材料成形原理试卷.doc

试题一
一、填空题
1、液体原子的分布特征为长程无序、短程有序。实际液态金属存在着能量、结构和成分三种起伏。
2、物质表面张力的大小与其内部质点间结合力大小成正比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成反比。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，说明界面能越小。非均质形核过程，晶体与杂质基底的润湿角越小，非均质形核率越大；硫等杂质元素降低Fe液表面张力，所以增大凝固热裂纹倾向。
3、合金的液相线温度TL及固相线温度TS之差越大，其浇注过程的充型能力越差，凝固过程越倾向于体积凝固方式，缩松形成倾向越大，热裂倾向越大。
4、晶体连续生长速度与动力学过冷度ΔTk成正比关系。过冷度较小时，晶体台阶方式生长速度比连续生长的小，过冷度很大时，两者速度相等．．。
5、根据“成分过冷”的判据，固液界面处的温度梯度GL越小，合金原始成分C0越大，平衡分配系数K0（K0<1情况下）越小，则成分过冷倾向越大。
6、对于气体在金属中溶解为吸热反应的情况，气体的溶解度随温度降低而降低。氢在Fe液中溶解度随熔滴过渡频率的增大而降低，随焊接气氛氧化性的增强而降低。
7、根据熔渣粘度随温度变化速率，可将焊接熔渣分为“长渣”与“短渣”。“长渣”是指随温度升高而粘度下降速度缓慢的熔渣。碱性渣为“短渣”，含SiO2多的酸性渣为“长渣”。
8、熔炼钢时，根据脱磷反应原理，提高脱磷效率的原则是希望低温、高碱度、强氧化性（FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。
9、影响钢焊缝冷裂纹的三大主要因素是拘束应力状态、氢的含量及分布以及钢的淬硬倾向。
10、铸件产生集中性缩孔及分散性缩松的根本原因是金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩，对产生集中性缩孔倾向大的合金，通常采用“顺序凝固”的工艺原则。
二、判断题请判断以下各种说法是否正确，正确的请在括号中打“√”，错误的请打“×”
1、成分确定的合金，其铸件断面固液两相区的宽度取决于铸件断面温度梯度[√]。
2、“固相无扩散，液相仅有有限扩散”及“液相部分混合（有对流作用）”的两种溶质再分配情况下，进入稳定阶段的固相成分均为C0[×]。
3、在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性大。因此，焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的高[×]。
4、非小晶面一非小晶面共生共晶的片层距λ随长大速度R的增大而减小[√]。
5、凡Jakson因子a≤2物质的晶体为光滑界面，因此，此类物质在凝固过程中不可能产生胞状晶及树枝晶[×]。
6、炼钢过程中，氧化脱碳处理主要是降低碳含量，但是会增加钢液的有害气体及夹杂物[×]。
7、温度升高，分配常数L值减小，FeO更容易向金属中分配。因此，焊接时渣中的FeO主要是在熔滴阶段和熔池前部高温区向液态金属中过渡的。在熔池尾部，随着温度的下降，液态金属中过饱和的氧化铁会向熔渣中扩散[√]。
8、圆柱形零件由于断面均匀，所以凝固以后冷却到室温不会产生热应力[×]。
9、成分偏析及析出性气孔的形成过程，均与成分再分配有关[√]。
10、焊前预热、焊后后热的根本作用在于，通过减小冷却速度而降低淬硬组织形成倾向，从而达到消除冷裂的目的[×]。
三、简述题
1、阐述规则共晶共生生长机制
答：共晶结晶时，后析出相依附于先析出相析出，进而形成相互交叠的双相晶核。两相具有共同的生长界面，依靠溶质原子在两相界面前沿的横向扩散，提供对方生长所需组元，耦合着共同向前生长，即为共晶共生生长。
2、内生生长与外生生长
答：内生生长：在熔体内部形核并自由生长。是内部等轴晶的生长机制。
外生生长：自型壁生核，由外向内单向延伸的生长方式。是产生胞状、柱状树枝晶的生长方式。
3、沉淀脱氧及其优缺点
答：沉淀脱氧：脱氧剂直接加入液态金属内部与FeO起作用，生成不溶于液态金属的氧化物，并转入熔渣的脱氧方式。
优点：脱氧速度快，脱氧彻底。
缺点：脱氧产物难以彻底清除，易于形成夹杂。
4、孕育处理及变质处理的各自主要目的
答：孕育处理是通过促进生核，促进晶粒游离和增殖以达到细化晶粒目的；变质处理是通过改变晶体生长机理而达到改变晶体形貌的目的。
5、单相固溶体生长形貌随成分过冷大小变化的规律
答：随成分过冷的增大，单相固溶体由平面晶逐渐依次生长成胞状树枝晶，柱状树枝晶和等轴树枝晶。或：成分过冷增大，使形貌从平面晶胞状晶柱状树枝晶等轴树枝晶。
四、问答题
1、分述低碳钢焊接热影响区各区域的温度区间、组织及性能特点。
答：低碳钢属不易淬火钢，其焊接热影响区可分为熔合区，过热区，相变重结晶区和不完全重结晶区。
1)熔合区：温度在固液相线之间，具有明显的化学成分不均匀性，导致组织、性能不均匀，影响焊接接头的强度、韧性，是焊热影响区性能最差的区域。
2)过热区：温度为从固相线到晶粒急剧生长温度（约1100℃