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![[材料成型工艺技术基础]韩建民版第二章答案](https://uimg.taocdn.com/da2719133c1ec5da50e27077.webp)
[材料成型工艺技术基础]韩建民版第二章答案1.何谓塑性变形?单晶体、多晶体塑性变形的机理各是什么？金属在外力的作用下，内部产生应力，该应力使原子偏离其原来的平衡位置，当应力超过金属材料的屈服极限，外力去除后，原子达到新的平衡状态，金属恢复不到原来的形状和尺寸，产生的永久变形。
单晶体: 晶体在切应力作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面彼此以刚性的整体相对滑移，滑移的距离为原子间距的整数倍。
多晶体：内部每个晶粒相互协调和配合，当外力达到一定值后晶界发生变形和破碎，其中既有晶内的滑移变形，也有晶间的滑动和转动。
2.何谓冷变形，何谓热变形，冷变形后金属的组织和性能会产生怎么样的变化，热变形后金属的组织和性能会产生怎么样的变化？金属锻造在升温变形过程中，金属原子获得能量，将低温变形中出现的应力吸收，微结构中碎晶形核等生长，将变形晶粒全部消失，这个温度就是再结晶温度，此温度以下的就是冷变形，以上的就是热变形。
冷变形后，晶粒在外力作用下倍扭曲拉长，随着变化逐渐成纤维状，有些晶粒破碎成碎晶，这种结构的晶格对进一步变形有阻碍作用，使金属的的强度和硬度升高，而塑性和韧性下降；热变形后，冷变形过程中出现的碎晶或杂志为核心形核并长大，直到全部冷变形晶粒消失为止，消除加工硬化，这个过程是再结晶不是相变，其晶粒均匀生长细化，塑性增加。
3.为什么规定锻造温度范围？碳钢合理的始锻温度和终锻温度应在铁碳合金状态图的什么位置？锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。
确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。
锻造温度范围应尽可能宽一些，加热温度太低，表面会开裂，或者内部裂纹，加热温度过高，导致钢坯过烧，无法成型产品。
碳钢的锻造温度范围如图（铁-碳状态图）中的阴影线所示：钢的始锻温度主要受过热的限制，合金结构钢和合金工具钢的始锻温度主要受过热和过烧温度的限制。
材料成型原理第一章（第二章的内容）第一部分：液态金属凝固学答：（1）纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。
（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在结构起伏。
答： 液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。
表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。
表面张力σ和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2σ/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r 为球面的半径；（2）ρ＝σ（1/r 1+1/r 2）,式中r 1、r 2分别为曲面的曲率半径。
附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。
答： 液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的冲型能力，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。
而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
提高液态金属的冲型能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L 要大；③比热、密度、导热系大;④粘度、表面张力大。
（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。
（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。
（4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。
解： 浇注模型如下：则产生机械粘砂的临界压力 ρ＝2σ/r显然 r ＝21×＝ 则 ρ＝410*5.05.1*2－＝6000Pa 不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝ρ/（ρ液*g ）＝10*75006000＝ 解： 由Stokes 公式 上浮速度 92(2v )12r r r －＝r 为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g 2*ρMnO ＝10*5400＝54000所以上浮速度 v ＝0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－＝s 解：（1）对于立方形晶核 △G 方＝－a 3△Gv+6a 2σ①令d △G 方/da ＝0 即 －3a 2△Gv+12a σ＝0，则临界晶核尺寸a *＝4σ/△Gv ，得σ＝4*a △Gv ，代入① △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *24*a △Gv ＝21 a *2△Gv 均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝21 a *3△Gv （2）对于球形晶核△G 球*＝－34πr *3△Gv+4πr *2σ 临界晶核半径r *＝2σ/△Gv ，则△G 球*＝32πr *3△Gv 所以△G 球*/△G 方*＝32πr *3△Gv/(21 a *3△Gv) 将r*＝2σ/△Gv ，a *＝4σ/△Gv 代入上式，得△G 球*/△G 方*＝π/6<1，即△G 球*<△G 方*所以球形晶核较立方形晶核更易形成3-7解： r 均*＝(2σLC /L)*(Tm/△T)＝319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－cm ＝*10－9m △G 均*＝316πσLC 3*Tm/（L 2*△T 2） ＝316π*262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－＝*10－17J 答： 从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。
第二章铸造一、思考题1. 什么叫铸造?为什么铸造在机械生产中得到广泛应用?(1)可生产形状复杂的零件2)适应性好3)成本低4)节省金属及切削加工工作量2. 铸件机械性能为何较锻件低?组织粗大，内部常存在缩孔、缩松、气孔、偏析等缺陷3. 铸造工艺图包括哪些内容?浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、、不铸的孔、槽、型芯的结构个数、芯头结构、尺寸、浇冒口等4. 典型的浇注系统由哪几部分组成?(•外浇口、直浇口、横浇口、内浇口、出气孔)冒口的作用是什么?(补缩)5. 何谓合金的流动性，（熔融金属本身的流动能力。
）影响的因素有哪些?（.合金种类、化学成分、浇注温度）合金流动性不足时，铸件容易产生哪些缺陷?（冷隔、浇不足）6. 何谓合金的收缩?（熔融金属在铸型中凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象）影响收缩的因素有哪些?（1）化学成分2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件7. 何谓铸造内应力，其分布规律如何?（厚臂处承受拉应力，薄臂处承受压应力）8. 根据组织特征划分，常用的铸铁有几种?（白口铁，灰铁，球铁，可铁）各自性能特点如何?9. 为什么说铸铁是脆性材料?（延伸率<o,5%）可锻铸铁可以锻造吗?(不)10. 铸钢的铸造性能如何?（1.钢水流动性差2.收缩大、应力裂纹缩松缩孔倾向大3.熔点高）什么场合宜使用铸钢?（受力大且形状复杂的零件）11. 生产铸铁件，（冲天炉）铸钢件（电弧炉感应电炉）和有色金属铸件（坩埚炉）所用的熔炉有哪些?12. 名词解释浇注位置：浇注时，铸件在铸型中所处的位置分型面：分开的铸型的接触面二、判断题(正确的打√，错误的打×)1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随含碳量的增多而提高。
(√)2 选择浇注位置时，应使零件的重要工作面朝上。
( ×)3. 熔模铸造不需分型面。
(√)4. 铸钢常用熔炉为电弧炉及感应电炉。
(√)5. 可锻铸铁可以进行锻造。
(×)6. 为了获得铸件内腔，不论砂型铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC 聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
第一章金属液态成形1.①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。
流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。
冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。
而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明相同点不同点液体具有自由表面；可压缩性很低具有流动性，不能承受切应力；远程无序，近程有序固体不具有流动性，可承受切应力；远程有序液体完全占据容器空间并取得容器内腔形状；具有流动性远程无序，近程有序；有自由表面；可压缩性很低气体完全无序；无自由表面；具有很高的压缩性（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。
金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。
2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。
N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。
r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。
3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。
答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。
近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。
绪论单元测试1.下列不属于材料成型工艺的是（）A:铸造B:磨削C:冲压D:焊接答案:B第一章测试1.在铸造生产中，流动性较好的铸造合金（）。
A:结晶温度较低B:结晶温度较高C:结晶温度范围较大D:结晶温度范围较小答案:D2.灰口铸铁的收缩率比铸钢小，主要是因为（）。
A:析出石墨弥补收缩B:结晶范围大C:含碳量高D:浇注温度范围大答案:AC3.合金收缩是指合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。
影响合金收缩的因素有：（）A:浇注温度B:冶炼设备C:化学成分D:铸件结构和铸型条件答案:ACD4.当铸件壁厚不均匀时，使铸件按顺序凝固方式凝固可避免出现缩孔。
A:对B:错答案:A5.合金收缩是指合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。
合金从浇注温度冷却至室温的收缩过程有三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
A:错B:对答案:B第二章测试1.铝饭盒是用（）方法制成。
A:拉深B:轧制C:旋压D:挤压答案:A2.终锻温度是停止锻造的温度，如果终锻温度过高会引起（）。
A:氧化脱碳严重B:过热C:晶粒粗大D:裂纹答案:C3.加工硬化会显著降低金属材料的塑性，导致零件在使用过程中的安全性降低。
A:对B:错答案:B4.拉深件的凸缘部分的圆周切向受压力作用，其厚度有所增大。
A:错B:对答案:B5.冲孔工序中的凸模刃口尺寸取决于孔的尺寸。
A:错B:对答案:B第三章测试1.1、焊接薄板时，容易出现的焊接变形为（）。
A:扭曲变形B:角变形C:弯曲变形D:波浪形变形答案:D2.焊接残余应力会影响焊接构件的使用性能，因此必须加以防止和消除，可通过（）。
A:选择比较塑性较好的材料，避免焊缝的密集交叉B:焊前预热和焊后热处理C:锤击焊缝D:制定正确的焊接顺序答案:ABCD3.Q345钢的焊接性能比45号钢焊接性能好。
A:对B:错答案:A4.焊接接头的组织由（）构成。
A:母材B: 焊缝C:熔合区D:热影响区答案:ABCD5.根据碳当量判断碳钢的焊接性时，以下说法正确的是（）A:C当量＜0.4%，钢材塑性好，钢的淬硬和冷裂倾向不大，焊接性良好。
第一章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和气体。
流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度γ和质量体积v。
解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：∴质量体积为1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压为多少?强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT公式(2-1):解：等温压缩率KTΔV=995-1000=-5*10-6m3注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa将V=1000cm3代入即可得到K=5*10-9Pa-1。
T注意：式中V是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=29N，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即代入数据得η=0.967Pa.s第二章流体静力学2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点?解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。
而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何?解：流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。
解:流体静力学基本方程为：同一静止液体中单位重量液体的比位能可以不等，比压强也可以不等，但比位能和比压强可以互换，比势能总是相等的。
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。
材料成型工艺基础第二版课后答案第一章基础知识及成形过程概述1.什么是材料成型？答：材料成型指的是将原材料通过加工、处理、加热等方式进行成形，使得材料达到所需形状和性能。
2.说一下材料成型工艺的分类。
答：材料成型工艺可以分为以下几类：–塑性成型工艺：压力作用下材料产生的塑性变形，如锻造、轧制等。
–粉末冶金成型工艺：利用金属粉末冷压或热压成型的工艺，如烧结、热等静压等。
–熔融成型工艺：利用材料在熔融状态下的流动性，通过浇铸、注射等方式进行成型。
–改性成型工艺：采用化学反应加工原理改变材料物理、化学性质的工艺，如塑料注塑。
3.什么是铸造工艺？其优点和缺点是什么？答：铸造工艺是指通过将熔融的金属或合金倒入到砂型或金属型中，待铸料冷却凝固，再从模具中脱出成型的一种成型工艺。
其优点是生产成本低，生产周期短，可以生产大型、复杂形状的产品，缺点是表面质量不高，存在气孔、缩孔等缺陷，环境污染严重。
4.塑性加工与液态成形有哪些区别？答：塑性加工是利用加工设备施加的力作用下，使金属在塑性变形区进行塑性加工，得到所需形状和性能的工艺。
而液态成形是指借助流动性好的液态金属，在一定压力下流动并在模具中形成所需形状的工艺。
两者的主要区别在于加工状态不同。
第二章塑性成型工艺1.什么是锻造？答：錾造是一种以塑性变形为主要原理加工金属的成型方法，其主要特点是将坯料置于锻机上，在加热的条件下，利用极强的压力和应变率进行加工，从而将金属材料塑性变形成所需形状和性能。
2.筛选一下前端原料中哪些适合锻造加工？答：前端原料中适合锻造加工的有中碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金等。
3.什么是冷挤压加工？答：冷挤压是一种以压制变形加工金属为主要特征的加工方法，其主要通过利用压力，使得金属原料在冷态下扭曲、扭转等变形，达到所需的形状和性能的目的。
4.什么是轧制加工？答：轧制加工是一种通过轧辊对金属原材料进行挤压变形而获得所需形状和性能的加工方法。
5.冷挤压和轧制加工有什么区别？答：冷挤压和轧制加工都是塑性加工的一种方法，其主要的区别在于温度不同。
工程材料及成型技术复习要点第二章材料的性能1、材料静态、动态力学性能有哪些？静态力学性能有弹性、刚性、强度、塑性、硬度等；动态力学性能有冲击韧性、疲劳强度、耐磨性等。
2、材料的工艺性能有哪些？工艺性能有铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。
3、钢制成直径为30mm的主轴，在使用过程中发现轴的弹性弯曲变形过大用45钢，试问是否可改用40Cr或通过热处理来减少变形量？为什么？答：不可以；因为轴的弹性弯曲变形过大是轴的刚度低即材料的弹性模量过低和轴的抗弯模量低引起的。
金属材料的弹性模量E主要取决与基体金属的性质，与合金化、热处理、冷热加工等关系不大（45钢和40Cr弹性模量差异不大）。
4、为什么疲劳裂纹对机械零件存在着很大的潜在危险？第三章金属的结构与结晶1、金属常见的晶体结构有哪些？体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
2、实际金属的晶体缺陷有哪些？它们对金属的性能有何影响？有点缺陷、线缺陷、面缺陷；点缺陷的存在（使周围原子间的作用失去平衡，原子需要重新调整位置，造成晶格畸变，从而）使材料的强度和硬度提高，塑性和韧性略有降低，金属的电阻率增加，密度也发生变化，此外也会加快金属中的扩散进程。
线缺陷也就是位错，位错的增多，会导致材料的强度显著增加；但是，塑性变形主要位错运动引起的，因此阻碍位错运动是金属强化重要途径。
面缺陷存在，会产生晶界和亚晶界，其原子排列不规则，晶格畸变大，晶界强度和硬度较高、熔点较低、耐腐蚀性较差、扩散系数大、电阻率较大、易产生內吸附、相变时优先形核等。
3、铸锭的缺陷有哪些？有缩孔和疏松、气孔、偏析。
4、如何控制晶粒大小？增大过冷度、变质处理、振动和搅拌。
5、影响扩散的因素有哪些？温度、晶体结构、表面及晶体缺陷（外比内快）。
间隙、空位、填隙、换位四种扩散机制6、为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？柱状晶区是由外往内顺序结晶的，组织较致密，有明显的各向异性，进行塑性变形时柱状晶区易出现晶间开裂。
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。
第一章金属液态成形1.什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？1 液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
2 流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。
流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
3 成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
4 相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高？浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3. 缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。
冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。
而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5. 定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
材料成型设备课后习题答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN材料成型设备一、填空题40分，共20小题，集中在二三四五章1、曲柄压力机的组成:工作机构、传动系统、操作机构、能源部分、支撑部分、辅助系统。
P102、曲柄压力机的辅助分类方式：P11按滑块数量分类：单动压力机、双动压力机-按压力机连杆数量分类：单点压力机、双点压力机和四点压力机（“点”数是指压力机工作机构中连杆的数目）3、曲柄压力机型号表示 P124、曲柄滑块机构按曲柄形式，曲柄滑块机构主要有几种：曲轴式、偏心齿轮式 P175、装模高度调节方式：调节连杆长度、调节滑块高度、调节工作台6、过载保护装置：压塌块式过载保护装置和液压式过载保护装置-两种P197、离合器可分为刚性离合器和摩擦式离合器-，制动器多为摩擦式、有盘式和带式-8、刚性离合器按结合零件可分为转键式，滑销式，滚柱式和牙嵌式9、飞轮的储存和释放能量的方式是转速的加快和减缓-10、曲柄压力机的主要技术参数：通常曲柄压力机设备越小，滑块行程次数越大。
装模高度是指滑块在下死点时滑块下表面到工作台点半上表面的距离。
最大装模高度是指当装模高度调节装置将滑块调节至最上位置时的装模高度值。
与装模高度并行的标准还有封闭高度。
封闭高度是指滑块处于下死点时，滑块下表面与压力机工作台上表面的距离，封闭高度与装模高度不同的是少一块工作台垫板厚度 P4211、一般拉深压力机有两个滑块（称双动拉深压力机），外滑块用于压边，内滑块用于拉伸成型P5312、液压机的工作介质有两种，采用乳化液的一般叫水压机，采用油的一般叫油压机，油压机中使用做多的是机械油（标准称全损耗系统用油）P8513、液压机本体结构一般由机架部件，液压缸部件，运动部件及其导向装置所组成。
P8714、液压机立柱的预紧方式主要有加热预紧、液压预紧和超压预紧 P9115、液压缸结构可以分为柱塞式，活塞式和差动柱塞式三种形式。
第二章 凝固温度场P498. 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 P909.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 ＜NLD RLL L e K K D C m δ-+-0011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。
第一章1、结晶高聚物的熔融与熔点的测定 P35（1）物质从结晶态转变为液态的过程称为熔融。
融融的过程中，体系自由能对温度和压力的一阶异数发生不连续的变化，转变温度与保持平衡的两相的相对数量无关，按照热力学的定义这种转变为一级相转变（2）熔点的测定：①差热分析法②差式扫描量热法③偏光显微镜法④X射线衍射法⑤红外光谱法⑥核磁共振法2、什么是微观粒子的波粒二象性？（2）光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。
“二象性”并不只限于光而具有普遍意义。
3、声子概念的意义（25）可以将格波与物质的相互作用过程理解为，声子和物质（如，电子、光子、声子等）的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。
4、高聚物分子运动的特点（28）运动单元的多重性；分子运动的时间依赖性；分子运动的温度依赖性。
5、影响高聚物玻璃化温度的因素（33----35）从玻璃化转变的实质看，玻璃化温度是高分子链段运动刚被冻结（或激发）的温度，因此，凡是有利于链段运动的因素都有利于降低玻璃化温度，凡是不利于链段运动的因素都会引起玻璃化温度的升高。
（1）分子链结构的影响链段运动是通过主链上单键的内旋转来实现的。
因此从化学结构上看，决定高聚物玻璃化温度的主要因素有两个：主链本身的柔性和高分子间的作用力。
高分子链的柔性越高，分子间作用力越小，高聚物的玻璃化温度越低。
高分子链的柔性跟以下因素有关：○1主链结构；○2侧基、侧链；○3离子型高聚物；○4交联。
（2）分子量的影响分子量的增加使T g升高，特别是当分子量较低时，这种影响更为明显。
（3）增塑剂的影响增塑剂对T g的影响是非常显著的。
（增塑剂一般为小分子的低挥发性物质，在工业中有着重要的实际意义。
增塑剂的加入不仅使聚氯乙烯有良好的成型加工性，也使制品可以满足不同的性能要求，可以使聚氯乙烯从坚硬塑料，变化为柔软的薄膜材料。
）（增塑剂的加入使玻璃化温度降低的原因可以归结为两个：一是增塑剂上的极性官能团与聚氯乙烯上的氯原子产生相互作用，减少了聚氯乙烯分子间的相互作用，相当于把氯原子屏蔽起来，结果使物理交联点减少；二是增塑剂分子比聚氯乙烯小很多，它们的活动比较容易，可以方便的为链段运动提供所需的空间。
）（4）外界条件的影响○1升温速度和外力作用时间一般说来，升温速度降低10℃/min，T g降低3℃。
○2外力外力能促进链段沿外力作用方向运动，使T g降低。
应力越大，T g越低。
○3流体静压力如果高聚物受到流体静压力，则其内部的自由体积将被压缩，玻璃化温度会升高。
静压力越大，玻璃化温度越高。
6、影响高聚物流动温度的因素（39）由于高聚物分子量的多分散性，一般高聚物都没有明确的流动温度，而只有一个较宽的软化温度范围。
影响流动温度的因素（1）分子量当分子量较低时，高聚物只有一种运动单元，其T g与T f重合。
分子量超过某一限度后，高聚物出现高弹态，此时T g 与分子量基本无关，但T f 随分子量的增加而继续上升。
分子量越大，整链运动越困难，因而流动温度越高。
（2）分子间作用力 分子间作用力越大，分段位移越困难，流动温度越高。
（3）外力 增大外部应力能部分抵消分子链链段的无序热运动，从而促进分子链在力作用方向上的分段运动，因此流动温度随应力的增加而降低。
延长外力作用时间，也有助于分子链的分段运动，使流动温度降低。
7、线型非晶高聚物的力学状态（29----30）1-玻璃态；2-玻璃态向高弹态的转变区；3-高弹态；4-高弹 态向黏流态的转变区；5-黏流态第二章1、什么是平均热熔？P42 （公式）物质从T1到T2所吸收热量的平均值2、热导率的物理意义？P52单位温度梯度下（在1m 长度内温度降低1K ）在单位时间内经单位垂直面积的热量，它的单位是W/（m*K ）或者J/（m*s*K ）3热稳定性的表示方法？P62（1） 一定规格的试样，加热到一定温度，然后立即置于室温的流动水中急冷，并逐次提高温度和重复急冷，直至观察到试样发生龟裂，则以产生龟裂的前一次加热温度°C表示。
（日用瓷）（2） 试样的一端加热到某一温度，并保持一定时间，然后置于一定温度的流动水中或在空气中一定时间，重复这样的操作，直至试样失重20%为止以其操作次数n 表示。
4、什么是表面热传递系数h ？P65h 定义为：如果材料表面温度比周围环境温度高1K （或1°F ），在单位表面积上单位时间带走的热量。
5、提高聚合物热稳定性的措施。
P62（1）从聚合反应和改性着手，如选择合适的聚合方法，合适的引发剂和用量，调整合适的聚合工艺消除不稳定端基，减少聚合物中的杂质，通过共聚或共混的方法改性（2）从改进成型着手，如预处理，加工设备，加工温度，冷却速度，后处理（3）从添加各种热稳定剂着手，该方法是当今提高热稳定性的常见手段，简单易行。
6、提高散热缓解热应力的因素。
P64~65○1材料的热传导率λ愈大，传热愈快，热应力持续一定时间后很快缓解，所以队热稳定有利○2传热的途径，即材料或制品的厚薄，薄的传热通道短，容易很快是温度均匀。
○3材料表面散热速率，如果材料表面向外散热快，材料内、外温差变大，热应力也大 7、Hasselman 提出的热应力裂纹安定性因子。
P688、试述线膨胀系数和体膨胀系数的关系（48）线膨胀系数是温度升高1K 时，物体的相对伸长，用l α表示；体膨胀系数是温度升高1K 时物体体积相对增长值，用V α表示。
若物体是立方体，有如下近似关系：V α≈3lα对于各向异性的晶体，各晶轴方向的线膨胀系数不同，假如分别为a α、b α、c α，则有：V α=a α+b α+c α9、影响材料热膨胀系数的因素a 、化学组成、相和结构的影响b 、化学键的影响c 、相变的影响10、高分子材料在受热过程中将发生的变化（61）高分子材料在受热过程中将发生两类变化：一是物理变化，包括软化、熔融等；二是化学变化，包括交联、降解、环化、氧化、水解等。
11、简述高聚物的结构与耐热性的关系（61）聚合物的结构对高分子材料的热稳定性有着重要影响，欲提高高聚物的耐热性，从高分子结构方面考虑，主要是加强分子链之间的相互作用力或强化高分子链本身，归结起来，主要有三个结构因素：增加高分子链的刚性、使高聚物结晶以及进行交联，这也即是所谓的马克三角定律。
（1）增加高分子链的刚性 要使分子链呈现刚性，可以采用使分子链带上庞大侧基的办法，如聚苯乙烯。
（2）提高高聚物的结晶能力 结晶是增加高分子链相互作用的有效方法。
（3）进行交联 交联高聚物由于分子链间化学键的存在阻碍了分子链的运动，从而提高了高聚物的耐热性。
12、高聚物的热分解与耐热性的关系（62）(提高聚合物热稳定性的措施）（1）在高分子链中避免弱键；（2）在高分子链中尽量避免一长串连接的亚甲基-CH2-，并尽量引入较大比例的环状结构；（3）合成梯形、螺形或片状高分子。
13、什么是热应力？其计算公式怎样？（63）由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力。
计算公式：)()(0T T E ll E -'-=∆-=ασ 14、材料所能经受的最大降温速率的计算公式（67）2max 3)1()(mf p r E pc dt dT αμσλ-=-；为热容。
；为材料的密度，p c m kg 3/ρ 定义第三热应力因子a p p R c R c E R ='=-≡''ρρλαμσ)1(，则材料所能经受的最大降温速率可表示为 2max 3)(mr R dt dT ⨯''=- 15、提高抗热冲击断裂性能的措施（69）（1）提高材料强度σ，减少弹性模量E ，使E /σ提高。
（2）提高材料的热导率λ，使R '提高。
（3）减少材料的热膨胀系数α，α小的材料，在同样的温差下，产生的热应力小。
（4）减少表面热传递系数h 。
（5）减少产品的有效厚度m r 。
16、热分析方法有几种？它们的定义？（70----71）热分析方法有：普通热分析、差热分析（DTA ）、示差扫描量热法（DSC ）、热重分析（TG ）和热膨胀分析等。
（1）普通热分析法是测量材料在加热或冷却过程中热效应所产生的温度和时间的关系的一种分析方法。
（2）差热分析是在程序控制温度下，将被测材料与参比物在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间温差（T ∆）随温度（T ）时间（t ）的变化关系。
（3）差示扫描量热法是在程序温度控制下用差动方法测量加热或冷却过程中，在试样和标样的温度差保持为零时，所要补充的热量与温度和时间的关系的分析技术，一般分为功率补偿差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。
（4）热重法就是在程序控制温度下测量材料的质量与温度关系的一种分析技术，把试样的质量作为时间或温度的函数记录分析，得到的曲线称为热重曲线。
第三章1、什么是折射率？（76）当光从真空进入较致密的材料时，光的传播速度会降低。
介质对光的折射性质用材料的折射率n 表示，光在真空中的传播速度与在致密材料中传播速度的比值就称为材料的绝对折射率，即 材料材料真空v c v v n ==2、试述影响折射率的因素（77----78）（1）离子半径 物质分子由于产生极化作用引起折射，极化是有方向性的，所以材料的折射率n 与材料的极化有关，一般情况下离子的极化率愈大，材料的折射率也愈大。
（2）材料的结构 折射率除与离子半径有关外，还和离子的排列密切相关。
（3）材料所受的应力 对各向同性的材料施加拉应力时，垂直于拉应力方向的n 大，平行于拉应力方向的n 小，单向压缩具有相反的效果，而且折射率的变化与施加的拉应力成比例，所以，不同方向折射率的差别可以用来作为测量应力的方法。
3、什么是透射系数？反射系数？色散？全反射？（79-----80、85）若入射光的单位能量流为W 时，W '、W ''分别为单位时间内通过单位面积的反射光和折射光的能量流。
有反射系数R=22121)11(+-='n n W W ；透射系数1—R WW W W '-=''=1。
色散：材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增加）而减小的性质。
全反射：光由光密介质进入光疏介质中，光线完全不能透过的现象。
4、什么是散射定律与吸收定律？色散系数？（80----85）吸收定律：x e I I α-=0，α是物质的吸收系数，1-cm ，是材料的特征量。
该式也称为朗伯特定律，表明光强度随厚度的变化符合指数衰减规律。
散射定律：sx e I I -=0，s 为散射系数，与散射（质点）的大小、数量以及散射质点与基体的相对折射率等因素有关。
色散系数：CF D n n n --=1γ，D n 、F n 和C n 分别是以钠的D 谱线（5893Å）、氢的F 谱线（4861Å）和C 谱线（6563Å）为光源，测得的折射率。
