材料成型基礎(chǔ)

材料成型原理復習題與熱處理相比，焊接熱過程有哪些特點？答：〔1〕焊接過程熱源集中，局部加熱溫度高〔2〕焊接熱過程的瞬時性，加熱速度快，高溫停留時間短熱源的運動性，加熱區(qū)域不斷變化，傳熱過程不穩(wěn)定。2、影響焊接溫度場的因素有哪些？試舉例分別加以說明。?熱源的性質(zhì)?焊接工藝參數(shù)?被焊金屬的熱物理性質(zhì)?焊件的板厚和形狀3、何謂焊接熱循環(huán)？答：焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間焊接熱循環(huán)具有加熱速度快、峰值溫度高、冷卻速度大和相變溫度以上停留時間不易控制的特點焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)有哪些？它們對焊接有何影響？?加熱速度?峰值溫度?高溫停留時間?冷卻速度或冷卻時間決定焊接熱循環(huán)特征的主要參數(shù)有以下四個：〔1〕加熱速度ωH焊接熱源的集中程度較高，引起焊接時的加熱速度增加，較快的加熱速度將使相變過程進行的程度不充分，從而影響接頭的組織和力學性能。〔2〕峰值溫度Ｔmax。距焊縫遠近不同的點，加熱的最高溫度不同。焊接過程中的高溫使焊縫附近的金屬發(fā)生晶粒長大和重結(jié)晶，從而改變母材的組織與性能?！?〕相變溫度以上的停留時間tH在相變溫度TH以上停留時間越長，越有利于奧氏體的均勻化過程，增加奧氏體的穩(wěn)定性，但同時易使晶粒長大，引起接頭脆化現(xiàn)象，從而降低接頭的質(zhì)量?！?〕是決定焊接熱影響區(qū)組織和性能的重要參數(shù)之一。對低合金鋼來說，熔合線附近冷卻到540℃左右的瞬時冷卻速度是最重要的參數(shù)。也可采用某一溫度范圍內(nèi)的冷卻時間來表征冷卻的快慢，如800～500℃的冷卻時間，800～300℃的冷卻時間，以及從峰值溫度冷至100℃的冷卻時間t100。影響焊接熱循環(huán)的因素有哪些？試分別予以說明。?焊接熱輸入的影響?預(yù)熱溫度的影響?焊件形狀尺寸的影響?接頭形式的影響?焊道長度的影響?冷卻條件的影響9、凝固速度對鑄件凝固組織、性能與凝固缺陷的產(chǎn)生有重要影響。試分析可以通過哪些工藝措施來改變或控制凝固速度？解：①改變鑄件的澆注溫度、澆鑄方式與澆鑄速度；②選用適當?shù)蔫T型材料和起始〔預(yù)熱〕溫度；③在鑄型中適當布置冷鐵、冒口與澆口；④在鑄型型腔內(nèi)外表涂敷適當厚度與性能的涂料。10、比擬同樣體積大小的球狀、塊狀、板狀及桿狀鑄件凝固時間的長短。解：一般在體積相同的情況下上述物體的外表積大小依次為：A球<A塊<A板<A桿根據(jù)與所以凝固時間依次為：t球>t塊>t板>t桿。11、右圖為一灰鑄鐵底座鑄件的斷面形狀，其厚度為30mm，利用“模數(shù)法”分析砂型鑄造時底座的最后凝固部位，并估計凝固終了時間.解：將底座分割成A、B、C、D四類規(guī)那么幾何體〔見右以下圖〕1000160160600120查表2-3得：1000160160600120對A有：RA=VA／AA=1.23cmA=RA2／KA2=2.9min對B有:RB=VB／AB=1.33cmAAAAAAAABBCCCCDDD對C有：RC=VC／AC=1.2cmC=RC2／KC2=2.57min對D有：RD=VD／AD=1.26cmD=RD2／KD2=3.06min因此最后凝固部位為底座中肋B處，凝固終了時間為3.4分鐘。13、何謂焊接熱循環(huán)？焊接熱循環(huán)的主要特征參數(shù)有那些？答：焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間14、焊接熱循環(huán)對母材金屬近縫區(qū)的組織、性能有何影響？怎樣利用熱循環(huán)和其他工藝措施改善HAZ的組織性能？答：〔1〕對組織的影響：A不易淬火鋼的熱影響區(qū)組織：在一般的熔焊條件下，不易淬火鋼按照熱影響區(qū)中不同部位加熱的最高溫度及組織特征，可分為以下四個區(qū)1)熔合區(qū):焊縫與母材之間的過渡區(qū)域。范圍很窄，常常只有幾個晶粒,具有明顯的化學加熱溫度在固相線以下到晶粒開始急劇長大溫度(約為1100℃左右)范圍內(nèi)的區(qū)域叫過熱區(qū)。由于金屬處于過熱的狀態(tài)，奧氏體晶粒發(fā)生嚴重的粗化，(正火區(qū)或細晶區(qū)):該區(qū)的母材金屬被加熱到AC3至1100℃左右溫度范圍，其中鐵素體和珠光體將發(fā)生重結(jié)晶，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。形成的奧氏體晶粒尺寸小于原鐵素體和珠光體，然后在空氣中冷卻就會得到均勻而細小的珠光體和鐵素體，相當于熱處理時的正火組織，故亦稱正火區(qū)。焊接時處于AC1～AC3之間范圍內(nèi)的熱影響區(qū)屬于不完全重結(jié)晶區(qū)。因為處于AC1～AC3范圍內(nèi)只有一局部組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程，成為晶粒細小的鐵素體和珠光體，而另一局部是始終未能溶入奧氏體的剩余鐵素體，由于未經(jīng)重結(jié)晶仍保存粗大晶粒。母材焊前是正火狀態(tài)或退火狀態(tài)，那么焊后熱影響區(qū)可分為：焊接時熱影響區(qū)處于AC3以上的區(qū)域。由于晶粒嚴重粗化母材被加熱到AC1～AC3溫度之間的熱影響區(qū)。母材焊前是調(diào)質(zhì)狀態(tài)，那么焊接熱影響區(qū)的組織分布除上述兩個外，還有一個回火軟化區(qū)。在回火區(qū)內(nèi)組織和性能發(fā)生變化的程度決定于焊前調(diào)質(zhì)的回火溫度：假設(shè)焊前調(diào)質(zhì)時回火溫度為Tt，低于此溫度的部位，組織性能不發(fā)生變化，高于此溫度的部位，組織性能將發(fā)生變化，出現(xiàn)軟化。假設(shè)焊前為淬火態(tài)，緊靠Ac1的部位得到回火索氏體，離焊縫較遠的區(qū)域得到回火馬氏體。(2)對性能的影響粗晶脆化、析出脆化、組織轉(zhuǎn)變脆化、熱應(yīng)變時效脆化、氫脆以及石墨脆化等)、韌化、軟化等?！?〕改善HAZ組織性能的措施15、焊接條件下組織轉(zhuǎn)變與熱處理條件下組織轉(zhuǎn)變有何不同？答：焊接條件下熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變與熱處理條件下的組織轉(zhuǎn)變相比，其根本原理是相同的。但由于焊接過程的特殊性，使焊接條件下的組織轉(zhuǎn)變又具有與熱處理不同的特點。焊接熱過程概括起來有以下六個特點：焊接所以焊接條件下熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變必然有它本身的特殊性。此外，焊接過程的快速加熱，首先將使各種金屬的相變溫度比起等溫轉(zhuǎn)變時大有提高。加熱速度越快，不僅被焊金屬的相變點AC1和AC3提高幅度增大，而且AC1和AC3之間的間隔也越大。加熱速度還影響奧氏體的形成過程，特別是對奧氏體的均質(zhì)化過程有著重要的影響。由于奧氏體的均質(zhì)化過程屬于擴散過程，因此加熱速度快，相變點以上停留時間短，不利于擴散過程的進行，從而均質(zhì)化的程度很差。這一過程必然影響冷卻過程的組織轉(zhuǎn)變。焊接過程屬于非平衡熱力學過程，在這種情況下，隨著冷卻速度增大，平衡狀態(tài)圖上各相變點和溫度線均發(fā)生偏移。在焊接連續(xù)冷卻條件下，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變并不按平衡條件進行，如珠光體的成分，由w(C)0.8％而變成一個成分范圍，形成偽共析組織。此外，貝氏體、馬氏體也都是處在非平衡條件下的組織，種類繁多。這與焊接時快速加熱、高溫、連續(xù)冷卻等因素有關(guān)。17、焊接熱影響區(qū)的脆化類型有幾種？如何防止？改善粗晶區(qū)韌性的作用，提高抗脆能力HSE)焊接接頭的HSE往往是靜態(tài)應(yīng)變時效和動態(tài)應(yīng)變時效的綜合作用的結(jié)果。盡量使焊接接頭無缺口，從而減輕動態(tài)應(yīng)變時效脆化程度；18、分述低碳鋼焊接熱影響區(qū)各區(qū)域的溫度區(qū)間、組織及性能特點。答：低碳鋼屬不易淬火鋼，其焊接熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)，過熱區(qū)，相變重結(jié)晶區(qū)和不完全重結(jié)晶區(qū)。1)熔合區(qū)：溫度在固液相線之間，具有明顯的化學成分不均勻性，導致組織、性能不均勻，影響焊接接頭的強度、韌性，是焊熱影響區(qū)性能最差的區(qū)域。2)過熱區(qū)：溫度為從固相線到晶粒急劇生長溫度〔約1100℃〕之間。因為存在很大的過熱，該區(qū)奧氏體嚴重粗化，冷卻后得到粗大組織，并且出現(xiàn)脆性的魏氏組織。因此，塑、韌性很差。3)相變重結(jié)晶區(qū)：溫度：從晶粒急劇生長溫度〔1100℃〕到AC3。加熱過程中，鐵素體和珠光體全部發(fā)生重結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿W氏體。冷卻后得到均勻細小的鐵素體和珠光體。組織，成分均勻，塑、韌性極好。類似于正火組織，亦稱“正火區(qū)”。是熱影響區(qū)中組織性能最正確的區(qū)域。4)不完全重結(jié)晶區(qū)：溫度：AC1～AC3，在此溫度范圍內(nèi)，只有一局部鐵素體和珠光體發(fā)生了相變重結(jié)晶，冷卻形成了細小的鐵素體和珠光體；而另一局部為未轉(zhuǎn)變的原始鐵素體，因此，晶粒大小不一，形成的組織不均勻，導致力學性能不均勻。第3章金屬的凝固1、試述液態(tài)金屬充型能力與流動性間的聯(lián)系和區(qū)別，并分析合金成分及結(jié)晶潛熱對充型能力的影響規(guī)律。答：(1)液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力，即液態(tài)金屬充填鑄型的能力，簡稱為液態(tài)金屬充型能力。液態(tài)金屬本身的流動能力稱為“流動性”，是液態(tài)金屬的工藝性能之一。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于金屬本身的流動能力，同時又受外界條件，如鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響，是各種因素的綜合反映。在工程應(yīng)用及研究中，通常，在相同的條件下〔如相同的鑄型性質(zhì)、澆注系統(tǒng)，以及澆注時控制合金液相同過熱度，等等〕澆注各種合金的流動性試樣，以試樣的長度表示該合金的流動性，并以所測得的合金流動性表示合金的充型能力。因此可以認為：合金的流動性是在確定條件下的充型能力。對于同一種合金，也可以用流動性試樣研究各鑄造工藝因素對其充型能力的影響。(2)合金的化學成分決定了結(jié)晶溫度范圍，與流動性之間存在一定的規(guī)律。一般而言，在流動性曲線上，對應(yīng)著純金屬、共晶成分和金屬間化合物之處流動性最好，流動性隨著結(jié)晶溫度范圍的增大而下降，在結(jié)晶溫度范圍最大處流動性最差，也就是說充型能力隨著結(jié)晶溫度范圍的增大而越來越差。因為對于純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金，在固定的凝固溫度下，已凝固的固相層由外表逐步向內(nèi)部推進，固相層內(nèi)外表比擬光滑，對液體的流動阻力小，具有寬結(jié)晶溫度范圍的合金在型腔中流動時，斷面上存在著興旺的樹枝晶與未凝固的液體相混雜的兩相區(qū)，金屬液流動性不好，充型能力差。(3)對于純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金，在一般的澆注條件下，放出的潛熱越多，凝固過程進行的越慢，流動性越好，充型能力越強；而對于寬結(jié)晶溫度范圍的合金，由于潛熱放出15~20%以后，晶粒就連成網(wǎng)絡(luò)而停止流動，潛熱對充型能力影響不大。但也有例外的情況，由于Si晶體結(jié)晶潛熱為α-Al的4倍以上，Al-Si合金由于潛熱的影響，最好流動性并不在共晶成分處。2、某飛機制造廠的一牌號Al-Mg合金〔成分確定〕機翼因鑄造常出現(xiàn)“澆缺乏”缺陷而報廢，如果你是該廠工程師，請問可采取哪些工藝措施來提高成品率？答：機翼鑄造常出現(xiàn)“澆缺乏”缺陷可能是由金屬液的充型能力缺乏造成的，可采取以下工藝提高成品率：〔1〕使用小蓄熱系數(shù)的鑄型來提高金屬液的充型能力；采用預(yù)熱鑄型，減小金屬與鑄型的溫差，提高金屬液充型能力。〔2〕提高澆注溫度，加大充型壓頭，可以提高金屬液的充型能力?！?〕改善澆注系統(tǒng)，提高金屬液的充型能力。3、論述成分過冷與熱過冷的涵義以及它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。成分過冷的涵義:熱過冷的涵義:界面液相側(cè)形成的負溫度剃度，使得界面前方獲得大于的過冷度。成分過冷與熱過冷的區(qū)別:熱過冷是由于液體具有較大的過冷度時，在界面向前推移的情況下，結(jié)晶潛熱的釋放而產(chǎn)生的負溫度梯度所形成的?？沙霈F(xiàn)在純金屬或合金的凝固過程中，一般都生成樹枝晶。成分過冷成分過冷與熱過冷的聯(lián)系:對于合金凝固，當出現(xiàn)“熱過冷”的影響時，必然受“成分過冷”的影響，而且后者往往更為重要。即使液相一側(cè)不出現(xiàn)負的溫度梯度，由于溶質(zhì)再分配引起界面前沿的溶質(zhì)富集，從而導致平衡結(jié)晶溫度的變化。在負溫梯下，合金的情況與純金屬相似，合金固溶體結(jié)晶易于出現(xiàn)樹枝晶形貌。4、何為成分過冷判據(jù)?成分過冷的大小受哪些因素的影響?答:“成分過冷”判據(jù)為:＜當“液相只有有限擴散”時，δN=∞，，代入上式后得＜(其中:GL—液相中溫度梯度R—晶體生長速度mL—液相線斜率C0—原始成分濃度DL—液相中溶質(zhì)擴散系數(shù)K0—平衡分配系數(shù)K)成分過冷的大小主要受以下因素的影響:1〕液相中溫度梯度GL,GL越小,越有利于成分過冷2〕晶體生長速度R,R越大,越有利于成分過冷3〕液相線斜率mL,mL越大,越有利于成分過冷4〕原始成分濃度C0,C0越高,越有利于成分過冷5〕液相中溶質(zhì)擴散系數(shù)DL,DL越底,越有利于成分過冷6〕平衡分配系數(shù)K0,K0＜1時，K0越小,越有利于成分過冷；K0＞1時，K0越大,越有利于成分過冷。(注:其中的GL和R為工藝因素,相對較易加以控制;mL,C0,DL,K0,為材料因素,較難控制)5、分別討論“成分過冷”對單相固溶體及共晶凝固組織形貌的影響？答:“成分過冷”對單相固溶體組織形貌的影響:“成分過冷”對共晶凝固組織形貌的影響:6、鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾局部構(gòu)成的，它們的形成機理如何?答：外表激冷區(qū)的形成：當液態(tài)金屬澆入溫度較低的鑄型中時，型壁附近熔體由于受到強烈的激冷作用，產(chǎn)生很大的過冷度而大量非均質(zhì)生核。這些晶核在過冷熔體中也以枝晶方式生長，由于其結(jié)晶潛熱既可從型壁導出，也可向過冷熔體中散失，從而形成了無方向性的外表細等軸晶組織。柱狀晶區(qū)的形成：在結(jié)晶過程中由于模壁溫度的升高，在結(jié)晶前沿形成適當?shù)倪^冷度，使外表細晶粒區(qū)繼續(xù)長大〔也可能直接從型壁處長出〕，又由于固-液界面處單向的散熱條件〔垂直于界面方向〕，處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，以外表細等軸晶凝固層某些晶粒為基底，呈枝晶狀單向延伸生長，那些主干取向與熱流方向相平行的枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長，在淘汰取向不利的晶體過程中，開展成柱狀晶組織。內(nèi)部等軸晶的形成：內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長的結(jié)果。隨著柱狀晶的開展，熔體溫度降到足夠低，再加之金屬中雜質(zhì)等因素的作用，滿足了形核時的過冷度要求，于是在整個液體中開始形核。同時由于散熱失去了方向性，晶體在各個方向上的長大速度是相等的，因此長成了等軸晶。7、試分析溶質(zhì)再分配對游離晶粒的形成及晶粒細化的影響。答：對于純金屬在冷卻結(jié)晶時候沒有溶質(zhì)再分配，所以在其沿型壁方向晶體迅速長大，晶體與晶體之間很快能夠連接起來形成凝固殼。當形成一個整體的凝固殼時，結(jié)晶體再從型壁處游離出來就很困難了。但是如果向金屬中添加溶質(zhì)，那么在晶體與型壁的交匯處將會形成溶質(zhì)偏析，溶質(zhì)的偏析容易使晶體在與型壁的交會處產(chǎn)生“脖頸”，具有“脖頸”的晶體不易于沿型壁方向與其相鄰晶體連接形成凝固殼,另一方面，在澆注過程和凝固初期存在的對流容易沖斷“脖頸”，使晶體脫落并游離出去，形成游離晶。一些游離晶被保存下來并發(fā)生晶體增殖，成為等軸晶的核心，形成等軸晶，從而起到細化晶粒的作用。8、液態(tài)金屬中的流動是如何產(chǎn)生的，流動對內(nèi)部等軸晶的形成及細化有何影響?答：澆注完畢后，凝固開始階段，在型壁處形成的晶體，由于其密度或大于母液或小于母液會產(chǎn)生對流，此外型壁處和鑄件心部的熔體溫度差也可造成對流，從而使熔體流動。依靠熔體的流動可將型壁處產(chǎn)生的晶體脫落且游離到鑄件的內(nèi)部，并發(fā)生增殖，從而為形成等軸晶提供核心，有利于等軸晶的形成，并細化組織。9、試分析影響鑄件宏觀凝固組織的因素，列舉獲得細等軸晶的常用方法。答：鑄件的三個晶區(qū)的形成是相互聯(lián)系相互制約的，穩(wěn)定凝固殼層的形成決定著外表細晶區(qū)向柱狀晶區(qū)的過度，而阻止柱狀晶區(qū)的進一步開展的關(guān)鍵那么是中心等軸晶區(qū)的形成，因此凡能強化熔體獨立生核，促進晶粒游離，以及有助于游離晶的殘存與增殖的各種因素都將抑制柱狀晶區(qū)的形成和開展，從而擴大等軸晶區(qū)的范圍，并細化等軸晶組織。細化等軸晶的常用方法：〔1〕合理的澆注工藝：合理降低澆注溫度是減少柱狀晶、獲得及細化等軸晶的有效措施；通過改變澆注方式強化對流對型壁激冷晶的沖刷作用，能有效地促進細等軸晶的形成；〔2〕冷卻條件的控制：對薄壁鑄件，可采用高蓄熱、快熱傳導能力的鑄型；對厚壁鑄件，一般采用冷卻能力小的鑄型以確保等軸晶的形成，再輔以其它晶粒細化措施以得到滿意的效果；〔3〕孕育處理：影響生核過程和促進晶粒游離以細化晶粒?！?〕動力學細化：鑄型振動;超聲波振動;液相攪拌;流變鑄造，導致枝晶的破碎或與鑄型別離，在液相中形成大量結(jié)晶核心，到達細化晶粒的目的。10、從“型壁晶粒脫落、游離及增殖”觀點分析鑄件內(nèi)部等軸晶的形成機理。簡述三種促進及細化等軸晶的工藝措施及其作用機制。答：純金屬晶粒不易從型壁脫落。而液態(tài)合金中存在溶質(zhì)再分配，型壁處激冷晶區(qū)中某些晶粒形成“脖頸”，由于澆注過程中液流的沖刷作用，使“脖頸”折斷發(fā)生晶體脫落，從而形成游離的晶粒，在液流沖刷、對流作用下自型壁處向型腔內(nèi)部液態(tài)金屬游離，成為內(nèi)部等軸晶形核的基底。游離過程中，在低溫區(qū)域晶粒生長，在高溫區(qū)域晶粒可能重熔。晶體游離過程也可能產(chǎn)生脖頸發(fā)生根部熔斷，由一個等軸晶變?yōu)閹讉€等軸晶，發(fā)生增殖。細化等軸晶的措施：凡強化晶體生核，促進晶粒游離、增殖的措施均可細化晶粒，例如：1)合理的澆注工藝和冷卻條件。控制較低的適宜澆注溫度，可防止晶核的重熔消失；改變澆注方式加強對流時對型壁激冷晶的沖刷作用可促進晶粒游離，細化晶粒。2)孕育處理：在澆注前或澆注過程中向液態(tài)金屬中參加少量孕育劑，從而提供非均質(zhì)形核質(zhì)點，到達獲得細化晶粒，改善宏觀組織的目的。3)動力學細化：采用機械震動或電磁震動，導致固相與液相的相對運動，使枝晶破碎或與鑄型別離。常用方法：鑄型震動，超聲波振動，液相攪拌，流變鑄造。11、試述焊接熔池中金屬凝固的特點。答：熔焊時，在高溫熱源的作用下，母材發(fā)生局部熔化，并與熔化了的焊接材料相互混合形成熔池，同時進行短暫而復雜的冶金反響。當熱源離開后，熔池金屬便開始了凝固。因此，焊接熔池具有以下一些特殊性。〔1〕熔池金屬的體積小，冷卻速度快。在一般電弧焊條件下，熔池的體積最大也只有30cm3，冷卻速度通?？蛇_4～100℃/s，?！?〕熔池金屬中不同區(qū)域溫差很大、中心部位過熱溫度最高。熔池金屬中溫度不均勻，且過熱度較大，尤其是中心部位過熱溫度最高，非自發(fā)形核的原始質(zhì)點數(shù)將大為減少?！?〕動態(tài)凝固過程。一般熔焊時，熔池是以一定的速度隨熱源而移動?！?〕液態(tài)金屬對流劇烈。熔池中存在許多復雜的作用力，使熔池金屬產(chǎn)生強烈的攪拌和對流，在熔池上部其方向一般趨于從熔池頭部向尾部流動，而在熔池底部的流動方向與之正好相反，這一點有利于熔池金屬的混和與純潔。三、名詞解釋1、平衡凝固：由于合金的凝固一般在一定溫度范圍內(nèi)進行，假定長度為L的一維體緩慢地自左向右定向凝固，溶質(zhì)在固相和液相中都充分均勻擴散，固液界面保持為平面生長，凝固過程完全按照平衡過程進行。2、偏析：合金在凝固過程中，由于溶質(zhì)再分配，在鑄件不同截面上或截面不同部位甚至晶粒內(nèi)部都存在化學成分不均勻的現(xiàn)象。四、簡答題3、從“型壁晶粒脫落、游離及增殖”觀點分析鑄件內(nèi)部等軸晶的形成機理。答：純金屬晶粒不易從型壁脫落。而液態(tài)合金中存在溶質(zhì)再分配，型壁處激冷晶區(qū)中某些晶粒形成“脖頸”，由于澆注過程中液流的沖刷作用，使“脖頸”折斷發(fā)生晶體脫落，從而形成游離的晶粒，在液流沖刷、對流作用下自型壁處向型腔內(nèi)部液態(tài)金屬游離，成為內(nèi)部等軸晶形核的基底。游離過程中，在低溫區(qū)域晶粒生長，在高溫區(qū)域晶?？赡苤厝?。晶體游離過程也可能產(chǎn)生脖頸發(fā)生根部熔斷，由一個等軸晶變?yōu)閹讉€等軸晶，發(fā)生增殖。1．關(guān)于均質(zhì)形核，以下正確的說法是：[d]a．溫度越低，形核的驅(qū)動力越大。b．形核功越大，越容易形核。c．溫度越高，形核功越小。d．過冷度越大，形核功越小。3．非均質(zhì)形核與均質(zhì)形核相比：[b]a．臨界晶核半徑更小。b．臨界晶核體積更小。c．臨界過冷度更大。d．a(chǎn)和b。4．在共晶合金的凝固中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是：[d]a．非共晶成分的合金也可以得到100%的共晶組織。b．共晶成分的合金，一定可以得到100%的共晶組織。c．共晶成分的合金，也可能得不到100%的共晶組織。d．a(chǎn)和c。6．從液態(tài)金屬與熔渣的相互作用規(guī)律，可知：[a或b]a．堿性熔渣對液態(tài)金屬的氧化性比酸性熔渣強。b．酸性熔渣對液態(tài)金屬的氧化性比堿性渣強。c．熔渣對液態(tài)金屬的氧化性與其含F(xiàn)eO的量有關(guān)，而與熔渣的酸堿度無關(guān)。d．隨著溫度的升高，熔渣對液態(tài)金屬的氧化性減弱。7．生產(chǎn)中用來防止焊接冷裂紋的措施通常是：[d]a.焊前預(yù)熱。b.焊后后熱。c.選用堿性焊條。d.a、b和c。8．以下與凝固過程中溶質(zhì)再分配無關(guān)的缺陷是：[c]a．析出性氣孔。b．夾雜。c．縮孔。d．熱裂紋。9．以下使鑄件在凝固過程中產(chǎn)生縮孔的條件是：[a]a.逐層凝固方式。b.較低的澆注溫度。c.較快的凝固速度。d.較寬的結(jié)晶溫度范圍。第4章材料成形過程中的化學冶金1.焊接和鑄造過程中的氣體來源于何處？它們是如何產(chǎn)生的？答：焊接區(qū)內(nèi)的氣體：焊條藥皮、焊劑、焊芯的造氣劑，高價氧化物及有機物的分解氣體，母材坡口的油污、油漆、鐵銹、水分，空氣中的氣體、水分，保護氣體及其雜質(zhì)氣體鑄造過程中的氣體：熔煉過程，氣體主要來自各種爐料、爐氣、爐襯、工具、熔劑及周圍氣氛中的水分、氮、氧、氫、CO2、CO、SO2和有機物燃燒產(chǎn)生的碳氫化合物等。來自鑄型中的氣體主要是型砂中的水分。澆注過程，澆包未烘干，鑄型澆注系統(tǒng)設(shè)計不當，鑄型透氣性差，澆注速度控制不當，型腔內(nèi)的氣體不能及時排除等，都會使氣體進入液態(tài)金屬。2.氮、氫、氧對金屬的質(zhì)量有何影響？答：1．使材料脆化鋼材中氮、氫或氧的含量增加時，其塑性和韌性都將下降，尤其是低溫韌性下降更為嚴重。2．形成氣孔氮和氫均能使金屬產(chǎn)生氣孔。液態(tài)金屬在高溫時可以溶解大量的氮或氫，而在凝固時氮或氫的溶解度突然下降，這時過飽和的氮或氫以氣泡的形式從液態(tài)金屬中向外逸出。當液態(tài)金屬的凝固速度大于氣泡的逸出速度時，就會形成氣孔。3．產(chǎn)生冷裂紋冷裂紋是金屬冷卻到較低溫度下產(chǎn)生的一種裂紋，其危害性很大。氫是促使產(chǎn)生冷裂紋的主要因素之一。4．引起氧化和飛濺氧可使鋼中有益的合金元素燒損，導致金屬性能下降；焊接時假設(shè)溶滴中含有較多的氧和碳，那么反響生成的CO氣體因受熱膨脹會使熔滴爆炸，造成飛濺，影響焊接過程的穩(wěn)定性。此外應(yīng)當指出，焊接材料具有氧化性并不都是有害的，有時成心在焊接材料中參加一定量的氧化劑，以