北京科技大学液态成形理论与工艺复习题答案10-19

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第10讲铸件的宏观组织

1、简述铸件典型晶粒组织包括哪几部分?各部分的形成机理各是什么?

2、固相无扩散、液相均匀混合。假设右图PQ线是C S’(T1时固相成分)与界面处固相成分C S*的算术平均值,试证:C S"= C0(2-k0)

3、如何在铸件中获得细等轴晶组织?

第11讲砂型铸造

1、试述砂型铸造的特点和应用范围。

第12讲、第13讲特种铸造

1、金属型铸造有何优点?

2、熔模铸造的主要工艺过程包括哪些工序?该方法有何特点?

3、试述压力铸造、低压铸造与差压铸造各自的特点。试分析三者的异同。

4、什么是离心铸造?它有何优缺点?它应用在什么场合?

5、什么是实型铸造?该方法有何特点?

第14讲常用铸造合金与液态成形新工艺

1、为什么球墨铸铁的强度和塑性比灰铸铁高,而铸造性能比灰铸铁差?

答:①灰铸铁中的片状石墨的强度、硬度极低(Rm≤20MPa),塑性接近于零,因此灰铸铁的组织如同在钢的基体中分布着大量裂纹,同时石墨尖角处容易造成应力集中,容易导致铸件断裂。所以灰铸铁的强度和塑韧性较差。球墨铸铁通过球化处理使石墨呈球状,它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度,基体强度的利用率可达70~90%,因此球墨铸铁具有比灰铸铁高得多的力学性能。②因为灰铸铁的碳当量接近共晶成分,结晶温度范围小,并呈逐层凝固方式结晶,因而其流动性好,铸造性能好;而球墨铸铁的碳当量较高,一般是过共晶成分,结晶温度范围较宽,倾向于糊状凝固,在结晶后期外壳不坚固,不足以承受本身石墨化的膨胀压力,促使型腔扩大,故它比灰铸铁易于产生缩孔、缩松、皮下气孔、夹渣等缺陷,因而铸造性能比灰铸铁差。

2、铸钢与球墨铸铁的力学性能和铸造性能有哪些不同?为什么?

答:①一般而言,铸钢具有较高的强度与塑韧性,其力学性能比铸铁好。而球墨铸铁中的石墨呈球状,它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度,基体强度的利用率可达70~90%,抗拉强度可以和钢媲美(Rm=400-900MPa),塑韧性较好(A=2%~18%)。②铸钢的铸造性能比球墨铸铁差,因为:其熔点高,钢液易氧化;流动性不好;收缩较大,体收缩率为10~14%,线收缩率为2.2~2.5%。球墨铸铁结晶时由于石墨析出发生体积膨胀而可以抵消部分收缩,使总收缩较小。

3、为什么可锻铸铁只适宜生产薄壁小铸件?壁厚过大易出现什么问题?

答:可锻铸铁具有较高的力学性能,其碳、硅含量低(W C=2.4~2.8%,W Si=0.4~1.4%),熔点较高,流动性差、收缩大,因为其铸态组织为白口(碳以化合态Fe3C存在),没有石墨化

膨胀,极易形成缩孔和缩松缺陷,只适宜生产薄壁小铸件。如果壁厚过大,易产生冷隔、浇不足、缩孔、缩松、裂纹等缺陷。

4、铸造铝合金和铜合金的熔炼工艺特点是什么?各采取什么方法除气?

答:(1)铸造铝合金的熔炼工艺特点:铝液在高温下极易吸气和氧化,熔炼时关键是除气去杂,以提高铝液的纯净度。氢是铝合金中气体的主要来源。在铝液出炉前要进行精炼。在熔炼铝合金时,为改变其中共晶硅和初晶硅的形貌,提高铸件的力学性能,通常要对其进行变质处理。常用钠或锶(亚共晶铝硅合金和共晶铝硅合金)或者磷(过共晶铝硅合金)作为变质剂。铝合金熔炼一般多用坩埚炉。

铝合金熔炼时,除气的方法是向铝液中通入氯气或加入氯化锌、六氯乙烷等,形成大量Cl2、AlCl3等气泡,使铝液中的氢气扩散到气泡内,在其上浮过程中将铝液中的气体H2即吸附的Al2O3夹杂一起带出液面。

(2)铸造铜合金的熔炼工艺特点:铜合金熔炼时的突出问题也是容易氧化和吸气。熔炼时常采用熔剂(如木炭、碎玻璃、苏打和硼砂等)覆盖在铜合金液面上以隔离空气;一般铜合金熔炼时还需加入0.3~0.6%的磷铜脱氧。铜合金熔炼也可以采用坩埚炉。

铜合金中的气体主要是氢。锡青铜常用吹氮除气法;铝青铜除可用吹氮除气法外,还可加氯盐(ZnCl2)或氯化物(CCl4)除气。对于黄铜,可采用沸腾法除气。

5、各举三种定向凝固与快速凝固工艺。

6、影响枝晶间距的主要因素是什么?

(1)纯金属的枝晶间距决定于界面处结晶潜热的散失条件,而一般单相合金与潜热的扩散和溶质元素在枝晶间的行为有关。(2)枝晶间距越小,材质的质量越高(因为消除枝晶偏析越容易)。

第16讲

1、铸件缺陷分为哪五类?每类各举1~2例。

2、简述枝晶偏析的影响因素、消除措施。

3、判别宏观偏析的条件是什么?

4、试举出五种常见的宏观偏析并解释之。

第17讲

1、铸造合金中的气体主要有哪些、以什么形式存在?

2、根据气体来源不同,气孔可分为哪几类?其概念各是什么?

3、简述析出性气孔的形成机理、影响因素与防止途径。

4、试述减少和排除铸件中夹杂物的措施。

第18讲

1、什么是铸造合金的收缩?合金液收缩过程分为哪些阶段?各有何特点?

答:收缩是指铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中所发生的体积减小现象。收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。液态收缩阶段,液态金属从浇注温度降至液相线温度,金属处于液态,体积的缩小仅表现为型腔内的液面的降低。凝固收缩阶段,合金的收缩与状态改变时的体积变化(纯金属和共晶合金)和结晶温度范围(有结晶温度范围的合金)有关。固态收缩阶段,铸件温度由固相线温度降至室温,铸件各个方向上都表现出线尺寸的缩小。因此,这个阶段对铸件的形状和尺寸的精度影响最大。

2、试解释缩孔、集中性缩孔和缩松。

3、简述缩孔和缩松的形成机理、原因和条件。

第19讲

1、试从铸造合金、铸型条件及浇注工艺方面阐述防止或减小铸造应力和变形的措施。

2、试述液膜理论与强度理论,并分析二者的内在联系。