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文檔簡介

1、名詞解釋爐外精煉(二次冶金):指對氧氣轉爐、電弧爐生產的鋼液進行處理,使鋼水穩(wěn)定溫度、進行成分微調(CAS)、降低其中的H、O、N和夾雜,或使夾雜物變性,提高鋼質量的一種高新技術。 2.鋁的精煉方法鋁的吸附精煉:指在熔體中加入吸附劑(各種氣體、液體和固體精煉劑等),與熔體中的氣體和固態(tài)夾雜物發(fā)生物理化學的、物理或機械的作用,達到除氣、除渣的方法。 吸附精煉的方法:吹氣精煉、氯鹽精煉、熔劑精煉、熔體過濾(包括陶瓷管過濾和氧化鋁球過濾,濾掉夾雜物) (1)吹氣精煉:吹氣精煉是指向熔體中不斷吹入氣泡,在氣泡上浮過程中將氧化物夾雜和氫帶出液面的一種精煉方法。鋁的非吸附精煉:指不用吸附劑,而通過物理的作

2、用(如真空、超聲波、比重差等),改變金屬氣或金屬夾雜物系統(tǒng)的平衡狀態(tài),從而實現(xiàn)氣體和固態(tài)夾雜物的分離。非吸附精煉的方法:靜置處理、真空處理、超聲波處理、預凝固處理、在線精煉系統(tǒng)包括FILD(無煙在線處理)和SNIF(慣性懸浮離心噴頭)等。 (1)真空處理:真空處理是將鋁液置于真空中進行凈化的方法。3.鑄造熔模鑄造(精密鑄造):指用易熔性材料制作模樣,在模樣上包覆多層耐火材料,經酸化、干燥制成殼,然后熔失模樣再將空心殼高溫焙燒后,澆注合金液于其中而獲得鑄件的方法。 金屬型鑄造:指用自由澆注的方法將熔融金屬澆入由鑄鐵或鋼制造的鑄型中而獲得鑄件的一種鑄造方法。壓力鑄造:液態(tài)或半液態(tài)金屬澆入壓鑄機壓室

3、,使它在高壓和高速下充填鑄型,并在高壓下結晶凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。實型鑄造:用泡沫聚苯乙烯塑料模代替木模或金屬模,在其上涂一層涂料,干燥后造型,造型后不取出模樣而直接澆注金屬液,在金屬液作用下模樣汽化消失,金屬液取代了模樣,冷卻凝固后即可獲得鑄件的方法。離心鑄造:將金屬液澆注入離心鑄造機的旋轉鑄型中,使之在離心力的作用下充填型腔并凝固成型的方法。4.金屬液的變質處理:向熔融液中加入變質劑,細化組織。5.半固態(tài)合金:熔體冷卻到液相線以下,對合金進行攪拌,在攪拌力的作用下,凝固的樹枝晶被破壞,并在熔體的摩擦熔融下,晶粒和破碎的枝晶小塊形成卵球狀顆粒分布在整個液態(tài)金屬中,具有一定的流動性,又

4、在剪切力較小或為零時,它具有固體性質,可以搬運、貯藏。 冷卻到雙相區(qū)攪拌摻有固態(tài)的懸液。 6.快速凝固:指冷卻速度大于102K/S的凝固過程稱為快速凝固。7.軋制孔型:在軋輥上加工出軋槽,將兩個或兩個以上的軋輥軋槽對應裝配起來,形成孔型。軋制時通過一系列孔型,達到所要求的尺寸??仔驮O計:設計孔型設計和每個孔型形狀、尺寸以及孔型的配置和軋輥的導衛(wèi)裝置總稱。8.塑性加工擠壓加工:指對放在擠壓筒內的金屬坯料施加外力,使之從特定的??字辛鞒?,獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑形加工方法??蓴D壓性指數(shù):對于不同的材料類型,以某種材質的指數(shù)為100時的相對值。9.鍛造自由鍛造:用簡單工具或鍛壓設備的上下砧之間

5、直接使坯料塑性變形,獲得具有一定形狀尺寸、性能的方法。錘上自由鍛液壓機上自由鍛模型鍛造:采用專用模具,使金屬坯料產生塑性變形,獲得所需尺寸、形狀和性能鍛件的加工方法。 胎膜鍛造:在自由鍛設備上,利用固定和不固定的專用模具(胎模)進行鍛造的加工方法。錘上模鍛:使用專用模具在模鍛錘上塑變鍛造。摩擦壓力機模鍛曲柄壓力機上模鍛特種鍛造:輥鍛:將坯料用一對裝有模具、轉向相反的鍛輥曳入,產生塑性變形,獲得具有一定形狀、尺寸和性能鍛件的工藝方法。 擺動輾壓:是一種連續(xù)、局部、遞增的成形方法。 冷鍛:鋼類件室溫下的鍛造。 (4)溫鍛:金屬材料在室溫以上、再結晶溫度以下的鍛造。 10.拉拔配模:是指根據坯料尺寸

6、,成品形狀、尺寸與質量要求,確定拉拔道次及各道次??仔螤钆c尺寸。拉拔加工一般需要多道次加工才能完成。三過程:確定拉力大小、拉拔配模、拉拔潤滑。拉拔工具 :1拉拔模 2. 芯頭 11.沖壓成形:用模具和沖壓設備使板材產生塑性變形獲得形狀、尺寸、性能合乎要求的沖壓件的加工方法,多在室溫下進行。旋壓成形(沖壓):指利用輥輪、壓頭等工具對隨旋壓模轉動的坯料作進給運動并施加壓力,使其徑向尺寸產生顯著變化,形成所需形狀、尺寸零件的沖壓加工方法。脫氧方法沉淀脫氧:是將脫氧劑直接加入到鋼液中,直接與鋼液的氧化亞鐵反應進行脫氧。擴散脫氧:將脫氧劑加在爐渣中,使脫氧劑和爐渣的氧化亞鐵反應。半固態(tài)成形方法流變成形:

7、利用半固態(tài)金屬制備器批量制備、或連續(xù)制備糊狀漿料,并直接加工成形(鑄造、擠壓、軋制、模鍛等)的方法。 觸變成形:指將用漿料連續(xù)制備器生產的半固態(tài)漿料鑄成一定形狀的鑄錠,可以搬運、切塊、儲藏,(或等軸細晶的預鑄錠),使用時重新加熱到半固態(tài)溫度范圍,裝入成型機進行成形(鑄造、擠壓、軋制、模鍛)的成形方法。簡答題1、焊接(焊條的國家標準規(guī)定、埋弧焊、材料的焊接性評價及影響因素)答:焊條的國家標準規(guī)定: 焊條型號是國家標準中規(guī)定的焊條代號。 標準規(guī)定,焊條型號由字母“E”和四位數(shù)字組成 焊條牌號是焊條生產行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。 焊條牌號前的字母表示焊條類別,“”代表數(shù)字,前二位數(shù)字代表焊縫金屬抗拉強度,

8、末尾數(shù)字表示焊條的藥皮類型和焊接電流種類 如J422、J507等.(2)埋弧焊特點及應用: 1、生產率高,節(jié)省焊接材料。 2、焊接質量好。 3、勞動條件好。 4、不適用于立焊、橫焊、仰焊和不規(guī)則形狀焊縫。另外,焊前的準備工作量較大,對焊件坡口加工、接縫裝配均勻性等要求較高。 5、不適于焊接3mm以下厚度的薄板。 6、難以焊接Al、Ti等氧化性極強金屬及合金。 7、設備費用一次性投資較大。 焊接性的評價: 碳鋼 C0.25% 焊接性良好 C=0.25-0.6% 稍差 C0.6% 焊接性較差 低合金鋼 Ce0.4% 焊接性好 Ce=0.4-0.6% 稍差 Ce0.6% 較差(4) 焊接性的影響因素

9、: 材料 (化學成分、組織狀態(tài)等)內因 焊接方法外因 構件類型外因 使用要求外因焊接:指通過適當?shù)奈锢?化學過程(加熱、加壓或兩者并用)使兩個分離的固態(tài)物體產生原子(分子)間結合力而連接成一體的連接方法。2、金屬材料的常規(guī)熱處理:是指在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻,通過改變金屬材料內部的組織結構,使其獲得所需性能的工藝。3、化學表面改性(主要的方法、原理、目的、舉例)化學表面改性:是通過原子擴散、化學反應等方法使被處理材料的表面成分、組織、形貌發(fā)生改變,從而使表面獲得不同于基體材料性能的工藝方法。鋼材化學表面改性的原理:一定溫度下的活性介質中保溫介質中的元素滲入工件表面改變表層的化學成分和組織。 化

10、學表面改性的方法:滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲金屬、多元共滲?;瘜W表面改性舉例1:鋼的滲碳滲碳的目的:鋼件在滲碳介質中加熱保溫后,活性碳原子滲入表面,增加表層的含碳量,并形成一定碳濃度梯度。如使低碳(Wc=0.15%0.30%)鋼件表面獲得高碳濃度(Wc約等于1.0%)。后續(xù)進行適當淬火回火處理,可得到高硬度、耐磨性及疲勞強度的表面及良好的塑韌性心部性能。 滲碳的方法:氣體滲C、固體滲C法、真空滲C與離子滲C 舉例:離子滲碳基本原理 與離子氮化相似。在真空條件下,以工件為陰極,施以直流電,產生輝光放電, 碳離子轟擊工件表面,將工件表面加熱并被表面吸收,然后向內擴散。化學表面改性舉例2:

11、鋼的氮化1)原理:一般在Ac1溫度以下,使活性氮原子滲入工件表面,形成富氮硬化層的化學熱處理工藝??墒逛摰谋砻嬗捕冗_HV10001200。適于38CrMoAl及某些中碳鋼調質鋼。2)氮化的目的: 優(yōu)異性能:硬度 HV 1000-1200,耐磨、提高抗咬合性; 提高疲勞強度、降低缺口敏感性; 提高耐蝕性、變形很小。 3)氮化工藝:普通氣體氮化、離子氮化舉例:氣體氮化基本原理(課件63頁)Fe-N相圖:g-Fe4N、e-Fe2-3N、x-Fe2N氨氣通入加熱的密封容器,氨氣在450與鐵接觸分解 2NH33H2+2N, 產生活性氮原子向鋼件內擴散。N向鋼內擴散,由FeN相圖決定生成的相 4、金屬基復

12、合材料的主要制備方法有哪些?請選擇一種方法為例,詳細說明工藝過程。方法:粉末冶金復合法、液態(tài)金屬浸潤法(常壓鑄造法、液體金屬攪拌法、真空加壓鑄造法、擠壓鑄造法、連續(xù)鑄造法)、噴霧共沉積法、熱浸鍍與反向凝固法、擴散粘結法(熱壓法、熱等靜壓法、熱軋法)、軋制復合法(粉末軋制法、塊(帶)材軋制復合法)。粉末冶金 :利用金屬為原料,經過成型制胚制得所需材料的工藝。工藝過程:1)原料:基體金屬與強化顆粒均為粉料,且越細越好,但必須大于1微米,否則易聚難分散;2)混合:球磨機混合法;3)壓粉(壓密):相當于成形工藝;4)脫氣:為除去粉末、顆粒表面水分與吸附氣體,防止燒結后材料內部氣孔(相當于干燥);5)壓

13、粉坯的致密化:冷等靜壓、擠壓法;6)燒結(固化):常壓、熱壓、真空熱壓、熱等靜壓、熱塑性變形燒結;塑性加工:賦予材料一定形狀(熱加工溫度下 變形)。5、鍍膜(PVD、CVD;濺射鍍膜、離子鍍膜的原理+運用+好處)1)化學氣相沉積(CVD):利用流經襯底表面的氣態(tài)物料的化學變化,生成固態(tài)物質,在襯底表面形成薄膜的方法。 2)物理成模:利用蒸發(fā)、濺射沉積或復合的技術,不涉及到化學反應,成模過程基本是一個物理過程而完成薄膜生長過程的技術,以PVD為代表。濺射鍍膜:是指在真空室中,利用荷能粒子轟擊鍍料表面,使被轟擊出的粒子在基片上沉積的技術。濺射鍍膜的原理:濺射鍍膜基于高能粒子轟擊靶材時的濺射效應。整

14、個濺射過程是建立在輝光放電的基礎上,使氣體放電產生正離子,并被加速后轟擊靶材的離子離開靶,沉積成膜的過程。 濺射鍍膜的運用:(1)采用Cr、Cr-CrN等合金靶,在N2、CH4等氣氛中進行反應濺射鍍膜,可以在各種工件上鍍Cr(425-840HV)、CrC、CrN(1000-3500HV),可代替電鍍Cr。(2)用TiC、TiN等超硬鍍層涂覆刀具、模具等表面,摩擦系數(shù)小、化學穩(wěn)定性好,具優(yōu)良的耐磨、耐熱、抗氧化、抗沖蝕,在提高其工件特性的同時,大幅度提高壽命,一般可達3-10倍。(3)用TiC、TiN,Al2O3具有良好的耐蝕性。(4)可制取優(yōu)異的固體潤滑膜MoS2.(5)可制備聚四氟乙烯膜。濺

15、射鍍膜的好處:1、鍍膜過程中無相變現(xiàn)象,使用的薄膜材料非常廣泛;2、沉積粒子能量大,并對襯底有清洗作用,薄膜附著性好;3、薄膜密度高、雜質少;4、膜厚可控性、重復性好;5、可制備大面積薄膜;6、設備復雜,需高壓,沉積速率低。離子鍍膜:真空蒸發(fā)與濺射結合的鍍膜技術,在鍍膜的同時,采用帶能離子轟擊基片表面和膜層,使鍍膜與離子轟擊改性同時進行的鍍膜技術。離子鍍膜的原理:利用氣體放電產生等離子體,同時,將膜層材料蒸發(fā),一部分物質被離化,在電場作用下轟擊襯底表面(清洗襯底),一部分變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的中性粒子,沉積于襯底表面成膜。離子鍍膜的運用:離子鍍在航空工業(yè)及其他部門的應用潛力是很大的,除用離子鍍來制作固體

16、潤滑膜、沉積耐熱膜、鍍防腐蝕材料外,還有許多,比如鍍導電膜、硬化膜、裝飾膜以及用于精密焊接、精微密封、表面修補等。 (百度百科)離子鍍膜的好處:鍍層附著性能好、繞鍍能力強、鍍層質量好、清洗過程簡化、可鍍材料廣泛。(百度百科)6、焊接(焊接材料、方法、條件、出現(xiàn)的問題)焊接材料:焊條、焊絲、焊劑、電極、氣體等。焊接方法:熔化焊壓焊釬焊焊接條件:1)板厚、接頭形式、坡口形狀尺寸、拘束狀態(tài) 2)環(huán)境溫度、濕度、焊接材料類型焊接常出現(xiàn)的質量問題:1)焊接接頭常出現(xiàn)的問題: 裂紋、氣孔、夾雜、未熔合、未焊透形狀缺陷:咬邊、焊瘤、燒穿。焊接變形:是影響結構質量的主要因素 縱、橫向縮短 角變形 彎曲變形 扭

17、曲變形 波浪變形7、鋼的淬透性及評價,實驗裝置;鋼的熱處理淬火:亞共析、過共析溫度怎么定,為什么這樣定?鋼的淬透性及評價,實驗裝置 1)淬透性:獲得M的能力叫淬透性用規(guī)定條件下獲得的淬硬層深度來表示。常用端淬曲線或園棒淬硬層深度評價。淬硬層深度的計算依據:50%M淬透性是鋼的一種屬性,決定因素是臨界冷速。實驗裝置:(課件60頁)淬火A化溫度確定: 亞共折鋼 Ac3以上30-50 過共折鋼 Ac1以上 合金鋼 比碳鋼略高溫度 高合金鋼(工具鋼) 很高淬火加熱溫度。 文字表述:為了獲得馬氏體,首先必須將鋼加熱到臨界溫度以上,以獲得奧氏體。碳鋼的淬火溫度可以利用Fe-Fe3C相圖來選擇。通常,對于亞

18、共析鋼,淬火加熱溫度為Ac3以上,對于過共析鋼為Ac1以上。為了防止碳鋼奧氏體晶粒粗大,淬火溫度不宜太高,只允許超出臨界點3050。對于合金鋼,通常采用比碳鋼略高的淬火溫度。對于高合金鋼,如高合金工具鋼,通常采用很高的淬火加熱溫度。8、鍛造(方法、工藝、原理、應用、工藝過程怎么定?(鍛件工藝規(guī)范如何制定?)自由鍛造:用簡單工具或鍛壓設備的上下砧之間直接使坯料塑性變形,獲得具有一定形狀尺寸、性能的方法。錘上自由鍛 :通常是在空氣錘和空氣蒸汽錘上進行。主要工序:鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、彎曲、錯移等。工藝制定: 鍛件圖(根據零件圖)確定坯料質量和尺寸 確定變形工藝和變形比(金屬流動特點) 選擇設備(

19、據變形面積、材料、變形溫度等) 確定加熱、冷卻規(guī)范、熱處理規(guī)范。(材料種類、 具體見相關手冊) 液壓機上自由鍛:大型鍛件的加工通常是在油壓機或水壓機上進行。特點:鍛件質量要求高、工藝過程復雜、生產費用高。模型鍛造:采用專用模具,使金屬坯料產生塑性變形,獲得所需尺寸、形狀和性能鍛件的加工方法。 胎膜鍛造:在自由鍛設備上,利用固定和不固定的專用模具(胎模)進行鍛造的加工方法。 工藝制定:變形步驟選擇、鍛件圖設計、胎模設計、選擇設備應用:胎模鍛主要用于中小鍛件和中小批量生產。 錘上模鍛:使用專用模具在模鍛錘上塑變鍛造。模鍛工藝過程制定: 1)選擇模鍛工藝方案 2)設計模鍛件圖。模鍛件圖根據零件圖加工

20、余量繪制。內容:分模位置及形狀選擇,公差,余量確定,模鍛斜度,圓角,技術條件確定。 3)選擇設備 4)設計鍛模。 模具設計要求:獲得尺寸精度高、性能好的鍛件;鍛模材料本身具有足夠強度和壽命;合理的結構;正確的預鍛型槽和終鍛型槽結構。工藝過程: 備料加熱制坯模鍛切邊熱處理表面清理驗查摩擦壓力機模鍛曲柄壓力機上模鍛平鍛機上模鍛特種鍛造輥鍛原理:將坯料用一對裝有模具、轉向相反的鍛輥曳入,產生塑性變形,獲得具有一定形狀、尺寸和性能鍛件的工藝方法。擺動輾壓:是一種連續(xù)、局部、遞增的成形方法。特點:變形力小、能耗低、常規(guī)的1/5-1/20;制件質量好;無震動、低噪音;模具壽命長;投資小、設備費用低。應用:

21、輾制薄盤類、錐齒輪、萬向節(jié)、非軸對稱件冷鍛:鋼類件室溫下的鍛造。應用:有色金屬、低碳鋼、低合金鋼件。適用于自行車、汽車等小零件溫鍛:金屬材料在室溫以上、再結晶溫度以下的鍛造。特點:變形力小、能耗小、工序少、易實現(xiàn)復雜件的成形。9、從加熱溫度、冷卻速度、材料結構、熱處理目的四個方面比較分析熱處理四種工藝。答:1、退火:將金屬或合金加熱到適當溫度,保溫一定時間,然后緩慢冷卻以獲得近平衡狀態(tài)組織結構的熱處理工藝方法。 目的:1)使金屬材料軟化,使其易于冷成形和切削加工 2)改變金材的其它性能和改變金材的組織 A、改善偏折、組織不均勻性、減少有害氣體等。 B、產生球化組織(過共析鋼) C、改善電性能,

22、改善尺寸穩(wěn)定性退火溫度及冷卻速度:(1)亞臨介退火:(低于臨介溫度A1) (2)不完全退火:(在A1A3(ACM)之間的退火 (3)完全退火: A3(Acm)以上的退火 完全退火a、加熱到A3(ACM)以上,緩冷的退火工藝b、目的:細化晶粒,降低鋼的硬度,改善切削加工性,消除加工過程內應力。c、適用范圍:中碳鋼鍛件。球化退火a、Ac1以下長時間保溫b、Ac1和Ar1間交替加熱/冷卻c、Ac1以上慢冷,或Ar1略下等溫d、滲碳體未全溶的溫度以適當冷速冷卻,防止網狀滲C體形成,然后再加熱,按前a)b)進行 適用范圍: 1)0.6% C以上的碳鋼、模具鋼、軸承鋼.2)中、低碳鋼,改善冷變形的加工性能

23、 組織結構:獲得F基體上分布的球狀滲C體組織。中間退火 a、Ac1(11-22)溫度下保溫適當時間空冷. b、目的: 消除加工硬化,恢復韌性. 去應力退火 a、消除制造過程中的殘留應力的工藝。 b、相變溫度以下保溫后均勻冷卻。 2、正火:Ac3(Accm)以上30-50, 保溫, 空冷, 獲得含均勻珠光體組織的熱處理工藝。 目的:改善力學性能,細化晶粒,均勻化成分和組織. 如鑄鐵: 使枝晶組織斷開和細化,從而使成分均勻化 鍛件: 去除熱軋產生的帶狀組織,細化鍛造產生的粗大晶粒,去除鍛造產生的混晶.加熱溫度:亞共析鋼加熱到Ac3以上,過共析鋼加熱到Accm以上。冷卻速度:冷卻速度顯著影響珠光體的

24、量和珠光體的片間距。所以,加熱后的冷卻以保證獲得珠光體為依據。材料結構:含珠光體均勻組織淬火:A化后,通過淬入水、油、聚合物溶液、熔鹽等介質中實現(xiàn)快冷, 獲得 M 體組織的工藝方法. 目的:1)獲得M體組織,硬化 2)淬火后的處理. 淬火 + 低溫回火 (高硬度和耐磨性) 淬火 + 中溫回火 (獲得高彈性極限) 淬火 + 高溫回火 (獲得良好強韌性配合) 加熱溫度: 亞共折鋼 Ac3以上30-50 過共折鋼 Ac1以上 合金鋼 比碳鋼略高溫度 高合金鋼(工具鋼) 很高淬火加熱溫度。 冷卻速度:必須將鋼以大于臨界冷速進行冷卻。 當 冷速 Vc時,全M;當冷速 Vc時,M + 非M 材料結構:M

25、體組織4、回火:回火是指鋼淬火后再加熱到相變點以下保溫后以適當?shù)姆绞嚼鋮s的一種熱處理工藝。 目的:提高鋼的韌性和塑性。回火溫度及結構組織:隨回火溫度升高,鋼的室溫硬度(強度)下降,塑性上升。 a、低溫回火(150250):得到回火馬氏體為主。主要適用于,中、高C鋼制造的工模具、零件等。 b、中溫回火(350-500),得到回火屈化體,主要適用彈簧熱處理。 c、高溫回火(500-650)調質處理。得到回火索氏體,具良好綜合性能。適用于連桿、螺栓、齒輪等要求強韌性的。冷卻速度:回火后快冷?;鼗鸷蟮睦渌僖话悴挥绊戜摰男阅?,但是,當鋼在375575回火后慢冷,則會使鋼的韌性下降,特別是當鋼中含有碳化物

26、形成元素時,更易發(fā)生。所以,通常采用回火后快冷,以抑制回火脆性。這一回火脆性稱為高溫回火脆性。10、凝固問題(成分過冷和凝固結構關系)(成分過冷區(qū)大小、寬窄和凝固結構關系,5張圖)成分過冷:凝固時由于溶質再分配造成固液界面前沿溶質濃度變化,引起理論凝固溫度的改變而在液固界面前液相內形成的過冷。關系:成分過冷區(qū)的寬度,它隨凝固速度的增加而減小,隨液體中溶質的擴散系數(shù)的增大而增大;成分過冷區(qū)的寬度和成分過冷度的大小直接影響凝固時縮松、熱裂等缺陷的形成。 成分過冷對凝固過程的影響:(GL凝固過程中固-液界面前沿液相中的溫度梯度; v固-液界面向前推進速度,即晶體生長速度;GL/ v值是控制晶體長大形態(tài)的重要判據) 無成分過冷的平面生長 平面生長的條件:圖 界面前方無成分過冷時的平面生長局部不穩(wěn)定界面最終穩(wěn)定界面窄成分過冷區(qū)的胞狀生長生長條件: 圖 a)窄成分過冷區(qū)的形成 b)平界面在成分過冷作用下失去穩(wěn)定 c)穩(wěn)定的胞狀界面形態(tài)的形成成分過冷區(qū)逐漸加寬的

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