合工大工程材料及热处理知识点Word文档下载推荐.docx
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间隙固溶体：
溶质原子不是占据溶剂晶格结点位置，而是填入溶剂晶格的某些间隙位置所形成的固溶体。
置换固溶体：
溶质原子占据了溶剂晶格的某些结点位置所形成的的固溶体。
11、固溶强化：
由于固溶体中的晶格畸变区会及位错产生交互作用，会阻碍位错运动，从而引起合金的塑性及韧性有所下降，强度有所提高。
12、金属间化合物：
两组元形成合金时，当超过固溶体的溶解极限时，形成的一种晶体构造不同于任一组元的新相，称为金属间化合物，也称中间相。
第二章金属材料组织及性能的限制
1、结晶：
液态金属到固态金属的过程。
2、过冷：
液态金属必需冷却到理论结晶温度Tm以下某一个温度T时才开场结晶，这个现象称为过冷。
3、结晶潜热：
伴随着液态向固态转变而释放的热量称结晶潜热。
4、均质形核：
从过冷液态金属中自发形成晶核的过程。
5、异质形核：
液态金属原子，依附于模壁或液相中未熔固相质点外表，优先形成晶核的过程。
6、晶体长大机制：
粗糙界面的长大机制——连续垂直长大机制
光滑界面的长大机制——侧向长大机制
7、细晶强化：
晶粒细化使金属机械性能提高的现象。
细化晶粒的途径：
增大形核率N与降低长大速度。
细化晶粒的方法：
增大液态金属的过冷度与孕育〔变质〕处理。
8、杠杠定律：
在结晶过程中，液,固二相的成分分别沿液相线与固相线变更。
液,固二相的相对量关系，犹如力学中的杠杆定律。
9、匀晶相图：
两个组元在液态与固态均能无限互溶，在结晶时发生匀晶转变的相图。
10、晶内偏析：
晶粒内部化学成分不匀称的现象。
11、枝晶偏析：
由于固溶体结晶时一般按树枝状方式生长，先结晶的枝干与后结晶的枝间成分也不一样。
严峻的枝晶偏析会使合金的力学性能降低，主要是降低塑性与韧性以及耐蚀性等。
生产中常用匀称化退火〔扩散退火〕方法来消退枝晶偏析。
11、共晶相图：
两组元在液态能无限互溶，在固态只能有限溶解，并且具有共晶转变的合金相图。
12、固溶处理：
通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度,硬度上升的现象。
13、弥散硬化：
合金中以固溶体为主再加上适量的金属间化合物弥散分布，会提高合金的强度,硬度及耐磨性。
14、共析相图：
两组元在液态能够无限互溶，在固态只能有限互溶，并具有共析转变的相图。
15、同素异构转变：
一些金属，在固态下随温度或压力的变更,还会发生晶体构造变更，即由一种晶格转变为另一种晶格的变更，称为同素异构转变。
16、热脆：
硫
17、冷脆：
磷
18、滑移：
晶体在切应力作用下，其一局部沿肯定的晶面与肯定的晶向相对另一局部发生的相对滑动现象。
19、回复,再结晶
20、冷加工：
金属材料的冷形变加工，形变加工时产生加工硬化。
21、热加工：
金属材料的热形变加工，不产生加工硬化。
22、加工硬化：
随着塑性变形的增加，金属的强度,硬度快速增加；
塑性,韧性快速下降的现象。
23、热处理：
通过对钢件加热,保温与冷却的操作方法，来改善其内部组织构造，以获得所须要性能的一种加工工艺。
24、奥氏体：
奥氏体是C在γ铁中的间隙固溶体，面心立方构造，最大溶碳量2.11%，高塑性,低屈服强度——相变过程简洁产生塑性变形，比容在钢的组织中最小，密度最大——相变中简洁产生体积变更〔M→A4.234%〕
奥氏体形成速度及加热温度,加热速度,钢的成分以及原始组织等有关。
22、过冷奥氏体：
在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体。
冷却方式：
等温冷却方式与连续冷却方式。
23,珠光体：
铁素体与渗碳体的机械混合物。
24,索氏体：
在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
25,屈氏体：
在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
26,贝氏体：
过饱与的铁素体与渗碳体组成的混合物。
27,马氏体：
碳在α-Fe中的过饱与固溶体。
28,奥氏体:
碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体.
29,剩余奥氏体：
M转变完毕后剩余的奥氏体。
30,退火：
将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温肯定时间后，以非常缓慢的冷却速度〔炉冷,坑冷,灰冷〕进展冷却的一种热处理操作。
31,正火：
将工件加热到Ac3或Accm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。
32,淬火：
将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温肯定时间，然后快速冷却〔一般为油冷或水冷〕，从而得马氏体的一种操作。
33,回火：
将淬火钢重新加热到A1点以下某一温度，保温肯定时间后，冷却到室温的一种操作。
34,冷处理：
把冷到室温的淬火钢接着放到深冷剂中冷却，以削减剩余奥氏体的操作。
35,时效处理：
为使二次淬火层的组织稳定，在110~150℃经过6~36小时的人工时效处理，以使组织稳定。
36,淬火临界冷却速度〔Vk〕：
淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
37,淬透性：
钢在淬火后获得淬硬层深度大小的实力。
38,淬硬性：
钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。
39,重结晶：
由于温度变更，引起晶体重新形核,长大，发生晶体构造的变更，称为重结晶。
40、调质处理：
淬火后的高温回火。
第三章,工程材料
无
第二局部简答
1,常见的金属晶体构造有哪几种？
α-Fe,γ-Fe,Mg各属何种晶体构造？
答：
常见金属晶体构造：
体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格；
α－Fe属于体心立方晶格；
γ－Fe属于面心立方晶格；
Mg属于密排六方晶格；
2,实际晶体中的点缺陷，线缺陷与面缺陷对金属性能有何影响？
假如金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度快速下降，当缺陷增加到肯定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷与面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷还会增加金属的电阻，降低抗腐蚀性能。
3,过冷度及冷却速度有何关系？
它对金属结晶过程有何影响？
对铸件晶粒大小有何影响？
①冷却速度越大，那么过冷度也越大。
②随着冷却速度的增大，晶体内形核率与长大速度都加快，加速结晶过程的进展，但当冷速到达肯定值以后那么结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散实力减弱。
③过冷度增大，结晶驱动力大，形核率与长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N及G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，结晶发生困难。
4,金属结晶的根本规律是什么？
晶核的形成率与成长率受到哪些因素的影响？
①金属结晶的根本规律是形核与核长大。
②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率与成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；
同时外来难熔杂质以及振动与搅拌的方法也会增大形核率。
5,在铸造生产中，采纳哪些措施限制晶粒大小？
在生产中如何应用变质处理？
①采纳的方法：
变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来限制晶粒大小。
②变质处理：
在液态金属结晶前，特意参与某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。
③机械振动,搅拌。
6,产生加工硬化的缘由是什么？
随着变形的增加，晶粒渐渐被拉长，直至破裂，这样使各晶粒都破裂成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破裂的程度愈大，使位错密度显著增加；
同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。
因此，随着变形量增加，由于晶粒破裂与位错密度增加，金属的塑性变形抗力将快速增大，强度与硬度显著提高，而塑性与韧性下降，产生所谓“加工硬化〞现象。
7,及冷加工比拟，热加工给金属件带来的好处有哪些？
〔1〕通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，使其致密度得以提高。
〔2〕通过热加工，可使铸态金属中的枝晶与柱状晶破裂，使晶粒细化，机械性能提高。
〔3〕通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析与非金属夹杂分布发生变更，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤维组织〞〔流线〕，使纵向的强度,塑性与韧性显著大于横向。
假如合理利用热加工流线，尽量使流线及零件工作时承受的最大拉应力方向一样，而及外加切应力或冲击力相垂直，可提高零件运用寿命。
8,为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？
晶界是阻碍位错运动的，而各晶粒位向不同，相互约束，也阻碍晶粒的变形。
因此，金属的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒四周不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。
因此，金属的晶粒愈细强度愈高。
同时晶粒愈细，金属单位体积中的晶粒数便越多，变形时同样的变形量便可分散在更多的晶粒中发生，产生较匀称的变形，而不致造成局部的应力集中，引起裂纹的过早产生与开展。
因此，塑性，韧性也越好。
9,金属经冷塑性变形后，组织与性能发生什么变更？
①晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，如纵向的强度与塑性远大于横向等；
②晶粒破裂，位错密度增加，产生加工硬化，即随着变形量的增加，强度与硬度显著提高，而塑性与韧性下降；
③织构现象的产生，即随着变形的发生，不仅金属中的晶粒会被破裂拉长，而且各晶粒的晶格位向也会沿着变形的方向同时发生转动，转动结果金属中每个晶粒的晶格位向趋于大体一样，产生织构现象；
④冷压力加工过程中由于材料各局部的变形不匀称或晶粒内各局部与各晶粒间的变形不匀称，金属内部会形成剩余的内应力，这在一般状况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定。
10,分析加工硬化对金属材料的强化作用？
随着塑性变形的进展，位错密度不断增加，因此位错在运动时的相互交割,位错缠结加剧，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力的增加。
这样，金属的塑性变形就变得困难，要接着变形就必需增大外力，因此提高了金属的强度。
11,试述固溶强化,加工强化与弥散强化的强化原理,并说明三者的区分.
固溶强化：
溶质原子溶入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而位错运动时受到阻力增大。
弥散强化：
金属化合物本身有很高的硬度，因此合金中以固溶体为基体再有适量的金属间化合物匀称细小弥散分布时，会提高合金的强度,硬度及耐磨性。
这种用金属间化合物来强化合金的方式为弥散强化。
加工强化：
通过产生塑性变形来增大位错密度，从而增大位错运动阻力，引起塑性变形抗力的增加，提高合金的强度与硬度。
区分：
固溶强化与弥散强化都是利用合金的组成相来强化合金，固溶强化是通过产生晶格畸变，使位错运动阻力增大来强化合金；
弥散强化是利用金属化合物本身的高强度与硬度来强化合金；
而加工强化是通过力的作用产生塑性变形，增大位错密度以增大位错运动阻力来强化合金；
三者相比，通过固溶强化得到的强度,硬度最低，但塑性,韧性最好，加工强化得到的强度,硬度最高，但塑韧性最差，弥散强化介于两者之间。
12,铁素体〔F〕,奥氏体〔A〕，渗碳体〔Fe3C〕，珠光体〔P〕,莱氏体〔Ld〕的构造,组织形态,性能等各有何特点？
铁素体〔F〕：
铁素体是碳在α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。
性能及纯铁相近，塑性,韧性好，强度,硬度低。
它在钢中一般呈块状或片状。
奥氏体〔A〕：
奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体，面心立方晶格。
因其晶格间隙尺寸较大，故碳在γ-Fe中的溶解度较大，有很好的塑性。
渗碳体〔Fe3C〕：
铁与碳相互作用形成的具有困难晶格的间隙化合物。
渗碳体具有很高的硬度，但塑性很差，延长率接近于零。
在钢中以片状存在或网络状存在于晶界。
在莱氏体中为连续的基体，有时呈鱼骨状。
珠光体〔P〕：
由铁素体与渗碳体组成的机械混合物。
铁素体与渗碳体呈层片状。
珠光体有较高的强度与硬度，但塑性较差。
莱氏体〔Ld〕：
由奥氏体与渗碳体组成的机械混合物。
莱氏体中，渗碳体是连续分布的相，奥氏体呈颗粒状分布在渗碳体基体上。
由于渗碳体很脆，所以莱氏体是塑性很差的组织。
13,Fe-Fe3C合金相图有何作用？
在生产实践中有何指导意义？
有何局限性？
①碳钢与铸铁都是铁碳合金，是运用最广泛的金属材料。
了解及驾驭铁碳合金相图，对于钢铁材料的探讨与运用，各种热加工工艺的制订以及工艺废品缘由的分析等方面都有重要指导意义。
②为选材供应成分依据：
Fe-Fe3C相图描述了铁碳合金的组织随含碳量的变更规律，合金的性能确定于合金的组织，这样依据零件的性能要求来选择不同成分的铁碳合金，为制定热加工工艺供应依据。
对铸造，依据相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；
依据相图上液相线与固相线间距离估计铸造性能的好坏。
对于锻造，依据相图可确定锻造温度。
对焊接，依据相图分析碳钢焊缝组织，并用适当热处理方法来减轻或消退组织不匀称性。
对热处理，如退火,正火,淬火的加热温度都要参考铁碳相图加以选择。
③由于铁碳相图是以无限缓慢加热与冷却的速度得到的，而在实际加热与冷却通常都有不同程度的滞后现象。
14,指出Fe-Fe3C图中S,C,E,P,N,G及GS,SE,PQ,PSK各点,线的意义，并标出各相区的相组成物与组织组成物。
答:
C：
共晶点1148℃4.30%C，在这一点上发生共晶转变，反响式：
，当冷到1148℃时具有C点成分的液体中同时结晶出具有E点成分的奥氏体与渗碳体的两相混合物——莱氏体
E：
碳在中的最大溶解度点1148℃2.11%C
G：
同素异构转变点〔A3〕912℃0%C
H：
碳在中的最大溶解度为1495℃0.09%C
J：
包晶转变点1495℃0.17%C在这一点上发生包晶转变，反响式：
当冷却到1495℃时具有B点成分的液相及具有H点成分的固相δ反响生成具有J点成分的固相A。
N：
同素异构转变点〔A4〕1394℃0%C
P：
碳在中的最大溶解度点0.0218%C727℃
S：
共析点727℃0.77%C在这一点上发生共析转变，反响式：
，当冷却到727℃时从具有S点成分的奥氏体中同时析出具有P点成分的铁素体与渗碳体的两相混合物——珠光体P〔〕
ES线：
碳在奥氏体中的溶解度曲线，又称Acm温度线，随温度的降低，碳在奥化体中的溶解度削减，多余的碳以形式析出，所以具有0.77%～2.11%C的钢冷却到Acm线及PSK线之间时的组织，从A中析出的称为二次渗碳体。
GS线：
不同含碳量的奥氏体冷却时析出铁素体的开场线称A3线，GP线那么是铁素体析出的终了线，所以GSP区的显微组织是。
PQ线：
碳在铁素体中的溶解度曲线，随温度的降低，碳在铁素体中的溶解度削减，多余的碳以形式析出，从中析出的称为三次渗碳体，由于铁素体含碳很少，析出的很少，一般忽视，认为从727℃冷却到室温的显微组织不变。
PSK线：
共析转变线，在这条线上发生共析转变，产物〔P〕珠光体，含碳量在0.02～6.69%的铁碳合金冷却到727℃时都有共析转变发生。
15,指出钢材热脆及冷脆的主要区分：
热脆：
S在钢中以FeS形成存在，FeS会及Fe形成低熔点共晶，当钢材在1000℃~1200℃压力加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆，这种脆性现象称为热脆。
冷脆：
P使室温下的钢的塑性,韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所上升，使钢变脆，这种现象称为“冷脆〞。
16,某工厂仓库积压了很多碳钢〔退火状态〕，由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，发觉其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量大约是多少？
由于组织为珠光体+铁素体，说明此钢为亚共析钢。
WF=80%=（0.77-WC）/（0.77-0.02）*100%WC=0.17%
17,对某退火碳素钢进展金相分析，其组织的相组成物为铁素体+渗碳体〔粒状〕，其中渗碳体占18%，问此碳钢的含碳量大约是多少？
WFe3CⅡ=18%=（WC-0.0218）/（6.69-0.0218）*100%WC=1.22%
18,计算Fe-1.4%C合金在700℃下各个相及其组分数量与成分。
含1.4%C合金属于过共析钢，其组织为珠光体+二次渗碳体，相为铁素体与渗碳体。
Wp=（6.69-1.4）/（6.69-0.77）*100%=89.4%WFe3CⅡ=1－Wp=10.6%
WF=（6.69-1.4）/（6.69-0.0218）*100%=79.3%WFe3C=1－WF=20.7%
19,试述碳钢的分类及牌号的表示方法。
分类：
1〕按含碳量分类
低碳钢：
含碳量小于或等于0.25%的钢，wC≤0.25%
中碳钢：
含碳量为0.30~0.55%的钢wC:
0.25~0.6%C
高碳钢：
含碳量大于0.6%的钢wC＞0.6%
〔2〕按质量分类：
即含有杂质元素S,P的多少分类：
一般碳素钢：
S≤0.050%P≤0.045%
优质碳素钢：
S,P≤0.035%
高级优质碳素钢：
S≤0.02%；
P≤0.03%
〔3〕按用途分类
碳素构造钢：
用于制造各种工程构件，如桥梁,船舶,建筑构件等，及机器零件，如齿轮,轴,连杆,螺钉,螺母等。
碳素工具钢：
用于制造各种刀具,量具,模具等，一般为高碳钢，在质量上都是优质钢或高级优质钢。
牌号的表示方法：
〔1〕一般碳素构造钢：
用Q+数字表示，数字表示屈服点数值。
假设牌号后面标注字母A,B,C,D，那么表示钢材质量等级不同，A,B,C,D质量依次提高，“F〞表示沸腾钢，“b〞为半冷静钢，不标“F〞与“b〞的为冷静钢。
〔2〕优质碳素构造钢：
牌号是采纳两位数字表示的，表示钢中平均含碳量的万分数。
假设钢中含锰量较高，须将锰元素标出，
〔3〕碳素工具钢：
这类钢的牌号是用“T〞字后附数字表示。
数字表示钢中平均含碳量的千分之几。
假设为高级优质碳素工具钢，那么在钢号最终附以“A〞字。
20,指出以下各种钢的类别,符号,数字的含义,主要特点及用途：
Q235-AF,45,08,20,T8,T12A。
Q235-AF：
一般碳素构造钢，屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。
Q235含碳量低，有肯定强度，常轧制成薄板,钢筋,焊接钢管等，用于桥梁,建筑等钢构造，也可制造一般的铆钉,螺钉,螺母,垫圈,地脚螺栓,轴套,销轴等等。
45钢：
含碳量为0.45%的优质碳素构造钢。
经热处理〔淬火+高温回火〕后具有良好综合机械性能，即有较高的强度与较高的塑性,韧性，用于制作轴类零件。
08：
含碳量为0.08%的优质碳素构造钢。
塑性,韧性好，有优良的冷成型性能与焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳,汽车与拖拉机上的冷冲压件。
20：
含碳量为0.2%的优质碳素构造钢。
用于制作尺寸较小,负荷较轻,外表要求耐磨,心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢,样板等。
T8：
含碳量为0.8%的碳素工具钢。
用于制造要求较高韧性,承受冲击负荷的工具，如小型冲头,凿子,锤子等。
T12A：
含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。
具有高硬度,高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规,塞规,样板,锉刀,刮刀,精车刀。
21,何谓本质细晶粒钢？
本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否肯定比本质粗晶粒钢的细？
〔1〕本质细晶粒钢：
加热到临界点以上直到930℃，随温度上升，晶粒长大速度很缓慢，称本质细晶粒钢。
〔2〕不肯定。
本质晶粒度只代表钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。
本质粗晶粒钢在较低加热温度下可获得细晶粒，而本质细晶粒钢假设在较高温度下加热也会得到粗晶粒。
22,珠光体类型组织有哪几种？
它们在形成条件,组织形态与性能方面有何特点？
〔1〕三种。
分别是珠光体,索氏体与屈氏体。
〔2〕珠光体是过冷奥氏体在550℃以上等温停留时发生转变，它是由铁素体与渗碳体组成的片层相间的组织。
索氏体是在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体是在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
珠光体片间距愈小，相界面积愈大，强化作用愈大，因而强度与硬度上升，同时，由于此时渗碳体片较薄，易随铁素体一起变形而不脆断，因此细片珠光体又具有较好的韧性与塑性。
22,马氏体组织有哪几种根本类型？
马氏体的硬度及含碳量关系如何？
〔1〕两种，板条马氏体与片状马氏体。
〔2〕随着含碳量的增加，钢的硬度增加。
23,为什么要对钢件进展热处理？
通过热处理可以变更钢的组织构造，从而改善钢的性能。
热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的运用寿命。
恰当的热处理工艺可以消退铸,锻,焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒,消退偏析,降低内应力，使钢的组织与性能更加匀称。
24,退火的主要目的是什么？
生产上常用的退火操作有哪几种？
指出退火操作的应用范围。
〔1〕匀称钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，并消退内应力与加工硬化，改善钢的切削加工性能并为随后的淬火作好组织打算。
〔2〕生产上常用的退火操作有完全退火,等温退火,球化退火,扩散退火,去应力退火与再结晶退火等。
〔3〕完全退火与等温退火用于亚共析钢成分的碳钢与合金钢的铸件,锻件及热轧型材。
有时也用于焊接构造。
球化退火主要用于共析或过共析成分的碳钢及合金钢。
去应力退火主要用于消退铸件,锻件,焊接件,冷冲压件〔或冷拔件〕及机加工的剩余内应力。
25,正火及退火的主要区分是什么？
及退火的区分是①加热温度不同，对于过共析钢退火加热温度在Ac1以上30～50℃而正火加热温度在Accm以上30～50℃。
②冷速快，组织细，强度与硬度有所提高。
当钢件尺寸较小时，正火后组织：
S，而退火后组织：
P。
26,指出以下零件的锻造毛坯进展正火的主要目的及正火后的显微组织：
〔1〕20钢齿轮〔2〕45钢小轴〔3〕T12钢锉刀
〔1〕目的：
细化晶粒，匀称组织，消退内应力，提高硬度，改善切削加工性。
组织：
晶粒匀称细小的大量铁素体与少量索氏体。
〔2〕目的：
细化晶粒，匀称组织，消退内应力。
晶粒匀称细小的铁素体与索氏体。
〔3〕目的：
细化晶粒，匀称组织，消退网状Fe3CⅡ，为球化退火做组织打算，消退内应力。
组
升级会员 