《材料成形技术基础》复习思考题
第一篇铸造
1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？
充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。
充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。
提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；3）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。
2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？
影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。
3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？
浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。
4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？
铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。
注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。
5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？
产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。
凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。
6.试述冒口与冷铁的作用。
冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。
7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm），落砂清理后，立即分别进行如下的切削
加工：
(1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm
加工后棒料长度为L１；
(2)将其车为Φ80mm的轴，
度为L2。
试分析L、L1、L2是否相等。
答案：L1>L>L2
8.
和大小。
①基体组织为F时，塑性、韧性较好，但强度、硬度较低。
基体组织为P时，塑性、韧性较低，但强度、硬度较高。
基体组织为F+P时，铸铁力学性能介于以上两种情况之间。
②G从片状→团絮状→球状，力学性能逐渐上升。G由大变小，以及G均布时，则力学性能↑。
9.试述孕育铸铁的生产原理。与普通HT相比：在力学性能上孕育铸铁有何特点？常用于什么场合？
生产原理：改善普通灰铸铁可从两方面考虑，基体由F→P；G由粗大→细小、均布。
孕育铸铁的强度较高，力学性能对璧厚的敏感性小，常用于静载下有较高强度的铸件，以及璧厚较大的中、小型铸件。
10.试分析：工艺上可采取哪些措施控制石墨化倾向？石墨化倾向对灰口铸铁的组织和力学性能会产生哪些影响？
控制碳当量；热处理：G化退火以及正火。
石墨化倾向大，石墨较粗大，灰口铸铁的基体组织倾向于形成F，故强度、硬度较低。反之则倾向于形成P，故强度、硬度较高。
11.试述铸造中常用的孕育剂、球化剂。球墨铸铁在球化处理后，为何还要进行孕育处理？
孕育剂：75硅铁。球化剂：稀土镁合金（RE-Mg）。
孕育处理可以促进石墨化倾向，还可使石墨球圆整、细化。
12.简述QT的铸造工艺特点。
成分接近共晶点，流动性好，但在铸型刚度较小时（也即退让性较好时），铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷。
生产球铁件，铸型刚度较小时，采用冒口和冷铁，顺序凝固原则/定向凝固原则；铸型刚度很好时，不用冒口和冷铁，同时凝固原则。
容易产生夹渣和皮下气孔。
球铁的出炉温度高于1400℃。
13.试从以下几个方面比较球铁和可铁：C、Si含量;生产方法;力学性能;适用范围。
可铁：C、Si含量较低，生产时先获得白口，且多采用定向凝固原则（∵无G析出，体收缩大，缩孔、缩松倾向大），再经高温G化退火得到，力学性能较低，适用于受力较小的曲轴、连杆等。球铁：C、Si含量较高，生产时需经球化、孕育处理，力学性能较高，适用于受力较大的曲轴、连杆等。
注意：承受冲击、形状复杂的薄璧小件时选择KTH.
14.试分析比较普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。
普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的化学成分、组织和性能特点。
普通灰铸铁和球墨铸铁的成分均接近共晶成分，而可锻铸铁的碳当量低。
它们的基体可以是F，也可以是P，或F+P。
普通灰铸铁的强度低；KT和QT的强度较高，且具有一定的塑性和韧性，其中QT的强度最高。
15.试从力学性能、铸造工艺性能两个方面比较铸铁和铸钢，并叙述铸钢的应用范围。
铸铁铸造工艺性能较好，铸钢力学性能较好。
铸钢的应用范围：形状复杂难以用压力加工或切削的方法成形；力学性能要求较高，不能采用铸铁。
16.试述铸钢生产的一般特点。
铸钢的铸造性能差，易产生浇不足、气孔、缩松、缩孔、裂纹、夹渣和粘砂等缺陷。常采用以下措施：
(1) 铸型应具备高的耐火度、透气性、合理的紧实度。
(2) 合理选用凝固原则(一般，定向/顺序凝固；复杂件，复合凝固) 。
(3) 必须热处理。退火适于≥0.35%C或结构特别复杂的铸钢件；正火适于＜0.35%C的铸钢件。
17.合理选择浇注位置与合理选择分型面，两者的目的是否相同？
选择浇注位置的目的是减少铸造缺陷，保证铸件的质量；选择分型面的目的是便于起模，简化铸造工艺。可见，两者的目的是不同的。
18.模样、铸件（毛坯）、零件三者在尺寸、形状、结构上有何区别？
19.试述起模斜度与结构斜度的作用和区别。
铸造斜度分为结构斜度和拔模斜度两种。它们的作用主要都是便于起模。
为了便于从铸型中取出模型，凡垂直于分型面的铸件壁应具有一定的倾斜度；为从芯盒中取出型芯的方便，铸件上相应的部位亦应由一定的倾斜度。
区别：结构斜度是在铸件结构设计阶段，在铸件非加工表面设置的；
拔模斜度是铸造工艺设计阶段，在制造模型与芯盒时，在铸件加工表面设置的。
起模斜度影响因素
1．模样材料：金属模↓，木模↑。
2．造型方法：机器造型α，较小。
3．起模高度：h↑，α↓。（注意，与模锻斜度不同）
4．所处位置：内壁，α较大
20.在铸造中，什么是叫芯头和芯座？它们的尺寸大小是否相同？
芯头是指砂芯的外伸部分，是型芯的定位、支撑和排气结构。芯头如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度L（高度H）、芯头斜度α、芯头与芯座装配隙s等。尺寸可参照教材。
21.人们常在铸件上设置加强肋并且在有孔的部位设置凸台。这样做的目的是什么？加强肋的厚度是否应大于或等于被加强壁的厚度？
在铸件上常设置加强肋并且在有孔的部位设置凸台。设置加强肋的目的是：①避免增加铸件壁厚；②保证铸件刚度。
设置凸台的目的是减小璧厚，使璧厚尽量均匀。加强肋的厚度应小于被加强壁的厚度。
22.试分析铸造应力的产生机理及防治措施。
铸造应力主要有热应力和收缩应力（或机械应力）两种。
热应力是因为铸件璧厚不均匀，各部分冷却速度不同，导致在同一时期铸件各部分收缩不一致而引起的应力。（内因）防止：同时凝固原则、去应力退火（人工时效）、反变形。
收缩应力（或机械应力）是因为合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒口系统的机械阻力而引起的内应力。（外因）防止：提高铸型以及型芯的退让性、去应力退火（人工时效）。
23.什么是定向凝固原则？其目的是什么？具有何种形状特征的铸件宜采用定向凝固？设计这类铸件时，应如何使其壁厚分布合理？
所谓顺序凝固/定向凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。目的：减少缩孔、缩松倾向。通过在铸件不同部位放置冷铁、冒口，可实现顺序凝固/定向凝固。
铸件壁厚应合理分布：使铸件向一个方向逐渐均匀增厚。
24.试分析：为何铸件的壁厚既不能过大，也不能过薄？影响铸件壁厚的因素有哪些？
⑴璧厚既不能过大，也不能过小，因为，
过大储热量大
V冷↓↓
合金液充型能力↓；
过小
V冷↑↑，灰口铸铁的表位易产生白口组织。
⑵影响铸件壁厚的因素：
①液态合金的充型能力。铸造工艺上，规定了最小允许壁厚。
推荐了“临界壁厚” ≈ 3⨯最小允许壁厚。
②铸件的刚度。
增加铸件的刚度不能单靠增加壁厚，常常需要合理地设计铸件的截面形状。如加强肋（肋板的厚度，应小于被加强壁的厚度）。
加强肋，又称拉肋，防变形肋（提高刚度嘛）。强，行（形），发啦！
除了加强肋外，铸肋还有一类，称为割肋，又称收缩肋，防裂肋，以及激
冷肋。为便于记忆，用“收割机”“割裂”，
这两类铸肋，也即加强肋和割肋，它们的厚度都小于铸件的壁厚。
注意：热裂是在凝固后期、接近固相线的高温形成的。线收缩，也即固态收缩也是从凝固后期、接近固相线的高温开始的，而不是液态金属完全变为固态才开始的！！！
第二篇金属压力加工
1.为何承受重载、冲击的齿轮通常均采用锻造的方法制坯？（提示：三化）
材料组织细密化、成分均匀化、锻造流线分布合理化。
注意：使零件服役时最大切应力与锻造流线方向垂直。
2.试述如何利用下列物理现象来提高工件的力学性能：冷变形硬化；回复；再结晶。
冷变形硬化：提高强度、硬度和耐磨性，特别是对于塑性好，且不能用热处理强化的金属尤为重要；回复：消除应力，冷卷弹簧的去应力退火（250～300℃）；再结晶：消除冷变形硬化，多次拉深中间的再结晶退火。
3.何谓锻造比？压力加工时，为什么要选择合适的锻造比？
锻造比：评价锻造过程中金属材料变形程度的参数。Y，恒大于1。
Y反映了锻件变形程度与锻件力学性能之间的关系。
Y↑，内部孔隙被焊合——组织细密化
偏折的碳化物、树枝晶被打碎——成分均匀化。
Y↑↑，锻造流线形成——各向异性
组织细密化达到极限，力学性能不能进一步↑
因此，要选择适当的锻造比。
4.如何评价金属材料的锻造性能？试分析加热温度、变形速度和应力性质对钢的锻造性能的影响。
锻造性能评价指标：塑性和变形抗力。
①温度：开始T℃↑材料的锻造性能↑
T℃↑↑两种情况过热——晶粒粗大（纠正方法：正火）
过烧——局部可切除，大面积则锻件报废
可见，过热和过烧是锻件加热时可能出现的缺陷，但过热可以修复，过烧却不能修复。
②变形速度
两对矛盾综合作用：内能散失——累积、加工硬化——再结晶
变形速度较小时，锻造性能↓；变形速度超过临界值后，锻造性能↑
③应力状态
（1）对塑性的影响：
压应力数目↑塑性↑——阻碍微裂纹产生、扩展
拉应力数目↑塑性↓——促使微裂纹扩展
（2）对变形抗力的影响
压应力数目↑，变形抗力↑
拉应力数目↑，变形抗力↓参见补充课件。
5试分析金属塑性变形的基本规律及其应用
（1）体积不变条件：塑性变形前后体积不变，ε1+ε2+ε3 = 0
应用：计算坯料质量和各种工序间的尺寸。
（2）最小阻力定律
变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的的方向移动。即做最少的功，走最短的路。
应用：让金属按规定方向流动，以获得所需形状和尺寸的锻压件。
6.自由锻有何优点？什么情况下应采用自由锻？
优点：不用模具，可局部成形。
应用：①单件小批。②重型、特大型锻件。
7.试分析下列说法是否正确：
(a)随着碳含量的增加，钢的始锻温度增高。
(b)空气锤的规格是以其所能产生的最大冲击力来确定的，力的单
位为kg.f。
(c)水压机对锻件的作用力是静压力。
(d)过热是锻件加热过程中可能发生的不可挽回的缺陷。
随着碳含量的增加，钢的始锻温度↓，终锻温度在800℃左右。
空气锤的规格是以其落下部分的质量表示其吨位。（c）正确。
过热可用正火消除。
8.与蒸汽-空气锤相比，水压机有何优点？
与蒸汽-空气锤相比，水压机优点：⑴锻透深度大——细晶粒组织的锻件；⑵静压力——噪声低、震动小。
注：锻透深度大是因为变形速度慢，再结晶充分。
9.自由锻工序分为哪三类？各包含哪些基本内容？
辅助工序：切槽，切肩，倒棱。
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移，切割等。
精整工序：平整、校直。
10.绘制自由锻件图时，应考虑哪些主要因素？
①敷料：简化锻件形状，便于锻造。②加工余量。③锻件公差。
11. 掌握自由锻零件的结构工艺性原则。
总原则：形状不宜复杂。
①避免曲面相交的相贯体结构；避免锥体、斜面结构；不允许出现加强筋、凸台、丁字形截面和空间曲线形表面。
②对形状复杂件，可采用锻－焊、锻－机械连接等联合结构。
12. 模型锻造有何优点？什么情况下应采用模锻？
模锻优点：生产率高、尺寸精确等。
缺点：质量不能太大，小于150kg；设备、锻模成本高。
应用：大批大量生产，锻件质量小于150kg 。
长杆类锻件模锻，一般在平锻机上进行锻造，且锻造通孔模锻件的唯一方法。
13. 模锻的基本工艺过程包括哪几个阶段？
模锻的四个基本阶段：制坯、预锻、终锻、精整。
14. 胎模锻是否属于模锻？试述胎模锻的优点和适用范围。
胎模锻介于模锻和自由锻之间，故具有两者的部分优点。适于中、小批生产。
15. 模锻斜度有何作用？在模锻零件的哪类表面上必须设置模锻斜度？为什么模锻斜度应尽量采用3°、5°、7°、10°……等标准度数？
为便于锻件出模，垂直于分模面的表面必须有斜度，称为模锻斜度。外壁斜度一般取3°、5°、7°、10°等标准度数。内壁斜度应比外壁斜度大2°～5°，因为内壁冷缩，夹紧工件。模膛深度与相应宽度的比值(h／b)越大，则斜度越大。之所以取标准度数，是便于采用标准指状铣刀加工。
注意，对比铸造中的起模斜度，起模斜度影响因素
1．模样材料：金属模↓，木模↑。
2．造型方法：机器造型α，较小。
3．起模高度：h↑，α↓。（与模锻斜度不同）
4．所处位置：内壁，α较大
16.试述模锻圆角的作用。
圆角半径作用：①减少金属流动的阻力——有利于金属充满模锻。
②减轻应力集中——提高锻模寿命；
注意与铸造圆角的作用比较。
17.试分析比较自由锻件与模锻件设计的异同
相同点：都要考虑敷料、加工余量和公差。
不同点：模锻件要考虑分模面的选择、在加工表面设置模锻斜度和模锻园角、有孔的零件还要加上冲孔连皮，模锻件均应避免截面相差过大，薄壁、高
筋、凸起等结构，模锻件应避免深孔和多孔结构；模锻件减少余块，简化模锻工艺。自由锻件应避免空间曲面结构等。
18.在设计落料模时，如何确定凹、凸模的尺寸？
1）以落料件确定凹模尺寸，考虑磨损，凹模刃口尺寸应靠近落料件的最小极限尺寸。
2）以凹模尺寸为基准，减去间隙，设计凸模。
3）模具刃口尺寸精度比冲压件精度高2～3级。
加一题：在设计冲孔模时，如何确定凹、凸模的尺寸？
1）以冲孔件确定凸模尺寸，考虑磨损，凸模刃口尺寸应靠近孔的最大极限尺寸；
2）以凸模为基准，加上间隙，设计凹模。
3）模具刃口尺寸精度比冲压件精度高2～3级。
19.试述材料最小相对弯曲半径及其影响因素。
影响因素：
①塑性越好，则r min/t越小；
②t越小，则r min/t越小。
③板料的纤维方向与折弯线垂直时，r min/t最小。
20.试分析：拉深时，工件被拉穿的原因。应如何防止？
21.什么是复合冲模？它在结构上有何特点？
复合模：在模具的同一工位在压力机的一次形成中完成2个或2个以上的冲压模具。结构特点：有一个凸凹模（既可做凸模又可做凹模）。
第三篇焊接
0.焊接电弧是由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成的。
1.试述冶金连接的原理和特点。
冶金连接是通过加热或加压（或两者并用），并且用或不用填充材料，
使焊件达到原子结合，形成永久性接头的加工方法。
优点：焊缝体积小、重量轻、性能优越；
能简化复杂件、大型件的制造工艺，铸－焊、锻（压）－焊等联合
结构；
可修补铸件、锻件以及局部受损坏的零件；
缺点：会产生焊接应力和变形。
2.试述焊条药皮的主要作用。
焊接药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，它对保证手工电弧焊的质量极为重要，其主要作用有:
①造气、造渣，起保护作用，防止气孔、夹渣；
②冶金作用，如脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等；
③稳弧、脱渣等作用，以保证焊条具有良好的工艺性能，形成美观的焊缝。
3为什么碱性焊条一般均应采用直流反接？
碱性焊条含有的萤石，故一般均采用直流反接。――“简（碱）直反了”
4在强度级别相等的条件下，试从力学性能与工艺性能两个方面比较酸性焊条与碱性焊条。
碱性焊条与强度级别相同的酸性焊条相比，其熔敷金属的塑、韧性好，含氢量低。但碱性焊条的稳弧性较差，对锈、水、油污的敏感性大，容易产生气孔，有毒气体和烟尘多。
结论：在强度级别相等的条件下，酸性焊条（焊接）工艺性好些，碱性焊条的（焊缝）力学性能高些。
5试述结构钢焊条的选用原则。
主要考虑焊缝的力学性能要求。
①强度－按“焊缝与母材等强度级别”原则。
即：焊条熔敷金属强度不低于母材，且应相近，不宜高出太多。
②塑性、韧性－重要的焊缝、动载荷和结构刚度大时一般选用碱性焊条。
③
6试述不锈钢焊条的选用原则。
主要考虑焊缝的化学成分要求。遵循“焊缝与母材同化学成分类型”原则。
7掌握典型结构钢焊条：E4313和E5015的编号含义。
E表示焊条。前两位数字表示熔敷金属抗拉强度最小值。第三位数字表示焊条适用的焊接位置，0或1都表示适用于全方位焊接。第三、四位数字的组合表示药皮类型和焊接电流类型。E4313是典型的酸性焊条，其熔敷金属抗拉强度的最小值为420MPa，适合全方位焊接。药皮类型为高钛钾型，交、直流均可。E5015
是典型的碱性焊条，其熔敷金属抗拉强度的最小值为490MPa。适宜全方位焊接。药皮类型为低氢钠型。碱性焊条中含有CaF2，它可以降低焊缝中的含氢量。
8低碳钢焊接接头包括哪几个区域？
低碳钢焊接接头包括三个区域焊缝区、熔合区、和热影响区，而热影响区又细分为：过热区、正火区、部分相变区。熔合区和过热区均为“危险区”，正火可以消除“危险区”。
9试分析下面的说法是否正确：“焊接结构钢时，由于采用了‘与母材等强度原则’选择焊条，所以，其焊接接头的力学性能一定不会低于母材。
不对。焊接接头中的熔合区和过热区的力学性能最差，其性能可能低于母材。
10试述埋弧焊、电渣焊、电阻焊和钎焊四者之间的区别、各自的优点和适用范围。
前两种均为熔化焊，母材熔化；钎焊母材不熔化，钎料熔化。电阻焊为压力焊，焊接时需要施加压力，压力焊通常不需要焊剂，也不需要填料。
由于焊剂保持的原因，如果不采取特殊措施，埋弧自动焊通常只能用于平焊，而电渣焊为立焊。
埋弧自动焊优点：效率高、焊接质量好。应用：批量生产的中、厚板、平直、环状焊缝。
电渣焊优点：生产率高、焊接质量好、焊接厚件不用开坡口，应用：厚度30mm以上的厚板（最厚可达450mm）等。电阻焊优点：生产率高、焊接接头质量高、变形小。电阻焊包括点焊、缝焊和对焊，它们都属于压力焊。应用：点焊适合于薄板件的焊接，如汽车覆盖件等冷冲压件的焊接等。钎焊优点：接头光滑平整变形小、焊接适应性好、生产率高，应用：异性材料的焊接、电子、电器、硬质合金刀具等。
11什么是阴极破碎现象？它是不是氩弧焊焊接过程中的独有现象？为什么焊接重要的铝合金件多采用氩弧焊？试述氩弧焊的常用接法。
电弧中的阳离子受阴极电场加速，以很高的速度冲击阴极表面，使阴极表面的氧化膜破碎并清除掉，在惰性气体的保护下，形成清洁的金属表面，这种现象称为阴极破碎现象。它不是氩弧焊焊接过程中的独有现象。
氩弧焊不仅有良好的保护作用，且有阴极破碎作用，可去除氧化铝膜，使合金很好的熔合，焊接质量好，而在普通手弧焊条件下，由于氧化铝膜熔点高（约2050℃），难以去除氧化铝膜，故焊接重要的铝合金多采用氩弧焊。
氩弧焊的常用接法：参见课件。
可见，对重要的铝合金件进行氩弧焊时，可采用直流反接（熔化极氩弧焊）或交流（钨极氩弧焊）。
12试分析16、45钢、65钢的焊接性能和常用的焊接方法。
16钢：焊接性能好，几乎所有的焊接方法都可用。但低温或焊接大厚件时需预热。
45钢：淬硬倾向较大，焊接性能较差。焊前低温预热150～250℃，焊后缓冷，以减少热应力。
65钢：焊接性能差，焊前高温预热600～700℃，保温至不低400℃，施焊，焊后缓冷，立即去应力退火。
13埋弧焊和电渣焊的焊接过程有何区别？各适用于什么场合？
埋弧焊用焊剂进行渣保护，电弧在焊剂包围下燃烧，热效率高；由
于焊剂保持的原因，如果不采取特殊措施，埋弧自动焊通常只能用于平
焊。可焊接平直长焊缝和直径大于250mm的环焊缝。
电渣焊是利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热并熔化焊丝和母材进行焊接的。焊接位置一般为立焊。电渣焊金属熔池的凝固速率低，气体和杂质较易浮出，故产生气孔、夹渣的倾向性较低。电渣焊热影响区大。电渣焊焊接厚件不用开坡口，适合焊接板厚大于30mm，特别是厚度大于100mm的焊件
14试分析铸铁焊接性能极差的原因。
铸件含碳量高，塑性极低，焊接性差。铸铁焊补的特点：
①强度低、脆性大，易裂。
②碳、硅剧烈氧化，产生气孔、硅酸盐夹杂物。
④快冷易出现白口组织，焊后难于机械加工。
15消除和减小焊接应力的措施有哪些？
⑴焊缝不要密集交叉，截面和长度也要尽可能小；
⑵合理的焊接顺序。“先短后长，先中间后两边”和对称焊接。
⑶焊接预热，焊中捶击，焊后热处理。
16试述铸铁的热焊法和冷焊法。它们各适用于什么情况？
热焊法：（与65钢相似）焊前高温预热600～700℃，保温至不低于400℃，施焊，焊后缓冷，立即去应力退火。采用铸铁焊条，焊缝为铸铁。应用：焊缝要求与母材同质、同力学性能的重要铸件。
冷焊法：不预热或低温预热采用Ni基焊条，原因为：Ni促进石墨化，熔合处不产生白口组织；焊缝软且塑性好，固态收缩后期，能以焊缝的塑性变形缓解应力，抗裂性好。
冷焊法应用：
①允许焊缝与母材不同材质
②焊后不需要切削加工（指焊缝）
③对焊缝的力学性能要求不高的铸铁件
高温局部预热会引发变形
17试分析焊接铝合金时易出现的缺陷。
1）氧化：Al2O3溶点2050℃，远高于铝的熔点660.4℃。
2）气孔：铝合金导热性↑↑，冷却速度↑↑，氢气来不及逸出。
18试述对厚的焊件开坡口的目的和基本原则。
目的：保证焊透、调整母材成份。
基本原则：①填充材料应最少；②坡口容易加工，且费用低；③具有好的可达性；④有利于控制焊接变形。
19焊接过程中，对焊件进行局部快速加热与冷却和焊缝冷却时的收缩受到阻碍是产生焊接应力的根本原因。
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《材料成形技术基础》复习思考题 第一篇铸造 1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？ 充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。 充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；3）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。 2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？ 影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。 3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？ 浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。 4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？ 铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。目的：防止热应力和变形。该原则适用于壁厚均匀的铸件。 注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。 5.试述产生缩孔、缩松的机理。凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？ 产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。 凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。 6.试述冒口与冷铁的作用。 冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。冒口：补缩、排气。冷铁：调整冷却速度。 7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm），落砂清理后，立即分别进行如下的切削
序言及第一章 1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？ (P2)第一段 2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点? 答：移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差，只能成型加工形状与结构简单的制品．而且制品的生产效率也比较低。这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料，但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料，从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术；其一是塑料的成型加工技术更加多样化，从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术，借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品，如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等；其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高，成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现，全机械化的塑料制品自动生产线也已出现；其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料，加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性，因此，这一时期塑料成型加工技术的发展，从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比，在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。采用创新的成型技术，不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品，而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。 3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。 答：一次成型技术,二次成型技术,二次加工技术 一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。 目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。 二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。 目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。 这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。也称作“后加工技术”。 大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。 4.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？ 1、过程集中制生产设备集中；宜于品种多、产量小、变化快的制品；衔接生产工序时所需的运输设备多、费时、费工、不易连续化。 2、产品集中制 一种产品生产过程配套；宜于单一、量大、永久性强的制品、连续性强；物料运输方便，易实现机械化和自动化，成本降低 5 为什么塑料加热与冷却不能有太大温差？ 答：塑料是热的不良导体，导热性差。加热时热源与被加热的温差大，物料表面已达到规定的温度甚至已经分解，而内部温度还很低，造成塑化不均匀。冷却时温差大，物料表面已经冷却，而内部冷却较慢，收缩较大，形成较大的内应力。
试卷1 一、思考题 1．什么是机械性能？（材料受力作用时反映出来的性能）它包含哪些指标？（弹性、强度、塑性、韧性、硬度等）各指标的含意是什么？如何测得? 2．硬度和强度有没有一定的关系?为什么? （有，强度越高，硬度越高）为什么？（都反映材料抵抗变形及断裂的能力） 3．名词解释：过冷度，晶格，晶胞，晶粒与晶界，同素异晶转变，固溶体，金属化合物，机械混合物。 4．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒大小有什么影响? （冷却速度越大过冷度越大，晶粒越细。） 5.晶粒大小对金属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的方法有哪些? （晶粒越细，金属的强度硬度越高，塑韧性越好。孕育处理、提高液体金属结晶时的冷却速度、压力加工、热处理等） 6．说明铁素体、奥氏体、渗碳体和珠光体的合金结构和机械性能。 7．默绘出简化的铁碳合金状态图，并填人各区域内的结晶组织。 8．含碳量对钢的机械性能有何影响? 二、填表 说明下列符号所代表的机械性能指标
三、填空 1. 碳溶解在体心立方的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为F ，晶格类型是 体心立方，性能特点是强度低，塑性好。 2. 碳溶解在面心立方的γ-Fe中形成的固溶体称奥氏体，其符号为 A ，晶格类型是面 心立方，性能特点是强度低，塑性高。 3. 渗碳体是铁与碳的金属化合物，含碳量为6.69％，性能特点是硬度高，脆性大。 4. ECF称共晶线线，所发生的反应称共晶反应，其反应式是得到的组织为 L（4.3% 1148℃）=A（2.11%）+Fe3C 。 5. PSK称共析线线，所发生的反应称共析反应，其反应式是A(0.77% 727 ℃)=F(0.0218%)+ Fe3C 得到的组织为珠光体。 6. E是碳在γ-Fe中的最大溶解度点，P是碳在α-Fe中的最大溶解度点， A l线 即 PSK ，A3线即 GS ， A cm线即 ES 。 7. 45钢在退火状态下，其组织中珠光体的含碳量是 0.77% 。 8．钢和生铁在成分上的主要区别是钢的含碳量小于2.11%，生铁2.11-6.69% 在组织上的主要区别是生铁中有莱氏体，钢中没有，在性能上的主要区别是钢的机械 性能好，生铁硬而脆。 9 铝的晶体结构/晶格类型是面心立方 10 α－Ｆｅ和γ－Fｅ的晶格类型分别属于体心立方、面心立方 11 Aｌ和Zｎ的晶格类型分别属于面心立方、密排六方 12 45钢在平衡结晶过程中冷却到共析温度时发生共析反应，A、F、Fe3C的碳含量分别为 0.77% 0.0218% 6.69% 13 金属结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是形核与长 大，自发生核的生核率与过冷度的关系是过冷度大，形核率高 14 金属结晶时，依附于杂质而生成的晶核叫异质形核（非自发形核） 15 晶粒的大小称晶粒度，工程上通常把晶粒分成1、2、……8等级别。8级晶粒度的晶粒
第二章 凝固温度场P49 8. 对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。采用同样焊接规范去 焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果？为什么？ 解：采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿，这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳 钢差，电弧热无法及时散开的缘故； 相反，采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透，这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的 缘故。 9. 对于板状对接单面焊焊缝，当焊接规范一定时，经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透，分析其产 生原因并提出相应工艺解决方案。 解：（1）产生原因：在焊接起始端，准稳态的温度场尚未形成，周围焊件的温度较低，电弧热不足以将焊 件熔透，因此会出现一定长度的未焊透。 （2）解决办法：焊接起始段时焊接速度慢一些，对焊件进行充分预热，或焊接电流加大一些，待焊件熔 透后再恢复到正常焊接规范。生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板，在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接，之后再转移到焊件上正常焊接。 第四章 单相及多相合金的结晶 P90 9.何为成分过冷判据?成分过冷的大小受哪些因素的影响? 答: “成分过冷”判据为: R G L ＜ N L D R L L L e K K D C m δ-+-0 011 当“液相只有有限扩散”时，δN =∞， 0C C L =，代入上式后得 R G L ＜000)1(K K D C m L L - ( 其中: G L — 液相中温度梯度 R — 晶体生长速度 m L — 液相线斜率 C 0 — 原始成分浓度 D L — 液相中溶质扩散系数 K 0 — 平衡分配系数K ) 成分过冷的大小主要受下列因素的影响: 1）液相中温度梯度G L , G L 越小,越有利于成分过冷 2）晶体生长速度R , R 越大,越有利于成分过冷 3）液相线斜率m L ,m L 越大,越有利于成分过冷 4）原始成分浓度C 0, C 0越高,越有利于成分过冷 5）液相中溶质扩散系数D L, D L 越底,越有利于成分过冷 6）平衡分配系数K 0 ,K 0＜1时，K 0 越 小,越有利于成分过冷；K 0＞1时，K 0越大,越有利于成分过冷。 (注:其中的G L 和 R 为工艺因素,相对较易加以控制; m L , C 0 , D L , K 0 ,为材料因素,较难控制 ) 13.影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材料的机械性能有什么关系？
1 充型能力的影响因素 金属的流动性 浇注条件 铸型填充能力 2 浇口杯的作用 承接金属液 防止和溢出 减轻液流对型腔的冲击 分离溶渣和气泡防止进入型腔 增加充型压力头 3 横浇道的作用 （1）横浇道的稳流作用： 收缩式浇注系统扩张式浇注系统 (2)横浇道的流量分配作用： 远离直浇道的流量大流量不均匀性 克服不均匀性的措施：对称设置内浇道；横浇道断面沿液流方向逐渐缩小；设置浇口窝；采用不同断面内浇道。 （3）横浇道的排渣作用 浇注系统主要排渣单元 4冒口补缩的条件和要求 1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。 2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩 3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通。即使扩张角始终向着冒口。 5 浇注位置选择的原则 ①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面: ②铸件宽大平面应朝下： ③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直： ④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面： ⑤应尽量减少型蕊的数量： ⑥要便于安放型蕊、固定和排气: 6 湿型砂的组成及性能要求 原砂（或旧砂）100 粘土（膨润土）1-5% 煤粉少于8% 水分少于6% 以及其它附加物1) 紧实率和含水量 湿型砂不可太干，因为干的型砂虽然流动性极好，但是型砂中膨润土未被充分润湿，性能较为干脆，起模困难，砂型易碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂孔和冲蚀缺陷。型砂
也不可太湿，否则型砂太粘，造型时型砂容易在砂斗中搭桥和降低造型流动性，还易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷。 一是紧实率，代表型砂的手感干湿程度；另一是含水量，代表型砂的实际水分含量。 2_) 透气率 砂型的排气能力除了靠冒口和排气孔来提高以外，更要靠型砂的透气率。因此砂型的透气率不可过低，以免浇注过程中发生呛火和铸件产生气孔缺陷。 3) 常温湿态强度 湿型砂必须具备一定强度以承受各种外力的作用。 4)湿压强度 一般而言，欧洲铸造行业对铸铁用高密度造型型砂的的湿压强度值要求较高。 5) 湿拉强度和湿劈强度 从材料力学角度来看，抗压强度只是在一定程度上代表型砂中膨润土膏的粘结力，同时又反映受压应力时砂粒之间的摩擦阻力，因而不能用湿压强度值直接说明型砂的粘结强度的好坏，而抗拉强度就无此缺点。 6) 湿剪强度 湿剪强度比湿压强度较能表明型砂的粘结力而且容易测定，将普通的标准试样放置在强度试验机的两块具有半面凸台的压头之间，沿中心轴方向施加剪切力，即可测定出剪切强度。 7) 型砂含泥量 型砂和旧砂的泥分是由两部分组成。 8)型砂粒度 型砂粒度直接影响透气性和铸件表面粗糙程度。 9) 有效膨润土量 一般湿型铸造生产中，都是根据型砂的湿态抗压强度高低补加膨润土量。 10 )型砂的有效煤粉量 生产铸铁件的湿型砂大多加入煤粉附加物，每次混砂时需补加少量煤粉。 11)型砂韧性 型砂不可太脆，应当具有一定的韧性。 12) 起模性 型砂的起模性是一个极其复杂的综合特性 13)抗夹砂性（热湿拉强度） 用湿型砂浇注较厚大的平板类铸件时，最容易产生夹砂类缺陷(包括起皮、沟痕、结疤、鼠尾) 14)型砂的颗粒在外力作用下可以紧密靠近的性能称为可紧实性。具有良好可紧实性的型砂能够保证砂型表面密实。 7 各种铸造缺陷产生的原因 1）砂眼：型砂强度不够或局部没有冲紧型腔，浇口内散砂未吹干净合箱时砂型局部挤坏掉砂浇注系统不合理冲坏砂型 2）冷隔：浇注温度过低浇注速度太慢浇口位置不当或浇口太小 3）粘砂：未刷涂料或涂料太薄浇注温度过高型砂耐火隆不够 4）夹砂：型砂强度太低浇注温度过高内浇口过于集中使局部型砂烘烤历害 5）裂纹：铸件设计不合理壁厚差别太大砂型退让性差阻碍铸件收缩浇注系统不当使铸件各部分冷却收缩不均匀造成过大的内应力
高分子材料加工成型原理考试复习资料考试题型 1.填空题251 2.选择题102 3.名词解释53 4.解答题56 5.论述题110 可挤压性是指聚合物通过挤压作用是获得形状和保持形状的能力; 可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度; 熔融指数是评价热塑性聚合物特别是聚烯烃的挤压性的一种简单而实用的方法,它是在熔融指数仪中测定的; 可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力;可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和其它物理力学性质; 聚合物的可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化能力作用; 由于松弛过程的存在,材料的形变必然落后于应力的变化,聚合物对外力响应的这种滞后现象称为滞后效应或弹性滞后; 聚合物熔体的流变行为按作用力可分为剪切流动、拉伸流动; 均相成核又称散现成核,是纯净的聚合物中由于热起伏而自发的生成晶核的过程,过程中晶核的密度能连续上升;异相成核又称瞬时成核是不纯净的聚合物中某些物质起晶核作用成为结晶中心,引起晶体生长过程,过程中晶核密度不发生变化; 在Tg~Tm温度范围内,常对制品进行热处理以加速聚合物的二次结晶或后结晶的过程,热处理为一松弛过程,通过适当的加热能促使分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善; 通常热处理的温度控制在聚合物最大结晶速度的温度Tmax; 塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等几个过程; 混合过程一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成; 衡量其混合效果需从物料的分散程度和组成的均匀程度两方面来考虑; 最常见的螺杆直径为45~150毫米;长径比L/D一般为18~25; 压缩比是螺杆加料段最初一个螺槽容积于均化段最后一个螺槽容积之比,表示塑料通过螺杆全长范围时被压缩的倍数,压缩比愈大塑料受到的挤压作用愈大; 根据物料的变化特征可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段; 锁模机构在启闭模具的各阶段的速度都不一样的,闭合时应先快后慢,开启时则应先慢后快再转慢; 利用本身特定形状,使塑料或聚合物成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具称模具; 浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分,包括主流道、分流道、浇口等; 完成一次注射成型所需的时间称注射周期或称总周期; 压制成型的加料方法可以分为重量法、容量法、计数法; 分离力与辊筒的半径、长度和速度成正比,而和辊间距称反比; 通常可将辊筒设计和加工成略带腰鼓型,或调整两辊筒的轴,使其交叉一定角度或加预应力,就能在一定程度上克服或减轻分离力的有害作用,提高压延制品厚度的均匀性; 在压延过程中,热塑性塑料由于受到很大的剪切应力的作用,因此大分子会顺着薄膜前进方向发生定向作用,使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性,这种现像称为压延效应;压延效应的大小,受压延温度、转速、供料厚度和物料性能等的影响,升温或增加压延时间,均可减轻压延效应; 压延机的二辊用于橡胶或PVC的塑炼,三辊用于橡胶,四辊塑料；固定倒数第二辊; 人造革就是以布或纸为基体,在其上覆以聚氯乙烯糊的一种复合材料; 在一定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法,称为二次成型法;二次成型包括：
高分子材料成型加工习题参考答案(1~5章) 绪论 1、高分子材料可应用于哪些方面? 有哪些特点, 答:高分子材料可应用于如下各个方面: 结构材料: 机械零部件、机电壳体、轴承…… 电器材料: 电缆、绝缘版、电器零件、家用电器、通讯器材…… 建筑材料: 贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管…… 包装材料: 各种瓶罐、桶、塑料袋、薄膜、绳、带、泡沫塑料…… 日用制品: 家具、餐具、玩具、文具、办公用品、体育用品及器材…… 交通运输: 道路交通设施、车辆、船舶部件…… 医疗器械: 医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空: 飞机、火箭、飞船、卫星零部件…… 军用器械: 武器装备、军事淹体、防护器材…… 交通运输: 道路交通设施、车辆、船舶部件…… 医疗器械: 医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空: 飞机、火箭、飞船、卫星零部件……
军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 化纤类:布、线、服装、…… 高分子材料具有如下特点: 优点: a.原料价格低廉; b.加工成本低; c.重量轻; d.耐腐蚀; e.造型容易; f.保温性能优良; g.电绝缘性好。 缺点: a.精度差; b.耐热性差; c.易燃烧; d.强度差; e.耐溶 剂性差; f.易老化 2、塑料制品生产的完整工序有哪五步组成, 答:成型加工完整工序共五个 1.成型前准备:原料准备:筛选，干燥，配制，混合 ? 2.成型:赋预聚合物一定型样 ? 3.机械加工:车，削，刨，铣等。 ? 4.修饰:美化制品。 ? 5.装配: 粘合，焊接，机械连接等。 ? 说明:a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序 b 五个次序不能颠倒 3、学习本课程的重点是什么, 答:本课程的重点是: 高分子材料方面:应掌握高分子材料定义，高分子材料工程特征，高分子材料及其制品的制备方法，高分子材料的组成，添加剂的作用、机理、品种及其选择，高分子材料配方设计原则，配方分析，影响高分子材料性能的化学因素和物理因素。 成型加工方面:应掌握高分子材料制品各种成型方法，成型加工过程，成型工艺特点，成型工艺的适应性，成型工艺流程，成型设备结构及作用原理，成型工艺条件及其控制，成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性。
材料成型原理思考题及解答改 本课程的教学要求为 1。掌握液态金属和合金的凝固和结晶的基本规律，冶金处理及其对材料和零件性能的影响。 2。注重掌握塑性成形的基础和塑性成形理论的应用 3。重点掌握材料成型过程中的化学冶金及现象、缺陷形成机理、影响因素和预防措施 第二章液态金属的主要内容 1，液态金属的基本特性 2，液态金属的粘度，表面张力，G吸附方程3，流动方程，相似律4，流变行为和流变铸造问题 1。当固相表面存在液相和气相，且三者处于界面平衡时，在什么条件下固液相互润湿当达到平衡时，气、液、固三相交界处的气液界面和固液界面之间的夹角称为接触角，由θ表示它实际上是液体表面张力和液-固界面张力之间的角度接触角由气相、液相和固相界面上三种界面张力的相对大小决定。从接触角的值可以看出液体对固体的润湿程度。 当和达到平衡时，得到以下关系:γSG-γSL=γLG cosθ 上述方程称为杨氏方程从杨的方程中，我们可以得出以下结论: (1)如果(γSG-γSL)=γLG，cosθ=1，θ = 0，这是完全润湿的情况。如果(γSG-γSL)>γLG，则直到 θ=0时才达到平衡，因此杨方程不适用，但液体仍能在固体表面扩
散(2)如果00，θeC产生裂纹 3)冷裂纹分为延迟裂纹、硬化脆化裂纹(淬火裂纹)和低塑性脆化裂纹。宏观断裂具有闪亮金属光泽的脆性断裂特征。显微观察:沿晶断裂，也有穿晶(粒内)断裂，或沿晶和穿晶混合断裂。原因:钢级的硬化倾向；焊接接头的氢含量和分布，焊接接头的约束应力 4)分层撕裂特征:具有梯形外观的外观基本上由平行于滚动方向的平台和基本上垂直于平台的剪力墙组成断口是典型的木纹原因:由于轧制母材中的层状夹杂物和焊接过程中垂直轧制方向的应力 5)应力腐蚀裂纹特征:无明显均匀腐蚀痕迹，断续裂纹形式从横截面上看:裘德 就像一棵干枯的树的根须，由表及里，深宽比大，典型特征是长而细的分叉。从断口来看，它是一个典型的脆性断口，仍保持金属光泽。原因:某些特定的介质和拉伸应力共同作用 2。液膜产生的原因及其对热裂纹产生的影响分析从金属晶体学的理论可以知道，第一种结晶金属更纯，第二种结晶金属含有更多的杂质，并富含晶界。一般来说，由这些杂质形成的共晶熔点较低。在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点的共晶在柱状晶相遇的中心被推出，形成“液膜”此时，由于收缩和拉伸应力，焊缝中的液膜成为薄弱区。在拉应力的作用下，有可能在这个薄弱区产生裂纹，形成晶体裂纹。因此，液膜是晶体裂纹的内部原因，拉伸应力是晶体裂纹发生的必要条件。3。脆性温度范围是多少？为什么金属的塑性在脆性温度范围内很低？
材料成型复习题样卷 一、名词解释 1落料和冲孔：落料和冲孔又称冲裁,是使坯料按封闭轮廓分离;落料是被分离的部分为所需要的工件,而留下的周边是废料；冲孔则相反; 2 焊接：将分离的金属用局部加热或加压,或两者兼而使用等手段,借助于金属内部原子的 结合和扩散作用牢固的连接起来,形成永久性接头的过程; 3顺序凝固：是采用各种措施保证铸件结构各部分,从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度,实现由远离冒口的部分最先凝固,在向冒口方向顺序凝固, 使缩孔移至冒口中,切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺同时凝固：是指采 取一些工艺措施,使铸件个部分温差很小,几乎同时进行凝固获得合格零件的铸 造工艺; 4．缩孔、缩松：液态金属在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩,因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞,这种孔洞称为缩孔,而细小而分散的孔洞称为分散性 缩孔,简称缩松; 5.直流正接：将焊件接电焊机的正极,焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接; 6 自由锻造：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形, 从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程; 7模型锻造：它包括模锻和镦锻,它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内,然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程; 8.金属焊接性：金属在一定条件下,获得优质焊接接头的难易程度,即金属材料对焊接加工的 适应性; 9,粉末冶金：是用金属粉末做原料,经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法; 10钎焊：利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属,适当加热后,钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法; 11直流反接：将焊件接电焊机的负极,焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接; 二、判断题全是正确的说法 1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种; 2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等; 3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等; 4、影响金属焊接的主要因素有温度、压力; 5、粉末压制生产技术流程为粉末制取、配混、压制成形、烧结、其他处理加工; 6、影响液态金属充型能力的因素有金属流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面; 7、金属材料的可锻性常用金属的塑性指标和变形抗力来综合衡量; 8、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成,其中焊芯的主要作用为作为电源的一个电极,传导 电流,产生电弧、熔化后作为填充材料,与母材一起构成焊缝金属等; 9、金属塑性变形的基本规律是体积不变定律和最小阻力定律; 10、一般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道组成; 11、硬质合金是将一些难熔的金属碳化物和金属黏结剂粉末混合,压制成形,并经烧结而形成 的一类粉末压制品 12、液态金属浇入铸型后,从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩,固2 / 8 态收缩、凝固收缩 三个互相关联的收缩阶段;
第一章 1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？ 答：热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出这一过程叫结晶。高聚物的取向意味着其内部的结构单元（如分子或晶粒等）的空间指向遵循一些择优的方向，而不是完全随机的。高聚物取向时，它的性能会呈现各向异性。适当调节取向状况，可在很大范围内改变高聚物的性能。一般说，取向时物体在取向方向上的模量和强度会明显增大。在纤维和薄膜的生产中取向状况的控制显得特别重要。通过液晶态加工而获得高度取向的刚性链高分子纤维的模量和强度已能达到钢丝和玻璃纤维的水平。其他高分子材料或制品中的取向状况也是影响性能的一种因素。（取向能提高材料的各向异性，也就是高分子链向一个方向规整的排列能提高材料的一个方向强度。结晶能提高材料的熔点和韧性。） 2.请说出晶态与非晶态聚合物熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg；当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg 以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。 3.聚合物成型过程中为什么会发生取向？成型时的取向产生的原因及形式有哪几种？取向对高分子材料制品的性能有何影响？ 答：在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。原因：由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加。 4.要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构应在该聚合物的什么温度下拉伸. 答：应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行，因为分子在高于Tg时才具有足够的活动，这样在拉应力的作用下，分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发生移动。 第三章
7-1判断题(正确的画O,错误的画×） １．自由锻是单件、小批量生产锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的唯一方法。因此,自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用。（O） 2．绘制自由锻件图时，应考虑填加敷料和加工余量，并标出锻件公差。也就是说，在零件的所有表面上，都应给出加工余量。（×) 3．自由锻冲孔前，通常先要镦粗，以使冲孔面平整和减少冲孔深度。（O) 7-2选择题 1．镦粗、拔长、冲孔工序都属于（C）. A．精整工序；B．辅助工序；C．基本工序。 2．图7—1所示锻件，用自由锻锻造,坯料的 直径为φ140mm，长度为220mm，其基本工序是 （A）。 A．拔长φ100→局部镦粗→拔长φ60→切断； B．整体镦粗→拔长φ100→拔长φ60→切断； C．拔长φ100→拔长φ60→局部镦粗→切断； D．局部镦粗→拔长φ100→拔长φ60→切断。图7-1 7-3应用题 1．试分析如图7—2所示的几种镦粗缺陷产生的原因(设坯料加热均匀）。 双腰鼓形镦弯镦歪 锻锤吨位小，高径比过大(＞2.5），端面不平行与轴线不垂直 （a) （b）（c） 图7—2 2．如图7-3所示的整体活塞采用自由锻制坯。试在右侧双点划线绘制的零件轮廓图上定性绘出锻件图，选择合理的坯料直径(现有圆钢直径有：φ120、φ110、φ100、φ90、φ80、φ70）,并说明理由，拟定锻造基本工序,在表7—1中画出工序简图.
坯料直径：φ100选择原因：局部镦粗时保证高径比＜2。5 图7-3 4．如图7-5所示，通常碳钢采用平砧拔长,高合金钢采用V型砧拔长,试分析砧型对钢的变形有何影响? V型砧使压应力数目增多，提高金属的可锻性,适合于拔长塑性较差的高合金钢。 图7-5 5．如图7-6所示支座零件，采用自由锻制坯,试修改零件结构设计不合理之处。
材料成型工艺思考题（一） 1.什么是锻造？锻造与其他成形方法相比最显著的特点在哪里？ 答：锻造是利用金属的塑性，使坯料在工具（模具）的冲击或压力作用下，成为具有一定形状、尺寸和组织性能的工件的加工方法。 锻造的特点在于：（1）综合力学性能好。钢锭的铸态组织经过塑性变形（锻造）和再结晶，粗大的树枝状结晶被击碎，并通过再结晶是晶粒细化、均匀。金属内部的疏松、孔隙被压实、焊合。高温下原子间的扩散作用，使枝晶偏析和晶间偏析得到不同程度的降低和消除，提高了金属材料的力学性能，尤其使塑性指标得到了较大的提高。（2）节约原材料。锻造是在金属固态状态下，使体积发生位移，以获得所要求的形状和尺寸，没有像切削加工那也有大量的废屑，只有少量的工艺损耗，如余量、公差、料头料尾、料芯或飞边等。因此，与型材或棒料切削成形相比，材料利用率要高得多，但是比铸件的材料利用率要小。（3）生产效率高。单件、中小批量或有特殊要求的特大型锻件，在锻锤或水压机（油压机）上锻造成形仍然是一种适宜的锻造成形方法，其他方法无法替代。中小型、大批量的零件，采用模锻工艺在机械压力机、高速锤等设备上生产，具有非常高的效率。甚至可以直接成形零件（精密成形，净形生产）。 2.何谓电渣重熔冶炼？比较与其他冶炼方法的优势。 答：电渣重熔法实质上是二次冶炼法。熔炼时，按钢种要求先用小钢锭制成金属电极，然后将电极伸入水冷结晶器中通电熔化。熔化后的钢液通过电渣层过滤后流入金属熔池里。金属电极不断熔化，纯净钢液在结晶器内自上而下地凝固成钢锭，达到了第二次炼钢地目的。 电渣重熔法可获得组织均匀致密、夹杂物少和气体含量低的优质钢锭。但是生产效率低，生产成本要增加约40%。一般用于锻件质量要求特别高的锻件。 3.为什么要切除钢锭的冒口和底部，两处都有哪些缺陷？ 答：冒口：由于选择结晶的缘故，最后凝固的冒口部分杂质最多，其中熔点低的硫化物和磷化物居多。冒口钢液的密度小，在凝固过程中得不到补缩，最终形成大缩孔，且缩孔周围存在大量疏松。 底部沉淀区：上部钢液中最初形成的晶体因密度大而下沉，并将碰断的树枝状晶分枝一起向下堆积，并且钢液的补缩能力小，使沉淀的组织疏松，氧化物夹杂多。在化学成分上构成负偏析。 4.钢锭内部的主要缺陷有哪些，有什么危害，如何防止？
材料加工成型原理思考题 参考答案 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
1、金属塑性变形的主要机制有哪些？ 单晶体的塑性变形：滑移和孪生；多晶体的塑性变形：晶内变形和晶界变形 通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动，就是晶内变形。剪切运动有不同的机理，其中最基本的是滑移、孪生和扭析。其中滑移变形是主要的；而孪生变形是次要的，一般仅起调节作用。在T》0．5T熔时，可能出现晶间变形。这类变形不仅同位错运动有关，而且扩散机理起着很重要的作用。扩散蠕变机理又包括扩散-位错机理、溶质原子定向溶解机理、定向空位流机理。 在金属和合金的塑性变形过程中，常常同时有几种机理起作用。具体的塑性变形过程中各种机理的具体作用要受许多因素的影响。例如晶体结构、化学成分、相状态、组织、温度、应变量和应变速率等因素的影响。在冷态条件下，由于晶界强度高于晶内，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要有其它变形机制相协调。变形机理主要有：晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散蠕变。热塑性变形时，通常的热塑性变形速度较快，而且高温下，由于晶界的强度低于晶内，使得晶界滑动易于进行，所以晶粒相互滑移和转动起着尤为重要的作用。温度越高，原子动能和扩散能力就越大，扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移其调节作用。热塑性变形的主要机理是晶内滑移。 2. 滑移和孪生塑性变形机制的主要区别 滑移是指在力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变，滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。孪生是指晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。滑移和孪生是单晶体的主要变形机制，都是通过位错运动而实现晶内的一部分相对于另一部分的剪切运动。但是他们也明显的区别，如下：
材料成型基础复习题 2-1 判断题（正确的画O，错误的画×） 1．浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。因此，浇注温度越高越好。（×） 2．合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。（O） 3．结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金，原因是这些合金的流动性好，且易形成集中缩孔，从而可以通过设置冒口，将缩孔转移到冒口中，得到合格的铸件。（O） 4．为了防止铸件产生裂纹，在零件设计时，力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。（O） 5．铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。所以当合金的成分和铸件结构一定时；控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。（×） 6．铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。共晶成分合金由于在恒温下凝固，即开始凝固温度等于凝固终止温度，结晶温度范围为零。因此，共晶成分合金不产生凝固收缩，只产生液态收缩和固态收缩，具有很好的铸造性能。（×） 7．气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的力学性能，而且还降低了铸件的气密性。（O） 8．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。（O） 2-2 选择题 1．为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷，可以采用的措施有（D）。 A．减弱铸型的冷却能力；B．增加铸型的直浇口高度； C．提高合金的浇注温度；D．A、B和C；E．A和C。 2．顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量，通常顺序凝固适合于（D），而同时凝固适合于（B）。
材料成型设备复习题参考答案 第二章 2-1、曲柄压力机由那几部分组成？各部分的功能如何？ 答：曲柄压力机由以下几部分组成：1、工作机构。由曲柄、连杆、滑块组成，将旋转运动转换成往复直线运动。2、传动系统。由带传动和齿轮传动组成，将电动机的能量传输至工作机构。3、操作机构。主要由离合器、制动器和相应电器系统组成，控制工作机构的运行状态，使其能够间歇或连续工作。4、能源部分。由电动机和飞轮组成，电动机提供能源，飞轮储存和释放能量。5、支撑部分。由机身、工作台和紧固件等组成。它把压力机所有零部件连成一个整体。 6、辅助系统。包括气路系统、润滑系统、过载保护装置、气垫、快换模、打料装置、监控装置等。提高压力机的安全性和操作方便性。 2-5装模高度的调节方式有哪些？各有何特点？P19 三种调节方法有：1、调节连杆长度。该方法结构紧凑，可降低压力机的高度，但连杆与滑块的铰接处为球头，且球头和支撑座加工比较困难，需专用设备。螺杆的抗弯性能亦不强。2、调节滑块高度。柱销式连杆采用此种结构，与球头式连杆相比，柱销式连杆的抗弯强度提高了，铰接柱销的加工也更为方便，较大型压力机采用柱面连接结构以改善圆柱销的受力。3、调节工作台高度。多用于小型压力机。 2-6、比较压塌块过载保护装置和液压式过载保护装置。P20-21 压塌式过载保护装置结构简单，制造方便，价格低廉，但在设计时无法考虑它的疲劳极限，可能引起提前的剪切破坏，或者使压力只能工作在小于标称压力的情况下，降低设备使用效率。压塌块破坏后还需要更换，降低了生产效率。同时压塌式过载保护装置只能用于单点压力机，用于多点压力机时会因偏载引起某个压塌块先行剪切断裂。 液压式过载保护装置多运用于多点和大型压力机，其特点是过载临界点可以准确地设定，且过载后设备恢复容易。
《材料成形技术基础》总复习思考题 一、基本概念 加工硬化、轧制成形、热塑性成形、冷塑性成形、变形速度、塑性变形能力（可锻性）、自由锻造、模型锻造、敷料（余块）、锻造比、镦粗、拔长、冲孔、落料、拉深、拉深系数、反挤压成形、正挤压。 二、是非判断 1、塑性是金属固有的一种属性，它不随变形方式或变形条件的变化而变化。（） 2、对于塑性较低的合金材料进行塑性加工时拟采用挤压变形方式效果最好。（） 3、自由锻是生产单件小批量锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的惟一方法。（） 4、锻件图上的敷料或余块和加工余量都是在零件图上增加的部分，但两者作用不同。（） 5、模膛深度越深，其拔模斜度就越大。（） 6、对正方体毛坯进行完全镦粗变形时，可得到近似于圆形截面的毛坯。（） 7、对长方体毛坯进行整体镦粗时，金属沿长度方向流动的速度大于横向流动的速度。（） 8、塑性变形过程中一定伴随着弹性变形。（） 9、金属在塑性变形时，压应力数目越多，则表现出的塑性就越好。（） 10、金属变形程度越大，纤维组织越明显，导致其各向异性也就越明显。（） 11、金属变形后的纤维组织稳定性极强，其分布状况一般不能通过热处理消除，只能通过在不同方向上的塑性成形后才能改变。（） 12、材料的变形程度在塑性加工中常用锻造比来表示。（） 13、材料的锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之间的温度。（） 14、加热是提高金属塑性的常用措施。（） 15、将碳钢加热到250℃后进行的塑性变形称为热塑性变性。（） 16、自由锻造成形时，金属在两砧块间受力变形，在其它方向自由流动。（） 17、镦粗、拔长、冲孔工序属于自由锻的基本工序。（） 18、模锻件的通孔可以直接锻造出来。（） 19、可锻铸铁可以进行锻造加工。（） 20、始锻温度过高会导致锻件出现过热和过烧缺陷。（） 21、热模锻成形时，终锻模膛的形状与尺寸与冷锻件相同。（）
8、简述干法纺丝和湿法纺丝的区别。 相同点：都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。 不同点：与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。通过甬道中热空气流的作用,使原液细流中的溶剂快速挥发,挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。 9、橡胶硫化的目的是什么？ 制品强度很低、弹性小、遇冷变硬、遇热变软、遇溶剂溶解等，无使用价值。橡胶经硫化后，通过一系列复杂的化学变化，由塑性的混炼胶变为高弹性的或硬质的交联橡胶，从而获得更完善的力学性能和化学性能，提高和拓宽了橡胶材料的使用价值和应用范围。 10、橡胶加工中最基础、最重要的加工过程包括哪几个阶段？ 塑炼，降低生胶的分子量，增加塑性，提高可加工性 混炼：使配方中各个组分混合均匀，支撑混炼胶 压延：混炼胶或与纺织物，钢丝等骨架材料同过压片，压型，贴合，擦胶，贴胶等操作制成一定规格的半成品的过程。 压出：混炼胶通过口型压出各种断面的半成品的过程。 硫化：通过一定的温度，压力和时间后，使橡胶大分子发生化学反应产生交联的过程。11、成纤聚合物的基本性质是什么？ 1、成纤聚合物大分子必须是线性的、能伸直，大分子上支链尽可能少，且没有庞大侧基及大分子间没有化学键； 2、聚合物分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构； 3、聚合物应具有适当高的相对分子质量和较窄的相对分子质量分布； 4、聚合物应具有一定的热稳定性，且具有可溶性或可熔性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。 12、特种胶粘剂主要有哪几种类型？ 1）耐高温胶粘剂：可在200℃以上长期工作。大多为含芳杂环的耐高温聚合物为基料配制成的。如聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚亚苯基、聚苯硫醚、有机硅氧烷等。 2.超低温胶粘剂：多以聚氨酯及其改性产物为基料构成，能在-180℃以下工作。 3）导电胶粘剂：具有导电能力的胶粘剂。由导电填料如银粉、铜粉、铝粉、炭黑等与粘合基料如环氧树脂、聚氨酯树脂等配制而成。用于需导电而又不能受热的电 子工业产品中。 4）导磁胶粘剂：由导磁铁粉及粘合树脂配制而成。用于导磁性元器件的粘接。 5）导热胶粘剂：由金属粉或其他传热性好的材料粉末与粘合树脂制成。根据传热系数及工作温度要求，可以选择导热材料及用量。 6）密封胶粘剂: 可防止气体或液体渗漏，水分、灰尘侵入的胶粘剂。密封腻子为可塑性很大的固态密封物质。在汽车、飞机等交通工具及建筑上应用较多。 7）光敏胶粘剂：受紫外光照射，发生固化反应的胶粘剂。两种被粘物中，至少有一种能透光，才能应用。适用于透光零件或透光材料与金属、塑料的粘接。电子工业中，广泛用于微型电路的光刻。 13、从组成上看，涂料一般包含哪几大部分？ 从组成上看，涂料一般包含四大组分：成膜物质、分散介质、颜（填）料和各类涂料助剂。 14、现代涂料助剂主要有几大类？简述之。 现代涂料助剂主要有四大类：
第十六章 思考与练习 1. 解释下列概念 条件应力；真实应力；理想塑性；弹塑性硬化；刚塑性硬化；Tresca 屈服准则；Mises 屈服准则；屈服轨迹；π平面；等向强化。 答：条件应力：室温下在万能材料拉伸机上准静态拉伸（3102-⨯<ε /S ）标准试样，记录下来的拉伸力P 与试样标距的绝对伸长l ∆之间的关系曲线称为拉伸图。若试样的初始横截面面积为0A ，标距长为0l ，则条件应力0σ 0 0A P = σ， 真实应力 试样瞬时横截面A 上所作用的应力Y 称为真实应力，亦称为流动应力。 A P Y = 屈服准则是材料质点发生屈服而进入塑性状态的判据，也称为塑性条件。 Tresca 屈服准则：1864年法国工程师H. Tresca 提出材料的屈服与最大切应力有关，即当材料质点中最大切应力达到某一定值时，该质点就发生屈服。或者说，质点处于塑性状态时，其最大切应力是不变的定值，该定值取决于材料的性质，而与应力状态无关。所以Tresca 屈服准则又称为最大切应力不变条件，当σ1＞σ2＞σ3时，则 13 C 2 σσ－＝ 或 13s σσσ-= 密塞斯（Von Mises ）屈服准则：即当等效应力 达到定值时，材料质点发生屈服。材料处于塑性状态时，其等效应力是不变的定值，该定值取决于材料的性质，而与应力状态无关。表达式如下： C σ= = 常数C 根据单向拉伸实验确定为σs ，于是Mises 屈服准则可写成： 2222122331()()()2s σσσσσσσ-+-+-=
2. 如何用单向拉伸试验绘制材料的真实应力-应变曲线？有哪些常见的简化形式？ 答： ①真实应力 试样瞬时横截面A 上所作用的应力Y 称为真实应力，亦称为 流动应力。 A P Y = （16-2） 由于试样的瞬时截面面积与原始截面面积有如下关系： 000)(l A l l A =∆+ 所以 )1()1(00 εσε+=+=A P Y （16-3） ②真实应变 设初始长度为0l 的试样在变形过程中某时刻的长度为l ，定义真实应变为 )1ln(ln ε+==l l E （16-4） ③真实应力-应变曲线 在均匀变形阶段，根据式（16-3）和（16-4）将条件应力-应变曲线直接变换成真实应力-应变曲线，即E -Y 曲线，如图16-2所示。在b 点以后，由于出现缩颈，不再是均匀变形，上述公式不再成立。因此，b 点以后的曲线只能近似作出。一般记录下断裂点k 的试样横截面面积K A ，按下式计算k 点的真实应力-应变曲线。 K K K A P Y =, K A A 0 ln =E （16-5） 这样便可作出曲线的''k b 段。 但由于出现缩颈后，试样的形状发生了明显的变化，缩颈部位应力状态已变为三向拉应力状态，实验表明，缩颈断面上的径向应力和轴向应力的分布如图16-3。颈缩边缘处受单向拉伸应力Y 作用，中心处轴向拉伸应力大于Y ，这一由于出现缩颈而产生的应力升高现象，称为“形状硬化”。因此，