材料成形原理(B)答案

1、.一、填空（本大題共8 小題，每空 1 分，共24 分）1、液體原子的分布特征為長程 無序、短程有序。實(shí)際液態(tài)金屬存在著能量、結(jié)構(gòu) 和成分三種起伏。2、物質(zhì)表面張力的大小與其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力大小成正 比，界面張力的大小與界面兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力大小成反比。衡量界面張力大小的標(biāo)志是潤濕角的大小，潤濕角 越小，說明界面能越小 。非均質(zhì)形核過程，晶體與雜質(zhì)基底的潤濕角越小，非均質(zhì)形核率越高 ；硫等雜質(zhì)元素降低Fe液表面張力，所以增大 凝固熱裂紋傾向。3、合金的液相線溫度 TL及固相線溫度 TS之差越大， 其澆注過程的充型能力越差 ，凝固過程越傾向于體積凝固方式，縮松形成傾向越大 ，熱裂傾向越大 。4、根

2、據(jù)“成分過冷”的判據(jù)， 固液界面處的溫度梯度G越小 ，合金原始成分C越高 ，平衡分配系數(shù) （<1情況下）KKL000越 小 ，則成分過冷傾向越大。5、對于氣體在金屬中溶解為吸熱反應(yīng)的情況，氣體的溶解度隨溫度下降 而降低。氫在 Fe液中溶解度隨熔滴過渡頻率的增大而降低，隨焊接氣氛氧化性的升高 而降低。6、熔煉鋼時(shí)，根據(jù)脫磷反應(yīng)原理，提高脫磷效率的原則是希望低 溫、高堿度、強(qiáng) 氧化性（ FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足夠的渣量。7、影響鋼焊縫冷裂紋的三大主要因素是約束力、氫的含量以及淬硬傾向 。8、鑄件產(chǎn)生集中性縮孔及分散性縮松的根本原因是金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮之和大 于固態(tài)收縮，對產(chǎn)生集中

3、性縮孔傾向大的合金，通常采用“順序 凝固”的工藝原則。二、概念（本大題共8 小題，共 16 分）1 表面張力 :表面上平行于表面切線方向且各方向大小相等的張力。表面張力是由于物體在表面上的質(zhì)點(diǎn)受力不均勻所致。2、鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從液態(tài)金屬吸取并儲存在本身中熱量的能力。3、溫度梯度 是指溫度隨距離的變化率?；蜓氐葴孛婊虻葴鼐€某法線方向的溫度變化率。4、“成分過冷 ”：液態(tài)合金在凝固過程中溶質(zhì)再分配引起固液界面前沿的溶質(zhì)富集，導(dǎo)致界面前沿熔體液相線的改變而可能產(chǎn)生所謂的 “成分過冷 ”。5、離異生長兩相的析出在時(shí)間上和空間上都是彼此分離的，因而形成的組織沒有共生共晶的特征。這種非共生生長的共

4、晶結(jié)晶方式稱為離異生長，所形成的組織稱離異共晶。6、沉淀脫氧：是指溶解于液態(tài)金屬中的脫氧劑直接和熔池中的FeO 起作用，使其轉(zhuǎn)化為不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中的一種脫氧方式。7、偏析：合金在凝固過程中發(fā)生的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。8、熱影響區(qū)：焊接過程中，焊縫周圍未熔化的母材在加熱和冷卻過程中，發(fā)生顯微組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。該區(qū)主要發(fā)生物理冶金過程。三、選擇（本大題共18 小題，共18 分）1、影響液態(tài)金屬的凝固過程的起伏不包括(D)溫度起伏結(jié)構(gòu)起伏成分起伏組織起伏2、影響液態(tài)金屬粘度的主要因素不包括（B）化學(xué)成分熔點(diǎn)溫度夾雜物3、當(dāng)潤濕角為（ C ）時(shí)，稱為絕對潤濕A 大于

5、90°B 小于 90°C等于 0°D 等于 180°4、液態(tài)金屬本身的流動能力稱為（A）A. 流動性B. 充型能力C.剛直性D.自然對流;.5、液態(tài)金屬本身的流動性與下列（D）無關(guān)A. 成分B. 溫度C.雜質(zhì)含量D.外界因素6、.液態(tài)金屬充滿鑄型的時(shí)刻至凝固完畢所需要的時(shí)間為鑄件的（B）A. 充型時(shí)間B. 凝固時(shí)間C.結(jié)晶時(shí)間D.蓄熱時(shí)間7、純金屬、成分接近共晶成分的液態(tài)金屬其凝固方式為（A ）A. 逐層凝固B. 中間凝固C.流動凝固D.糊狀凝固8、結(jié)晶溫度范圍大的液態(tài)金屬其凝固方式為（D ）A. 逐層凝固B.中間凝固C.流動凝固D. 糊狀凝固9、有關(guān)液

6、態(tài)金屬的凝固過程的描述錯誤的是（C ）A 降低系統(tǒng)自由能B 是一種相變C 增加系統(tǒng)自由能D 自發(fā)過程10、在穩(wěn)態(tài)階段，由固相中排出的溶質(zhì)量（B ）界面處液相中擴(kuò)散的量A 大于B 等于C 小于D.不確定11、由非共晶成分合金發(fā)生共晶凝固而獲得的共晶組織稱為（D ）A 離異共晶組織B 層片共晶組織C 棒狀共晶組織D 偽共晶組織12、等軸晶的尺寸往往比表面細(xì)晶粒區(qū)的晶粒尺寸(C)。A. 細(xì)小B.相等C.粗大D.不確定13、加入生核劑的目的是( C)非均質(zhì)。A. 形成B.除去C.強(qiáng)化D.較少14、鑄型蓄熱系數(shù)越大，整個熔體的生核能力(C )。A. 越弱B. 不變C.越強(qiáng)D.以上都不對15、液態(tài)金屬與鑄

7、型表面的潤濕性好，即潤濕角 B( ) 。A. 越大B. 越小C.恒定D.可大可小16、在鑄型表面易于形成穩(wěn)定的凝固殼層，( B ) 柱狀晶的形成與生長。A. 不利于B. 有利于C. 一定無影響D.可能無影響17、液態(tài)金屬在冷卻凝固過程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來不及逸出而產(chǎn)生的氣體稱為(A )。A. 析出性氣孔B. 侵入性氣孔C. 反應(yīng)性氣孔D.都不對18、氣泡生核后要繼續(xù) (B )。A. 減小B. 長大C.不變D.不確定五、簡答 （本大題共9 小題，共 42 分）1、鑄件的凝固組織可分為幾類，它們分別描述鑄件凝固組織的那些特點(diǎn)？（6 分）鑄件的凝固組織可分為宏觀和微觀兩方面。宏觀組織主

8、要是指鑄態(tài)晶粒的形狀、尺寸、取向和分布情況；微觀組織主要描述晶粒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)，如樹枝晶、胞狀晶等亞結(jié)構(gòu)組織等。影響液態(tài)充型能力的因素(1)金屬性質(zhì)方面的因素 如合金的化學(xué)成分、比熱容、熱導(dǎo)率、粘度、雜質(zhì)及氣體含量等。(2)鑄型性質(zhì)方便的因素 鑄型的阻力、蓄熱系數(shù)等。(3)澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)因素 澆注溫度、澆注系統(tǒng)、靜壓頭壓力。逐漸結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、厚薄過渡面越多，則型腔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，液態(tài)金屬充型能力就越差。2、闡述規(guī)則共晶共生生長機(jī)制（4分）答：共晶結(jié)晶時(shí)，后析出相依附于先析出相析出，進(jìn)而形成相互交疊的雙相晶核。兩相具有共同的生長界面，依靠溶質(zhì)原子在兩相界面前沿的橫向擴(kuò)散，提供對方生長

9、所需組元，耦合著共同向前生長，即為共晶共生生長。3、內(nèi)生生長與外生生長（4分）;.答：內(nèi)生生長：在熔體內(nèi)部形核并自由生長。是內(nèi)部等軸晶的生長機(jī)制。外生生長：自型壁生核，由外向內(nèi)單向延伸的生長方式。是產(chǎn)生胞狀、柱狀樹枝晶的生長方式。4、沉淀脫氧及其優(yōu)缺點(diǎn)（4分）答：沉淀脫氧：脫氧劑直接加入液態(tài)金屬內(nèi)部與FeO起作用，生成不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并轉(zhuǎn)入熔渣的脫氧方式。優(yōu)點(diǎn)：脫氧速度快，脫氧徹底。缺點(diǎn)：脫氧產(chǎn)物難以徹底清除，易于形成夾雜。5、防止氣孔產(chǎn)生的措施（4 分）（ 1） .減少氫的來源?；瘜W(xué)方法或機(jī)械辦法清理焊絲或工件表面氧化膜。（ 2） .合理選擇規(guī)范參數(shù)。鎢極氬弧焊選較大焊接電流和較快焊

10、速。熔化極氣體保護(hù)焊時(shí)選較低焊速并提高焊接線能量有利于減少氣孔。（ 3） . 采用氬氣中加少量 CO2或 O2 的熔化極混合氣體保護(hù)焊。（ 4） . 對厚的工件適當(dāng)預(yù)熱。6、單相固溶體生長形貌隨成分過冷大小變化的規(guī)律（4分）答：隨成分過冷的增大，單相固溶體由平面晶逐漸依次生長成胞狀樹枝晶，柱狀樹枝晶和等軸樹枝晶。或：成分過冷增7、試寫出 “固相無擴(kuò)散，液相只有有限擴(kuò)散 ”條件下，哪些條件有助于形成“成分過冷 ”。（6 分）(1)液相中溫度梯度 GL 小，即溫度場不陡。(2)晶體生長速度快（ R 大）。(3)液相線斜率 mL 大。(4)原始成分濃度 C0 高。(5)液相中溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù) DL 低。(6)K 0<1 時(shí)， K0 ?。?K0>1 時(shí)， K 0 大。8、保證熔焊焊接接頭的措施： （ 5 分）(1)選擇合適的母材；(2)選擇合適的焊材；(3)控制焊接熱過程，保證焊縫金屬達(dá)到成分和組織要求及焊接接頭的力學(xué)性能；(4)控制 HAZ 的組織轉(zhuǎn)變，使接頭滿足設(shè)計(jì)和使用要求；(5)控制使焊接接頭性能下降且在局部加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的成分偏析、夾雜、氣孔、裂紋、催化等缺陷。9、夾雜物對金屬性能的影響