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材料成形技术基础复习题

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《材料成形技术基础》习题

第二章，习题3-10

图 1 金属形核临界尺寸

1、从最大形核功的角度解释∂ΔG / ∂r = 0 总的意义。

2、试分析为什么，图1 中金属形核的临界尺寸是b 处的rc，而不是在

a 处的ra。

3、试导出平衡凝固及固相完全扩散和液相完全混合条件下凝固时的

CL 与fa 的关系。

4、成分过冷对结晶有何影响？

5、何为偏析，偏析产生的原因是什么？

2、试述均质生核与非均质生核之间的区别与联系，并分别从临界晶核曲率半径、

生核功两个方面阐述外来衬底的湿润能力对临界生核过冷度的影响。要满足纯金属非均质生核的热力学要求，液态金属必须具备哪两个基本条件？

答：（1）TLTGrrLCVLC0**22非均 相等 但334rV均 frV334非 4coscos323f

 非均质生核所需体积小，即相起伏时的原子数少。

（2）2203*316TLTGLC均 fGG**均非

两种均需能量起伏克服生核功，但非均质生核能需较小。

（3）右图看出 *非T

TVf非

即：对*r：与*非T的影响.

（4）生核功：

fTLTGLC2203*316非

T*能量起伏非Gf

（5）纯金属非均质生核的热力学条件：

VLCGr2*非 fTLTGLC2203*316非

液态金属需具备条件（1）液态金属需过冷 (2)衬底存在。

3、物质的熔点就是固、液两相平衡存在的温度、试从这个观点出发阐述式（4—3）

中*r与T之间关系的物理意义。

答：式4—3 TLTGrLCVLC0*22均

当 0TT时， 两相平衡；

当0TT时，趋于固相：即固相教液相稳定；

式中看出 *均rT 。

 T 即T ,此时固相更稳定，更易于发生相变，就以较小的*均r即可稳定存在。

何谓成分过冷判据？成分过冷的大小受哪些应诉的影响？它又是如何影响着晶体的生长方式和结晶状态的？所有的生长方式都仅仅由成分过冷因素决定吗？

答：（1）成分过冷判据001kDkmCRGLOL

即：判据条件成立时，则存在成分过冷；反之，不会出现生分过冷。

（2）成分过冷的大小受以下因素影响

a、合金本身：0C m 0k LD

b、工艺因素：LG R

（3）

无成分过冷 小成分过冷 较宽成分过冷 宽成分过冷

方式 平面生长 胞状生长 枝晶生长 等轴枝晶

状态 单晶、柱状晶 胞晶 柱状枝晶 等轴晶

（4）不是所有的生长方式仅由成分过冷因素决定。

a、纯金属：无成分过冷。

b、过冷熔体的内生长，不一定存在成分过冷。

c、游离晶的形成造成等轴晶生长。

11、已知在铸锭和铸件中scmR3105.2，多数金属在液相线温度下scmDL2510；｜m｜>1。假设ls，试分别求出下表中当%100C(质量分数,下同）、1%、0.01%以及4.00k与0.1时的确保平面生长所必须的lG值。考虑到铸锭或铸件中一般情况下cmGl℃5~3，根据计算结果你能得出什么结论？

lG 0C

10%(重量） 1%(重量） 0.01%(重量）

0.4 0k0.1

答：0001kDkmCRGll，0001kDRkmCGll

mmGmmGCmmGmmGCmmGmmGCllllll25.2105.21.0104.011001.075.3105.24.0104.011001.001.01025.2105.21.0104.0111075.3105.24.0104.011%11025.2105.21.0101.01101075.3105.24.0104.0110%10352352033523504353350

结论：

①容易平面生长0k

②容易平面生长0c

越容易平面生长,21TT

一般铸造条件下很少平面生长。

12、共晶结晶中，满足共生生长和离异生长的基本条件是什么？共晶两相的固液界面结构与其共生区结构特点之间有何关系？它们对共晶合金的结晶方式有何影响？

答：

（1）共生生长的基本条件：

a.共晶两相应有相近的析出能力，原析出相 在领先相得表面生核，从而便于形成具有共生界面的双向核心。

b.界面沿溶质原子的横向扩散能保证共晶两相等速生长，使共生生长得以继续进行。

（2）离异生长的基本条件 一相大量析出，而另一相尚未开始结晶时，形成晶相偏析型离异共晶组织。

合金成分偏离共晶点很远，初晶相长的很大，共晶成分的残面液体很少，另一相得生核困难：偏离共晶成分，初晶相长的较大，另一相不易生核或

当领先相为另一相的“晕圈”，被封闭时，形成领先相成球状结构的离异共晶组织.

（3）两相固--液界面结构分为：

非小面—非小面共晶合金：共生区对称；

非小面—小面共晶合金：非对称共生区，偏向非金属高熔点一侧；

（4）非小面--非小面： 共面生长：层片状，棒状，碎片状，特殊：离异

非小面--小面：可以共生生长，与以上不同：当生长界面在局部是不定的，固液界面参差不齐，领先相的生长形态决定着共生两相的结构形态。

产生封闭“晕圈”时，离异生长方式。

13、小面--非小面共晶生长的最大特点是什么？它与变质处理之间的关系是什么？

答：最大特点：小面相在共晶生长中的各向异性行为决定了共晶两相组织结构的基本特征。由于平整界面本身存在着各种不同的生长机理，故这类共晶合金比非小面--非小面共晶合金具有更复杂的组织形态变化。即使同一种合金在不同的条件下也能形成变种形态互异、性能悬殊的共生共晶甚至共晶组织。

与变质处理间的关系：

变质处理主要改变领先相（小面相）的界面生长动力学过程，改变其结构，从而改变共晶组织的结构。

14、提高充型能力的措施

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。

影响充型能力的因素：

1 金属性质（主要是流动性）；

1）合金的种类:合金不同流动性不同

2）化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同

3）结晶特性: 恒温下结晶，流动性较好；两相区内结晶，流动性较差

4）结晶潜热：潜热越大，流动性越好

5 ）此外，合金液的比热、密度越大，导热系数越小充型能力好。 2 铸型性质；

铸型的激冷能力越强，金属液于其中保持液态的时间就越短，充型能力下降。

3 浇注条件；

1）浇注温度：浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热 量多，保持液态的时间长，充型 能力强。

2）充型压力：液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大, 充型能力越强。

3) 浇注系统：浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。

4 铸件结构;

1) 折算厚度：

折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。 折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面铸件不易成形)

2) 复杂程度：

铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。

1．铸件典型晶粒组织包括哪几部分？它们是怎样形成的？各种因素怎样影响它们的形成变化？

答：

(1)

表面细晶粒区

柱状晶区

内部等轴晶区

(2) a、表面细晶区的形成：

传统理论：型壁附近熔炼体由于受强烈的激冷而大量生核，晶核迅速生长并相互抑制。

必要条件：型壁附近熔体内部的大量生核。

现代理论： 充分条件：抑制铸件形成稳定的凝固壳层（通过型壁晶粒游离）

b、柱状晶区的形成：

开始于稳定凝固壳层的产生；

结束于内部等轴晶区的形成；

柱状枝晶的生长时择优生长，结果长成柱状晶。 c、内部等轴晶区的形成：

过冷熔体直接生核；

晶核形成网络；

晶核来源： 界面弱晶粒游离理论； 形成过程 游离晶沉淀即被捕获；

激冷晶游离理论 ； 临vvR ；

(3)影响因素：

金属性质方面：强生核剂；ct ；LG ；对流利于等轴晶形成。

浇注条件：低浇注温度，强化液体对型壁冲刷的浇注工艺

铸型性质和铸件结构：薄壁：2b↑； 厚壁：2b↓。

4、下图变更冷铁（甲、乙）与快浇或慢浇，怎样组合可获得更多的等轴晶？

答：冷铁在乙位置上，并快浇利于产生激冷晶并游离，可获得更多的等轴晶。

内浇口

甲 乙

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材料成形技术基础复习要点

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第一章：金属的液态成形技术

1.铸造成形法：它是将液态金属浇入铸型型腔，使其冷却凝固，从而获得一定形状和性能铸件的成形方法

2.金属的铸造性能：金属的流动性、充型能力、收缩、偏析和吸气性

3.金属的流动性：金属液本身的流动能力；影响因素：与金属种类、化学成分、凝固方式、及其他物理性能（如粘度）有关，共晶成分的金属熔点最低、因而流动性最好，非共晶成分的金属在结晶区域内，既有形状复杂的枝晶，又有未结晶的液体金属结晶区间越大，流动性越差

4.充型能力：金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力；影响因素：金属的流动性、浇注条件及铸型条件，流动性越好，液态合金充填铸型的能力越强。浇注温度越高，液态金属的充型能力就越强，但不宜过高。充型压力越大，充型能力越强。但充型压力不宜过大，以免金属飞溅或因气体排出不及时而产生气孔等缺陷。铸型条件包括铸型材料、铸型结构及铸型中的气体含量

5.收缩：金属液态向固态的冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象；影响因素：化学成分、浇注温度、铸型结构与铸型条件，液态收缩—凝固收缩—固态收缩

6.缩孔：液态金属充满铸型后，铸件在凝固的过程中由于补缩不良而产生的孔洞；缩松：是铸件断面上出现的分散而细小缩孔。从缩孔缩松的形成可以看出：金属的液态收缩和凝固收缩愈大，则收缩的体积越大，铸件越容易形成缩孔；金属的浇注温度越高，则液态收缩越大；结晶的间隔大的金属，易形成缩松。预防措施：遵循“顺序凝固”原则，即在造型工艺上认为地设置冒口、冷铁，按照一定的冷却顺序，使缩孔移到铸件外面或消失。

7.铸造内应力：按产生原因分为热应力（铸件壁厚不均匀，收缩不一致）和机械应力（线收缩受到型芯阻碍）；预防热应力的措施：尽量减少铸件各部分间的温度差，使其均匀冷却；尽量使壁厚均匀，遵循同时凝固原则，如，将内浇口开设在铸件薄壁处，为加快厚壁部分的冷却，可在厚壁处安放冷铁。

8.同时凝固原则：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，主要用于普通灰铸铁，锡青铜等；优点是可以减少铸造内应力，防止铸件的变形和裂纹缺陷，又可不用冒口而省工省料；缺点是铸件口部容易出现缩孔或缩松。

材料成型技术基础试题

材料成型技术基础试题

《材料成形技术基础》考试样题答题页

（本卷共10页）

四、综合题（20分）

1、绘制图5的铸造工艺图（6分）

修

2、绘制图6的自由锻件图，并按顺序选择自由锻基本工序。（6分）

自由锻基本工序：

3、请修改图7--图10的焊接结构，并写出修改原因。

图7手弧焊钢板焊接结构（2分） 图8手弧焊不同厚度钢板结构（2分）

修改原因： 修改原因：

图9钢管与圆钢的电阻对焊（2分） 图10管子的钎焊（2分）

修改原因： 修改原因：

《材料成形技术基础》考试样题

（本卷共10页）

注：答案一律写在答题页中规定位置上，写在其它处无效。

一、 判断题（16分，每空0.5分。正确的画“O”，错误的画“×”）

1．过热度相同时，结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合金流动性好。这是因为在结晶时，结晶温度范围大的合金中，尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。

2．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。 3．HT100、HT150、HT200均为普通灰口铸铁，随着牌号的提高，C、Si含量增多，以减少 片状石墨的数量，增加珠光体的数量。

4．缩孔和缩松都是铸件的缺陷，在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。

5．铸件铸造后产生弯曲变形，其原因是铸件的壁厚不均匀，铸件在整个收缩过程中，铸件各部分冷却速度不一致，收缩不一致，形成较大的热应力所至。

6．影响铸件凝固方式的主要因素是合金的化学成分和铸件的冷却速度。

7．制定铸造工艺图时，铸件的重要表面应朝下或侧立，同时加工余量应大于其它表面。

8．铸造应力包括热应力和机械应力，铸造应力使铸件厚壁或心部受拉应力，薄壁或表层受压应力。铸件壁厚差越大，铸造应力也越大。

材料成型技术基础试题答案

材料成型技术基础试题答案

1 《材料成形技术基础》考试样题答题页

（本卷共10页）

题号 一 二 三 四 总分 审核人

得分

一、判断题（每题0.5分，共16分，正确的画“○”，错误的打“×”）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

答案 × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○

题号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

答案 × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○

二、选择题（每空1分，共38分）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

答案 A B C D A B C D A C D A B

题号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

答案 C D A B C A A B C D A B C

题号 24 25 26 27 28 29 ×

答案 D A B C D A B B C G E H ×

三、填空（每空0.5分，共26分）

1. ( 化学成分 ) ( 浇注条件 ) ( 铸型性质 ) 2.( 浇注温度 )

3. ( 复杂 ) ( 广 ) 4.( 大 ) 5.( 补缩 )

( 控制凝固顺序 ) 6.( 球铁 ) ( δ≥17% ) 7.( 缺口敏感性 )

( 工艺 ) 8.( 冷却速度 ) ( 化学成分 ) 9.( 低 )

10.( 稀土镁合金 )11.( 非加工 )12.( 起模斜度 ) ( 没有 )

13.( 非铁 ) ( 简单 )14.( 再结晶 ) 15.( 变形抗力 )

工程材料与热加工 题库3

工程材料与热加工 题库3

工程材料与热加工期终考试试卷

第1页共6页工程材料与热加工期终考试试卷（适用机制、模具、焊接、汽车三年制专业）班级:____________姓名:____________学号:______成绩:__________题号一二三四五分值24分15分10分15分36分100分得分一、区别下列名词（每题4分，4分×6=24分）1、强度与硬度：答：强度与硬度：强度是材料抵抗变形和破坏的能力；硬度是材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是反映材料软硬程度的指标。2、相与组织：答：相与组织：相是指合金中结构相同，成分相近，与其它部分有界面分开的均一组成部分；组织是相的综合体，相是组成组织的基本单元。3、淬透性与淬硬性：答：淬透性与淬硬性：淬透性是指钢淬火时获得M的能力，是钢本身的固有属性，取决于Vk或C曲线位置；淬硬性是指钢淬火时所能达到的最高硬度能力，主要取决于M的含碳量。4、M与M回：答：M与M回：M是C在α-Fe中过饱和固溶体，M回是过饱和α相和ε碳化物的回火组织。5、白口铸铁与灰口铸铁：答：白口铸铁与灰口铸铁：C的存在形式不同，白口铸铁C以Fe3C形式存在，断口亮白色，灰口铸铁C以石墨形式存在，断口暗灰色。6、黄铜与紫铜：答：黄铜与青铜：黄铜是铜与锌组成的合金,紫铜是纯铜。二、选择题（每题1分，1分×15=15分）1、在对金属材料进行压力加工时，必须充分考虑材料的（）。A、强度B、硬度C、塑性D、韧性2、下列属于面缺陷的是（）。工程材料与热加工期终考试试卷

第2页共6页A、空位B、间隙原子C、亚晶界D、位错3、Fe3C是（）。A、间隙固溶体B、置换固溶体C、金属化合物D、机械混合物4、通常铸锭可由三个不同外形的晶粒区所组成，其晶粒区从表面到中心的排列顺序为（）。A、细晶粒区－等轴晶粒区－柱状晶粒区B、细晶粒区－柱状晶粒区－等轴晶粒区C、等轴晶粒区－细晶粒区－柱状晶粒区D、等轴晶粒区－柱状晶粒区－细晶粒区5、在平衡状态下，T12钢的室温组织是（）。A、FB、PC、P+FD、P+Fe3C6、除（）元素外，其它合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。A、CoB、CrC、MnD、Ti7、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（）。A、均匀的基体组织B、均匀的A体组织C、均匀的P体组织D、均匀的M体组织8、球化退火主要用于（）。A、亚共析钢B、共析钢C、过共析钢D、所有钢种9、退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（）。A、随炉冷却B、在油中冷却C、在空气中冷却D、在水中冷却10、下列铸铁中碳以团絮状石墨出现的是（）。A、灰铸铁B、可锻铸铁C、球墨铸铁D、蠕墨铸铁11、在铸型中,主要起补缩作用的是（）。A、冒口B、直浇道C、浇口杯(外浇口)D、内浇道12、下列几种铁碳合金中，其流动性最好的是（）。A、亚共晶生铁B、过共晶生铁C、共析钢D、共晶生铁13、使平板坯料变形成开口空心零件的冲压工序是（）。A、弯曲B、拉深C、翻边D、剪切14、下列4种焊接位置中最难操作的是（）。A、平焊B、立焊C、横焊D、仰焊15、下列不属于药皮的作用的是（）。A、冶金处理B、机械保护作用C、作填充金属D、改善焊接工艺性三、判断题（每题1分，1分×10=10分）1、（×）用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBS表示。2、（×）在一般情况下，金属结晶后晶粒越细小，则其强度越好，而塑性和韧性越差。3、（√）同一金属，结晶时冷却速度愈大，则过冷度愈大，金属的实际结晶温度愈低。4、（√）间隙固溶体一定是有限固溶体。5、（×）在生产中，习惯把淬火和低温回火相结合的热处理方法称为调质。6、（√）去应力退火一般在A1以下（500℃~650℃）,因此退火过程是工程材料与热加工期终考试试卷