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(xué)考試。為了體現(xiàn)冶金工程專業(yè)對冶金工程專業(yè)學(xué)生入學(xué)時應(yīng)具備的金相學(xué)知識和能力的要求，金屬材料與熱處理考試分為金相學(xué)基礎(chǔ)部分和熱處理原理部分兩部分，考試結(jié)構(gòu)主要集中在金相學(xué)基礎(chǔ)部分。

參加金屬材料與熱處理考試的考生應(yīng)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(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶、二元合金的相結(jié)構(gòu)和結(jié)晶、鐵碳合金、金屬與合金的塑性變形、金屬與合金的回復(fù)與再結(jié)晶、鋼的擴(kuò)散與熱處理原理。掌握學(xué)習(xí)以上部分的基本方法；能運用基礎(chǔ)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(xué)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)

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(dǎo)言

1.知識范圍

金屬學(xué)的研究對象和方法，金屬結(jié)構(gòu)的基本輪廓(晶粒、晶界、亞晶粒和晶體結(jié)構(gòu))，金屬材料的力學(xué)性能(強(qiáng)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(xué)性能如何？

(3)金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制。

第二，金屬和合金的固態(tài)結(jié)構(gòu)

1.知識范圍

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

結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)部分要掌握雙原子相互作用模型，晶體與非晶，晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，要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)、晶體中原子的堆積、晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)要掌握固溶體，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(jié)合鍵和結(jié)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(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)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(fù)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(guān)系，表面缺陷是什么。

(4)結(jié)構(gòu)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(jié)晶

1.知識范圍

金屬結(jié)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(jié)構(gòu)，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(jié)晶潛熱。純金屬凝固的熱力學(xué)條件應(yīng)掌握自由能-溫度曲線

2.評估要求

(1)結(jié)晶條件必須過冷，過冷度的概念和結(jié)晶的微觀過程(成核和生長)；

(2)結(jié)晶的驅(qū)動力和阻力，成核的基礎(chǔ)；

(3)液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)；

(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(yīng)用；理解三元合金相圖。理解構(gòu)件、階段、組織、階段構(gòu)成、組織構(gòu)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(jié)晶過程，利用杠桿定律了解相圖中相組成與性能的關(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)晶過程。掌握鐵碳合金的基本相和結(jié)構(gòu)，建立合金成分、結(jié)構(gòu)、性能和用途之間的關(guān)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(jié)構(gòu)變化，并可以應(yīng)用杠桿定律計算合金的結(jié)構(gòu)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(jié)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(kuò)散

1.知識范圍

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

2.評估要求

(1)固體金屬的擴(kuò)散機(jī)理、擴(kuò)散條件和分類；

(2)影響擴(kuò)散的因素。

七.金屬和合金的變形

1.知識范圍

應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)力、硬取向、軟取向、取向因子、影響臨界剪應(yīng)力的因素、滑移過程中晶面的旋轉(zhuǎn)和方向等。孿晶和扭結(jié):孿晶變形，其特征和扭結(jié)。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(qiáng)化、位錯堆積的特點，多晶體的屈服強(qiáng)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(jié)構(gòu)、組織、變形織構(gòu)、亞結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)和體心立方結(jié)構(gòu)的塑性比較；

(3)多晶體的塑性變形特征、細(xì)晶強(qiáng)化和加工硬化機(jī)理。

八.恢復(fù)和重結(jié)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(fù)、再結(jié)晶和再結(jié)晶后的晶粒長大。掌握變形金屬在加熱過程中微觀組織轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律，了解回復(fù)和再結(jié)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(xué)性能的變化；

(2)再結(jié)晶、二次再結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生充分了解現(xiàn)代燒結(jié)工藝和球團(tuán)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(jié)礦和燒結(jié)礦的成礦機(jī)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(qiáng)化冶煉的主要技術(shù)手段和相應(yīng)的基本原理。掌握頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)

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(dǎo)言

(一)冶金的基本概念

1.知識范圍

冶金學(xué)，冶金學(xué)，萃取冶金學(xué)，物理冶金學(xué)，金屬分類，普通冶金學(xué)方法，主要冶金學(xué)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(jì)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(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)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(zhǔn)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(jī)械強(qiáng)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(tuán)聚的方法，掌握燒結(jié)法的概念、工藝、設(shè)備和技術(shù)指標(biāo)，掌握球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝、流程、設(shè)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(jì)技術(shù)指標(biāo)

1.知識范圍

高爐產(chǎn)品、高爐冶煉經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):高爐有效容積利用系數(shù)、焦比、冶煉強(qiáng)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(qiáng)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(yīng)；

(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(jī)理；

(6)掌握強(qiáng)化高爐冶煉的措施。

(6)高爐及其輔助設(shè)備

1.知識范圍

高爐內(nèi)模、高爐爐體結(jié)構(gòu)、高爐輔助設(shè)備。

2.評估要求

(1)掌握高爐類型的結(jié)構(gòu)和特點；

(2)掌握高爐爐體結(jié)構(gòu)的組成；

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

(7)鐵水預(yù)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(zhuǎn)爐煉鋼

(1)概述

1.知識范圍

鋼鐵的區(qū)別，煉鋼的基本任務(wù)，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(wù)，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(xué)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(yīng)；

(4)掌握碳氧反應(yīng)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(yīng)；

(6)了解鋼水脫硫反應(yīng)；

(7)掌握鋼水脫氧方法、脫氧劑和脫氧反應(yīng)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(zhuǎn)爐煉鋼的基本工藝

1.知識范圍

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及其特點

2.評估要求

(1)掌握氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)和主要設(shè)備，轉(zhuǎn)爐的爐襯、爐型和容量比，轉(zhuǎn)爐的輔助設(shè)備，煙氣回收和處理的特點和方法，氧氣頂吹轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐的冶煉工藝；

(2)掌握氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)缺點。

(5)其他氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼方法

1.知識范圍

底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐工藝。

2.評估要求

掌握底吹轉(zhuǎn)爐的設(shè)備和冶金特性，了解頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐的類型和冶金特性，掌握濺渣護(hù)爐技術(shù)。

四.電爐煉鋼

(一)電弧爐及其附屬設(shè)備

1.知識范圍

電弧爐的主要結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備。

2.評估要求

掌握電弧爐的主要結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)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(wù)和特點。

(3)電爐煉鋼新技術(shù)

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(qiáng)化冶煉和熱裝技術(shù)。

2.評估要求

了解電爐煉鋼新技術(shù)，掌握電爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)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(jī)的類型、連鑄生產(chǎn)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、連鑄機(jī)的主要設(shè)備、連鑄工藝及操作、鋼水的保護(hù)性澆鑄、連鑄坯的缺陷及連鑄技術(shù)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(jī)的類型，連鑄生產(chǎn)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，連鑄機(jī)的主要設(shè)備，連鑄的工藝和操作，鋼水的保護(hù)澆注，連鑄坯的缺陷和連鑄技術(shù)的發(fā)展趨勢。

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