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(zhǎng)程 無(wú)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(rùn)濕角的大小，潤(rùn)濕角越小，說(shuō)明界面能越 小 。非均質(zhì)形核過(guò)程，晶體與雜質(zhì)基底的潤(rùn)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(guò)程的充型能力越 差 ，凝固過(guò)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

2、 。 4、根據(jù)“成分過(guò)冷”的判據(jù)，固液界面處的溫度梯度GL越 小 ，合金原始成分C0越 高 ，平衡分配系數(shù)K0（K0<1情況下）越 小 ，則成分過(guò)冷傾向越大。 5、對(duì)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(guò)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

3、收縮之和 大 于固態(tài)收縮，對(duì)產(chǎn)生集中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(chǔ)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(guò)冷”：液態(tài)合金在凝固過(guò)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(guò)冷”。5、離異生長(zhǎng)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(méi)有共生共晶的特

4、征。這種非共生生長(zhǎng)的共晶結(jié)晶方式稱(chēng)為離異生長(zhǎng)，所形成的組織稱(chēng)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(guò)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(guò)程中，焊縫周?chē)慈刍哪覆脑诩訜岷屠鋮s過(guò)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(guò)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(guò)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(rùn)濕角為（C

5、）時(shí)，稱(chēng)為絕對(duì)潤(rùn)濕A大于90° B小于90° C等于0° D等于180°4、液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力稱(chēng)為（A）A.流動(dòng)性 B.充型能力 C.剛直性 D.自然對(duì)流5、液態(tài)金屬本身的流動(dòng)性與下列（D）無(wú)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(mǎn)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(dòng)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(dòng)凝固

6、 D.糊狀凝固9、有關(guān)液態(tài)金屬的凝固過(guò)程的描述錯(cuò)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(guò)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(chēng)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(gè)熔體的生核能力(C )。A. 越弱 B.不變 C.越強(qiáng)

7、D.以上都不對(duì)15、液態(tài)金屬與鑄型表面的潤(rùn)濕性好，即潤(rùn)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(zhǎng)。A.不利于 B. 有利于 C. 一定無(wú)影響 D.可能無(wú)影響17、液態(tài)金屬在冷卻凝固過(guò)程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來(lái)不及逸出而產(chǎn)生的氣體稱(chēng)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(duì)18、氣泡生核后要繼續(xù)(B )。A.減小 B. 長(zhǎng)大 C.不變 D.不確定五、簡(jiǎn)答（本大題共9小題，共42分）1、鑄件的凝固組織可分為幾類(lèi)，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

8、分為宏觀和微觀兩方面。宏觀組織主要是指鑄態(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(shù)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(guò)渡面越多，則型腔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)界面，依靠溶質(zhì)原子在兩相界

9、面前沿的橫向擴(kuò)散，提供對(duì)方生長(zhǎng)所需組元，耦合著共同向前生長(zhǎng)，即為共晶共生生長(zhǎng)。 3、內(nèi)生生長(zhǎng)與外生生長(zhǎng) （4分）答：內(nèi)生生長(zhǎng)：在熔體內(nèi)部形核并自由生長(zhǎng)。是內(nèi)部等軸晶的生長(zhǎng)機(jī)制。 外生生長(zhǎng)：自型壁生核，由外向內(nèi)單向延伸的生長(zhǎng)方式。是產(chǎn)生胞狀、柱狀樹(shù)枝晶的生長(zhǎng)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(lái)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)。

10、鎢極氬弧焊選較大焊接電流和較快焊速。 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(duì)厚的工件適當(dāng)預(yù)熱。 6、單相固溶體生長(zhǎng)形貌隨成分過(guò)冷大小變化的規(guī)律（4分） 答：隨成分過(guò)冷的增大，單相固溶體由平面晶逐漸依次生長(zhǎng)成胞狀樹(shù)枝晶，柱狀樹(shù)枝晶和等軸樹(shù)枝晶。或：成分過(guò)冷增大，使形貌從平面晶􀃆胞狀晶􀃆柱狀樹(shù)枝晶􀃆等軸樹(shù)枝晶。7、試寫(xiě)出“固相無(wú)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(guò)冷”。（6分）(1)液相中溫度梯度GL小，即溫度場(chǎng)不陡。(2)晶體生長(zhǎng)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)K0<1時(shí)，K0??；K0>1時(shí)，K0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(guò)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(mǎn)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(guò)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(duì)金屬性能的