2024年河北專升本材料成型及控制工程專業(yè)考試大綱

2024-01-24

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＂導(dǎo)讀：本文是2024年河北專升本材料成型及控制工程專業(yè)考試大綱，由好老師升學(xué)幫收集整理，僅供參考。

　　第一部分：金屬學(xué)

　?、?課程簡(jiǎn)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(shí)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(duì)專升本科學(xué)生入學(xué)應(yīng)具備的金屬學(xué)知識(shí)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(kuò)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(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析并解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。金屬學(xué)考試主要是針對(duì)考生對(duì)金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度的考核，及一些簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)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(shí)間 75 分鐘。

　　試卷包括填空題、選擇題、簡(jiǎn)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(jiǎn)答題 50 分，綜合題 20 分。

　?、?知識(shí)要點(diǎn)與考核要求

　　一、概論

　　1.知識(shí)范圍

　　金屬學(xué)的研究對(duì)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(qiáng)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(jī)械性能即力學(xué)性能都有哪些2

　　(3)金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制

　　二、金屬和合金的固態(tài)結(jié)構(gòu)

　　1.知識(shí)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(diǎn)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(diǎn)陣、晶胞、晶格、14 種空間點(diǎn)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(diǎn)缺陷，包括空位和間隙原子、點(diǎn)缺陷的平衡濃度、點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng);位錯(cuò)包括刃型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)、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(cuò)。

　　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(diǎn)及分類、正常價(jià)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(diǎn)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(huì)畫(huà)出一個(gè)晶胞內(nèi)的晶向和晶面(不考慮負(fù)號(hào))

　　(3)晶體缺陷有哪些：點(diǎn)、線、面缺陷。分別了解點(diǎn)缺陷有哪些，線缺陷主要是位錯(cuò)，位錯(cuò)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(shí)范圍

　　金屬結(jié)晶的基本規(guī)律，即形核和長(zhǎng)大過(guò)程。金屬凝固的基本過(guò)程應(yīng)掌握過(guò)冷現(xiàn)象與過(guò)冷度、形核與長(zhǎng)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(shí)體積變化、熔化潛熱、熔化熵。掌握相起伏、相起伏尺寸與過(guò)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(shí)ΔG<0、單位體積自由能(ΔGv)與過(guò)冷度(ΔT)的關(guān)系。形核部分的內(nèi)容為均勻形核、形核時(shí)能量的變化、臨界晶核、臨界晶核半徑與過(guò)冷度、臨界過(guò)冷度、臨界形核功與過(guò)冷度、均勻形核率。非均勻形核、臨界晶核半徑與過(guò)冷度、臨界形核功與過(guò)冷度、均勻形核功與非均勻形核功的關(guān)系、浸潤(rùn)角、非均勻形核率。長(zhǎng)大的內(nèi)容為 S-L 界面原子遷移動(dòng)力學(xué)、動(dòng)態(tài)過(guò)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(zhǎng)大機(jī)制、垂直長(zhǎng)大、二維晶核長(zhǎng)大、缺陷長(zhǎng)大。純金屬凝固的生長(zhǎng)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(zhǎng)、平面狀、臺(tái)階擴(kuò)展生長(zhǎng)、規(guī)則的幾何外形、樹(shù)枝狀晶體。鑄錠組織及其晶粒度，熟悉通過(guò)結(jié)晶過(guò)程獲得細(xì)晶粒金屬的主要途徑，并能應(yīng)用結(jié)晶過(guò)程基本理論說(shuō)明鑄錠組織的形成過(guò)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(guò)冷，過(guò)冷度的概念，以及結(jié)晶的微觀過(guò)程(形核和長(zhǎng)大)

　　(2)結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)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(guò)冷度、變質(zhì)處理、振動(dòng)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(shí)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(huì)分析典型合金的結(jié)晶過(guò)程，會(huì)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(guò)冷的概念、成分過(guò)冷對(duì)晶體長(zhǎng)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(shí)范圍

　　Fe—Fe3C 相圖和典型合金的平衡結(jié)晶過(guò)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(diǎn)、線、區(qū)的物理意義等。牢固地掌握鐵碳相圖會(huì)分析鐵碳合金緩冷過(guò)程中的組織變化，能應(yīng)用杠桿定律計(jì)算合金的組織組成物和相組成物的相對(duì)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(guò)程及組織

　　(4)含碳量對(duì)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(kuò)散

　　1.知識(shí)范圍

　　擴(kuò)散的宏觀定律，分析擴(kuò)散的微觀機(jī)理，給出固態(tài)擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和實(shí)際應(yīng)用。內(nèi)容為擴(kuò)散方程，包括擴(kuò)散第一方程、擴(kuò)散第二方程、擴(kuò)散第二方程的解及其應(yīng)用舉例;原子運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散，包括擴(kuò)散機(jī)理、擴(kuò)散的激活能;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)、合金元素。

　　2.考核要求

　　(1)擴(kuò)散機(jī)制、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件及分類

　　(2)影響擴(kuò)散的因素

　　七、金屬及合金的形變

　　1.知識(shí)范圍

　　應(yīng)力-應(yīng)變曲線、金屬變形的三個(gè)階段。金屬的彈性變形：彈性變形的特點(diǎn)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(shí)晶面及晶向的轉(zhuǎn)動(dòng)等。孿生及扭折：孿生變形、孿生變形的特點(diǎn)、扭折。弄清多晶體的塑性變形：多晶體的塑性變形的特點(diǎn)、不均勻變形、協(xié)調(diào)變形、晶界強(qiáng)強(qiáng)化、位錯(cuò)塞積、多晶體屈服強(qiáng)度高于單晶體。金屬塑性變形后的組織與性能：塑性變形對(duì)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(jiàn)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(diǎn)、細(xì)晶強(qiáng)化和加工硬化的機(jī)理

　　八、回復(fù)和再結(jié)晶

　　1.知識(shí)范圍

　　金屬或合金形變后在加熱過(guò)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(zhǎng)大過(guò)程。掌握變形金屬在加熱過(guò)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(duì)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(guò)程中三個(gè)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(shí)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(yùn)用 C 曲線確定過(guò)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(guò)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(jiǎn)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(xué)生而實(shí)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(shí)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(jì)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(shí)，即掌握金屬塑性變形體內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、應(yīng)力-應(yīng)變之間關(guān)系、塑性變形時(shí)的力學(xué)條件等塑性理論基礎(chǔ)知識(shí);掌握塑性成型問(wèn)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(shí)的金屬流動(dòng)規(guī)律和變形特點(diǎn)，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(duì)成型質(zhì)量進(jìn)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(cè)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(shí)間為 75 分鐘。

　　試卷包括填空題、選擇題、問(wèn)答題和解釋現(xiàn)象題。填空題要求直接把答案寫(xiě)出;選擇題是四選一型的單項(xiàng)選擇題;問(wèn)答題和解釋現(xiàn)象題均應(yīng)寫(xiě)出文字說(shuō)明。

　　填空題和選擇題分值合計(jì)為 80 分。其余類型題目分值合計(jì)為 70 分。

　?、?知識(shí)要點(diǎn)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(shí)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(shí)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(huì)確定金屬具體變形過(guò)程中的應(yīng)力圖示。

　　(3)掌握變形程度中描述變形過(guò)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(guò)程

　　中的應(yīng)變速率。

　　(5)掌握金屬塑性加工變形時(shí)的熱力學(xué)條件。

　　二、金屬塑性變形的物理本質(zhì)

　　1. 知識(shí)范圍

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

　　(4)掌握屈服效應(yīng)的的主要特點(diǎn)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(shí)范圍

　　在冷加工變形中組織性能的變化，晶粒被拉長(zhǎng)、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(guò)程中組織性能的變化、動(dòng)態(tài)回復(fù)、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動(dòng)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(dòng)態(tài)回復(fù)、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶、亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的概念，亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的特點(diǎn)。

　　四、鋼材組織性能的控制

　　1. 知識(shí)范圍

　　強(qiáng)韌性能的控制、強(qiáng)韌性能的概念、強(qiáng)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(qiáng)性能控制。

　　2. 考核要求

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

　　好。

　　(2)了解影響電磁性能的主要因素。

　　(3)掌握對(duì)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(qiáng)性能的主要因素。

　　五、金屬塑性變形的不均勻性

　　1. 知識(shí)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(huì)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(shí)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(guò)程中的典型斷裂現(xiàn)象。

　　2. 考核要求

　　(1)了解斷裂的分類，會(huì)根據(jù)斷口形貌確定斷裂類型。

　　(2)會(huì)分析金屬在塑性變形過(guò)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(shí)，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(shí)范圍

　　塑性、金屬塑性的測(cè)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(cè)定方法。

　　(2)掌握各因素對(duì)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(jī)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(shí)范圍

　　金屬塑性變形抗力及測(cè)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(cè)定方法。

　　(2)掌握各因素對(duì)變形抗力的影響。

　　九、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析

　　1. 知識(shí)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?cè)隽颗c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(duì)稱變形力學(xué)方程。

　　2. 考核要求

　　(1)掌握一點(diǎn)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(guò)程中起的作用。

　　(3)了解力平衡方程的推導(dǎo)過(guò)程。

　　(4)掌握兩個(gè)屈服條件方程，塑性變形時(shí)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(shí)范圍

　　工程法、近似工程法計(jì)算平砧鍛造、圓盤(pán)壓縮、變形功。

　　2. 考核要求

　　(1)能夠運(yùn)用近似工程法解決平面變形和軸對(duì)稱的塑性變形過(guò)程。