合工大版材料成型原理课后习题参考答案(重要习题加整理).doc

第二章凝固温度场P49
8.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。
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。
单相及多相合金的结晶P90
9.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:
＜
当“液相只有有限扩散”时，δN=∞，，代入上式后得
＜

(其中:GL—液相中温度梯度
R—晶体生长速度
mL—液相线斜率
C0—原始成分浓度
DL—液相中溶质扩散系数
K0—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GL,GL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mL,mL越大,越有利于成分过冷
4）原始成分浓度C0,C0越高,越有利于成分过冷
5）液相中溶质扩散系数DL,DL越底,越有利于成分过冷
6）平衡分配系数K0,K0＜1时，K0越小,越有利于成分过冷；K0＞1时，K0越大,越有利于成分过冷。
(注:其中的GL和R为工艺因素,相对较易加以控制;mL,C0,DL,K0,为材料因素,较难控制)
13.影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材料的机械性能有什么关系？
答:影响枝晶间距的主要因素:
纯金属的枝晶间距主要决定于晶面处结晶潜热散失条件，而一般单相合金的枝晶间距则还受控于溶质元素在枝晶间的扩散行为。通常采用的有一次枝晶（柱状晶主干）间距d1、和二次分枝间距d2两种。前者是胞状晶和柱状树枝晶的重要参数，后者对柱状树枝晶和等轴枝晶均有重要意义。
一次枝晶间距与生长速度R、界面前液相温度梯度GL直接相关，在一定的合金成分及生长条件下，枝晶间距是一定的，R及GL增大均会使一次间距变小。
二次臂枝晶间距与冷却速度（温度梯度GL及生长速度R）以及微量变质元素（如稀土）的影响有关。

枝晶间距与材料的机械性能:
枝晶间距越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围就越小，故越容易通过热处理而均匀化。而且，这时的显微缩松和非金属夹杂物也更加细小分散，与成分偏析相关的各类缺陷（如铸件及焊缝的热裂）也会减轻，因而也就越有利于性能的提高。
液态金属与气相的相互作用P132
7.氮、氢、氧对金属的质量有何影响？
答：1．使材料脆化钢材中氮、氢或氧的含量增加时，其塑性和韧性都将下降，尤其是低温韧性下降更为严重。
2．形成气孔氮和氢均能使金属产生气孔。液态金属在高温时可以溶解大量的氮或氢，而在凝固时氮或氢的溶解度突然下降，这时过饱和的氮或氢以气泡的形式从液态金属中向外逸出。当液态金属的凝固速度大于气泡的逸出速度时，就会形成气孔。
3．产生冷裂纹冷裂纹是金属冷却到较低温度下产生的一种裂纹，其危害性很大。氢是促使产生冷裂纹的主要因素之一。
4．引起氧化和飞溅氧可使钢中有益的合金元素烧损，导致金属性能下降；焊接时若溶滴中含有较多的氧和碳，则反应生成的CO气体因受热膨胀会使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性。此外应当指出，焊接材料具有氧化性并不都是有害的，有时故意在焊接材料中加入一定量的氧化剂，以减少焊缝的氢含量，改善电弧的特性，获得必要的熔渣物化性能。
第九章液态金属的净化与精炼P154
1、何谓沉淀脱氧？试述生产中常用的几种沉淀脱氧反应。
答：（1）沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并析出转入熔渣的一种脱氧方式。
（2）生产中几种常用的沉淀脱氧反应：
a锰的脱氧反应，[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)
b硅的脱氧反应，[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2)
c硅锰联合脱氧反应。
4.综合分析熔渣的碱度对脱氧、脱磷、脱硫的影响。
脱氧在熔渣脱氧时，碱度高不利于脱氧，但在用硅沉淀脱氧时，碱度高可以提高硅的脱氧效果。
脱硫：熔渣的还原性和碱度渣中氧化钙的浓度高和氧化亚铁的浓度低都有利于反应的行因此，在还原期中脱硫是