杏彩官网注册【精品】材料成型技术基础

　　杏彩官网注册【精品】材料成型技术基础1、1. 材料加工的方法有几类?答：冷加工：车，铳，刨，钳，磨。热加工：铸凝固（液态）成形；锻塑性成 形；焊连接成形；热处理，表面成形，粉冶加工。也可归纳为以卜四类：成形加工、 切除加工、表面成形加工、热处理加工。2. 材料凝固长大过程中有哪些变化？答：宏观变化：体积改变，外形改变，产生凝固潜热。 微观变化：爛值改变，结构改变；发牛溶质再分配。3. 什么是自发过程？其判据是什么？答：把体系从不平衡状态自发地移向平衡状态的过程称为自发过程。在没有外界影响下, 这个过程不可逆转，故口发过程乂叫不可逆过程。判别体系的h发过程，有两个判据：a； helmholtz自市能最低原理；等温等容条件体系的helm

　　2、holtz自由能永不增大或（aft,w0 ）；自发过程的方向力图减小体系 的自由能,平衡的标志是体系的helmholtz自由能为极小。b； gibbs自由能最低判据: 等温等压条件下，一个只做体积功的体系，gibbs白由能永不增大（或agt.pwo ）；自 发过程的方向是使体系的gibbs自市能降低，当gibbs自rh能降到极小值时，体系达到 平衡。4. 表面与界面的关系？界面张力和界面能之间的关系？答：不同物质（或同类物质的不同物态、物相）z间的接触面称为界面；通常把凝聚相（液相或固相）与气相的分界面称为表面。因此界面包括表面。表面原子内部原子的口由能差ag的累加就构成了凝聚态物质的界面（表

　　3、面）能。界面张力在数值上等于单位面积上的界面（表面）能（当凝聚相具有各向同性时），方 向是使界面面积减小方向。而界面张力的单位是n/m ,界面能的单位是j/m2。5. 润湿角与自发形核的关系？答：由润湿角公式得8的大小主要与液固两相间的界面张力抹有关， 越小， 越小，润湿性越好。而自发形核系统gibbs自rh能的变化 , 其临界形核功ls越 小，白发形核的能力愈强。故润湿角。越小时，润湿性越好，h发形核的能力愈强。6. 形核剂的作用与要求?改善材料性能。答：形核剂作用：提高金属液的形核能力，以细化金属晶粒,形核剂要求：失配度小一込尽可能小；粗糙度大一以提供凹状基底；分散

　　4、性 好一以提供更多的基底；高温稳定性好一避免在熔体屮熔化、分解或与元索 化合。7. 晶体的生长方式有几种？在相同的at*下的生长速度有什么不同? 答：晶体生长方式决定于固液界面结构，i般粗糙界面对应于连续长大；光滑界而对应 于侧面长人。这样能够维持界面能的增量为最小。粗糙界面的连续长人耍比光滑界面的 侧向长大容易得多。“连续长大”的含义是只要原子沉积供应不成问题，长大过程可 以连续不断地进行。其牛长方向为界面的法线方向，即垂直于界面定长。“侧面定 长”的长大过程是非连续性的。只有在界面上出现台阶后，从液相扩散来的原子沉积 在台阶边缘，依靠台阶向侧而长大。台阶形成的方式有三种：a）形成二维晶

　　5、核；b）螺 型位错；0）李晶面生长速度：与形核过程类似，生长过程也需要克服能垒，即需要一定的过冷度，此 过冷度被称为动力学过冷度，用下式来表示：at*二t,. - t*生长所需过冷度少晶体 牛长方式有关；当过冷度较小时，光淆界面趋向于螺旋位错方式牛长；过冷度较大时， 则转为连续生长；在所有生长方式中，连续生长的速度始终是最快的。在相同的 t*下的牛长速度连续牛长的速度始终是最快.8. 什么是溶质再分配，成分过冷？二者之间有何内在联系？答：a在液一固转变过程中，由于多组元成分在不同的相中的化学位不同血导致在凝固 的过程中随温度的下降，固相成分沿固相线变化，液相成分沿液相线变化。可见，凝固 过程中

　　6、必有传质过程发牛，固液界面两侧都将不断地发牛溶质再分配的现象。b由溶质 再分配导致界面前沿平衡温度发生变化而引起的过冷称为成分过冷。9. 什么是成分过冷的判据?成分过冷的大小受哪些因素的？它又是如何影响着晶体 的生长方式和晶体形态的？所有的生长方式都仅仅有成分过冷因素决定吗？答:在固液界面附近，运用fick扩散定律和平衡温度梯度与液相线斜率的关系，可以推 导出成分过冷判据.r为界面推进速度；皿为液相线斜率；必为液相溶质扩散系数;g. 为界面前沿液相的实际温度梯度；影响成分过冷的因索归纳为两大类：合金本身的因索：k。、m,（溶质元素使合金液 相线下降的能力）、g、dl； 丁艺方面的因素：gi.、

　　7、r;成份过冷的大小和成分过冷区 的宽，窄取决于界面前沿的温度梯度和界面前沿液相一侧溶质浓度分布而引起的凝固温 度变化的综合作用。合金的结晶长大的形态主要与传热（?tk）及传质（成分过冷）有关,在负温梯下， 合金的情况少纯金属相似，合金固溶体结晶易出现树枝姑形貌。在正温梯情况k,合金 固溶体晶体牛长形貌主要决定于“成分过冷”的程度。（1 ）平界面生长当无成分过冷（g1）时图b,干扰因素引起的微小凸缘，会立即消失，因此维持平 面生长。（2）胞状晶界面牛长图c为窄成分过冷区间的情况（g2）发展为胞状晶的生长。图d的成分过冷区间 较宽（gq ,发展为胞状树枝晶。随着g / r比值减小，界面前沿成分过冷

　　8、增大，胞状 树枝晶逐渐成为柱状树枝晶。图e表示（gq ,如果一旦“成分过冷”在远离界面处大 于显质形核所需过冷度（at异），就会在熔体内部产生新的晶核，造成内生长，使得自 rh等轴树枝晶在前沿出现。晶体的生长方式除了为成分过冷还与液固界面的结构，乂光滑（侧向长大）和粗糙 （连续长大）之分的10. 从金属性质，铸型性质，杏彩注册浇注条件，铸件结构四个方面分析提高充型能力的 措施，并给出具体的实例？答：充型能力：液态金属充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称为液态金 属的充型能力。液态金属的充型能力首先取决于金属的流动能力，同时又受到外部条件 如铸型的性质、浇注条件、铸件结构等因索的综合影响。a金

　　9、属性质方面一一是内因包括金属的种类、成分、结晶特征及物理性能（比热容、 密度、热导率）；b铸型性质方面铸型的卩il力影响金属液的充型速度；铸型与金属的热交换强度影响 金属液保持流动的时间（铸型的蓄热系数5、铸型的温度）。c浇注条件浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统结构复朵程度、外力场（压力、 真空、离心、振动）等d铸件结构方面铸件模数即铸件折算厚度r （r二铸件体积/铸件散热面积），铸件模 数.提高充型能力的描施：在金属性质方面，采用（1 ）正确选择合金的成分；（2 ） 合理的熔炼t艺。在铸型性质方面，（1 ）调整铸型蓄热能力，采用涂料；（2 ）提高 铸型的温度，预热铸型。在浇注条件方面

　　10、，（1 ）提高浇注温度；（2 ）提高充型压力, 即增加金属液的静压头；（3 ）改善浇注系统结构；在铸件结构方面，如铸件壁厚相同, 在铸型水平壁和垂直壁相比较，垂直壁容易充满。由于影响充型能力的因素较多，在实际生产中，应找出其中的主要孑盾，针对主要 矛盾采取措施，提高充型能力，消除浇在足，冷隔等缺陷 11.在内浇口附近采用冷铁激冷，是否有利于游离晶的产生？为什么？ 答:是12.讨论分析影响焊接弯曲柱晶形态的因素。哪种形态的柱状晶最容易产生焊接纵 向裂纹？为什么？答：弯曲柱状晶因素：熔池的最大散热方向就是液相等温线的法线方向。由于等温线是 弯曲的，晶粒牛长时必须不断改变方向，于是形成了特有的弯曲柱

　　11、状晶的形态。焊接速 度对品粒生长形态有很人影响。焊接速度大时，焊接熔池长度增加，柱状晶便趋向垂直 于焊缝牛长。焊接速度小时，柱状晶更弯曲。垂直于焊缝的柱状晶，易在焊缝中心形成 脆弱的结合而，并出现纵向裂纹。14.实现细化晶粒的途径有哪些？机理有哪些？答：获得细等轴晶的工艺上能采取的工艺措施有下列几条：增大冷却速度及适当降低浇 注温度；合理运用铸型对液态合金的强烈激冷作用；孕育处理；动态晶粒细化。机理：欲控制获得细等轴晶组织，只要通过强化非h发形核，促进晶粒游离，抑制 柱状晶区的形成和发展，就能获得细等轴晶组织。 15.什么是偏析？有哪几种？说说它们的利弊。答：偏析一金属凝固过程中发牛化学成分不

　　12、均匀的现彖称为偏析。根据偏析区域位置和人小不同，可将偏析分成微观偏析和宏观偏析两种。微观偏析:树枝晶或胞状晶心部为晶间成分的差异。有晶内偏析和晶界偏析。宏观偏析:通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀现象。 包括止常偏析，逆偏析，密度偏析三种。品内偏析导致合金的力学性能降低，特别是塑性和韧性降低。此外，晶内偏析还会 引起合金化学性能不均匀，使合金的抗蚀性能下降。牛产上常采用扩散退火或均匀化退 火止常偏析的存在使铸件性能不均匀，随后的加工和处理也难以根本消除，故应采取 适当措施加以控制。逆偏析会降低铸件的力学性能、气密性和切削加工性能。向合金屮添加细化晶粒的 元素，减少合金

　　13、的含气量，有助于减少或防止逆偏析的形成。密度偏析改善措施：对合金液进行充分搅拌和加快凝固；在合金成分上可以加入能 防止初晶沉浮的元素。 16.共晶结晶的方式与类型之间对应的关系？答：共晶结品的类型：1、规则共品是由金属-金属或金属-金属间化合物组成共晶体， 属非小晶面-非小姑面共晶即粗糙-粗糙界面共晶；2、非规则共晶是由金属-非金属组成 共晶体，属非小晶面-小晶面共晶即粗糙-光滑界面共晶。如fe-c, al-si共晶。共晶结晶的生长方式:共生生长，离异生长.共牛牛长：结晶时后析出相依附于领先析出相表面析出，形成具有两相共同牛长界 面的双相核心，然后依靠溶质原子在界面前沿两相间的横向扩散，互相不

　　14、断地为相邻的 另一相提供牛长所需的组元，使两相协同牛长（齐头并进）。离异生长：有的共晶合金两相生长时，并没有共同的生长界面，而是两相分离，并 以不同的牛长速率进行结晶，这就是所谓的离杲牛长方式。规则共品一般为共生生长共晶。17. 焊接温度场的影响因素有哪些？答：焊接温度场是指在焊接集中热源的作用下，被焊工件上（包括内部）各点在某一瞬 时的温度分布。焊接温度场的影响因索有下面儿个；热源的性质 热源的种类与能量密度；焊接工艺参数（热源输入功率q ,焊接速度v,焊接线能量e）；焊件的热物理性能（热导率入、比热容c、体积热容cp、热扩散率a、比焙h,表面 传热系数a）；焊件形状与尺寸，接头形式18.

　　15、焊接热循环的主要参数有哪几个？对接头的组织与性能有哪些影响？答：焊接过程中，焊件上的固定点受热源加热作用而发牛的温度变化过程称为焊接热循 环。焊接热循环的主要参数有：加热速度，峰值温度t max,高温停留时间h,冷却速 度（或冷却时间切5或s3）a随着加热速度的提高，钢的固态相变温度acl和ac3也相应的提高，而且acl和 ac3的过热度也变大。随着钢中碳化物元素的增多（例如18cr2wv钢），这一效果更为 显著。b峰值温度过高将使晶粒严巫长大，甚至产生过热的魏氏组织或粗大的淬倾组织。 高温停留时间过长，对于相的溶解、奥氏体的扩散均匀化以及晶粒度都有很大影响。并 且会使有益碳化物质点分解从而失

　　16、去作用。c冷却速度（或冷却时间t8/5或切j对过冷奥氏体的转变影响很大。随冷却速度 3c的提高，al、as、arm均降低，同时共析点成分不再是一个点（wc=0. 83%）,而是一个成分 范围。当冷却速度3c=30c/s时,共析成分范围wc=o. 4%0.8%,这就意味着w=0. 4% 的钢在快速冷却时有町能得到全部为珠光体的组织（伪共析组织）。19. 解释灰铁，白铁，球铁牌号的意义？答；铸铁是含碳量犬于2. 11%的铁碳合金或者组织屮具有共晶组织的铁碳合金。白口铸铁一一碳基本上以fgc形式存在，断口呈银白色，组织中存有大量共晶莱氏 体，凶此非常脆硬。灰口铸铁碳除微量溶于铁素体以外，

　　17、绝大部分以右墨形式存在，断口呈灰色， 是应用最广的铸铁。灰铸铁的牌号以ht加三位数字表示，“ht代表灰口铸铁，后面的 三位数字代表最低抗拉强度值。灰口铸铁共分为ht100、ht150、ht200、ht250、ht300 和ht350 a个牌号。牌号越高，抗拉强度越高。球墨铸铁简称球铁，它是通过向铁液中加入一定量球化剂及孕育剂，使得铁液凝固 时按球状石墨的形式牛长，最终得到具有球状石墨的铸铁。球墨铸铁的牌号“qt”表 示球墨铸铁，后面用两组数字分别表示最低抗拉强度（mpa）及最低伸长率（）。如 qt400-18,表示该球铁的最低抗拉强度为400mpa,最小伸长率为18%20. 焊接热裂纹有哪几种

　　18、？液化裂纹形成机理？冷裂纹有哪些类型？答：热裂纹是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂 纹。焊接热裂纹通常产住于焊缝金属内，也可能在焊接熔 合线邻近的热影响区组织内 （母材金属）。按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同，焊接热裂纹可分为：凝固裂纹, 液化裂纹，髙温失延裂纹。液化裂纹形成机理与ni有关，ni含量升高，促进c、s偏析，从而使c、s富集在 晶界中，形成低熔点液相，产牛低熔点液膜（共晶相），而层间haz （过热区）晶粒粗人, 导致晶界而积大大减小，从而使液膜连续分布，在拉伸应力的作用下产生液化裂纹。冷裂纹是指金属经焊接或铸造成形示冷却到较低温度时产牛的裂纹。这

　　19、类裂纹是中 碳钢、高碳钢、低合金高强钢、工具钢、钛合金及铸铁等材料成形加工时极易出现的一 种工艺缺陷。按裂纹的形成原因分类，大致分为三类；延迟裂纹，淬硬脆化裂纹，低塑 性脆化裂纹。21. 延迟裂纹的三要素是什么？答：延迟裂纹是在氢、钢材淬硕组织和拘束应力的共同作用下产生的，其形成温度一般 在ms以下20ctc至室温范用。由于氢的作用而具有明显的延迟特征,故乂称为氢致裂纹。延迟裂纹的三要索：接头中的含氢量及英分布（扩散氢浓度达到临界氢浓度）；钢 种的淬硬倾向大；接头中的拘束应力状态（拉应力）。22. 为什么说铸钢件生产中热处理是必不可少的工序？答：因为铸态的铸钢件晶粒粗人，组织不均匀，且常存有残

　　20、余内应力致使铸钢的强度特 別是塑韧性不高。因此必须进行正火或退火，以改善组织，消除应力，从而达到英应有 的性能。23. 砂型铸造有什么优越性？为什么会说它是凝固成形技术中最基本的方法？答：砂型铸造是传统的、也是目前使用最普遍的凝固成形方法。它适用于各种形状、大 小及各种合金铸件的牛产。1. 砂型铸造在所有的凝固成形技术中是适用面最广的一种凝固成形方法。2.它几 乎适用于所有不同大小、结构的零部件牛产。3.对于小批量多品种牛产来说，砂型铸 造仍不失其可取性。4.砂型铸造从铸型的制造方法来分，有手工造型及机器造型两大 类。手工造型以其组织牛产灵活，设备投资低、对零件结构无特殊的工艺要求等优点而 广

　　21、泛用于大量的中、小型铸造工厂，对于大型铸件，或单件、小批量的铸件牛产，手工 造型更是首选的铸型制造方法。5.机器造型适合大型铸造工厂的连续化大批量牛产， 在现代化的规模牛产屮起着非常重要的作用，且牛产的铸件质量较手工造型稳定。6.从 凝固的角度出发，壁厚较大的铸件，其内部晶粒较粗大，易于产牛组织及成分的偏析等, 降低了材料的力学性能及性能的均一性。24. 金属型铸造有何特点？为什么金属型铸造未能取代砂型铸造？答：金属型铸造特点；1金属型铸件的尺寸精度高，表而粗糙度低；2金属型铸件的机 械性能比砂型铸件高；3铸件的工艺收得率高、液态金属消耗少；4节约造型材料；5 铸型的制造成本高；金属型不能透气

　　22、，无退讣性，易产生白口的铸件；6铸造工艺要求 严格。应用范围：金属型铸造主要用于铝、铜、镁等有色合金铸件的大批量生产，也少量 用于一些铸铁件的生产。由于金属型的制造成本高，周期长，不适用于单件、小批量生产而砂型铸造几乎适 用于所有不同人小、结构的零部件生产，对于小批量多品种生产来说，砂型铸造仍不失 其可取性。金属型铸件的外形，尤其是内腔不宜过于复杂，铸件不宜过薄，否则产生浇 不足等缺陷，用于铸造铸钢等高熔点合金时，金属型的寿命低。因此金属型铸造未能取 代砂型铸造。25. 现有两个产品：天车的吊钩和发动机的小连杆。请选择合适的成型方法？ 答：天车的吊钩用砂型铸造；发动机的小连杆用模锻。26. 为

　　23、什么不锈钢焊接容易形成热裂纹？答：与结构钢相比，奥氏体不锈钢热裂纹倾向较人，在焊 缝及热彩响区均可能出 现热裂纹。最常见的是焊缝结晶裂纹，有时在热影响区和多层焊层间还会汕现液化裂纹。 含鎳量越高，产生热裂纹倾向越大。其原因是：1、合金系统复杂，导致其熔池内温差较大，2、以典型的柱状晶生长导致低熔点杂质富集，3、线胀系数人，内应力大。防止措施：a.严格限制硫、磷等杂质的含量。b.调整焊缝金属组织，以奥氏体为主 的y + 双相组织具有良好抗裂性。c.调整焊缝金属合金成分，在单相稳定奥氏钢屮适 当增加猛、碳、氮的含量。d.采用小线. 不锈钢的焊接接口中常有

　　24、哪些腐蚀形式及腐蚀机理？答：1晶间腐蚀：晶间腐蚀与cr的碳化物析出有关，具体有三种形式：焊缝的晶间腐 蚀；热影响区的“敏化区腐蚀”:靠近焊缝过热区的“刀蚀”。但不会在同一个接头 上同时存在这三种腐蚀。腐蚀机理：晶间腐蚀一与焊缝的含碳量有关，含碳量越高，晶间腐蚀倾向越人。敬化区腐蚀一仅出现在不含稳定化元索而又不是超低碳的不锈钢中。刀蚀一只发牛在含有稳定化元索的奥氏体钢接头的过热区。机理有“高温过热溶解” 与“中温敏化”之说。防止措施：a. 尽量降低母材及焊缝中含碳最；b. 采用热量集中的焊接方法，小的焊接线能量，多道焊、焊缝背面加铜衬垫等措施 使接头快速冷却，使焊缝和热影响区在450850

　　25、76;c的停留时间尽量缩短；c. 在钢中添加稳定化元索ti、nb等；d. 在钢及焊缝金属中加铁素体形成元索，获得奥氏体加少量铁素体的双相组织；e. 焊后进行固溶处理（加热至10501150c,保温后淬火）或稳定化处理（加热至 850c保温2h后空冷）。2应力腐蚀开裂：金属材料（包括焊接接头）在一定温度下受腐蚀介质和拉伸应力 的共同作用而产生的裂纹称为应力腐蚀开裂。焊接残余应力是引起应力腐蚀开裂的主要原因。接头过热区对这种开裂最敬感。 减缓或防止措施：a. 焊后消除或减少焊接残余应力；b. 选用奥氏体一铁素体双相组织的母材或焊接材料；c. 采用高ni （达40%）的銘镰不

　　26、锈钢焊条。28. 铝合金在焊接的时候为何容易产生气孔？如何防止？答：铝合金在焊接的时候容易产牛气孔的原因：铝件表面的氧化膜易吸附空气中的水分， 焊接加热时气化，溶入并滞留在焊缝中形成氢气孔，其中以纯铝和铝镁合金的焊接气孔 最为突出。1、杏彩官网注册铝合金表而高度活性，氧化多，吸附水多。2、吸附能力强，在熔点tm处液固相z中，h的固溶度差20倍。3、铝的密度小，气孔受到浮力小，上浮慢且铝高导热，结晶快，故上浮搁浅，形 成氢气孔。防止气孔的措施：a. 减少氢的来源。化学方法或机械办法清理焊丝或丄件表面氧化膜。b. 合理选择规范参数。钩极氮弧焊选较人焊接电流和佼快焊速。熔化极气体保护焊时 选较低焊速并提高焊接线能量有利于减少气孔。c. 采用氮气屮加少量c0?或0?的熔化极混合气体保护焊。d. 对厚的工件适当预热。

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