靠前部分:金属材料和热处理

一、课程介绍

一、内容概述及要求

金属材料与热处理考试是招收冶金工程专业本科生的入学考试。为了体现冶金工程专业对冶金工程专业学生入学时应具备的金相学知识和能力的要求，金属材料与热处理考试分为金相学基础部分和热处理原理部分两部分，考试结构主要集中在金相学基础部分。

参加金属材料与热处理考试的考生应了解《金属材料与热处理》中八个部分的基本概念和理论:金属的晶体结构、纯金属的结晶、二元合金的相结构和结晶、铁碳合金、金属与合金的塑性变形、金属与合金的回复与再结晶、钢的扩散与热处理原理。掌握学习以上部分的基本方法；能运用基础知识分析解决一些简单的实际问题。冶金考试主要是为了考试考生对金相学基础知识的掌握情况，以及对一些简单实际问题的分析和考查。

二、考试形式和考试结构

考试采用闭卷和笔试的形式，满分150分，考试时间75分钟。

试卷包括空题、选择题、简答题和综合题。答案都在答题卡上回答了。

空题填40分，选择题填40分，简答题填50分，综合题填20分。

二.知识要点和评估要求

一.导言

1.知识范围

金属学的研究对象和方法，金属结构的基本轮廓(晶粒、晶界、亚晶粒和晶体结构)，金属材料的力学性能(强度、硬度、塑性和韧性)。

2.评估要求

(1)金属和合金的区别；

(2)金属材料的力学性能如何？

(3)金属材料的强化机制。

第二，金属和合金的固态结构

1.知识范围

本章主要讨论金属和合金的晶体结构和结构缺陷，是重点章节之一。本章包含了金相学中最基本的理论和概念，是学好这门课程的基础。

结晶学基础部分要掌握双原子相互作用模型，晶体与非晶，晶体结构与空晶格，晶胞，晶格，14种空晶格，七大晶系，晶面指数与取向指数，晶带与晶带轴。

在纯金属的晶体结构中，要掌握典型金属的晶体结构(体心立方、面心立方、密排六方)、晶体中原子的堆积、晶体结构中的间隙、原子半径、多晶型、单晶的各向异性、多晶的各向同性，了解亚金属和镧系金属的晶体结构。

晶体缺陷部分要掌握点缺陷，包括空位置和间隙原子，点缺陷的平衡浓度和点缺陷的运动；位错包括边缘位错、螺旋位错、伯努利环和伯努利矢量。界面包括晶界、大角度晶界和小角度晶界、亚晶界和相界、界面能和堆垛层错。

固体合金的相结构要掌握固溶体，包括固溶体的晶体结构、置换固溶体及其溶解度、间隙固溶体、有序固溶体和固溶体的微观不均匀性；中间相包括中间相、正常价化合物、电子化合物、间隙相和间隙化合物的特征和分类。

2.评估要求

(1)金属的结合键和结合能。

(2)固体物质(晶态和非晶态)的分类，空与三种典型金属晶体结构(原子序数、配位数、原子半径、密堆积面、密堆积方向)之间晶格和晶体结构的区别。给定晶面指数和取向指数，将画出晶胞中的取向和平面(不考虑负号)。

(3)晶体缺陷:点、线、面缺陷。了解什么是点缺陷，线缺陷主要是位错，位错分为螺型和刃型，它们与伯努利矢量的关系，表面缺陷是什么。

(4)结构和相的概念，固溶体和金属化合物的定义和分类。

第三，纯金属的结晶

1.知识范围

金属结晶的基本规律，即成核和生长过程。金属凝固的基本过程要掌握过冷现象和过冷度、形核和长大、潜伏期。液态金属的微观结构，了解液态金属的性质、熔化过程中的体积变化、熔化潜热和熔化熵。主相波动、相波动大小、过冷度和结晶潜热。纯金属凝固的热力学条件应掌握自由能-温度曲线

2.评估要求

(1)结晶条件必须过冷，过冷度的概念和结晶的微观过程(成核和生长)；

(2)结晶的驱动力和阻力，成核的基础；

(3)液态金属的结构；

(4)粒度控制(过冷、变质、振动和搅拌的控制)；

(5)铸锭三晶区的形成原因。

二元合金相图

1.知识范围

相平衡和相平衡图的基本概念和相规律；二元相图的基本类型、杠杆定律及其在相图中的应用；理解三元合金相图。理解构件、阶段、组织、阶段构成、组织构成的基本概念；掌握均相晶体、共晶相图和包晶相图，分析典型合金的结晶过程，利用杠杆定律了解相图中相组成与性能的关系。

2.评估要求

(1)相律和杠杆律；

(2)成分过冷的概念、成分过冷对晶体生长形状和铸锭结构的影响、晶内偏析及解决方法；

(3)熟悉均相图、共晶相图和共析相图。

动词 （verb的缩写）铁碳相图

1.知识范围

典型合金的Fe-Fe3C相图和平衡结晶过程。掌握铁碳合金的基本相和结构，建立合金成分、结构、性能和用途之间的关系；能够绘制Fe-Fe3C相图，掌握其点、线、面的物理意义。掌握铁碳相图可以分析铁碳合金在缓慢冷却过程中的结构变化，并可以应用杠杆定律计算合金的结构成分和相成分的相对量。

2.评估要求

(1)铁碳合金的成分和基本相；

(2)铁碳相图分析；

(3)铁碳合金的平衡结晶过程及显微组织；

(4)碳含量对铁碳合金平衡组织和性能的影响；

(5)钢中的杂质元素。

不及物动词金属和合金中的扩散

1.知识范围

分析了扩散的宏观规律、微观机理，给出了固体扩散的实验规律和实际应用。内容是扩散方程，包括扩散靠前方程、扩散第二方程、扩散第二方程的解及其应用实例；原子运动和扩散，包括扩散机制和扩散活化能；了解反应扩散；影响扩散的因素包括温度、固溶体类型、晶体结构和合金元素。

2.评估要求

(1)固体金属的扩散机理、扩散条件和分类；

(2)影响扩散的因素。

七.金属和合金的变形

1.知识范围

应力-应变曲线和金属变形的三个阶段。金属的弹性变形:弹性变形的特征及弹性模量和弹性变形的微观解释。掌握单晶的塑性变形:滑移和滑移系、滑移带、滑移面、滑移方向、滑移的临界剪应力、硬取向、软取向、取向因子、影响临界剪应力的因素、滑移过程中晶面的旋转和方向等。孪晶和扭结:孪晶变形，其特征和扭结。了解多晶体的塑性变形:多晶体塑性变形、不均匀变形、协调变形、晶界强化、位错堆积的特点，多晶体的屈服强度高于单晶。金属塑性变形后的组织与性能:塑性变形对金属结构、组织、变形织构、亚结构的影响，塑性变形后金属性能的变化，加工硬化及其微观解释，择优取向，残余应力。

2.评估要求

(1)基本塑性变形模式，金属和合金的滑移和孪晶概念；

(2)三种常见金属的滑移系、面心立方结构和体心立方结构的塑性比较；

(3)多晶体的塑性变形特征、细晶强化和加工硬化机理。

八.恢复和重结晶

1.知识范围

金属或合金在加热变形后的组织和性能变化，即回复、再结晶和再结晶后的晶粒长大。掌握变形金属在加热过程中微观组织转变的基本规律，了解回复和再结晶对金属微观组织和性能的影响，明确热加工的概念。

2.评估要求

(1)变形金属和合金在退火过程中三个阶段的显微组织和力学性能的变化；

(2)再结晶、二次再结晶和热加工的定义。

九.钢的热处理原理

1.知识范围

钢的热处理原理。特别是根据铁碳相图选择钢的加热温度，用C曲线确定过冷奥氏体转变的组织和性能特征。掌握钢热处理的基本原理，用C曲线分析过冷奥氏体转变产物的组织和性能。

2.评估要求

(1)普通热处理的分类；

(2)珠光体、贝氏体、马氏体的分类和显微组织，属于哪种固相转变；

(3)调质处理的定义及回火索氏体与索氏体的区别。

第二部分:钢铁冶金概论

一、课程介绍

一、内容概述及要求

本课程为冶金工程专业课程。通过对本课程教学内容的学习，要求学生充分了解现代烧结工艺和球团工艺，掌握现代高炉生产工艺和冶炼工艺的特点和发展趋势，掌握烧结矿和烧结矿的成矿机理和特征，熟悉高炉氧化铁的还原过程和高炉生铁和炉渣的形成过程，正确计算高炉工艺，掌握高炉强化冶炼的主要技术手段和相应的基本原理。掌握顶吹转炉炼钢工艺、顶底复吹转炉炼钢工艺、电炉炼钢工艺、炉外精炼和连铸工艺的基本理论和工艺。

二、考试形式和试卷结构

考试采用闭卷和笔试的形式，满分150分，考试时间75分钟。

试卷包括名词解释、填空空题、选择题和简答题。要写单词解释名词；填空时写单词或符号；选择题是有四个选项的单项选择题；为简短的回答写一个书面解释。

名词解释题中有10个小问题，每个小问题5分；填写10 空题，每空得2分；选择题有10道小题，每道2分；简答60分。

二.知识要点和评估要求

一.导言

(一)冶金的基本概念

1.知识范围

冶金学，冶金学，萃取冶金学，物理冶金学，金属分类，普通冶金学方法，主要冶金学过程。

2.评估要求

(1)掌握冶金、冶金、萃取冶金和物理冶金的概念；

(2)了解金属的分类；

(3)掌握常用的冶炼方法；

(4)了解主要冶金工艺。

(二)钢铁工业在国民经济中的地位

1.知识范围

钢铁工业发展的条件，钢铁之所以成为各种机械设备、建筑、土木等部门的基本材料。

2.评估要求

(1)了解钢铁工业发展的条件；

(2)了解钢材成为各种机械设备、建筑、土木等部门的基本材料的原因。

(三)冶金工业的发展趋势

1.知识范围

钢铁工业发展趋势。

2.评估要求

了解钢铁行业发展趋势。

二.高炉炼铁

(1)铁矿石

1.知识范围

铁矿石及其分类，高炉冶炼对铁矿石的要求，矿石入炉前的准备，以及其他含铁原料。

2.评估要求

(1)了解矿物和矿石的基本概念，掌握常用铁矿石的种类和特性。掌握铁矿石的品位，了解铁矿石中常见的脉石成分，了解铁矿石中常见的有害杂质及其影响。掌握铁矿石还原性、熔融性、机械强度、粒度、孔隙率等概念和要求；

(2)了解铁矿石的破碎、筛分、分级、配矿和焙烧，了解常用的选矿方法，掌握粉矿团聚的方法，掌握烧结法的概念、工艺、设备和技术指标，掌握球团矿生产工艺、流程、设备和参数。了解其他含铁原料的种类。

(2)通量

1.知识范围

熔剂在高炉冶炼中的作用，高炉用熔剂的种类，高炉冶炼对熔剂的质量要求。

2.评估要求

(1)掌握熔剂在高炉冶炼中的作用；

(2)掌握高炉常用熔剂的种类；

(3)了解高炉冶炼对熔剂的质量要求。

(3)高炉燃料

1.知识范围

焦炭在高炉冶炼中的作用，高炉冶炼对燃料质量的要求，炼焦生产。

2.评估要求

(1)掌握焦炭在高炉冶炼中的作用；

(2)掌握焦炭质量的影响因素和要求，掌握焦炭的理化性质；

(3)了解炼焦生产工艺。

(四)高炉冶炼产品及经济技术指标

1.知识范围

高炉产品、高炉冶炼经济技术指标。

2.评估要求

(1)掌握高炉炼铁生产的主要产品和副产品；

(2)掌握高炉冶炼的技术经济指标:高炉有效容积利用系数、焦比、冶炼强度、生铁合格率、富氧率、生铁成本、炉龄等。

(5)高炉冶炼的基本原理

1.知识范围

氧化铁还原的基本原理，氧化铁的还原，非铁元素的还原，炉膛内燃料的燃烧，气体的运动和变化，高炉炉渣，炉渣脱硫，高炉强化冶炼。

2.评估要求

(1)掌握氧化铁的直接还原和间接还原；

(2)了解有色元素的还原；

(3)掌握炉膛内的燃烧反应；

(4)掌握炉料的运动和降低炉料的条件，了解气体的运动和温度、压力的变化；

(5)掌握高炉渣的组成和物理性质，了解炉渣的脱硫机理；

(6)掌握强化高炉冶炼的措施。

(6)高炉及其辅助设备

1.知识范围

高炉内模、高炉炉体结构、高炉辅助设备。

2.评估要求

(1)掌握高炉类型的结构和特点；

(2)掌握高炉炉体结构的组成；

(3)掌握高炉辅助设备:装料设备、送风设备、除尘设备、喷油设备、渣铁处理设备等。

(7)铁水预处理

1.知识范围

铁水脱硅、铁水脱硫、铁水脱磷。

2.评估要求

掌握铁水脱硅、脱硫、脱磷的特点和工艺。

三.转炉炼钢

(1)概述

1.知识范围

钢铁的区别，炼钢的基本任务，现代炼钢的方法和趋势。

2.评估要求

掌握钢铁的区别，掌握炼钢的基本任务，了解炼钢方法和发展。

(2)炼钢的基本原理

1.知识范围

钢水的物理性质，炉渣的物理化学性质，硅和锰的氧化还原，碳的氧化，钢水的脱磷脱硫，钢水的脱气和去除夹杂物。

2.评估要求

(1)了解钢的密度、熔点、粘度和表面张力；

(2)掌握炉渣的优缺点及其来源，掌握炉渣的碱度、氧化性和粘度；

(3)了解硅和锰的氧化还原反应；

(4)掌握碳氧反应的作用和形式，氧过剩的原因和脱碳速度的确定；

(5)了解钢水脱磷反应；

(6)了解钢水脱硫反应；

(7)掌握钢水脱氧方法、脱氧剂和脱氧反应步骤。

(3)炼钢原料

1.知识范围

金属材料、非金属材料、氧化剂。

2.评估要求

(1)掌握炼钢金属材料、铁水、废钢的要求，金属材料的种类和要求；

(2)掌握炼钢常用的非金属材料；

(3)了解炼钢常用的氧化剂。

(4)氧气转炉炼钢的基本工艺

1.知识范围

氧气顶吹转炉炼钢工艺及其特点

2.评估要求

(1)掌握氧气顶吹转炉的结构和主要设备，转炉的炉衬、炉型和容量比，转炉的辅助设备，烟气回收和处理的特点和方法，氧气顶吹转炉炼钢车间的特点，氧气顶吹的特点和冶金特点，氧气顶吹转炉的冶炼工艺；

(2)掌握氧气顶吹转炉炼钢的优缺点。

(5)其他氧气转炉炼钢方法

1.知识范围

底吹氧气转炉炼钢工艺，顶底复吹氧气转炉工艺。

2.评估要求

掌握底吹转炉的设备和冶金特性，了解顶底复吹氧气转炉的类型和冶金特性，掌握溅渣护炉技术。

四.电炉炼钢

(一)电弧炉及其附属设备

1.知识范围

电弧炉的主要结构和辅助设备。

2.评估要求

掌握电弧炉的主要结构和辅助设备。

(2)电弧炉炼钢工艺

1.知识范围

电弧炉炼钢工艺。

2.评估要求

掌握电弧炉炼钢各阶段的任务和特点。

(3)电炉炼钢新技术

1.知识范围

大型电炉容量和超高功率电炉、偏心底出钢电弧炉、DC电弧炉、铁水强化冶炼和热装技术。

2.评估要求

了解电炉炼钢新技术，掌握电炉强化冶炼技术的内容。

动词 （verb的缩写）炉外精炼

(1)钢水的真实空处理

1.知识范围

true 空处理的功能和方法。

2.评估要求

掌握钢水真空处理的效果，了解常用的钢水真空处理方法。

(2)钢包吹氩

1.知识范围

钢包吹氩的工作原理、作用及效果。

2.评估要求

掌握钢包吹氩的工作原理、作用和效果。

(3)电弧加热钢包精炼法

1.知识范围

电弧加热的优点及常用加热方法。

2.评估要求

掌握电弧加热的优点，知道常用的加热方法。

(4)喷粉精炼法

1.知识范围

常见粉末及其作用。

2.评估要求

掌握喷粉常用的粉末以及喷粉的作用。

不及物动词连续铸钢

1.知识范围

连铸用钢的概念及优势、连铸机的类型、连铸生产的主要经济技术指标、连铸机的主要设备、连铸工艺及操作、钢水的保护性浇铸、连铸坯的缺陷及连铸技术的发展趋势。

2.评估要求

掌握连铸用钢的概念和优点，常用连铸机的类型，连铸生产的主要经济技术指标，连铸机的主要设备，连铸的工艺和操作，钢水的保护浇注，连铸坯的缺陷和连铸技术的发展趋势。

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