材料成型理论基础练习题(上)
- 格式：doc
- 大小：253.50 KB
- 文档页数：10
下载文档原格式
合集下载
成型加工复习题
成型加工复习名词解释：1.成型加工：将高分子材料成型加工为高分子材料制品的过程。
2.共混物的均匀性：指被分散物在共混体中浓度分布的均一性。
3.共混物的分散程度：分散相在共混体中的破碎程度。
4.初混合设备：是指物料在非熔融状态下进行混合所用的设备。
5.混炼胶：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程的产物。
6.塑化料：将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程的产物。
7.塑炼：增加橡胶可塑性的工艺过程。
8.混炼：就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。
塑料的初混合工艺：指聚合物与各种粉状、粒状或液体配合剂的简单混合工艺。
9.塑料的塑化：是借助加热和剪切作用使物料熔化、剪切变形、进一步混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。
10.挤出成型：是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进行物料的输送，熔融压缩、熔体均化，并定量、定压、定速地通过机头口模而获得所需的挤出制品。
11.挤出机工作点：是螺杆特性线与口模特性线的交点。
12.挤出物膨胀：聚合物熔体在模内所受形变的弹性回复。
13.注射成型：将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。
14.注射量：是指注射机对空注射条件下，注射螺杆或柱塞在作一次最大注射行程时，注射系统所能达到的最大注射量。
15.注射压力：:指在注射时，螺杆或柱塞端面施加于料筒中熔料单位面积上的压力。
16.合模力：注射机合模机构对模具所施加的最大夹紧力。
17.注射速度：指注射时，螺杆或柱塞移动速度。
18.注射速率:指单位时间内熔料从喷嘴射出的容量。
19.注射时间：指螺杆或柱塞完成一次注射量所需的时间。
20.塑化：指聚合物在料筒内经加热由固态转化为熔融的流动状态并具有良好的可塑性的过程。
21.注射过程：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一重要而又复杂的阶段。
材料成型原理及工艺第一章液态成型工艺基础理论
态 陷产生，导致成型件力学性能，
成 特别是冲击性能较低。
型 2. 涉及的工序很多，难以精确控
的 制，成型件质量不稳定。
缺 3.由于目前仍以砂型铸造为主，
点：
自动化程度还不很高，且属于热 加工行业，因而工作环境较差。
4.大多数成型件只是毛坯件，需 经过切削加工才能成为零件。
液态成型原理及工艺
冲天炉出铁
缸体等。
液态成型原理及工艺
液 (3) 成本较低
态
所用原料大都来源广泛，价格
成
低廉，一般不需要昂贵的设备。
型
的 (4)成型件尺寸精度高
优
成型件与最终零件的形状相似、
点：
尺寸相近，因而切削加工余量可 减少到最小，从而减少了金属材
料消耗，节省了切削加工工时。
液态成型原理及工艺
液
1. 组织疏松，晶粒粗大，成型件 内部常有缩孔、缩松、气孔等缺
液态成型原理及工艺
一、液态合金的流动性
1、合金流动性：是指液态合金本身的
流动能力。
合金的流动性用浇注 流动性试样的方法来 衡量。流动性试样的 种类很多，如螺旋形、 球形、α形、真空试 样等等，应用最多的 是螺旋形试样，如图11所示。
图1-1 液态成型原理及工艺
合金流动性主要取决于合金化学成分。对应着纯 金属、共晶点和形成金属间化合物的成分，流动 性出现最大值；而有结晶温度范围的合金，流动 性下降。这是因为纯金属和共晶成分的合金是在 恒温下结晶的，凝固层表面光滑，对尚未凝固的 金属液流动阻力小，因此流动性好；如图1-2a。
液态成型原理及工艺
绪 论 复习题
1、什么是液态成型？优缺点有哪些？
液态成型原理及工艺
第一章液态成型工艺基础理论
(吴国华)《材料加工原理》复习题
材料加工原理（液态成型部分）复习题：名词解释：1、自发形核在不借助任何外来界面的均匀熔体中形核的过程。
2、非自发形核在不均匀熔体中，依靠外来杂质界面或各种衬底形核的过程。
3、气孔为梨形、圆形、椭圆形的孔洞，表面较光滑，一般不在铸件表面露出，大孔独立存在，小孔则成群出现。
4、非金属夹杂物在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。
5、残余应力产生应力原因消除后，铸件中仍然存在的应力。
6、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。
7、缩孔指铸件在冷凝过程中收缩而产生的孔洞，形状不规则，孔壁粗糙。
8、缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。
9、铸造应力铸件在发生体积膨胀或收缩时，往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由地进行，于是在变形的同时产生应力10、单相合金凝固过程中只析出一个固相的合金 (固溶体,金属间化合物,纯金属)11、多相合金凝固过程中同时析出两个以上新相的合金（共晶、包晶、偏晶转变的合金）12、溶质再分配合金在凝固时，随着温度不同，液固相成分发生改变，且由于固相成分与液相原始成分不同，排出溶质在液-固界面前沿富集，并形成浓度梯度，从而造成溶质在液、固两相重新分布，这种现象称之为“溶质再分配”现象。
13、平衡凝固在接近平衡凝固温度的低过冷度下进行的凝固过程。
14、溶质分配系数一定温度下，处于平衡状态时，组分在固定相中的浓度和在流动相中的浓度之比15、动力学过冷度物体实际结晶温度与理论结晶温度的差。
液态成型理论基础：1、纯金属和实际合金的液态结构有何不同？举例说明。
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。
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、成分起伏。
【材料成型工艺--锻压】一、塑性成形理论基础(2014)
1.2 塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）冷变形对金属性能的影响
① 冷变形强化/加工硬化（work hardening） 金属在塑性变形中随着变形程度的增加，强度、硬度升
高而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。
有利：很多热处理不能强化的金属 材料的主要强化方法
不利：进一步的塑性变形带来困难。
变形10% 100× 纤维组织
变形40% 100×
变形80% 100×
工业纯铁不同变形度的显微组织
具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不相同。顺纤维 方向的力学性能比横纤维方向的好。
分析： 采用棒料直接经切削加工制造螺钉 采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉
纤维组织的利用原则
➢ 力求流线沿工件外形轮廓连续分布而
材料塑性成形工艺
塑性成形 (Plasticity Forming) 是利用金
属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下 使金属材料产生预期的塑性变形，从而获得具有 一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工
方法。工程上常称为压力加工。
金属塑性成形中作用在金属坯料上的外力主要有两种： 冲击力和压力。锤类设备产生冲击力使金属变形，轧机和 压力机对金属坯料施加静压力使金属变形。
1.单晶体的塑性变形 室温下，单晶体金属塑性变形是晶粒内变形的结果，主
要是通过滑移和孪生进行的。 1）滑移 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
晶体在切应力作用下的变形过程
4
2）孪晶
晶体的一部分相对一部 分沿一定的晶面发生相 对转动。
单晶体在切应力作用下的孪生变形过程
2. 多晶体的塑性变形
二、 冲压成形工艺 2.1 概述 2.2 冲裁 2.3 弯曲 2.4 拉深 三、 锻造成形工艺 3.1 自由锻 3.2 模锻
材料成型理论基础练习题（上）汇编
材料成型理论基础练习题（上）汇编第1章液态⾦属的结构与性质1?液体原⼦的分布特征为_⽆序、⼀有序，即液态⾦属原⼦团的结构更类似于。
2?实际液态⾦属内部存在——起伏、—_起伏和—起伏。
3?物质表⾯张⼒的⼤⼩与其内部质点间结合⼒⼤⼩成_⽐，界⾯张⼒的⼤⼩与界⾯两侧质点间结合⼒⼤⼩成⼀⽐。
衡量界⾯张⼒⼤⼩的标志是润湿⾓B的⼤⼩，润湿⾓B越⼩，说明界⾯能越_。
4?界⾯张⼒的⼤⼩可以⽤润湿⾓来衡量两种物质原⼦间的结合⼒_ _，就润湿，润湿⾓；⽽两种物质原⼦间的结合⼒—就不润湿，润湿⾓_ _。
5?影响液态⾦属表⾯张⼒的主要因素是—_, _,和_ _。
6. 影响液态⾦属充型能⼒的因素可归纳为_ 合⾦本⾝性质、铸型性质、浇注⽅⾯、铸件结构⽅⾯四个⽅⾯的因素。
7. 影响液态⾦属黏度的因素有 _合⾦成分、温度、⾮⾦属夹杂物 _。
8. 合⾦流动性：合⾦本⾝的流动能⼒；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。
9?液态合⾦的流动性和充型能⼒有何异同？如何提⾼液态⾦属的充型能⼒？答：液态⾦属的流动性和充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。
⽽充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。
提⾼液态⾦属的充型能⼒的措施：(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、密度⼤，导热率⼩：④粘度、表⾯张⼒⼩。
(2)铸型性质⽅⾯：①蓄热系数⼩；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。
第2章凝固温度场1. 铸件的凝固⽅式可以分为、_和_三种不同形式，影响合⾦凝固⽅式的两个主要因素是：［和- 。
2. 合⾦的凝固温度区间越⼤，液态合⾦充型过程中流动性越差⼀，铸件越容易呈体积(或糊状)⼀凝固⽅式。
材料科学：材料成型工艺学考考试模拟考试卷.doc
材料科学：材料成型工艺学考考试模拟考试卷 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、问答题 为什么要对挤出机的料筒和螺杆进行冷却？ 本题答案： 2、问答题 拉深件常见缺陷及预防措施是什么？ 本题答案： 3、填空题 CO2气体保护焊适于焊接（ ）和（ ）材料，应采用的焊丝分别是（ ）和（ ）。
本题答案： 4、问答题 什么叫锻造余块？如何绘制自由锻锻件图？ 本题答案： 5、问答题 从避免缺陷方面审查零件结构应注意哪些问题？ 本题答案： 6、单项选择题 在铸造条件和铸件尺寸相同的条件下，铸钢件的最小壁厚要大于灰口铸铁件的最小壁厚，主要原因是铸钢的（ ）。
A.收缩大； B.流动性差； C.浇注温度高；姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------D.铸造应力大。
本题答案：7、填空题冲孔工艺中，周边为（），冲下部分为（）本题答案：8、问答题与砂型铸造相比金属型成型有哪些特点？这些成型特点对铸件的质量产生哪些影响？本题答案：9、单项选择题焊接电弧中三个区产生的温度由高到低的排列顺序是（）。
A.阴极－阳极－弧柱；B.弧柱－阳极－阴极；C.阴极l挤压零件生产的特点是什么？本题答案：15、问答题轧制零件的方法有几种？各有什么特点？本题答案：16、问答题什么是焊接性？怎样评定或判断材料的焊接性？本题答案：17、问答题压铸件不能在哪些环境下使用？不能进行何种处理？为什么？本题答案：18、问答题某工厂用T10钢制造的钻头给一批铸铁件钻10mm深孔，钻几个孔以后钻头很快就磨损，经检验，钻头的材质、热处理工艺、金相组织、硬度均合格，试问失败原因，并请提出解决办法。
工程材料与技术成型基础课后习题答案
工程材料与技术成型基础课后习题答案第一章1-1由拉伸实验可以得出哪些力学性能指标?在工程上这些指标是如何定义的? 答:强度和韧性.强度(σb)材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。
塑性(δ)材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力.强度指标里主要测的是:弹性极限,屈服点,抗拉强度等.塑性指标里主要测的是:伸长率,断面收缩率.1-21-3锉刀:HRC 黄铜轴套:HB 供应状态的各种非合金钢钢材：HB 硬质合金刀片：HRA,HV 耐磨工件的表面硬化层：HV调质态的机床主轴：HRC 铸铁机床床身：HB 铝合金半成品：HB1-4公式HRC=10HBS,90HRB=210HBS,HV=HBS800HV>45HRC>240HBS>90HRB1-7材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。
包括铸造性，锻造性，切削加工性，热处理性。
第二章2-2 答:因为γ-Fe为面心立方晶格,一个晶胞含4个原子,致密度为0.74。
γ-Fe冷却到912°C 后转变为α-Fe后，变成体心立方晶格，一个晶胞含2个原子，致密度为0.68，尽管γ-Fe 的晶格常数大于α-Fe的晶格常数，但多的体积部分抵不上因原子排列不同γ-Fe变成α-Fe 体积增大的部分，故γ-Fe冷却到912℃后转变为α-Fe时体积反而增大。
2-3.答：（1）过冷度理论结晶温度与实际结晶温度只差。
（2）冷速越快则过冷度越大，同理，冷速越小则过冷度越小（3）过冷度越大则晶粒越小，同理，过冷度越小则晶粒越大。
过冷度增大，结晶驱动力越大，形核率和长大速度都大，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
2-4：答：（1）在一般情况下，晶粒越小，其强度塑性韧性也越高。
（2）因为晶粒越小则晶界形成就越多，产生晶体缺陷，在晶界处晶格处于畸变状态，故晶界能量高因此晶粒的大小对金属的力学性能有影响。
（3）在凝固阶段晶粒细化的途径有下列三种：①提高结晶时的冷却速度增加过冷度②进行变质处理处理：在液态金属浇筑前人工后加入少量的变质剂，从而形成大量非自发结晶核心而得到细晶粒组织。
习题解答
x
代入题设条件，可得
1 ε x 0.2 y 10 0.2 10 , γxy γ yx (0.2 x 0.1) 103 0.05 103 2 1 ε y 0.2 z 103 0.2 103 , γ yz γzy (0.2 y 0.2 xz ) 103 0.2 103 2 1 ε z 0.2 xy 103 0.2 103 , γzx γxz (0.2 yz 0.1) 103 0.15 103 2
材料成型理论基础课程习题解答· 机电学院· 2014 返回目录
解： （1）题：将题设条件代入应变协调方程式（14-21）：
γzx γxy γ yz 2 εx ) ( z x yz x y 2 γ γ εy γ xy yz zx ) ( x y zx y z 2 γ yz γ γ εz xy zx ) ( y z xy z x
则
ζ S x l S y m S z n 26.04 （MPa）
η2 S2 ζ2 S 111 .76
故
η 108 .68
（MPa）
S 111.76 η 108.68 ζ 26.04
（MPa） 为所求。
材料成型理论基础课程习题解答· 机电学院· 2014 返回目录
解法二：
εz γyz γzx 0
此为平面应变状态。则在坐标平面xoy内，必须满足应变协调方程 （式14-19）
2 γxy
2 1 2 εx ε y 2 2 xy 2 x y
(a)
将题设条件代入，可得：
材料成型技术复习
《材料成型技术》复习第一篇，金属液态成型何为合金的铸造性能？流动性、收缩性、吸气性、偏析性。
影响流动性的因素？合金种类及化学成分、铸型特点、浇注条件。
注意：凝固类型，层状凝固、糊状凝固。
纯金属和共晶成分合金属于层状凝固，其他属于糊状凝固。
收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩。
一般层状凝固合金易产生缩孔，糊状凝固合金易产生缩松。
铸造应力及变形和裂纹。
铸造应力分热应力和机械应力2种，机械应力是铸件在固态收缩时受铸型、型芯阻碍而形成，一般可以在推出、清砂后消失。
变形是由于铸件壁厚不同冷却收缩时产生应力不同，故产生变形。
一般壁厚部分冷却慢产生拉应力，恢复变形时向内凸；壁薄部分收缩快产生压应力，恢复变形时向外凸。
裂纹分冷裂和热裂。
冷裂是在较低温度下形成，铸件处于高弹态时铸造应力超过合金在该温度下的强度极限而产生的。
磷使冷裂倾向增大。
热裂是铸件在凝固过程中和固相线温度附近产生的，是收缩时受铸型、型芯阻碍而产生的，一般与铸造应力有关，硫元素能使热裂倾向增大。
气孔缺陷。
一般分侵入气孔、析出气孔、反应气孔。
灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、铸钢件的生产。
要知道何为孕育处理、球化处理。
知道一些典型构件的材料选择，如机器底座是灰铸铁、阀门管道配件（水龙头）是可锻铸铁等。
有色金属铸件生产。
铝合金的熔炼，变质处理。
一般铝合金和铜合金的使用。
铸造成型方法。
砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、溶模铸造、壳型铸造方法比较；尤其砂型铸造的工艺过程，造型分类及方法。
铸件的结构工艺特点，如何避免不合理的结构等。
铸造工艺的方案确定。
铸造位置选择、分型面选择、砂芯的安置、公差及拔模斜度选择。
如：1.为什么铸件上重要的加工面在确定浇注位置时应尽量朝下或处于侧面？铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面？（1）下面不易出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等。
2）下面和侧面组织致密。
3）便于设置冒口和补缩。
）2. 防止铸件产生缩孔、缩松的常用措施有哪些？为什么能防止？（1）合金的化学成份2）顺序凝固。
材料成型(1)
分类：
1）按应力存在的时间分
① 临时应力：产生应力原因消除，应力就消除； ② 残余应力：产生应力原因消除后，仍然存在的应力。
② 化学处理方法：向金属液中加入少量的化学元素,促进形核或阻 止生长，使晶粒细化。 如孕育处理（影响形核过程）和变质处理 （影响生长过程）。
③ 微区成分扰动生核处理方法：向金属液中加入与金属液溶质含 量不同的同类金属，造成一定的成分起伏，降低形核所需能量，提 高形核率。
④ 动力学细化和物理处理方法：机械力或电磁力搅拌和震动。
1）等轴晶的获得与细化
形成条件：凝固界面前沿的液相中有①晶核来源，在液相中存在晶核 形成和长大所需的②过冷度。
细化原则： ①提高形核率②降低生长率
获得细小等轴晶的方法： ① 浇注过程和传热条件的控制：缓慢浇注，提供大量后续晶核； 减低浇注温度，控制浇注过热度，细化晶粒；提高冷却速度，增加 过冷度。
我国明朝科学家宋应星所著《天工开物》一书中，记载了冶铁、炼铜、 铸钟、锻铁、焊接、淬火等多种金属成形和改性方法及生产经验，是世 界上有关金属加工工艺最早的科学著作之一。
我国古代在材料加工工艺方面的科学技术曾在世界上长期居于领先地 位，但在封建社会的后期，社会和技术发展出现了停滞。
☆近现代：塑料制品，现代陶瓷制品的成形、复合材料成形 。
4. 铸件的收缩
1) 铸件的受阻收缩
自由收缩：仅考虑合金成分、温度等自身因素对收缩的影响，没 考虑收缩过程受到的阻碍。
受阻收缩：铸件在铸型中由于收到各种阻碍而使收缩不能自由进 行，这时产生的收缩为受阻收缩。
同一合金，受阻收缩率总小于自由收缩率。
如铝的自由收缩率为1.85-1.96%，当受阻时，收缩率为1.53%。
等轴晶： 优点： ①晶界夹杂缺陷分散，宏观偏析和热裂倾向小 ②成分均匀 ③强度、塑性和韧性较高 缺点：枝晶分枝发达，显微缩松较多，组织不够致密。 可通过晶粒细化得到改善。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1章 液态金属的结构与性质1.液体原子的分布特征为 无序、 有序，即液态金属原子团的结构更类似于 。
2.实际液态金属内部存在 起伏、 起伏和 起伏 。
3.物质表面张力的大小与其内部质点间结合力大小成 比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成 比。
衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小，润湿角θ越小，说明界面能越 。
4.界面张力的大小可以用润湿角来衡量，两种物质原子间的结合力 ，就润湿，润湿角 ；而两种物质原子间的结合力 ，就不润湿，润湿角 。
5.影响液态金属表面张力的主要因素是 ， ，和 。
6. 影响液态金属充型能力的因素可归纳为 合金本身性质 、 铸型性质 、 浇注方面 、 铸件结构方面 四个方面的因素。
7. 影响液态金属黏度的因素有 合金成分 、 温度 、 非金属夹杂物 。
8. 合金流动性：合金本身的流动能力；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。
9. 液态合金的流动性和充型能力有何异同？如何提高液态金属的充型能力？答：液态金属的流动性和充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。
而充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。
提高液态金属的充型能力的措施：（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、密度大，导热率小;④粘度、表面张力小。
（2）铸型性质方面：①蓄热系数小；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。
第2章 凝固温度场1.铸件的凝固方式可以分为 、 和 三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是： 和 。
2.合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越 差 ，铸件越容易呈 体积（或糊状） 凝固方式。
3. “平方根定律”公式为22K ξτ=，写出公式中三个符号所代表的含义 τ：凝固时间 、ζ：凝固层厚度 、 K:凝固系数4. 比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短。
解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A 球<A 块<A 板<A 杆 根据K R =τ 与 11A V R =，所以凝固时间依次为： t 球>t 块>t 板>t 杆。
5. 右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状，其厚度为30mm ，利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后凝固部位，并估计凝固终了时间.解：将底座分割成A 、B 、C 、D查表2-3得：K=0.72(m in cm /)对A 有：RA= VA ／AA=1.23cmτA=RA²／KA²=2.9min对B 有: RB= VB ／AB=1.33cmτB=RB²／KB²=3.4min对C 有：RC= VC ／AC=1.2cmτC=RC²／KC²=2.57min对D 有：RD= VD ／AD=1.26cmτD=RD²／KD²=3.06min因此最后凝固部位为底座中肋B 处，凝固终了时间为3.4分钟。
6.答：1）平方根定律：22K ξτ=即τξK =；折算厚度法则：τK R =2）ξ代表铸件凝固层厚度，适应薄板类铸件；SV R =为折算厚度,可适用各种形状的铸件。
7. 影响铸件凝固方式的因素是什么？凝固方式与铸造性能和铸件质量之间有什么关系？ 答：1)影响铸件凝固方式的因素:结晶温度范围和温度梯度；2)a 逐层凝固：集中缩孔大，易补缩，铸件较致密；热裂倾向小；流动性好。
所以，铸件质量好。
b 体积凝固：不易补缩，易形成缩孔；流动性差；热裂倾向大；铸件不致密，性能较差。
c 中间凝固：介于以上两者之间第3章 金属凝固热力学与动力学1．为什么金属必须要有一过冷度才能发生液-固相变？2. 什么是溶质平衡分配系数？设状态图中液相线和固相线为直线，证明其k 0为常数。
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*LC 达到平衡时的比值**0L S C C k = 如上图：液相线：T *－Tm ＝L m (C l *-0) ①固相线：T *－Tm ＝S m (C s *-0) ②②÷①得：Tm T Tm T －－**＝**L L S S C m C m ＝1 即 **LS C C ＝S L m m ＝k 0 3. 名词解释1）非均质形核与均质形核答：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。
均质形核 ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，所以也称“自发形核”。
2）粗糙界面与光滑界面答：粗糙界面：a≤2，固液界面上有一半点阵位置被原子占据，另一半位置则空着，微观上是粗糙的；光滑界面：a ＞2，界面上的位置几乎被原子占据，微观上是光滑的。
3）粗糙界面与光滑界面及其判据答：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jachson 因子（⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=νηαm mkT H ）大小可以判断： α ≤2的物质，凝固时固-液界面为粗糙面，α ＞5的物质，凝固时界面为光滑面，4．液态金属（合金）凝固的驱动力由 提供，而凝固时的形核方式有 、 两种。
5. 对于溶质平衡分配系数K 0>1时，K 0越大，最终凝固组织的成分偏析越 。
常将∣1- K 0∣称为 。
6. 从原子尺度看，固液界面结构有哪几种？它们与生长机理有何联系？答：⑴有两种固液界面结构：平整界面和粗糙界面⑵平整界面的生长机理：a.理想的平整界面依靠平整界面上生产二维晶核，然后在晶核周围的台阶上生长；b.当界面上有缺陷时，可依靠螺旋位错、旋转孪晶、反射孪晶等缺陷提供的台阶生长。
⑶粗糙界面由于液相原子堆砌而被弹回的几率很小，因此生长速度较大，此时称为连续生长或正常生长。
第4章 单相及多相合金的结晶1.根据成份过冷理论的分析，由于过冷程度的不同就会使焊缝组织出现不同的结晶形态，主要有平面结晶 、胞状结晶 、胞状树枝结晶 、树枝状结晶 和等轴结晶 。
2.根据界面结构的不同，可将共晶合金分为两大类 非小面-小面 和 非小面-非小面3.用图形表示K0＜1的合金铸件单向凝固时，在以下四种凝固条件下所形成的铸件中溶质元素的分布曲线：（1） 平衡凝固；（2） 固相中无扩散而液相中完全混合；（3） 固相中无扩散而液相中只有扩散；（4） 固相中无扩散而液相中部分混合。
答：几种条件下的溶质分布如图所示：4. 内生生长和外生生长凝固自型壁行核，由外向内的生长称为外生生长，如柱状晶，胞状晶的生长；在熔体内部形核，由内向外的自由生长称为内生生长，如等轴晶的生长。
5. 共生生长和离异生长共生生长：共晶结晶时，两相相互依附，借助于对方析出的多余原子的横向扩散而同步偶合生长的方式。
离异生长：共晶的两相间没有共同生长的界面，析出和生长在时间上与空间上都相互独立的生长方式。
6.共晶组织生长中，共晶两相通过原子的 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，并排地快速向前生长，这种共晶生长方式称为 共生生长。
7. 固相无扩散、液相只有扩散情况下产成分过冷的判据及影响成分过冷的因素，说明成分过冷对结晶形貌的影响？答：成分过冷判据：影响成分过冷的因素：液相中温度梯度GL 越小，成分过冷越大；生长速度R 越大，成分过冷越大；液相线斜率mL 越大，成分过冷越大；合金原始成分C0越大，成分过冷越大； 扩散系数DL 越小，成分过冷越大；分配系数K0越小，成分过冷越大。
成分过冷对结晶形貌的影响：当C0一定时，随着GL 减小，或R 增大时，晶体形貌由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶；而当GL 、R 一定时，随C0的增加，晶体形貌也同样由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶。
8．简述晶体生长形貌随成分过冷大小变化的规律。
参考：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.Al-Cu 相图的主要参数为C E ＝33%Cu,sm C =5.65％, Tm ＝660℃,T E ＝548℃。
用Al －1％Cu 合金浇一细长试样，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固－液界面为平界 面，当固相无Cu 扩散，液相中Cu 充分混合时，求：(1)凝固10％时，固液界面的C S *和C L *。
(2)共晶体所占的比例。
答：（1）溶质分配系数 k 0＝L S C C =E sm C C =%33%65.5=0.171 当s f ＝10％时，有*s C ＝1000)1(－－k s f C k ＝1171.0%)101(%1171.0--⨯⨯＝0.187％*L C ＝100－k L f C ＝0*k C S ＝171.000187.0＝1.09％ （2）设共晶体所占的比例为L f ，则 *L C ＝100－k L f C ＝E C则L f ＝1010－）（k E C C ＝1171.01)%1%33(－＝0.0147 10.何谓热过冷和成分过冷？成分过冷的本质是什么？答：金属凝固时，完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷；由固液界面前方溶质再分配引起的过冷称为成分过冷。
成分过冷的本质：由于固液界面前方溶质富集而引起溶质再分配，界面处溶质含量最高，离界面越远，溶质含量越低。
由结晶相图可知，固液界面前方理论凝固温度降低，实际温度和理论凝固温度之间就产生了一个附加温度差△T ，即成分过冷度，这也是凝固的动力。
11.Al-Cu 合金相图的主要参数：C E =33%,C sm =5.65%,T m =660℃,T E =548℃, 用Al-1%Cu （即：Co=1%）合金浇一细长圆棒试样，使其从左至右单向凝固，冷却速度足以保持固-液界面为平面。
当固相中无Cu 扩散，液相中Cu 有扩散而无对流，达到稳态凝固时，求：（1）固-液界面的Cs *和C L* （2）固-液界面的T i （忽略动力学过冷度ΔT k ）（1）17.03365.50===E sm C C k %10*==C C S%88.517.010**===k C C S L （2）22T T T T K i ≈∆-=L L m C m T T +=239.3330548660-=--=L m 6409.1966017.0139.36602=-=-=T ℃ 12.某二元合金相图如图所示。