材料工程基礎(chǔ)(起華榮)

1、材料工程基礎(chǔ)(起華榮部分)第一章 液態(tài)金屬的性質(zhì)第二章 金屬的氧化、揮發(fā)和除渣精煉 第三章 吸氣和脫氣精煉 第四章 成分控制第五章 單相合金的凝固第六章 鑄錠晶粒組織及其細化第七章 鑄錠常見缺陷分析1. 液態(tài)金屬的“短程有序、長程無序”結(jié)構(gòu)特點體現(xiàn)在哪4個方面？答：（1）原子團（由十幾到幾百個原子組成）內(nèi)，原子間仍然保持較強的結(jié)合力和原子排列的規(guī)律性，既短程有序；（2）原子團間的距離增大（產(chǎn)生空穴），結(jié)合力減小，原子團具有流動性質(zhì)；（3）存在能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏；（4）隨溫度的提高，原子團尺寸減小、流動速度提高。 2. 液態(tài)金屬粘度概念及公式答：液體中流速不同的兩個相鄰液層間產(chǎn)生摩擦阻力，阻礙液

2、體的流動，該內(nèi)摩擦力是液體的基本物理特性之一，稱為粘度。公式：3、 什么是液態(tài)金屬的表面張力？答：液態(tài)金屬和氣體組成的體系中，由于表面層原子處于力不平衡狀態(tài)，產(chǎn)生了垂直于液體表面、指向液體內(nèi)部的力，該力總是力圖使表面減小。4、 為什么熔點高的金屬表面張力大？答：5、 金屬氧化的熱力學(xué)判據(jù)是什么？ 答：G00,在氣泡內(nèi)、外氫分壓差的作用下，使溶解的氫原子向熔體-氣泡界面擴散，并在該處復(fù)合氫分子進入氣泡內(nèi)，然后隨氣泡一起上浮而自熔體逸出。分壓差脫氣過程包括：金屬熔體中的氣體原子向熔體-氣泡界面擴散；在熔體-氣泡界面發(fā)生2H=H2反應(yīng)和氫氣進入惰性氣泡內(nèi)；氫氣隨氣泡上浮并自熔體逸出。分壓差脫氣精煉法

3、可分為氣體脫氣法、熔劑脫氣法，沸騰脫氣法和真空脫氣法四種。17、 合金的成分主要通過備料、配料及成分調(diào)整等過程實現(xiàn)，并通過熔體質(zhì)量檢驗方法進行監(jiān)測和控制。18、 配料計算程序由哪4步組成？要求能夠完成配料計算，填寫配料計算卡片。答：首先計算包括熔損在內(nèi)的各成分需要量；其次計算由廢料帶入的各成分量；再計算所需中間合金和新金屬料量；最后核算。19、 加工材料用合金，其組織多以單相固溶體為主。20、 什么是平衡分布系數(shù)？答：衡量溶質(zhì)再分布狀況的主要參數(shù)是平衡分布系數(shù)k。它表示同一溫度下固相成分CS與其相平衡的液相成分CL之比值，即：k=CS/CL 當(dāng)合金的液相線和固相線向下傾斜時，CSCL，k1；反

4、之，CSCL，則k1。多數(shù)合金元素及雜質(zhì)在基體金屬中k1，所以在以后的討論中，將以k1的合金為主。21、 為什么在非平衡凝固條件下，單相合金凝固鑄件中會出現(xiàn)共晶體？答：在凝固后期，液相成分遠高于C0，甚至可達到共晶體分成CE，使單相合金鑄錠中出現(xiàn)共晶組織。22、 成分過冷是怎樣影響鑄件組織的形態(tài)的？答：隨著成分過冷由弱到強，單相合金的固/液界面生長方式依次成為平面狀、胞狀、胞狀-樹枝狀四種形式，得到的晶體相應(yīng)為平面狀晶、胞狀晶、胞狀枝晶以及柱狀枝晶和自由枝晶。23、 鐵模鑄錠的組織由哪三個區(qū)域組成？ 答：鐵模鑄錠的組織由三個區(qū)域組成：表面細等軸晶區(qū)(又稱激冷晶區(qū))，柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。 2

5、4、 細晶強化的原理是什么？答：細小等軸晶組織各向異性小，加工時變形均勻，且使易偏聚在晶界上的雜質(zhì)、夾渣及低熔點共晶組織分布更均勻，因此具有細小等軸晶組織的鑄錠，其機械性能和加工性能均較好。25、 細化鑄錠組織的方法有哪些？答：增大冷卻強度 ，加強金屬流動性如改變澆筑方式、錠模周期性振動和攪拌。26、 鑄錠中化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析，偏析分為顯微偏析和宏觀偏析兩類。27、 防止縮孔及縮松的途徑是什么？答：在保證鑄錠自下而上順序凝固的條件下，盡可能使縮松轉(zhuǎn)化為鑄錠頭部的縮孔，然后通過人工補縮來消除。28、 在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，凝固后冷卻過程中產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。29、 主要的

6、凝固缺陷有哪些？答：偏析、縮孔、裂紋、氣孔及非金屬夾雜物等常見缺陷。30、 帶狀偏析是怎樣產(chǎn)生的？ 答：帶狀偏析出現(xiàn)在定向凝固的鑄錠中，其特征是偏析帶平行于固/液界面，并沿著凝固方向周期性地出現(xiàn)。 31、 產(chǎn)生縮孔和縮松的原因是什么？答：產(chǎn)生縮孔和縮松的最直接原因是金屬液凝固時發(fā)生的凝固體收縮。32、 你怎么知道某種材料的化學(xué)成分？答：金屬材料的化學(xué)成分包括主要成分和雜質(zhì)兩部分，各牌號合金成分都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)定和規(guī)范。合金的成分主要通過備料、配料（含中間合金、熔劑等）及成分調(diào)整等過程實現(xiàn)，并通過熔體質(zhì)量檢驗方法進行監(jiān)測和控制。 33、什么是計算成分？答:一般是取各元素的中限（即平均成分）作

7、為計算成分。計算成分的選擇還與合金的用途及使用性能、加工方法及工藝性能、合金元素的熔損、雜質(zhì)的吸收和積累以及節(jié)約貴重金屬的考慮等有關(guān)。 34、熔鑄材料所用的料有哪些？答：一般包括新金屬料、廢料及中間合金等三種。35、什么是中間合金？答：為了便于加入某些熔點較高且不易溶解或易氧化、揮發(fā)的合金元素，以便更準(zhǔn)確地控制成分而預(yù)先制成的母合金稱為中間合金。36、如何保證材料的化學(xué)成分？答：金屬材料的化學(xué)成分包括主要成分和雜質(zhì)兩部分，各牌號合金成分都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)定和規(guī)范。合金的成分主要通過備料、配料（含中間合金、熔劑等）及成分調(diào)整等過程實現(xiàn)，并通過熔體質(zhì)量檢驗方法進行監(jiān)測和控制。 37、什么是溶質(zhì)再

8、分布？答：合金在非平衡凝固時，鑄件成分偏離原始成分、隨凝固過程和條件不同，先后凝固部分的成分不均勻、不一致的現(xiàn)象。38、什么是成分過冷？答：如果界面前沿液體的實際溫度T實低于TL，則這部分液體處于過冷狀態(tài)的現(xiàn)象。39、什么是變質(zhì)處理？答：指向金屬液內(nèi)添加少量物質(zhì)，促進金屬液生核或改變晶體生長過程，使鑄態(tài)組織細化的一種方法，所添加的物質(zhì)稱為變質(zhì)劑。40、細化晶體尺寸有什么好處？答：細小等軸晶組織各向異性小，加工時變形均勻，且使易偏聚在晶界上的雜質(zhì)、夾渣及低熔點共晶組織分布更均勻，因此具有細小等軸晶組織的鑄錠，其機械性能和加工性能均較好。41、什么是微觀偏析？什么是宏觀偏析？答：前者是指一個晶粒范圍內(nèi)的偏析，包括枝晶偏析和晶界偏析。后者是指較大區(qū)域內(nèi)的偏析，故又稱為區(qū)域（宏觀）偏析，包括正偏析、負偏析、帶狀偏析和重力偏析。42、鑄錠表面和芯部的應(yīng)力是怎么樣的？ 答;鑄錠凝