材料成型專業(yè)練習(xí)

1、第七章 液態(tài)金屬與氣相的相互作用第一節(jié) 氣體的來(lái)源與產(chǎn)生一、填空1. 藥皮焊條電弧焊時(shí)，焊接區(qū)氣體主要來(lái)源于焊條藥皮中造氣劑的 ，其中酸性焊條的造氣劑主要是 ，堿性焊條的造氣劑主要是 。2. H2O蒸氣在加熱后的分解產(chǎn)物為 、 和 ，在電弧高溫作用下還會(huì)分解出原子態(tài)的 與 ，對(duì)焊接接頭質(zhì)量極為不利。3. 鑄造時(shí)的氣體主要來(lái)源于 過(guò)程、 過(guò)程和 。4. 鑄型內(nèi)的氣相組成和含量是隨 、 和 等因素的變化而變化。二、下面各題的選項(xiàng)中，哪一個(gè)是錯(cuò)誤的： 1. 藥皮焊條電弧焊過(guò)程中，焊接區(qū)的氣體包括： （1）所采用的保護(hù)氣體；（2）電弧周圍的空氣介質(zhì)；（3）藥皮中的造氣劑；（4）焊件與焊材表面吸附的水分

2、。 2. 焊接區(qū)內(nèi)的氣體在室溫下分解的難易程度由難至易的順序?yàn)椋?（1）惰性氣體、普通雙原子氣體；（2）H2O 、CO2 ;（3）N2、H2、O2 ；（4）N2、H2、CO2。3. 鑄件凝固過(guò)程中，與鑄件接觸的氣體主要來(lái)自于： （1）鑄型中的水分；（2）鑄型周圍的空氣介質(zhì)；（3）鑄型中的粘結(jié)劑；（4）型腔內(nèi)未能排出的氣體。4. 鐵液在澆注與凝固過(guò)程中，與其接觸的氣相具有以下特點(diǎn)： （1）主要成分是H2O、H2、CO和CO2；（2）在澆注后氣相的氧化性逐漸降低；（3）有機(jī)物鑄型中氣體的氧化性較無(wú)機(jī)物鑄型更強(qiáng)；（4）氣相的氧化性隨澆注溫度的提高而降低 。三、簡(jiǎn)答1. 焊接過(guò)程中為什么要對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行

3、保護(hù)？常用的保護(hù)氣體有哪些？2. 焊條使用前為什么要烘干？酸性焊條與堿性焊條的烘干溫度有什么不同？為什么？3. MnO2和Fe2O3均為高價(jià)氧化物，對(duì)高溫金屬具有較強(qiáng)的氧化性，為什么要把它們作為焊條藥皮的主要成分或作為一種添加劑呢？第二節(jié) 氣體在金屬中的溶解一、填空1. 在一定 和 條件下，氣體溶入金屬的 濃度，稱為該條件下氣體的溶解度。2. 平方根定律用于 氣體的溶解度求解，其溶解度與氣體 的平方根成正比，反應(yīng)的平衡常數(shù)大小取決于 和 的種類。3. 氣體在金屬中溶解時(shí)的熱效應(yīng)決定了溶解度與溫度的關(guān)系，溶解過(guò)程為放熱反應(yīng)時(shí)，溶解度隨溫度的降低而 ，為吸熱反應(yīng)時(shí)，溶解度隨溫度的降低而 。4. 金

4、屬的加熱過(guò)程中，在 溫度以及 時(shí)刻，氣體在其中的溶解度會(huì)有一個(gè)階躍性的變化。5. 氧通常以 和 兩種形式溶入液態(tài)鐵中，氧在液態(tài)鐵中的溶解度隨溫度的升高而 ，室溫下的氧絕大部分以 和 的形式存在。二、判斷下述命題的真?zhèn)危?. 高溫下的氣體通常以分子、原子或離子狀態(tài)直接溶入液態(tài)金屬。2. 溶入到液態(tài)金屬中的氣體原子如不能迅速向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，將阻礙氣體的溶入速度。3. 氮、氫氣體在金屬鐵中的溶解度均隨溫度的升高而連續(xù)性增大，溫度越高，溶入的氣體越多。4. 氮和氫在面心立方晶格中的溶解度比在體心立方晶格中大且氮?dú)獾娜芙舛仁冀K高于氫氣。5. 氮在鋁合金中的溶解度很低，因此在鋁合金精煉時(shí)可借助于氮?dú)馊コ?/p>

5、屬液中的有害氣體和雜質(zhì)，在鋁合金焊接時(shí)可以采用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。6. 與氫能形成穩(wěn)定氫化物的合金元素在室溫下可以吸收大量的氫，隨溫度的升高溶入的氫氣會(huì)逐漸析出。7. 在二元鐵合金中加入能與氮、氫、氧等氣體元素形成穩(wěn)定化合物的合金元素時(shí)，會(huì)提高相應(yīng)氣體的溶解度。8. 熔化極電弧焊常采用直流反接法，此時(shí)電弧中已經(jīng)電離的H+、N+等陽(yáng)離子易向作為陰極的熔池中運(yùn)動(dòng)，使氫和氮在焊縫金屬中的含量高于按平方根定律計(jì)算出來(lái)的溶解度。9. 當(dāng)電弧氣氛中存在少量氧時(shí)，可有效降低氫在液態(tài)鐵中的溶解度，但同時(shí)有可能增加氮的溶入量。三、簡(jiǎn)答：1. 電弧焊過(guò)程中氫氣與氮?dú)庠谌鄢刂械娜芙夥绞接惺裁床煌?. 為什么低碳鋼鑄件或

6、焊縫中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫氣孔？如何減少這類缺陷？3. 哪些因素影響氣體在金屬中的溶解度，其影響因素如何？4. 為什么在銅合金的精煉中，可以通過(guò)吹入氮?dú)鈦?lái)去除金屬液中的有害氣體和雜質(zhì)。第三節(jié) 氣體對(duì)金屬的氧化一、填空1. 在焊接和熔煉過(guò)程中，使液態(tài)金屬發(fā)生氧化的氣體通常有 、 和 等。2. 一個(gè)由“金屬氧氧化物”組成的系統(tǒng)中，在一定溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 稱為該金屬氧化物的分解壓。如果環(huán)境中實(shí)際氧的分壓 分解壓則金屬被氧化，反之金屬被還原。3. 不僅氧可以溶解在液態(tài)鐵中，F(xiàn)eO也可以溶解在液態(tài)鐵中，這樣就使得實(shí)際FeO的分解壓 ，致使Fe更容易被 。自由氧化物分解壓與溫度的關(guān)系T/lgpO2/×

7、;101.3kPaMoO二、判斷1. 只有在鐵液中的FeO達(dá)到飽和時(shí)，測(cè)定出的氣相中的氧分壓才能稱之為FeO的分解壓。2. 由右圖可見，隨溫度的升高金屬氧化物的分解壓降低，因此高溫下的金屬更容易被氧化。3. 由于FeO的分解壓較低，因此可以用Mn、Si等分解壓較高的元素作為Fe的脫氧元素。三、簡(jiǎn)答1. 多數(shù)金屬氧化物的分解壓均隨溫度升高而升高，但為何高溫下金屬構(gòu)件的氧化速率反而會(huì)加快？2. CO2焊用焊絲中Mn、Si等合金元素的含量通常高于母材，且焊接中采用熔滴短路過(guò)渡方式，說(shuō)明其原因。3. CO2、H2O和空氣在高溫下對(duì)金屬的氧化性哪個(gè)大？第四節(jié) 氣體的影響與控制一、填空1. 室溫下氮、氫、

8、氧在金屬中的固溶度都很 ，多數(shù)情況下它們以 形式或 形式滯留在金屬中，使金屬的力學(xué)性能 。2. 氮主要來(lái)源于 ，它一旦進(jìn)入液態(tài)金屬去除就比較困難。控制氮的措施是 ，防止 與液態(tài)金屬接觸。 3. 氫主要來(lái)源于 ，材料內(nèi)的 化合物和材料表面的 也是氫的重要來(lái)源。熔煉前應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行 、 和 處理，爐膛、出鋼槽、澆包等均應(yīng)充分 ；低氫型焊條和焊劑在使用前應(yīng)進(jìn)行 處理。4. 控制焊接工藝參數(shù)可降低焊縫金屬中氣體元素含量，如： 電弧電壓時(shí)，保護(hù)效果變差，焊縫中氣體元素含量增加 。焊接電流 時(shí)，氣體與熔滴作用時(shí)間 ，焊縫中氮、氧含量減少。5. 金屬熔煉過(guò)程中，在液態(tài)金屬中加入 、 和 等對(duì)氮有較大親和力的

9、元素，可形成不溶于液態(tài)金屬的 而進(jìn)入 ，從而減少金屬的氮含量。6. 在鋁合金冶煉過(guò)程中，常常向鋁液中通入 ，使之與鋁液中的氫生成 氣體而逸出鋁液表面。 二、多項(xiàng)選擇 1. 存在于鑄件中的氮造成金屬塑性、韌性降低的原因在于氮的存在形式為： （a）固溶體 ； （b）過(guò)飽和固溶體 ； （c）氮化物 ； （d）氮?dú)饪?. 氫導(dǎo)致鋼材脆化的主要原因在于： （a）固溶的氫 ； （b）擴(kuò)散氫 ； （c）氫化物 ； （d）氫氣孔3. 氧在金屬中的存在形式主要為： （a）固溶 ； （b）自由氧 ； （c）氧化物 ； （d）氧氣孔4. 存在于鑄件中的氧對(duì)鑄件的危害在于使金屬的： （a）塑性降低 ；（b）韌性下降 ；（c）強(qiáng)度升高 ；（d）強(qiáng)度降低5. 氧對(duì)于焊接過(guò)程的危害在于可以在接頭中產(chǎn)生： （a）氣孔 ；（b）夾雜 ；（c）飛濺 ；（d）冷裂紋 ；（e） 合金元素含量降低 6. 生