材料成形原理試卷(3)

1、1試題一一、填空題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θ的大小，潤(rùn)濕角θ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)形核率越大；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

2、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。4、晶體連續(xù)生長(zhǎng)速度與動(dòng)力學(xué)過(guò)冷度ΔTk成正比關(guān)系。過(guò)冷度較小時(shí)，晶體臺(tái)階方式生長(zhǎng)速度比連續(xù)生長(zhǎng)的小，過(guò)冷度很大時(shí)，兩者速度相等。5、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越大，平衡分配系數(shù)K0（K01情況下）越小，則成分過(guò)冷傾向越大。6、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降低而降低。氫在F

3、e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增強(qiáng)而降低。7、根據(jù)熔渣粘度隨溫度變化速率，可將焊接熔渣分為“長(zhǎng)渣”與“短渣”?！伴L(zhǎng)渣”是指隨溫度升高而粘度下降速度緩慢的熔渣。堿性渣為“短渣”，含SiO2多的酸性渣為“長(zhǎng)渣”。8、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。9、影響鋼焊縫冷裂紋的三大主要因素是拘束應(yīng)力狀態(tài)、氫的含量及分布以及鋼的淬硬傾向。1

4、0、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(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、判斷題請(qǐng)判斷以下各種說(shuō)法是否正確，正確的請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“√”，錯(cuò)誤的請(qǐng)打“”1、成分確定的合金，其鑄件斷面固液兩相區(qū)的寬度取決于鑄件斷面溫度梯度[√]。2、“固相無(wú)擴(kuò)散，液相僅有有限擴(kuò)散”及“液相部分混合（有對(duì)流作用）”的兩種溶質(zhì)再分配情況下，進(jìn)入穩(wěn)定階段的固相成分均為C0[]。3、在熔

5、渣中含F(xiàn)eO相同的情況下，堿性渣比酸性渣對(duì)鋼液的氧化性大。因此，焊接鋼時(shí)，堿性焊條的焊縫含氧量比酸性焊條的高[]。4、非小晶面一非小晶面共生共晶的片層距λ隨長(zhǎng)大速度R的增大而減小[√]。5、凡Jakson因子a≤2物質(zhì)的晶體為光滑界面，因此，此類(lèi)物質(zhì)在凝固過(guò)程中不可能產(chǎn)生胞狀晶及樹(shù)枝晶[]。6、煉鋼過(guò)程中，氧化脫碳處理主要是降低碳含量，但是會(huì)增加鋼液的有害氣體及夾雜物[]。7、溫度升高，分配常數(shù)L值減小，F(xiàn)eO更容易向金屬中分配。因此，

6、焊接時(shí)渣中的FeO主要是在熔滴階段和熔池前部高溫區(qū)向液態(tài)金屬中過(guò)渡的。在熔池尾部，隨著溫度的下降，液態(tài)金屬中過(guò)飽和的氧化鐵會(huì)向熔渣中擴(kuò)散[√]。8、圓柱形零件由于斷面均勻，所以凝固以后冷卻到室溫不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力[]。9、成分偏析及析出性氣孔的形成過(guò)程，均與成分再分配有關(guān)[√]。10、焊前預(yù)熱、焊后后熱的根本作用在于，通過(guò)減小冷卻速度而降低淬硬組織形成傾向，從而達(dá)到消除冷裂的目的[]。三、簡(jiǎn)述題1、闡述規(guī)則共晶共生生長(zhǎng)機(jī)制答：共晶結(jié)晶時(shí)，后

7、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3細(xì)化等軸晶的工藝措施及其作用機(jī)制。答：純金屬晶粒不易從型壁脫落。而液態(tài)合金中存在溶質(zhì)再分配，型壁處激冷晶區(qū)中某些晶粒形成“脖頸”，由于澆注過(guò)程中液流的沖刷作用，使“脖頸”折斷發(fā)生晶體脫落，從而形成游離的晶粒，在液流沖刷、對(duì)流作用下自型壁處向型腔內(nèi)部液態(tài)金屬游離，成為內(nèi)部等軸晶形核的基底。游離

8、過(guò)程中，在低溫區(qū)域晶粒生長(zhǎng)，在高溫區(qū)域晶?？赡苤厝?。晶體游離過(guò)程也可能產(chǎn)生脖頸發(fā)生根部熔斷，由一個(gè)等軸晶變?yōu)閹讉€(gè)等軸晶，發(fā)生增殖。細(xì)化等軸晶的措施：凡強(qiáng)化晶體生核，促進(jìn)晶粒游離、增殖的措施均可細(xì)化晶粒，例如：1)合理的澆注工藝和冷卻條件?？刂戚^低的合適澆注溫度，可防止晶核的重熔消失；改變澆注方式加強(qiáng)對(duì)流時(shí)對(duì)型壁激冷晶的沖刷作用可促進(jìn)晶粒游離，細(xì)化晶粒。2)孕育處理：在澆注前或澆注過(guò)程中向液態(tài)金屬中加入少量孕育劑，從而提供非均質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)，

9、達(dá)到獲得細(xì)化晶粒，改善宏觀組織的目的。3)動(dòng)力學(xué)細(xì)化：采用機(jī)械震動(dòng)或電磁震動(dòng)，導(dǎo)致固相與液相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使枝晶破碎或與鑄型分離。常用方法：鑄型震動(dòng)，超聲波振動(dòng)，液相攪拌，流變鑄造。試題二一、試區(qū)分以下概念1.液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)起伏和濃度起伏結(jié)構(gòu)起伏指原子團(tuán)簇的尺寸變化。濃度起伏指第二組元分布狀況的變化。2.連續(xù)生長(zhǎng)和側(cè)面生長(zhǎng)粗糙界面的生長(zhǎng)方式為連續(xù)生長(zhǎng)；光滑界面的生長(zhǎng)方式為側(cè)面生長(zhǎng)。3.內(nèi)生生長(zhǎng)和外生生長(zhǎng)凝固自型壁行核，由外向內(nèi)的生長(zhǎng)稱(chēng)為外

10、生生長(zhǎng)，如柱狀晶，胞狀晶的生長(zhǎng)；在熔體內(nèi)部形核，由內(nèi)向外的自由生長(zhǎng)稱(chēng)為內(nèi)生生長(zhǎng)，如等軸晶的生長(zhǎng)。4.共生生長(zhǎng)和離異生長(zhǎng)共生生長(zhǎng)：共晶結(jié)晶時(shí)，兩相相互依附，借助于對(duì)方析出的多余原子的橫向擴(kuò)散而同步偶合生長(zhǎng)的方式。離異生長(zhǎng)：共晶的兩相間沒(méi)有共同生長(zhǎng)的界面，析出和生長(zhǎng)在時(shí)間上與空間上都相互獨(dú)立的生長(zhǎng)方式。5.宏觀偏析和微觀偏析凝固件斷面上可觀察到的區(qū)域溶質(zhì)偏聚現(xiàn)象稱(chēng)為宏觀偏析；在一個(gè)晶粒內(nèi)部或晶界上存在的溶質(zhì)偏聚現(xiàn)象稱(chēng)為微觀偏析。6.沉淀脫氧

11、和擴(kuò)散脫氧溶入到液態(tài)金屬中的脫氧元素與[Feo]反應(yīng)，生成不溶于液態(tài)金屬的脫氧產(chǎn)物稱(chēng)之為沉淀脫氧。通過(guò)降低熔渣中（Feo）含量，或通過(guò)改變界面兩側(cè)Feo的平衡條件促使[Feo]向熔渣中轉(zhuǎn)移而降低液態(tài)金屬中的（Feo）含量的方法稱(chēng)為擴(kuò)散脫氧。7.冷裂紋和熱裂紋金屬凝固冷卻至室溫附近發(fā)生的開(kāi)裂現(xiàn)象稱(chēng)之為冷裂紋；在固相線附近發(fā)生的裂紋稱(chēng)之為熱裂紋。二、填空題（每空1分，共24分）1界面張力的大小可以用潤(rùn)濕角來(lái)衡量，兩種物質(zhì)原子間的結(jié)合力大，就