材料成型原理答案
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第 1 页 一、填空（共10空，每空2分，共20分）
1. 液体的分类（按液体结构和内部作用力）：原子液体，分子液体，离子液体。
2. 接触角也为润湿角，当接触角为锐角时为润湿，接触角为钝角时为不润湿。
3. 固相无扩散而液相有限扩散凝固过程的三个阶段：最初过渡区、稳定状态区和最后过渡区。
4. 根据偏析范围的不同，可将偏析分为：微观偏析和宏观偏析两大类。
二、名词解释（共5题，每题2分，共10分）
1. 焊接：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的一种加工方法。
2. 均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点，而液相自身发生形核的过程。
3. 碳当量：碳当量是反映钢中化学成分对硬化程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。
4. 偏析：合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为偏析。
5. 凝固收缩：金属从液相线冷却到固相线所产生的体收缩，称为凝固收缩。
三、简答题（共3题，每题10分，共30分）
1. 黏度对成型质量的影响。
（1）影响铸件轮廓的清晰程度；
（2）影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；
（3）影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；
（4）影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：
（5）熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。
2. 金属氧化还原方向的判据是什么？
若氧在金属－氧－氧化物系统中：{pO2}---实际分压为，pO2----金属氧化物的
分解压
{pO2}>pO2 时，金属被氧化；
{pO2}=pO2 时，处于平衡状态；
{pO2} 3. 什么是重力偏析？防止或减轻重力偏析的方法有哪些？ 重力偏析：是由于重力作用而出现的化学成分不均匀现象。 防止或减轻重力偏析的方法： （1）加快铸件的冷却速度，缩短合金处于液相的时间，使初生相来不及上浮或下沉。 （2）加入能阻碍初晶沉浮的合金元素。 第 2 页 （3）浇注前对液态合金充分搅拌，并尽量降低合金的浇注温度和浇注速度。 四、论述题（共3题，第1题10分，2、3题每题15分，共40分） 1. 简述焊接热循环的参数及主要特征。 焊接热循环的主要参数有：（1）加热速度（2）最高加热温度（3）相变温度及以上的停留时间（4）冷却速度 特征：加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间不易控制的特点。 2. 分析灰铸铁和球墨铸铁产生缩松缩孔的倾向性。 灰铸铁共晶团中的片状石墨，与枝晶间的共晶液体直接接触，因此片状石墨长大时所产生的体积膨胀大部分作用在所接触的晶间液体上，迫使它们通过枝晶间的通道去充填奥氏体枝晶间因液态收缩和凝固收缩所产生的小孔洞，从而大大降低了灰铸铁产生缩松的严重程度。这就是灰铸铁的所谓“自补缩能力”。 球墨铸铁在凝固中后期，石墨球长大到一定程度后，四周形成奥氏体外壳，碳原子通过奥氏体外壳扩散到共晶团中使石墨球长大。当共晶团长大到相互接触后，石墨化膨胀所产生的膨胀力，只有一小部分作用在晶间液体上，而大部分作用在相邻的共晶团上或奥氏体枝晶上，趋向于把它们挤开。因此，球墨铸铁的缩前膨胀比灰铸铁大得多。随着石墨球的长大，共晶团之间的间隙逐步扩大，并使铸件普遍膨胀。共晶团之间的间隙就是球墨铸铁的显微缩松，而共晶团集团之间的间隙则构成铸件的（宏观）缩松。所以，球墨铸铁产生缩松的倾向性很大。 3. 简述氢致裂纹的扩展过程。 金属内部存在的缺陷（如微空穴、微夹杂物、晶格缺陷等）提供了潜在的裂纹源，在应力的作用下，这些缺陷的前沿会形成有应力集中的三向应力区，诱使氢向高应力区扩散，并发生聚集。随着氢浓度的增加，缺陷处应力不断增大，其脆性也因位错移动受阻而增加。当氢的浓度达到临界值时，缺陷部位便会发生开裂和相应扩展。同时，在裂纹尖端形成新的三向应力区，如图。其后，氢不断向新的三向应力区扩散、聚集，当裂纹尖端局部的氢浓度达到临界值时，裂纹又发生新的扩展。这一过程周而复始持续进行，直至成为宏观裂纹。
