求

掌握鐵水脫硅、脫硫、脫磷的特點和工藝。

三.轉爐煉鋼

(1)概述

1.知識范圍

鋼鐵的區(qū)別，煉鋼的基本任務，現(xiàn)代煉鋼的方法和趨勢。

2.評估要求

掌握鋼鐵的區(qū)別，掌握煉鋼的基本任務，了解煉鋼方法和發(fā)展。

(2)煉鋼的基本原理

1.知識范圍

鋼水的物理性質(zhì)，爐渣的物理化學性質(zhì)，硅和錳的氧化還原，碳的氧化，鋼水的脫磷脫硫，鋼水的脫氣和去除夾雜物。

2.評估要求

(1)了解鋼的密度、熔點、粘度和表面張力；

(2)掌握爐渣的優(yōu)缺點及其來源，掌握爐渣的堿度、氧化性和粘度；

(3)了解硅和錳的氧化還原反應；

(4)掌握碳氧反應的作用和形式，氧過剩的原因和脫碳速度的確定；

(5)了解鋼水脫磷反應；

(6)了解鋼水脫硫反應；

(7)掌握鋼水脫氧方法、脫氧劑和脫氧反應步驟。

(3)煉鋼原料

1.知識范圍

金屬材料、非金屬材料、氧化劑。

2.評估要求

(1)掌握煉鋼金屬材料、鐵水、廢鋼的要求，金屬材料的種類和要求；

(2)掌握煉鋼常用的非金屬材料；

(3)了解煉鋼常用的氧化劑。

(4)氧氣轉爐煉鋼的基本工藝

1.知識范圍

氧氣頂吹轉爐煉鋼工藝及其特點

2.評估要求

(1)掌握氧氣頂吹轉爐的結構和主要設備，轉爐的爐襯、爐型和容量比，轉爐的輔助設備，煙氣回收和處理的特點和方法，氧氣頂吹轉爐煉鋼車間的特點，氧氣頂吹的特點和冶金特點，氧氣頂吹轉爐的冶煉工藝；

(2)掌握氧氣頂吹轉爐煉鋼的優(yōu)缺點。

(5)其他氧氣轉爐煉鋼方法

1.知識范圍

底吹氧氣轉爐煉鋼工藝，頂?shù)讖痛笛鯕廪D爐工藝。

2.評估要求

掌握底吹轉爐的設備和冶金特性，了解頂?shù)讖痛笛鯕廪D爐的類型和冶金特性，掌握濺渣護爐技術。

四.電爐煉鋼

(一)電弧爐及其附屬設備

1.知識范圍

電弧爐的主要結構和輔助設備。

2.評估要求

掌握電弧爐的主要結構和輔助設備。

(2)電弧爐煉鋼工藝

1.知識范圍

電弧爐煉鋼工藝。

2.評估要求

掌握電弧爐煉鋼各階段的任務和特點。

(3)電爐煉鋼新技術

1.知識范圍

大型電爐容量和超高功率電爐、偏心底出鋼電弧爐、DC電弧爐、鐵水強化冶煉和熱裝技術。

2.評估要求

了解電爐煉鋼新技術，掌握電爐強化冶煉技術的內(nèi)容。

動詞 （verb的縮寫）爐外精煉

(1)鋼水的真實空處理

1.知識范圍

true 空處理的功能和方法。

2.評估要求

掌握鋼水真空處理的效果，了解常用的鋼水真空處理方法。

(2)鋼包吹氬

1.知識范圍

鋼包吹氬的工作原理、作用及效果。

2.評估要求

掌握鋼包吹氬的工作原理、作用和效果。

(3)電弧加熱鋼包精煉法

1.知識范圍

電弧加熱的優(yōu)點及常用加熱方法。

2.評估要求

掌握電弧加熱的優(yōu)點，知道常用的加熱方法。

(4)噴粉精煉法

1.知識范圍

常見粉末及其作用。

2.評估要求

掌握噴粉常用的粉末以及噴粉的作用。

不及物動詞連續(xù)鑄鋼

1.知識范圍

連鑄用鋼的概念及優(yōu)勢、連鑄機的類型、連鑄生產(chǎn)的主要經(jīng)濟技術指標、連鑄機的主要設備、連鑄工藝及操作、鋼水的保護性澆鑄、連鑄坯的缺陷及連鑄技術的發(fā)展趨勢。

2.評估要求

掌握連鑄用鋼的概念和優(yōu)點，常用連鑄機的類型，連鑄生產(chǎn)的主要經(jīng)濟技術指標，連鑄機的主要設備，連鑄的工藝和操作，鋼水的保護澆注，連鑄坯的缺陷和連鑄技術的發(fā)展趨勢。

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