材料成型原理问答及名词解释
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作业1一、思考题1.什么是机械性能?(材料在载荷作用下所表现出来的性能)它包含哪些指标?(强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度)2.名词解释:过冷度(理论结晶温度与实际结晶温度之差),晶格(把每一个原子假想为一个几何原点,并用直线从其中心连接起来,使之构成空间格架),晶胞(在晶格中存在能代表晶格几何特征的最小几何单元),晶粒(多晶体由许多位向不同,外形不规则的小晶体构成的,这些小晶体称为晶粒),晶界(晶粒与晶粒之间不规则的界面),同素异晶转变固溶体(合金在固态下由组元间相互溶解而形成的相),金属化合物(若新相得晶体结构不同于任一组元,则新相师相元间形成的化合物),机械混合物3.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。
4.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5.含碳量对钢的机械性能有何影响? 第38-39页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。
二、填表说明下列符号所代表的机械性能指标符号名称单位σs屈服强度σb强度极限ε应变 1δ伸展率%HB 布氏硬度HBHRC 洛氏硬度HRCak 冲击硬度σ—1 疲劳强度以相和组织组成物填写简化的铁碳相图此题新增的此题重点L+AL+Fe3CF+ Fe3CF图1--1 简化的铁碳合金状态图三、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晶格,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晶格,性能特点是强度低,塑性不好。
3.渗碳体是铁与碳的金属化合物,含碳量为 6.69 %,性能特点是硬度很高,脆性很差。
4.ECF称共晶转变线,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 。
1、什么是缩孔和缩松?请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因?
答:铸造合金在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩的产生,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞,称为缩孔;其中尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔,简称缩松。
缩孔产生的条件是:铸件由表及里逐层凝固;其产生的基本原因是:合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
缩松产生的条件是:合金的结晶温度范围较宽,倾向于体积凝固。
其产生的基本原因是:合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
2.简述提高金属塑性的主要途径。
答:一、提高材料的成分和组织的均匀性
二、合理选择变形温度和变形速度
三、选择三向受压较强的变形方式
四、减少变形的不均匀性。
《材料成形原理》复习题(铸)第二章液态金属的结构和性质1.粘度。
影响粘度大小的因素?粘度对材料成形过程的影响?1)粘度:是液体在层流情况下,各液层间的摩擦阻力。
其实质是原子间的结合力。
2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关:(1)粘度与原子离位激活能U成正比,与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。
(2)温度:温度不高时,粘度与温度成反比;当温度很高时,粘度与温度成正比。
(3)化学成分:杂质的数量、形状和分布影响粘度;合金元素不同,粘度也不同,接近共晶成分,粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理,如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。
3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。
(2)对液态合金流动阻力与充型的影响,粘度大,流动阻力也大。
(3)对凝固过程中液态合金对流的影响,粘度越大,对流强度G越小。
2.表面张力。
影响表面张力的因素?表面张力对材料成形过程及部件质量的影响?1)表面张力:是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡,在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。
其实质是质点间的作用力。
2)影响表面张力的因素(1)熔点:熔沸点高,表面张力往往越大。
(2)温度:温度上升,表面张力下降,如Al、Mg、Zn等,但Cu、Fe相反。
(3)溶质元素(杂质):正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面);负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。
(4)流体性质:不同的流体,表面张力不同。
3)表面张力影响液态成形整个过程,晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。
3.液态金属的流动性。
影响液态金属的流动性的因素?液态金属的流动性对铸件质量的影响?1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。
2)影响液态金属的流动性的因素有:液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关,与外界因素无关。
名词解释一、二章(绪论+铸造成型):1缩孔、缩松:液态金属在凝固的过程中,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,细小而分散的孔洞称为缩松.2顺序凝固:指采用各种措施保证铸件结构各部分,从远离冒口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再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。
3同时凝固:由顺序凝固的定义可得。
4偏析:铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。
5:宏观偏析:其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,也称为区域偏析.6微观偏析:指微小范围内的化学成分不均匀现象。
7流动性:液态金属自身的流动能力称为“流动性”.8充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力叫充型能力。
9正偏析:当溶质的分配系数K〉1的合金进行凝固时,越是后来结晶的固相,溶质的浓度越低,这种成分偏析称之为正偏析.10逆偏析:当溶质的分配系数K〈1的合金进行凝固时,越是后来结晶的固相,溶质的浓度越高,这种成分偏析称之为逆偏析。
11:自由收缩:铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时,为自由收缩. 12:受阻收缩:如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力,还受到其他阻碍,则为受阻收缩。
13:析出性气孔:溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中,由于溶解度的下降而从合金中析出,当铸件表面已凝固,气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔.14:反应性气孔:浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞,称为反应气孔。
15:侵入性气孔:浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用,使型砂和型芯中的挥发物挥发生成,以及型腔中原有的空气,在界面上超过临界值时,气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。
三章(固态材料塑性成型)1金属塑性变形:是指在外力作用下,使金属材料产生预期的变形,以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
滑移线场:当方形压头加载于均质、各向同性的塑性材料(土壤)时,最大剪应力轨迹在材料中的空间分布称为滑移线场。
滑移线场实际上就是一个剪切构造网络真实应力:拉伸(或压缩)试验时,变形力与当时实际截面积(而不是初始截面积)之比。
其数值是随变形量、温度与应变速率而变化的。
理想塑性:材料在常应力并不显示加工硬化,而只做塑性流动应力球张量:由一点处三个线应变(见应变)的平均应变所组成的应变张量。
金属充型能力:液态金属充满铸型型腔,获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力。
金属材料的焊接性:—定焊接技术条件下,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称为金属材料的焊接性平衡凝固:指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡,即在相变过程中有充分时间进行组元间的扩散,以达到平衡相的成分。
偏析:合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析滑移线:在塑性力学中,变形体塑变区最大切应力的迹线。
冷变形:在再结晶温度以下(通常是指室温)的变形。
热变形:在再结晶温度以上的变形。
温变形:在再结晶温度以下,高于室温的变形熔渣的碱度焊接熔渣中碱性氧化物质量分数的总和与酸性氧化物质量分数总和的比值,叫焊接熔渣的碱度焊接热循环:在焊接热源作用下,焊件上某点的温度随时间变化的过程。
简单加载:加载过程中各应力分量按同一比例单调增长,应力主轴方向固定不变应力偏张量:应力偏张量是塑性变形时物体内一点的应力张量的分量随坐标变化而改变,但其应力张量不变量却是固定不变的,因此应力张量不变量可以反映物体变形状态的实质。
溶质再分配系数:凝固过程中固-液界面固相侧溶质质量分数与液相中溶质质量分数之比,称为溶质再分配系数。
焊接热影响区:在焊接热循环作用下,焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域,称为焊接热影响区。
最小阻力定律:塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律。
超塑性:是指材料在一定的内部条件和外部条件下,呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
塑性变形包括晶内变形和晶间变形。
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,常温下有滑移和孪生,当T>0.5TR时,可能出现晶间变形,高温时扩散机理起重要作用。
孪生。
孪生后结构没有变化,取向发生了变化,滑移取向不变,一般孪生比滑移困难,所以形变时首先发生滑移,当切变应力升高到一定数值时才发生孪生,密排六方金属由于滑移系统少,可能开始就形成孪晶。
扩散对变形的作用:一方面它对剪切塑性变形机理可以有很大影响,另一方面扩散可以独立产生塑性流动。
扩散变形机理包括:扩散-位错机理;溶质原子定向溶解机理;定向空位流机理。
扩散-位错机理:扩散对刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产生影响;扩散对溶质气团对位错运动的限制作用随温度的变化而不同。
溶质原子定向溶解机理:晶体没有受力作用时,溶质原子在晶体中的分布是随机的,无序的,如碳原子在α-Fe,加上弹性应力σ(低于屈服应力的载荷)时,碳原子通过扩散优先聚集在受拉棱边,在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别,称之为定向溶解,是可逆过程。
定向空位机理则是由扩散引起的不可逆的塑性流动机理。
屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力,定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。
金属的实际屈服强度由开动位错源所需的应力和位错在运动过程中遇到的各种阻力。
实际晶体的切屈服强度=开动位错源所必须克服的阻力+点阵阻力+位错应力场对运动位错的阻力+位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力+割阶运动所引起的阻力。
面心立方金属单晶体的应力-应变曲线。
1.硬化系数θ较小,一般认为在此阶段只有一个滑移系统起作用,强化作用不大,称位易滑移阶段。
2.硬化系数θ最大且大体上是常数,对于各种面心立方金属具有相同的数量级,故称为线性硬化阶段。
3.硬化系数θ随变形量的增加而逐渐减小,故称为抛物线强化阶段。
面心立方金属形变单晶体的表面现象。
1.除了照明特别好(暗场),用光学显微镜一般看不到滑移线。
材料成型原理课后答案材料成型原理是指通过不同的成型工艺,将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。
在工程制造领域中,材料成型是非常重要的一环,它直接影响着制品的质量和性能。
下面就材料成型原理的相关问题进行解答。
1. 什么是材料成型原理?材料成型原理是指将原料加工成所需形状和尺寸的零部件或制品的原理。
它是通过对原料进行加工,使其发生形状、尺寸和性能的改变,从而得到符合要求的制品。
材料成型原理是工程制造中的重要环节,它直接关系到制品的质量和性能。
2. 材料成型的基本过程是什么?材料成型的基本过程包括原料的预处理、成型工艺和制品的后处理。
首先,原料需要进行预处理,包括清洁、除杂、干燥等工序,以保证原料的质量和加工的顺利进行。
然后,根据制品的要求,选择合适的成型工艺,如锻造、压铸、注塑等,对原料进行加工成型。
最后,对成型后的制品进行后处理,包括去除余渣、表面处理、热处理等工序,以提高制品的质量和性能。
3. 材料成型原理的影响因素有哪些?材料成型原理的影响因素包括原料的性能、成型工艺、成型设备和操作技术等。
首先,原料的性能直接影响着成型的难易程度和制品的质量。
其次,成型工艺的选择和设计对成型效果起着决定性的作用。
成型设备的性能和精度也会影响成型的质量和效率。
操作技术则是保证成型过程顺利进行的重要因素。
4. 材料成型原理的发展趋势是什么?随着科学技术的不断发展,材料成型原理也在不断创新和完善。
未来,材料成型将更加注重节能环保、智能化和数字化。
新材料、新工艺、新设备的不断涌现,将推动材料成型原理朝着高效、精密、绿色的方向发展。
同时,数字化技术的应用将使成型过程更加智能化和可控化,提高生产效率和产品质量。
5. 如何提高材料成型的质量和效率?要提高材料成型的质量和效率,首先需要加强对原料的质量控制,保证原料的质量稳定。
其次,要优化成型工艺和设备,提高成型的精度和效率。
同时,加强操作技术的培训和管理,确保成型过程的稳定和可控。
材料成型试题及答案 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】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。
名词解释:1.均质形核与非均质形核均质形核:均一液相中以自身结构起伏和能量起伏形成新相的核心的方式。
非均质形核:液态金属中新相以外来质点为基底进行形核的方式。
2.沉淀脱氧与扩散脱氧沉淀脱氧:脱氧剂直接加入液态金属内部与FeO 起作用,生成不溶于液态金属的氧化物,并转入熔渣的脱氧方式。
扩散脱氧:利用FeO 在熔渣和钢液中能够相互平衡,相互转移,使FeO 转移到熔渣中的脱氧方式。
3.最小阻力定律最小阻力定律:当变形体质点有可能沿不同方向移动时,则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。
4.溶质再分配合金凝固过程中,随温度的不同,液、固相平衡成分发生改变,溶质在液、固两相重新分布的现象。
5.长渣与短渣长渣:随温度增高粘度下降缓慢的渣。
短渣随温度增高粘度急剧下降的渣6.简述粗糙界面与光滑界面及其判据。
固-液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据,形成凸凹不平的界面结构,称为粗糙界面;固-液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据,只留下少数空位或台阶,称为光滑界面。
根据Jackson 因子大小可以判断: a ≤2 的物质,凝固时固-液界面为粗糙面:a>2 的物质,凝固时固-液界面为光滑面。
7.简述铸件的凝固方式及影响因素。
铸件凝固方式:体积凝固,中间凝固和逐层凝固方式影响因素包括:金属的化学成分和结晶温度范围大小、铸件断面上的温度梯度。
8.简述晶体生长形貌随成分过冷大小变化的规律。
合金凝固界面前沿由溶质再分配引起的成分变化进而导致液相线温度变化而形成的过冷。
随“成分过冷”程度的增大,固溶体生长方式由无“成分过冷”时的“平面晶”依次发展为:胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶。
9.简述缩孔与缩松的形成条件及形成原因。
缩孔形成原因是金属的液态收缩和凝固收缩之各大于固态收缩,产生条件是铸件由表及里的逐层凝固;缩松形成原因与缩孔相同,产生条件是金属的结晶温度范围较宽,倾向于体积凝固或同时凝固方式。
10.粗糙界面与光滑界面粗糙界面:固-液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据,形成凸凹不平的界面结构;光滑界面:固-液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据,只留下少数空位或台阶。
材料成型原理名词解释及分析名词解释能量起伏:原⼦能量存在不均匀性。
结构起伏:原⼦时聚时散。
浓度起伏:同种原⼦在不同原⼦团的分布量不同。
表⾯张⼒:⼀⼩部分液体单独在⼤⽓中出现时,⼒图保持球状形态,说明总有⼀个⼒的作⽤使其趋向球状,这个⼒为表⾯张⼒。
传热的基本⽅式:传到传热、对流换热和辐射换热。
三种计算凝固时间的⽅法:1理论计算法;2平⽅根定律;3折算厚度法。
匀质形核:在没有任何外来界⾯的均匀熔体的形核过程。
⾮均质形核:在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界⾯提供的衬底进⾏形核的过程。
粗糙界⾯:界⾯固相⼀侧的点阵位置只有50%左右被固相原⼦所占据,这些原⼦散乱的随机分布在界⾯上,形成⼀个坑坑洼洼,凹凸不平的界⾯。
平整界⾯:固相表⾯的点阵位置⼏乎全部被固相原⼦所占据,只留下少数空位;或者是在充满固相原⼦的界⾯上存在少数不稳定的孤⽴的固相原⼦,从⽽形成了⼀个总体上的平整光滑界⾯。
溶质再分配:从形核开始到凝固结束,在整个结晶过程中固液两相内部将不断进⾏着溶质元素的重新分布过程,称为合⾦结晶过程中的溶质再分配平衡凝固:在⼀定压⼒条件下,凝固体系的温度和成分完全由相应合⾦系的平衡相图所规定,这种理想状态下的凝固过程称为平衡凝固。
近平衡凝固过程:在固液界⾯处合⾦成分符合平衡相图,这种情况称为界⾯平衡,相应的凝固过程称为近平衡凝固过程,也成为正常凝固过程。
⾮平衡凝固过程:即使在固液界⾯处也不符合平衡相图的规定,产⽣所谓的溶质捕获现象,这类凝固过程称为⾮平衡凝固过程溶质平衡分配系数:平衡固相溶质浓度Cs与液相溶质浓度Cl之⽐为溶质平衡分配系数热过冷——液态凝固时所需过冷完全由传热所提供。
成分过冷:凝固时由于溶质再分配造成固液界⾯前沿溶质浓度变化,引起理论凝固温度的改变⽽在液固界⾯前液相内形成的过冷。
⾮⼩平⾯-⾮⼩平⾯共晶合⾦(⼜称规则共晶合⾦):该类合⾦在结晶过程中,共晶两相α和β具有⾮⼩平⾯⽣长的粗糙界⾯,组成相的形态为规则的棒状或层⽚状。
材料成型原理名词解释材料成型原理名词解释滑移:指晶体在外力(切应力)的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面和晶向,相对于另一部分发生相对移动或切变。
加工硬化:随着变形程度的增加,金属的强度硬度增加,而塑性韧性相对下降的现象。
塑性:指金属材料在外力作用下发生变形而破坏其完整性的能力。
P214变形抗力:金属在发生塑性变形时产生抵抗变形的能力,称为变形抗力,一般用接触面上平均单位面积变形力表示。
P230张量:满足一定的坐标转换关系的分量所组成的集合。
p241应力偏张量:由原应力张量减去应力球张量后得到的,不使物体产生体积变化,产生形状变化。
应力球张量:在任何切平面上都没有切应力,不使物体产生形状变化,只产生体积变化。
等效应力:将复杂应力状态的应力值折合成的单向应力状态的应力值。
P250 理想塑性:在产生塑性变形过程中几乎不发生加工硬化的塑性状态。
主应力:主平面上的正应力。
(主应力:切应力为0的微分面)p246主切应力:主切应力平面上的切应力(主切应力平面:使切应力数值达到极大值的的平面。
主轴空间中,垂直一个主平面而与另外两个成45°)主应变:在任何应变状态下,存在三个垂直主方向,在该方向仅有正应变而切应变为0,该方向的应变称为主应变。
工程应变:真实应变(即对数应变):P267真实应力(流动应力):式样瞬时横截面A上所作用的应力Y称为真实应力,亦称流动应力。
主切应变:在与主应变方向成45°方向上存在的'主切应变。
弹塑性硬化:在塑性变形时,既要考虑塑性变形之前的弹性变形,又要考虑加工硬化。
屈服轨道:在主应力空间中,屈服表面与一个平面的交线。
π平面:在主应力空间中,通过坐标原点并垂直于等倾线的平面。
简单加载:在加载过程中各应力分量按同一比例增加,应力主轴方向固定不变。
中性加载:对于硬化材料,既不产生塑性流动,也不发生弹性卸载。
最小阻力定律:当变形体质点有可能沿不同方向移动时,则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。
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..13、按照熔炉的特点;铸造合金的熔炼可分为冲天炉熔炼电弧炉熔炼、感应电炉熔炼坩埚炉熔炼等..14、金属粉末的制备方法主要有矿物还原法、电解法、雾化法、机械粉碎法、研磨法等..15、焊接过程中对焊件进行了局部不均匀加热;是产生焊接应力和变形的根本原因..16、根据钎料熔点不同;钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两大类;其温度分界为450℃..17、固态材料的连接可分为永久性;非永久性两种..18、铸造成型过程中;影响合金收缩的因素有金属自身的成分、温度、相变和外界阻力..19、金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性;其评定的方法有碳当量法、冷裂纹敏感系数法..20、按金属固态成形的温度将成形过程分为两大类其一是冷变形过程;其二是热变形过程;它们以金属的再结晶温度为分界限..21、模锻时飞边的作用是强迫充填;容纳多余的金属;减轻上模对下模的打击;起缓冲作用..三、问答题1、板料加工技术过程中冲裁凸、凹模和拉深凸、凹模有何不同..答:主要区别在于工作部分凸模与凹模的间隙不同;而且拉深的凸凹模上没有锋利的刃口..冲裁凸凹模有锋利的刃口和适当的间隙;拉深凸凹模有适当的圆角和较大的间隙..2、手工电弧焊用焊条的选用原则是什么 P143答:1根据母材的化学成分和力学性能;2根据焊件的工作条件和结构特点;3根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能..3、焊接应力产生的根本原因是什么减少和消除焊接应力的措施有哪些答:根本原因:焊接过程中对焊件进行了局部不均匀加热..措施:1选择合理的焊接顺序;应尽量使焊缝自由收缩而不受较大约束;2焊前预热;焊前将工件预热到350~400℃;然后再进行焊接;3加热“减应区”;在焊件结构上选择合适的部位加热后再焊接;4焊后热处理..去应力退火;即将工件均匀加热后到600–650℃保温一段时间后冷却..整体高温回火消除焊接应力最好..4、铸造成形的浇注系统由哪几部分组成;其功能是什么答:浇注系统结构主要由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成..功能:1腔与浇包连接起来;平稳地导入液态金属;2及排除铸型型腔中的空气及其他其他;3调节铸型与铸件各部分的稳定分布以控制铸件的凝固顺序;4保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型;不使金属过度氧化;有足够的压力头;并保证金属液面在铸型型腔内有适当的上升速度等..5、熔炼铸造合金应满足的主要要求有哪些答1熔炼出符合材质性能要求的金属液;而且化学成分的波动应尽量小;2熔化并过热金属的高温;3有充足和适时的金属液供应;4低的能耗和熔炼费用;5噪声和排放的污染物严格控制在法定范围内..7、简述铸件上冒口的作用和冒口设计必须满足的基本原则..答:补偿铸件收缩;防止产生缩孔和缩松缺陷;集渣和通、排气..原则:凝固实际应大于或等于铸件或补缩部分的凝固时间;有足够的金属液补充铸件的收缩;与铸件被补缩部位之间必须挫折补缩通道..8、简述砂型铸造和特种铸造的特点..答:砂型铸造适应性广;技术灵活性大;不受零件的形状、大小、复杂程度及金属合金种类限制;生产过程简单;但其尺寸精度低及表面粗糙度高;铸件内部品质低;技术经济指标低..特种铸造尺寸精度高;表面粗糙度低;具有较高的技术经济指标材料消耗少;老大条件好..生产过程易实现自动化和机械化..但其适应性差;上次准备工作量大;技术装备复杂..9、焊接用焊条药皮由哪几部分组成;其作用是什么答:由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂组成..作用:稳弧剂在电弧高温下易产生钾钠等的离子;帮组电子发射;有利于稳弧和使电弧稳定燃烧..造渣剂焊接时形成熔渣;对液态金属起到保护作用;碱性渣CaO还可以起脱硫磷的作用..造气剂造成一定量的气体;隔绝空气;保护焊接熔滴和熔池..脱氧剂对熔池金属起脱氧作用;锰还有脱硫作用..合金剂使焊缝金属获得必要的合金成分..粘结剂将药皮牢固的粘在钢芯上..10、简述碱性焊条和酸性焊条的性能和用途..答:酸性焊条:氧化性强;焊接时具有优良的焊接性能;如稳弧性好;脱渣能力好;飞溅小;焊缝成形美观等;对铁锈、油污和水分等容易导致气孔的有害物质敏感性较低..用途:若母材中碳、硫、磷含量较高;则选用抗裂性能好的碱性焊条;对于承载交变载荷、冲击载荷的焊接结构;或者形状复杂、厚度大、刚性大的焊件;应选用碱性低氢型焊条..碱性焊条:有较强的脱氧、去氧、除硫和抗裂纹的能力;焊缝力学性能好;但焊接技术不如酸性焊条;如引弧困难;电弧稳定性差等;一般要求用直流电源..而且药皮熔点较高;还应采用直流反接法..碱性焊条对油污、铁锈和水分较敏感;焊接时容易产生气孔..用途:无法清理或在焊件坡口处有较多油污、铁锈、水分等赃物时..在保证焊缝品质的前提下;应尽量选用成本低、劳动条件好;无特殊要求时应尽量选用焊接技术性能好的酸性焊条..11、硬质合金的分类情况及其主要用途是什么硬质合金有3类:1、钨钴类YG2、钨钴钛类YT3、钨钽类YW主要用途:1.YG切削脆性材料的刀具;如切削铸铁、脆性有色合、电木等..2.YT制作高韧度钢材的刀具..3.YW加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料..12、请阐述金属在模锻模膛内的变形过程及特点..答:1充型阶段:所需变形力不大;2形成飞边和充满阶段:形成飞边完成强迫充填的作用;变形力迅速增大;3锻足阶段:变形仅发生在分模面附近区域;以挤出多余金属;变形力急剧增大;达到最大值..13、金属液态成形中冒口、冷铁及补贴的作用..答:冒口可以补缩铸件收缩;防止产生缩孔和缩松缺陷还有集渣和排气的作用..冷铁加快铸件某一部分的冷却速度;调节铸件的凝固顺序;与冒口配合使用还可以扩大冒口的有效补缩距离..冷铁可以加大铸件局部冷却速度..14、模锻成形过程中飞边的形成及其作用..答:继续锻造时;由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大;金属向阻力较小的飞边槽内流动;形成飞边..作用:1强迫充填;2容纳多余的金属;3减轻上模对下模的打击;其缓冲作用..15铸造方法的选用原则答:1根据生产批量大小和工厂设备、技术的实际水平及其他有关条件;结合各种铸造方法的基本技术特点;在保证零件技术要求的前提下;选择技术简单、品质稳定和成本低廉的铸造方法..四、分析题1、低碳钢焊接热影响区的形成及其对焊接接头的影响组织性能特征..形成:在电弧热的作用下;焊缝两侧处于固态的母材被加热;处于相变温度到固相线温度之间;按温度的不同具体分为过热区、正火区、部分相变区;并使母材发生组织和性能变化;从而形成低碳钢焊接热影响区..对焊接接头的影响:1、过热区处于过热区的母材组织转变为奥氏体;奥氏体在高温下急剧长大;冷却后形成过热粗晶组织;使焊接接头的塑性和韧性下降;2、正火区经书从结晶;且得到细化;使焊接接头的力学性能得到提高;3、部分相变区因相变不均匀使冷却后的晶粒大小不等;对接头力学性能产生不利影响..2、试分析图一所示铸造应力框:1铸造应力框凝固过程属于自由收缩还是受阻收缩2造应力框在凝固过程中将形成哪几类铸造应力3在凝固开始和凝固结束时铸造应力框中1、2部位应力属什么性质拉应力、压应力4铸造应力框冷却到常温时;在1部位的C点将其锯断;AB两点间的距离L将如何变化变长、变短、不变答:1属于受阻收缩2有热应力和机械阻碍应力..3在凝固开始时;铸造应力框中1受压应力;2受拉应力凝固结束时;铸造应力框中1受拉应力;2受压应力4AB两点间的距离L将变长3、模锻分模面选取的原则是什么请按照该原则在图二所示的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e 五个面中选取符合条件的分模面..模锻分模面选取的原则:1要保证模锻件易于从模膛中取出;2所选定的分模面应能使模膛的深度最浅;3选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致;4分模面做好是平面;且上下锻模的模膛深度尽可能一致;5所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少..图中c-c面是符合要求的分模面..4、图三所示双联齿轮;批量为10月/件;材料为45钢;试:1根据生产批量选择锻造方法..2绘制该零件的锻件图..3分析该零件的锻造生产工序..1选用自由锻;2P793镦粗、压肩、拔长打圆..5、试分析图四所示平板对焊过程中;尺寸和焊接应力的变化情况。
材料成形原理课后习题解答1.什么是材料成形原理?为什么要学习材料成形原理?答:材料成形原理是研究材料在加工过程中的变形原理和规律的学科。
学习材料成形原理可以帮助我们理解和掌握材料的成形过程,从而能够对材料的性能、结构和应用进行合理的设计和改进。
2.材料成形的基本原理是什么?答:材料成形的基本原理是应用外力使材料发生塑性变形,从而改变材料的形状和结构。
3.什么是冷加工和热加工?它们的主要区别是什么?答:冷加工是指在室温下进行的材料成形加工,如冷轧、冷拔等;热加工是指在高温下进行的材料成形加工,如热轧、锻造等。
它们的主要区别在于加工温度的不同,冷加工温度低于材料的再结晶温度,而热加工温度高于材料的再结晶温度。
4.什么是金属的再结晶?它对材料性能有什么影响?答:金属的再结晶是指在加工过程中,材料的晶粒发生重新排列和再生长的过程。
再结晶可以消除材料的冷变形应力,提高材料的塑性和韧性,改善材料的综合性能。
5.什么是金属的变形硬化?它是如何发生的?答:金属的变形硬化是指在加工过程中,由于晶粒的滑移和位错的增加,使材料的塑性变差并增加材料的硬度。
变形硬化是通过位错的堆积和排列来发生的,位错的滑动和相互阻碍使材料的塑性变差。
6.什么是材料的流变应力?它对材料成形有何影响?答:材料的流变应力是指在材料变形过程中,材料所受到的阻碍变形的力。
流变应力对材料成形有重要影响,它决定了材料的变形能力和成形过程中所需的加工力。
7.什么是材料的屈服点?它对材料成形有何影响?答:材料的屈服点是指材料在加工过程中开始发生塑性变形的应力值。
屈服点对材料成形有重要影响,它决定了材料的可塑性和成形的可行性。
8.什么是材料的回弹?它是如何发生的?答:材料的回弹是指在加工过程中,材料在外力消失后恢复到原始形状的程度。
回弹是由于材料的弹性变形和塑性变形共同作用所引起的。
9.什么是材料的成形极限?为什么要考虑材料的成形极限?答:材料的成形极限是指材料在成形过程中能够承受的最大变形量。
名词解释:1、液态金属的充型能力:液态金属充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力2、平衡分配系数L :一定温度下熔渣中的(FeO )与液态金属中的[FeO ]达到平衡时的比 值()[]FeO FeO L O F =e 3、延迟裂纹:是在氢、钢材淬硬组织和拘束应力的共同作用下产生的,其形成温度一般在 Ms 以下200℃至室温范围,由于氢的作用而具有明显的延迟特征4、溶质平衡分配常数0K :特定温度*T 下固相合金成分浓度*S C 与液相合金成分浓度*L C 达到平衡时的比值:**0L S C C K = 5、逐层凝固:固液两相区很窄时的凝固方式6、糊状凝固(体积凝固):凝固过程中固液两相区很宽或整个断面处于固液两相区7、中间凝固:固液两相区宽度介于逐层凝固与糊状凝固之间8、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9、异质形核:依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程称为异质形核10、形核率:单位体积中单位时间内形成的晶核数目11、粗糙界面:界面固相一侧的点阵位置只有约50%被固相原子占据,形成坑坑洼洼、凹 凸不平的界面结构(非小平面)12、光滑界面:界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子所占满,只留下少数空位或台 阶而形成整体平整光滑的界面结构(小平面)13、过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度之差14、动态过冷度:晶体长大所需要的界面过冷度称为动态过冷度15、溶质再分配:合金凝固过程中,随温度的不同,凝固相平衡成分发生改变,由于固液相原始成分不同,排出的溶质在固液界面前沿富集并形成浓度梯度,这种在整个凝固过程 中,固液两相内部不断进行着的溶质元素的重新分布过程叫溶质再分配16、成分过冷:凝固过程中由于溶质再分配导致界面前沿溶质富集,改变了界面前方熔体成分,导致界面前沿熔体液相线变化而引起的过冷,它不仅受实际温度梯度的影响同时受 到界面前沿熔体化学成分的影响17、成分过冷判据:LL L L D T K K D C m R G ∆=-<0001 18、外生生长:晶体自型壁生核,然后由外向内单向延伸的生长方式19、内生生长:等轴枝晶在熔体内部自由生长得方式20、共生生长:规则共晶长大时,两相彼此紧密相连,相互依赖生长,两相前方的液体区域 中存在溶质的运动21、离异生长:共晶两相没有共同生长得界面,它们各自以不同的速度而独立地生长,即两相的析出在时间上和空间上都是彼此分离的,因而形成的组织中没有共生的特征,这种 非共生生长得共晶结晶方式叫离异生长22、晶间偏析型离异共晶:当一相大量析出,而另一相尚未开始结晶,将形成晶间偏析型离 异共晶23、晕圈型离异共晶:由于两相在生核能力和生长速度上的差别,第二相环绕着领先相表面 生长而形成一种镶边外围层的情况,此外围层称为晕圈24、共生协同生长:两相各向其界面前沿排出另一组元的原子,由于α前沿富集B ,β前富集A ,扩散速度正比于溶质的浓度梯度,故横向扩散速度比纵向大,共晶两相通过横 向扩散不断排走界面前沿积累的溶质,且又互相提供生长所需的组元,彼此合作,齐头 并进的向前生长25、铸件的宏观组织:铸件的宏观组织指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布情况26、孕育处理:浇注之前或浇注过程中向液态金属中添加少量物质(孕育剂)以达到细化晶 粒,改善宏观组织的目的27、孕育衰退:孕育效果减弱的现象28、联生结晶:非自发形核依附在熔池边界未熔母材晶粒表面,在较小的过冷度下以柱状晶 的形态向焊缝中心生长,称为联生结晶(外延生长)29、变质处理:焊接时,通过焊接材料向熔池加入一定量的合金元素作为非自发晶核的质点。
名词解释均质形核:在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程异质形核:在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底形核的过程溶质再分配:再结晶过程中固液两相内部不断进行溶质元素的重新分布过程成分过冷:由固液界面前方溶质的再分配引起的过冷定向凝固:又称定向结晶,是使金属或合金再熔体中定向生长晶体的一种方法析出性气孔:液态金属的冷却凝固过程中,因气体溶解度下降,析出的气体来不及逸出而产生的气孔入侵性气孔:砂型和砂芯等在液态金属高温作用下产生的气体入侵金属内部所形成的气孔反应性气体:液态金属内部或与铸件之间发生化学反应而产生的气孔缩孔:由于合金的液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞,容积大而集中的孔洞称为缩孔缩松:细小而分散的孔洞称为缩松液态收缩:液态金属从浇注温度冷却到液相线温度产生的体缩松凝固收缩:金属从液相线冷却到固相线所产生的体收缩固态收缩:金属在固相线一下发生的体收缩过冷度:ΔT=Tm-T,Tm为纯金属的平衡结晶温度,T为热力学温度晶内偏析:在合金凝固过程中,溶质元素和非金属夹杂物富集于晶界,使晶界与晶内的化学成分出现差异,这种成分不均匀现象称为晶界偏析带状偏析:常出现在铸锭或厚壁铸件,有时是连续的,有时则是间断的,特点是总和凝固的固液界面相平行焊接温度场:焊件上各点在瞬时的温度分布,可用等温线来表示温度梯度:等温线之间单位距离的温度差热影响区(HAZ):熔焊时,在焊接热源的作用下焊缝周围的母材发生组织和性能的变化的区域焊接热循环:在焊接中焊件上某点的温度由低到高,达到最大值后又由高到低随时间的变化过程焊接热循环主要参数:加热速度V,最高温度θ,相变温度以上停留时间t,冷却速度V或冷却时间tHAZ软化(HAZ回火软化):焊接调质刚或淬火钢时,HAZ受热温度超过回火温度在Ac1 附近强度下降的现象焊接熔合比:在焊缝中局部溶化的母材所占的比例内应力:在没有外力的作用下,平衡于物体内部的应力焊接残余应力:焊件完全冷却,温度均匀化后残余于焊件中的应力焊接残余变形:焊后构件完全冷却后遗留下的变形裂纹:在应力与致脆因素的共同作用下,使材料的原子结合遭到破坏,形成新界面产生的缝隙塑性:固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力屈服准则:描述不同应力状态下变形体内某点由弹性状态进入塑性状态并使塑性变形状态持续进行所必须遵守的条件加工硬化:金属发生塑性变形后,其强度提高,塑性下降的现象塑性加工:金属等具有塑性的材料在外力的作用下,稳定地发生永久变形,而成为满足一定形状尺寸和组织性能的要求的产品1.液态合金的充型能力与流动性区别是什么?试分析影响充型能力的因素及提高充型能力的措施?答:流动性是确定条件下的充型能力,它是液态金属本身的流动能力,由液态合金的成分、温度、杂质含量决定,与外界因素无关。
1、凝固原则分为同时凝固和顺序凝固两种。
2、定向凝固技术中的最重要的两个工艺参数分别为温度梯度和抽拉速度。
3、从原子尺度看,合金固-液界面的微观结构可分为两大类,即粗糙界面和光滑界面。
4、铸件中的气孔分为析出性和反应性气孔。
5、通过激冷法和深过冷两种途径可实现合金的快速凝固。
6、铸件内部柱状晶区的范围取决于稳定凝固壳层和内部等轴晶区的出现。
1.液态金属本身的流动能力主要由液态金属的成分、温度和杂质含量等决定。
2.液态金属或合金凝固的驱动力由过冷度提供。
3.晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度,当温度梯度为正时,晶体的宏观生长方式为平面长大方式,当温度梯度为负时,晶体的宏观生长方式为树枝晶长大方式。
5.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
6.液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为热过冷。
7.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同形态的晶区。
8.内应力按其产生的原因可分为热应力、相变应力和机械应力三种。
9.铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。
10.铸件中的成分偏析按范围大小可分为微观偏析和宏观偏析二大类。
2.晶体结晶时,有时会以枝晶生长方式进行,此时固液界面前液体中的温度梯度为负。
3.灰铸铁凝固时,其收缩量远小于白口铁或钢,其原因在于碳的石墨化膨胀作用。
4.孕育和变质处理是控制金属(或合金)铸态组织的主要方法,两者的主要区别在于孕育主要影响生核过程,而变质则主要改变晶体生长方式。
5.液态金属成形过程中在固相线附近产生的裂纹称为热裂纹,而在室温附近产生的裂纹称为冷裂纹。
9.铸件凝固方式有逐层凝固、体积凝固、中间凝固,其中逐层凝固方式容易产生集中性缩孔,一般采用同时凝固原则可以消除;体积凝固方式易产生分散性缩松,采用顺序凝固原则可以消除此缺陷。
10.金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生塑性变形加工方法。
材料成型原理⼀、名词解释1.均质形核:在没有任何外来的均匀熔体中的形核过程。
2.近程有序:原⼦集团由数量不等的原⼦组成,其⼤⼩为10-10m数量级,在此范围内原⼦排列仍具有⼀定的规律性,称为“近程有序”。
3.热裂纹:热裂纹是⾦属冷却到固相线附近的⾼温区时所产⽣的开裂现象。
4.缩孔:铸件在凝固过程中,由于合⾦的液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞,称为缩孔。
5.铸造应⼒:⾦属在凝固及冷却过程中,体积变化受到外界或其本⾝的制约,变形受阻⼒,⽽产⽣的阻⼒。
6.溶质再分配:从形核开始到凝固结束,在整个结晶过程中固液两相内部将不断进⾏着溶质元素的重新分布过程,称为合⾦结晶过程中的溶质再分配。
7.加⼯硬化:随着冷变形程度的增加,⾦属材料强度和硬度指标都有所提⾼,但塑性、韧性有所下降。
8.内应⼒:在没有外⼒的作⽤下,平衡于物体内部的应⼒。
9.定向凝固:使⾦属或者合⾦在熔体中定向⽣长晶体的⽅法。
10.孪⽣:晶体在切应⼒的作⽤下,晶体的⼀部分沿着⼀定的晶⾯和晶向发⽣均匀切变。
11、快速凝固:指在⽐常规冷却速度快得多的条件下,合⾦以极快的冷却速度急冷或深过冷,从液态转变为固态的过程。
12焊接热循环:指在焊接过程中热源沿焊件的某⼀⽅向移动,焊件上热源热量所及的任⼀点的温度都要经历由低到⾼的升温阶段,达到峰值后⼜经历由⾼到低的降温阶段,这个过程就称为焊件热循环。
13定向凝固原则:采取各种措施,保证铸件结构上各部分按距离冒⼝的距离由远及近,朝冒⼝⽅向凝固,冒⼝本⾝最后凝固14冷裂纹: 焊接接头冷却到较低温度时产⽣的焊接裂纹。
15融化潜热:在熔点温度的固态变为佟温度的液态时,⾦属要吸收的⼤量的热量. 16表⾯张⼒:表⾯上平⾏于表⾯切线⽅向且各⽅向⼤⼩相等的张⼒。
表⾯张⼒是由于物体在表⾯上的质点受⼒不均匀所致。
17液态成形:是将液化的⾦属或合⾦在重⼒或其他⼒的作⽤下注⼊铸型的型腔中,待其冷却凝固后获得与型腔形状相似的铸件的⼀种成型⽅法。
材料成型原理名词解释第一章1.金属的表面活性物质:使液态金属表面张力降低的溶质元素,称为该金属的表面活性物质。
2.金属的非表面活性物质:使液态金属表面张力增加的溶质元素,称为该金属的非表面活性物质。
3.充型能力:液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力,即液态金属充满铸型的能力,简称充型能力。
4.流动性:液态金属本身的流动能力,称为“流动性”。
5.结构起伏:由于能量起伏,液体中大量不停“游动”着的局域有序原子团簇时聚时散、此起彼伏而存在“结构起伏”6.能量起伏:原子集团间的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离原子。
这样的结构不是静止的,而是处于瞬息万变的状态,即原子集团、空穴或裂纹的大小、形态和分布及热运动的状态都处于每时每刻都在变化的状态--液态中也存在着很大的能量起伏。
7.浓度起伏:由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别,相互结合力较强的原子容易聚集在一起,而把别的原子排挤到别处,表现为游动原子团簇之间存在着成分差异;而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化。
这一现象称为“浓度起伏”。
8.相起伏:存在成分和结构不同的游动原子集团,在一些化学亲和力较强的元素的原子之间还可能形成不稳定的 (临时的)或稳定的化合物----相起伏。
9.折算厚度:折算厚度也叫当量厚度或模数,为铸件体积与表面积之比。
第二章1.逐层凝固方式:在恒温下结晶的纯金属、共晶成分的合金,断面上液体和固体由一条界线截然分开,没有“L+S”两相区,随温度下降,固体层不断加厚,逐步达到中心。
这种情况为“逐层凝固方式”。
2.体积凝固方式:若铸件断面温度场较平坦,温度梯度很小,或结晶温度区间很宽,铸件凝固的某一段时间内,某凝固区域在某时刻贯穿整个铸件断面时,则在凝固区域里既有已结晶的晶体,也有未凝固的液体,这种情况为“体积凝固方式”。
3.中间凝固方式:如果合金的结晶温度范围较窄,或者铸件断面的温度梯度较大,铸件断面上的凝固区域宽度介于两者之间时,则属于“中间凝固方式”。
1、凝固原则分为同时凝固和顺序凝固两种。
2、定向凝固技术中的最重要的两个工艺参数分别为温度梯度和抽拉速度。
3、从原子尺度看,合金固-液界面的微观结构可分为两大类,即粗糙界面和光滑界面。
4、铸件中的气孔分为析出性和反应性气孔。
5、通过激冷法和深过冷两种途径可实现合金的快速凝固。
6、铸件内部柱状晶区的范围取决于稳定凝固壳层和内部等轴晶区的出现。
1.液态金属本身的流动能力主要由液态金属的成分、温度和杂质含量等决定。
2.液态金属或合金凝固的驱动力由过冷度提供。
3.晶体的宏观生长方式取决于固液界面前沿液相中的温度梯度,当温度梯度为正时,晶体的宏观生长方式为平面长大方式,当温度梯度为负时,晶体的宏观生长方式为树枝晶长大方式。
5.液态金属凝固过程中的液体流动主要包括自然对流和强迫对流。
6.液态金属凝固时由热扩散引起的过冷称为热过冷。
7.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同形态的晶区。
8.内应力按其产生的原因可分为热应力、相变应力和机械应力三种。
9.铸造金属或合金从浇铸温度冷却到室温一般要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。
10.铸件中的成分偏析按范围大小可分为微观偏析和宏观偏析二大类。
2.晶体结晶时,有时会以枝晶生长方式进行,此时固液界面前液体中的温度梯度为负。
3.灰铸铁凝固时,其收缩量远小于白口铁或钢,其原因在于碳的石墨化膨胀作用。
4.孕育和变质处理是控制金属(或合金)铸态组织的主要方法,两者的主要区别在于孕育主
要影响生核过程,而变质则主要改变晶体生长方式。
5.液态金属成形过程中在固相线附近产生的裂纹称为热裂纹,而在室温附近产生的裂纹称为冷裂纹。
9.铸件凝固方式有逐层凝固、体积凝固、中间凝固,其中逐层凝固方式容易产生集中性缩孔,一般采用同时凝固原则可以消除;体积凝固方式易产生分散性缩松,采用顺序凝固原则可以消除此缺陷。
10.金属塑性加工就是在外力作用下使金属产生塑性变形加工方法。
11.塑性反映了材料产生塑性变形的能力,可以用最大变形程度来表示。
12.塑性变形时,由于外力所作的功转化为热能,从而使物体的温度升高的现象称为温度效应。
13.在完全不产生回复和再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。
14.多晶体塑性变形时,除了晶内的滑移和产生,还包括晶界的滑动和转动。
15.单位面积上的内力称为应力。
16.物体在变形时,如果只在一个平面内产生变形,在这个平面称为塑性流平面。
17.细晶超塑性时要求其组织超细化、等轴化和稳定化。
1、凝固区域的补缩边界:凝固区域中固相占优势的固液部分中两个带的边界叫补缩边界
2、液固相变驱动力:液相和固相两相自由能之差称为相变驱动力
3、热应力:铸件在凝固和其后的冷却过程中,由于各部分冷却速度不同,造成同一时刻收缩量的不一致,导致内部彼此制约而产生的应力
4、成分过冷:由溶质再分配导致界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷度称为成分过冷
5.晶体择优生长:在树枝晶生长过程中,那些与热流方向相平行的枝晶较之取向不利的相邻枝晶会生长得更为迅速,其优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长,这种相互竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。
6.定向凝固原则:定向凝固原则是采取各种措施,保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近,朝冒口方向凝固,冒口本身最后凝固。
7.灰铸铁的“自补缩能力”: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,片状石墨长大时产生的体积膨胀大部分作用在所接触的晶间液体上,迫使液体通过枝晶间通
道去充填奥氏体枝晶间由于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。
8.偏析:一般情况下,铸件凝固后,从微观晶粒内部到宏观上各部位,化学成分都是不均匀的,这种现象称为偏析。
9.点的应力状态:是受力物体内一点应力的完整描述,是用过受力物体内一点互相正交的三个微分面上的九个应力分量来表示该点的应力,由于切应力互等,故一点的应力状态取决于六个独立的应力分量。
10.加工硬化:金属的变形抗力随着塑性变形程度增加而增加的现象。
11.静态再结晶:当变形金属加热到较高温度时,将形成一些位错密度很低的新晶粒,这些晶粒不断增加和扩大,逐渐取代已变形的高位错密度的晶粒。
这一过程称为静态再结晶。
12.过冷度:金属的理论结晶温度与实际结晶温度的差,称为过冷度。
13.液态成形:将液态金属浇入铸型后,凝固后获得一定形状和性能的铸件或铸锭的加工法。
14.复合材料:有两种或两种以上物理和化学性质不同的物质复合组成的一种多相固体。
15.定向凝固;定向凝固是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。
16.溶质再分配系数:凝固过程中固-液界面固相侧溶质质量分数与液相中溶质质量分数之比,称为溶质再分配系数。
(9)解释枝晶缩颈现象产生的原因及其对晶粒游离作用的影响?
由于在枝晶的根部,富集的溶质最不易排出,使该部位偏析程度最为严重,生长受到强烈抑制;同时,远离根部的其他部位则由于界面前方的溶质易于通过扩散和对流而均化,因此面临较大的过冷,其生长速度要快得多。
故在晶体生长过程中将产生根部缩颈现象,生成头大根小的枝晶。
在液态金属的机械冲刷和温度波动的作用下,熔点最低而又最脆弱的缩颈极易断开,晶粒自型壁或枝晶干脱落,使枝晶破碎,然后在低温下各自生长成为新的游离晶。
(11)简述提高金属塑性的主要途径。
提高材料的成分和组织的均匀性;合理选择变形温度和变形速度;选择三向受压较强的变形方式;减少变形的不均匀性。
(1)影响液态金属凝固过程的因素有哪些?
影响液态金属凝固的过程的主要因素是化学成分;冷却速率是影响凝固过程的主要工艺因素;液态合金的结构和性质等对液态金属的凝固也具有重要影响。
(2)热过冷与成分过冷有什么本质区别?
热过冷完全由热扩散控制。
成分过冷由固-液界前方溶质的再分配引起的,成分过冷不仅受热扩散控制,更受溶质扩散控制。
(3)简述铸件(锭)典型宏观凝固组织的三个晶区
表面细晶粒区是紧靠型壁的激冷组织,由无规则排列的细小等轴晶组成;中间柱状晶区由垂直于型壁彼此平行排列的柱状晶粒组成;内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。
(4)对于厚大金属型钢锭如何获得细等轴晶组织?
降低浇注温度,有利于游离晶粒的残存和产生较多的游离晶粒;对金属液处理,向液态金属中添加生核剂,强化非均质形核;浇注系统的设计要考虑到低温快速浇注,使游离晶不重熔;引起铸型内液体流动,游离晶增多,获得等轴晶。
(5)简述铸锭典型宏观凝固组织的三个晶区及其组成
表面细晶粒区是紧靠型壁的激冷组织,由无规则排列的细小等轴晶组成;中间柱状晶区由垂直于型壁彼此平行排列的柱状晶粒组成;内部等轴晶区由各向同性的等轴晶组成。
(6)产生成分过冷必须具备哪两个条件?
第一是固-液界面前沿溶质的富集而引起成分再分配;第二是固-液界面前方液相的实际温度分布,或温度分布梯度GL必须达到一定的值。
(7)厚大铸件(在干砂型中浇注)欲获得细等轴晶组织,应采取哪些措施?
降低浇注温度,有利于游离晶粒的残存和产生较多的游离晶粒;对金属液处理,向液态金属中添加生核剂,强化非均质形核;浇注系统的设计要考虑到低温快速浇注,使游离晶不重熔;引起铸型内液体流动,游离晶增多,获得等轴晶。
(8)什么是缩孔和缩松?请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因?
铸造合金在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩的产生,往往在铸件最后凝固的部位
出现孔洞,称为缩孔;其中尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔,简称缩松。
缩孔产生的条件是:铸件由表及里逐层凝固;其产生的基本原因是:合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
缩松产生的条件是:合金的结晶温度范围较宽,倾向于体积凝固。
其产生的基本原因是:合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
(10)多晶体的塑性变形有哪些方式?
多晶体的塑性变形有晶内变形和晶间变形两种。
晶内变形的主要方式是滑移和孪生;晶间变形主要表现为晶粒之间的相互作用和转动。
(12)铸件凝固过程产生集中缩孔的基本原因是什么?为什么灰铸铁具有“自补缩能力”?
液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。
液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值,若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,往往在铸件最后凝固的地方出现孔洞。
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,片状石墨长大时产生的体积膨胀大部分作用在所接触的晶间液体上,迫使液体通过枝晶间通道去充填奥氏体枝晶间由于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。