材料成型原理思考题

《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•—批铸钢棒料（①200X L mm）,落砂清理后，立即分别进行如下的切削第1页共13页加工:(1) 沿其轴线，在心部钻①80mm 通孔, 加工后棒料长度为L 1; (2) 将其车为①80mm 的轴，车削后的长 度为L2。

《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。

（）22、金属的锻造性与材料的性能有关，而与变形的方式无关。

（）23、模锻件的精度取决于终锻模膛的精度。

《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；4）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。

7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm ）加工：(1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm 棒料长度为L １； (2)将其车为Φ80mm L2。

试分析L 、L1、L2是否相等。

成型加⼯课后思考题答案第⼀章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。

材料成型加工思考题1.给出HAZ的概念HAZ定义：焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生了金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区（heat-affected zone, HAZ ）。

2.焊接热循环有哪几个参数？焊接热循环曲线可以分为加热与冷却两个阶段，采用四个参数描述其特征。

最高温度Tm：最高温度又称为峰值温度，它与HAZ中的点有对应关系，距离焊缝近的点峰值温度高。

相变温度以上的停留时间tH：可以分为加热停留时间t′及冷却停留时间t″。

tH越长，奥氏体均质化越充分，但是，奥氏体晶粒长大也越严重。

冷却速度ωc或冷却时间tc：冷却速度ωc是指冷却至某一温度Tc时的瞬时冷却速度，可以在温度-时间曲线上在Tc点作切线求得。

也可以采用一定温度范围内的平均冷却速度或者采用一定温度范围内的冷却时间tc （如t8/5，t8/3，t100）来反映冷却速度。

3.说明Tm、t8/5的含义。

最高温度Tm：最高温度又称为峰值温度，它与HAZ中的点有对应关系，距离焊缝近的点峰值温度高。

焊接钢时，HAZ过热区的Tm可达1300 ℃～1350 ℃，奥氏体因严重过热而长大，冷却后组织粗大，韧性下降。

t8/5：焊接熔池的温度从800度降到500的时间，这个很重要，因为通过控制t8/5可以改变熔池的冷却速度，从而达到防止冷裂纹、控制组织以达到满意的性能。

4.说明易淬火钢与不易淬火钢HAZ组织分布。

（1）不易淬火钢HAZ组织分布这类钢主要有低碳钢、普通低合金钢（16Mn、15MnV）等。

按不同部位最高温度范围及组织变化可以将HAZ 分为四个区:熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区。

熔合区：熔合区是焊缝与母材相邻的部位，最高温度处于固相线与液相线之间，所以又称为半熔化区。

此区较窄，由于晶界与晶内局部熔化，成分与组织不均匀分布，过热严重，塑性差，所以是焊接接头的薄弱环节过热区：此区的温度范围处于固相线到1100 ℃左右。

由于加热温度高，奥氏体过热，晶粒严重长大，故又称之为粗晶区。

材料成型加工思考题1.给出HAZ的概念HAZ定义：焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生了金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区（heat-affected zone, HAZ ）。

2.焊接热循环有哪几个参数？焊接热循环曲线可以分为加热与冷却两个阶段，采用四个参数描述其特征。

最高温度Tm：最高温度又称为峰值温度，它与HAZ中的点有对应关系，距离焊缝近的点峰值温度高。

相变温度以上的停留时间tH：可以分为加热停留时间t′及冷却停留时间t″。

tH越长，奥氏体均质化越充分，但是，奥氏体晶粒长大也越严重。

冷却速度ωc或冷却时间tc：冷却速度ωc是指冷却至某一温度Tc时的瞬时冷却速度，可以在温度-时间曲线上在Tc点作切线求得。

也可以采用一定温度范围内的平均冷却速度或者采用一定温度范围内的冷却时间tc （如t8/5，t8/3，t100）来反映冷却速度。

3.说明Tm、t8/5的含义。

最高温度Tm：最高温度又称为峰值温度，它与HAZ中的点有对应关系，距离焊缝近的点峰值温度高。

焊接钢时，HAZ过热区的Tm可达1300 ℃～1350 ℃，奥氏体因严重过热而长大，冷却后组织粗大，韧性下降。

t8/5：焊接熔池的温度从800度降到500的时间，这个很重要，因为通过控制t8/5可以改变熔池的冷却速度，从而达到防止冷裂纹、控制组织以达到满意的性能。

4.说明易淬火钢与不易淬火钢HAZ组织分布。

（1）不易淬火钢HAZ组织分布这类钢主要有低碳钢、普通低合金钢（16Mn、15MnV）等。

按不同部位最高温度范围及组织变化可以将HAZ 分为四个区:熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区。

熔合区：熔合区是焊缝与母材相邻的部位，最高温度处于固相线与液相线之间，所以又称为半熔化区。

此区较窄，由于晶界与晶内局部熔化，成分与组织不均匀分布，过热严重，塑性差，所以是焊接接头的薄弱环节过热区：此区的温度范围处于固相线到1100 ℃左右。

由于加热温度高，奥氏体过热，晶粒严重长大，故又称之为粗晶区。

第一章材料的力学行为和性能思考题1.解释下列力学性能指标。

(1) HB (2) HRC (3) HV2.解释下列名词。

（1）蠕变（2）低应力脆断（3）疲劳（4）断裂韧度3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片（5）耐磨工件的表面硬化层4.下列硬度表示方法是否正确，为什么？(1)HBW250~300 (2)5~10HRC (3)HRC70~75 (4)HV800~850 (5)800~850H5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同，并分析其原因。

6.一根两端固定的低碳钢丝，承受拉应力为20Mpa，当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时，钢丝内新产生的应力为多少？7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得的伸长率均为25%，求两试样拉断后的标距长度。

两试样中哪一根塑性好？为什么？8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。

第二章材料的结构思考题1.为何单晶体具有各向异性？而多晶体在一般情况下却显示各向同性？2.解释下列基本概念；晶体与非晶体；晶体的各向异性；同素异晶转变；位错；晶界；固溶体；金属化合物。

3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。

4.何为高分子材料的老化？如何防止？5.试计算面心立方晶格的致密度。

6.说明结晶对高聚物性能的影响。

第三章1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？2.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？3.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：（1）.金属模浇注与砂模浇注；（2）.高温浇注宇与低温浇注；（3）.铸成薄件与铸成厚件；（4）.浇注时采用振动和不振动。

4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系？5.画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点及线的意义，并标出个相区的相组成物和组织组成物。

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。

1,何为流体？流体与固体的宏观力学特性有什么差异？何为流体：气体和液体统称为流体.一种在微小剪切力作用下会发生连续变形（流动）的物质。

流体形状取决于容器，可以在较小的外力（包括重力）作用下变形、流动体内作用力微弱。

流体与固体的宏观力学特性有什么差异：流体与固体在宏观力学行为方面的主要差异是流体具有易变形性。

流体易变性定义：流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势；流体的易变性表现：1，在受到剪切力持续作用时，固体的变形一般是微小的（如金属）或有限的（如塑料），但流体却能产生很大的甚至无限大的变形（力的作用时间无限长）,2，当剪切力停止作用后，固体变形能恢复或部分恢复，流体不作任何恢复,3，固体内的切应力由剪切变形量（位移）决定，而流体内的切应力与变形量无关，由变形速度（切变率）决定。

4，通过搅拌改变均质流体微团的排列秩序，不影响其宏观物理性质；强行改变固体微粒的排列无疑将它彻底破坏。

5，固体重量引起的压强只沿重力方向传递，垂直于重力方向的压强一般很小或为零；流体平衡时压强可等值地向各个方向传递，压强可垂直作用于任何方向的平面上,6固体表面的摩擦是滑动摩擦，摩擦力与固体表面状态有关；粘性流体与固体表面可实现分子量级接触，达到壁面不滑移。

7，流体流动时，内部可形成超乎想象的复杂结构（如湍流）；固体受力时，内部结构变化相对简单。

2，试分析流体粘性形成的原因，并分析其主要影响因素。

定义：粘性（粘滞性）----流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质。

流体粘性形成原因：（1）两层液体之间的粘性力主要由分子内聚力形成（2）两层气体之间的粘性力主要由分子动量交换形成影响流体粘性的因素：温度：液体――温度升高粘度降低（分子间作用力减小）气体――温度升高粘度增大（热运动加剧）粘度随温度的变化规律可由经验公式、曲线计算（估计）。

压力：对粘度的影响较小,其中在相同的压力条件下，气体的粘度随温度升高而增加，液体的粘度则随温度的升高而降低。

《材料成形技术基础》总复习思考题一、基本概念焊接、材料的焊接性、熔化焊接、钎焊、电弧焊、氩弧焊、摩擦焊接、气焊、气体保护焊、电阻焊、激光焊。

二、是非判断1、焊接成性与其它连接成形的显著区别是通过原子之间的结合而实现连接。

（）2、钢的碳当量相同时，它们的焊接性就相近。

（）3、直流正接时，焊件的温度高，适合焊接薄板。

（）4、20钢的焊接性能比T10钢差。

（）5、电渣焊的焊接热源为电阻热。

（）6、焊条药皮的主要作用是稳弧、排气、造渣和添加合金元素。

（）7、焊缝容易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。

（）8、焊接工艺可实现用铸造和锻压工艺方法难以成形的零部件的成形。

（）9、熔合比是指母材在焊缝中所占面积的分数。

（）10、气体保护焊不属于电弧焊。

（）11、焊接接头熔合区是金属全部熔化后形成的。

（）三、选择题（单选）1、熔化焊接是利用局部加热的手段，将工件的焊接处加热（）形成熔池，然后冷却结晶，形成焊缝的焊接方法。

A、到熔化状态B、到半熔化状态C、到再结晶温度D、到淬火温度2、氩弧焊属于（）。

A、熔化焊B、压力焊C、钎焊D、粘结3、采用V和U形坡口对焊时，由于焊接截面形状上下不对称，焊后收缩不均而引起的变形称为（）。

A、弯曲变形B、扭曲变形C、角变形D、波浪变形4、焊接过程不合理以及焊缝在构件横截面上布置不合理，使工件产生（）。

A、弯曲变形B、扭曲变形C、角变形D、波浪变形5、焊接薄板时，由于薄板在焊接应力作用下发生失稳而引起的变形是（）。

A、弯曲变形B、扭曲变形C、角变形D、波浪变形6、在生产中，减小焊接应力和变形的有效方法是对焊件进行预热或加热减应区，这是因为（）。

A、焊缝和周围金属的温差增大而胀缩较均匀B、焊缝和周围金属的温差减小而胀缩较均匀C、焊缝和周围金属的温差增大而胀缩不均匀D、焊缝和周围金属的温差减小而胀缩不均匀7、直流电弧焊接时，正接法是（）。

A、工件接负极，焊条接正极B、工件接正极，焊条接负极C、工件接正极，焊条接正极D、工件接负极，焊条接负极8、气体保护焊所用的保护气体是（）。