《材料成形基本原理（第3版）》 習(xí)題及答案 第十章 單元復(fù)習(xí)題

第十章單元復(fù)習(xí)題第一節(jié)渣相的作用與形成填空：1.熔渣對(duì)于焊接、合金熔煉過(guò)程的主要作用有、和。熔渣也有不利的作用，如強(qiáng)氧化性熔渣可以使液態(tài)金屬，可以侵蝕爐襯；密度大或熔點(diǎn)過(guò)高的熔渣易殘留在金屬中形成。2.熔渣是多種化合物構(gòu)成的復(fù)雜混合物，按其成分可分為型、型和型熔渣三類。型熔渣具有較強(qiáng)的氧化性，一般用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼的焊接。3.藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣來(lái)源于焊條藥皮中的造渣劑。酸性焊條藥皮中主要采用鹽或鹽作為造渣劑，藥皮中含有的少量碳酸鹽除了的作用之外與藥皮中的有機(jī)物作用相同，是用來(lái)。4.堿性焊條又稱為焊條，藥皮中不含具有造氣功能的有機(jī)物而含大量的和一定數(shù)量的，前者在加熱分解過(guò)程中形成或熔渣并放出保護(hù)氣體，后者除了造渣作用之外，還能減少液態(tài)金屬中的含量。5.焊劑按分類可以分為熔煉焊劑與非熔煉焊劑兩大類。熔煉焊劑是將一定比例的各種配料放在爐內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)、、而制成的。非熔煉焊劑的組成與相似，按不同又分為粘結(jié)焊劑與燒結(jié)焊劑。6.鋼鐵熔煉熔渣的主要成分為各種金屬的和少量。采用堿性爐熔煉所形成的熔渣中含量較多，而酸性爐熔煉所形成的熔渣中含量較多，兩類熔煉爐對(duì)應(yīng)的熔渣中FeO與MnO的含量相差。7.有色金屬熔煉中熔渣主要來(lái)源于用于除氣、脫氧或而添加的，如鋁合金精煉時(shí)采用多種混合成的低熔點(diǎn)的熔劑。第二節(jié)渣體結(jié)構(gòu)及堿度一、填空1.按照熔渣的理論的觀點(diǎn)，液態(tài)熔渣是由狀態(tài)化合物和狀態(tài)化合物的分子所組成，而離子理論的觀點(diǎn)認(rèn)為液態(tài)熔渣是由和組成的溶液。2.復(fù)合化合物就是和生成的鹽。氧化物的復(fù)合是一個(gè)反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)渣中自由氧化物的濃度。3.熔渣的離子理論認(rèn)為液態(tài)熔渣是由和組成的溶液，4.離子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩,綜合矩的計(jì)算表達(dá)式為。當(dāng)溫度升高時(shí)，離子的半徑，綜合矩，但它們之間的大小順序。離子的綜合矩越大，說(shuō)明它的靜電場(chǎng)，與異號(hào)離子結(jié)合的相互引力。5.熔渣的堿度定義為熔渣中的氧化物與氧化物濃度的比值。若比值為酸性渣，比值為堿性渣。6.離子理論把液態(tài)熔渣中各種氧化物所對(duì)應(yīng)的的濃度之和定義為堿度，酸性渣與堿性渣的堿度臨界值為。7.一般情況下熔渣中的氧化物容易生成自由氧離子，其對(duì)應(yīng)的堿度系數(shù)，而氧化物容易捕獲熔渣中的自由氧離子，生成復(fù)雜陰離子，其對(duì)應(yīng)的堿度系數(shù)。二、多項(xiàng)選擇1.焊接熔渣中常見(jiàn)的酸性氧化物包括：a)TiO2；b)FeO；c)MnO；d)SiO22.焊接熔渣中常見(jiàn)的堿性氧化物包括：a)MgO；b)ZrO；c)CaO；d)CaO·SiO23.綜合矩最大的正離子是：a)Mn3＋;b)Ti4＋;c)Si4＋;d)Fe2＋4.綜合矩最大的負(fù)離子是：a)S2-;b)O2-;c)F-;d)SiO44-三、判斷題1.熔渣中的氧化物、氟化物、硫化物等化合物均為自由氧化物，復(fù)合化合物就是兩類不同性質(zhì)的自由氧化物復(fù)合生成的鹽。2.按照分子理論的觀點(diǎn)，只有熔渣中的自由氧化物才能與液體金屬及其中的合金元素發(fā)生作用，復(fù)合化合物中的氧化物不能參與任何反應(yīng)。3.堿性渣中自由氧離子的濃度遠(yuǎn)高于酸性渣，因此堿性熔渣的氧化性比酸性渣要強(qiáng)。第三節(jié)渣相的物理性質(zhì)一、填空1.熔渣是一個(gè)多元體系，它的液固轉(zhuǎn)變是在一定進(jìn)行的。一般構(gòu)成熔渣的各組元獨(dú)立相的熔點(diǎn)，而以一定比例構(gòu)成復(fù)合渣時(shí)可使凝固溫度。2.熔渣的密度高低影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對(duì)與相對(duì)，密度大的熔渣易滯留于金屬內(nèi)部形成。3.隨溫度增高粘度下降的渣稱為長(zhǎng)渣，而隨溫度增高粘度下降的渣稱為短渣。全位置焊接時(shí)渣有利于焊縫的外觀成型，渣只能用于平焊位置焊接。4.酸性渣組元質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)鍵大多為，其鍵能，因此其表面張力也，對(duì)液態(tài)金屬的覆蓋保護(hù)效果。5.堿性渣與液態(tài)金屬間的表面張力，易造成熔滴顆粒，飛濺。二、多項(xiàng)選擇1.焊接或鑄造過(guò)程中的熔渣多采用多組元復(fù)合渣，其原因在于為獲得合適的a)堿度；b)密度；c)表面張力；d)熔點(diǎn)2.藥皮焊條電弧焊中，各組成部分的熔點(diǎn)匹配關(guān)系為：a)熔渣的熔點(diǎn)高于母材；b)熔渣的熔點(diǎn)低于母材；c)藥皮的熔點(diǎn)高于焊條芯熔點(diǎn)；d)藥皮的熔點(diǎn)低于焊條芯熔點(diǎn)3.粘度適中的熔渣是指能夠確保：a)熔渣對(duì)液態(tài)金屬的隔離保護(hù)作用；b)熔渣與液態(tài)金屬間的化學(xué)反應(yīng)；c)熔滴細(xì)顆粒均勻過(guò)渡；d)全位置焊接時(shí)的焊縫外觀成型三、簡(jiǎn)答1.簡(jiǎn)述CaF2在焊接熔渣和煉鋼熔渣中的作用。2.說(shuō)明鈦鈣型焊條的主要物理性能及對(duì)焊接工藝性能的影響。第四節(jié)活性熔渣對(duì)金屬的氧化一、填空1.氧化性較強(qiáng)的熔渣稱為，熔渣的氧化性通常用渣中的含量高低及該氧化物在熔渣中的來(lái)衡量。2.FeO在熔渣中的活度隨熔渣中堿性氧化物含量的增多而，隨酸性氧化物的增多而。當(dāng)熔渣中堿性氧化物含量大約為酸性氧化物含量的倍時(shí)，熔渣中FeO的活度系數(shù)。3.熔渣中的FeO既溶于渣又溶于液態(tài)鋼，其在兩相中的分配律L隨溫度升高而，即在高溫下FeO更向金屬中分配。焊接時(shí)在熔滴階段和熔池前部的高溫區(qū)，熔渣中的FeO向液態(tài)金屬中，在熔池尾部，隨著溫度的下降，液態(tài)金屬中過(guò)飽和的FeO向中擴(kuò)散，稱之為擴(kuò)散脫氧。二、判斷下列命題的真?zhèn)尾⒓右哉f(shuō)明：1.堿性熔渣中FeO的活度較大，因此熔渣的氧化性比酸性渣強(qiáng)。2.相同成分的熔渣對(duì)于鋼的熔焊過(guò)程比熔煉過(guò)程具有更強(qiáng)的氧化性。3.如果熔渣里含有MnO或者SiO2時(shí)，便會(huì)與液態(tài)鐵發(fā)生置換反應(yīng)，使金屬氧化。4.酸性渣中MnO與SiO2的含量高于堿性渣，因此酸性焊條焊接時(shí)熔池中的含氧量高于堿性焊條。5.對(duì)于鋼的熔煉與熔焊過(guò)程來(lái)說(shuō)，（MnO）的氧化性始終高于（SiO2）。6.鋼鐵氧化熔煉階段，加入的氧化性氣體在脫碳、脫磷反應(yīng)的同時(shí)，也會(huì)使鋼液中的合金元素含量降低。三、簡(jiǎn)答1.既然氧化鐵具有強(qiáng)烈的氧化性，為什么還要將氧化鐵作為焊條藥皮或熔煉中的原材料添加？2.采用堿性焊條施焊前，為什么要求嚴(yán)格清理去焊件坡口表面的鐵銹和氧化皮，而用酸性焊條施焊時(shí)對(duì)焊前清理的要求相對(duì)較低？3．煉鋼爐中（1600℃）覆蓋在鋼液表面的熔渣成分為：氧化物CaOMgOMnOFeOFe2O3SiO2P2O5重量（%）46.593.25.6813.824.47242.24若鋼液中的含氧量為0.07%，問(wèn)熔渣對(duì)鋼液而言是氧化性渣還是還原性渣？第十章單元復(fù)習(xí)題參考答案第一節(jié)渣相的作用與形成填空：1.熔渣對(duì)于焊接、合金熔煉過(guò)程的主要作用有機(jī)械保護(hù)作用、冶金處理作用和改善成形工藝性能作用。熔渣也有不利的作用，如強(qiáng)氧化性熔渣可以使液態(tài)金屬增氧，可以侵蝕爐襯；密度大或熔點(diǎn)過(guò)高的熔渣易殘留在金屬中形成夾渣。2.熔渣是多種化合物構(gòu)成的復(fù)雜混合物，按其成分可分為鹽型、鹽—氧化物型和氧化物型熔渣三類。氧化物型熔渣具有較強(qiáng)的氧化性，一般用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼的焊接。3.藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣來(lái)源于焊條藥皮中的造渣劑。酸性焊條藥皮中主要采用硅酸鹽或鈦酸鹽作為造渣劑，藥皮中含有的少量碳酸鹽除了造渣的作用之外與藥皮中的有機(jī)物作用相同，是用來(lái)造氣。4.堿性焊條又稱為低氫型焊條，藥皮中不含具有造氣功能的有機(jī)物而含大量的碳酸鹽和一定數(shù)量的CaF2，前者在加熱分解過(guò)程中形成CaO或MgO熔渣并放出CO2保護(hù)氣體，后者除了造渣作用之外，還能減少液態(tài)金屬中的氫含量。5.焊劑按制造方法分類可以分為熔煉焊劑與非熔煉焊劑兩大類。熔煉焊劑是將一定比例的各種配料放在爐內(nèi)熔煉，然后經(jīng)過(guò)水冷粒化、烘干、篩選而制成的。非熔煉焊劑的組成與焊條藥皮相似，按烘焙溫度不同又分為粘結(jié)焊劑與燒結(jié)焊劑。6.鋼鐵熔煉熔渣的主要成分為各種金屬的氧化物和少量CaF2。采用堿性爐熔煉所形成的熔渣中CaO含量較多，而酸性爐熔煉所形成的熔渣中SiO2含量較多，兩類熔煉爐對(duì)應(yīng)的熔渣中FeO與MnO的含量相差不大。7.有色金屬熔煉中熔渣主要來(lái)源于用于除氣、脫氧或去夾雜而添加的熔劑，如鋁合金精煉時(shí)采用多種氯化鹽混合成的低熔點(diǎn)的熔劑。第二節(jié)渣體結(jié)構(gòu)及堿度一、填空1.按照熔渣的分子理論的觀點(diǎn)，液態(tài)熔渣是由自由狀態(tài)化合物和復(fù)合狀態(tài)化合物的分子所組成，而離子理論的觀點(diǎn)認(rèn)為液態(tài)熔渣是由正離子和負(fù)離子組成的電中性溶液。2.復(fù)合化合物就是酸性氧化物和堿性氧化物生成的鹽。氧化物的復(fù)合是一個(gè)放熱反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)渣中自由氧化物的濃度增加。3.熔渣的離子理論認(rèn)為液態(tài)熔渣是由正離子和負(fù)離子組成的電中性溶液，4.離子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩,綜合矩的計(jì)算表達(dá)式為離子電荷/離子半徑。當(dāng)溫度升高時(shí)，離子的半徑增大，綜合矩減小，但它們之間的大小順序不變。離子的綜合矩越大，說(shuō)明它的靜電場(chǎng)越強(qiáng)，與異號(hào)離子結(jié)合的相互引力越大。5.熔渣的堿度定義為熔渣中的堿性氧化物與酸性氧化物濃度的比值。若比值小于1為酸性渣，比值大于1為堿性渣。6.離子理論把液態(tài)熔渣中各種氧化物所對(duì)應(yīng)的自由氧離子的濃度之和定義為堿度，酸性渣與堿性渣的堿度臨界值為零。7.一般情況下熔渣中的堿性氧化物容易生成自由氧離子，其對(duì)應(yīng)的堿度系數(shù)大于零，而酸性氧化物容易捕獲熔渣中的自由氧離子，生成復(fù)雜陰離子，其對(duì)應(yīng)的堿度系數(shù)小于零。二、多項(xiàng)選擇1.焊接熔渣中常見(jiàn)的酸性氧化物包括：（a、d）a)TiO2；b)FeO；c)MnO；d)SiO22.焊接熔渣中常見(jiàn)的堿性氧化物包括：（a、b、c）a)MgO；b)ZrO；c)CaO；d)CaO·SiO23.綜合矩最大的正離子是：（c）a)Mn3＋;b)Ti4＋;c)Si4＋;d)Fe2＋4.綜合矩最大的負(fù)離子是：（b）a)S2-;b)O2-;c)F-;d)SiO44-三、判斷題1.熔渣中的氧化物、氟化物、硫化物等化合物均為自由氧化物，復(fù)合化合物就是兩類不同性質(zhì)的自由氧化物復(fù)合生成的鹽。（F）2.按照分子理論的觀點(diǎn)，只有熔渣中的自由氧化物才能與液體金屬及其中的合金元素發(fā)生作用，復(fù)合化合物中的氧化物不能參與任何反應(yīng)。（F）3.堿性渣中自由氧離子的濃度遠(yuǎn)高于酸性渣，因此堿性熔渣的氧化性比酸性渣要強(qiáng)。（F）第三節(jié)渣相的物理性質(zhì)一、填空1.熔渣是一個(gè)多元體系，它的液固轉(zhuǎn)變是在一定溫度區(qū)間進(jìn)行的。一般構(gòu)成熔渣的各組元獨(dú)立相的熔點(diǎn)較高，而以一定比例構(gòu)成復(fù)合渣時(shí)可使凝固溫度大大降低。2.熔渣的密度高低影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對(duì)位置與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，密度大的熔渣易滯留于金屬內(nèi)部形成夾雜。3.隨溫度增高粘度緩慢下降的渣稱為長(zhǎng)渣，而隨溫度增高粘度急劇下降的渣稱為短渣。全位置焊接時(shí)短渣有利于焊縫的外觀成型，長(zhǎng)渣只能用于平焊位置焊接。4.酸性渣組元質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)鍵大多為極性鍵，其鍵能較小，因此其表面張力也較小，對(duì)液態(tài)金屬的覆蓋保護(hù)效果較好。5.堿性渣與液態(tài)金屬間的表面張力較大，易造成熔滴顆粒粗化，飛濺增多。二、多項(xiàng)選擇1.焊接或鑄造過(guò)程中的熔渣多采用多組元復(fù)合渣，其原因在于為獲得合適的：（a、b、c、d）a)堿度；b)密度；c)表面張力；d)熔點(diǎn)2.藥皮焊條電弧焊中，各組成部分的熔點(diǎn)匹配關(guān)系為：（b、c）a)熔渣的熔點(diǎn)高于母材；b)熔渣的熔點(diǎn)低于母材；c)藥皮的熔點(diǎn)高于焊條芯熔點(diǎn)；d)藥皮的熔點(diǎn)低于焊條芯熔點(diǎn)3.粘度適中的熔渣是指能夠確保：（a、b、d）a)熔渣對(duì)液態(tài)金屬的隔離保護(hù)作用；b)熔渣與液態(tài)金屬間的化學(xué)反應(yīng)；c)熔滴細(xì)顆粒均勻過(guò)渡；d)全位置焊接時(shí)的焊縫外觀成型三、簡(jiǎn)答1.簡(jiǎn)述CaF2在焊接熔渣和煉鋼熔渣中的作用。答：（1）焊接中的冶金脫氫作用（見(jiàn)第七章習(xí)題解答）。（2）稀釋作用。在堿性渣中，CaF2能促使CaO熔化，降低粘度；在酸性渣中，CaF2中的F-能更有效地破壞Si-O鍵，減小聚合離子尺寸，降低粘度。（3）降低熔渣的表面張力作用。2.說(shuō)明鈦鈣型焊條的主要物理性能及對(duì)焊接工藝性能的影響。答：鈦鈣型焊條的焊接工藝性能優(yōu)良，原因在于：（1）熔渣中含較多的酸性氧化物和少量堿性氧化物，熔渣的熔點(diǎn)與密度適中，對(duì)熔池的覆蓋保護(hù)效果好；（2）熔渣中TiO2含量較多，屬于短渣，可用于全位置焊接；（3）熔渣與液態(tài)金屬間的界面張力較小，熔滴過(guò)渡的顆粒小，飛濺小，焊縫外觀成形好。第四節(jié)活性熔渣對(duì)金屬的氧化一、填空1.氧化性較強(qiáng)的熔渣稱為活性熔渣，熔渣的氧化性通常用渣中FeO的含量高低及該氧化物在熔渣中的活度來(lái)衡量。2.FeO在熔渣中的活度隨熔渣中堿性氧化物含量的增多而增大，隨酸性氧化物的增多而減小。當(dāng)熔渣中堿性氧化物含量大約為酸性氧化物含量的2倍時(shí)，熔渣中FeO的活度系數(shù)最大。3.熔渣中的FeO既溶于渣又溶于液態(tài)鋼，其在兩相中的分配律L隨溫度升高而減小，即在高溫下FeO更容易向金屬中分配。焊接時(shí)在熔滴階段和熔池前部的高溫區(qū)，熔渣中的FeO向液態(tài)金屬中過(guò)渡，在熔池尾部，隨著溫度的下降，液態(tài)金屬中過(guò)飽和的FeO向熔渣中擴(kuò)散，稱之為擴(kuò)散脫氧。二、判斷下列命題的真?zhèn)尾⒓右哉f(shuō)明：1.堿性熔渣中FeO的活度較大，因此熔渣的氧化性比酸性渣強(qiáng)。錯(cuò)誤：堿性熔渣中FeO的活度系數(shù)較大，但熔渣的氧化性強(qiáng)弱還要看渣中FeO的含量多少。2.相同成分的熔渣對(duì)于鋼的熔焊過(guò)程比熔煉過(guò)程具有更強(qiáng)的氧化性。（T）3.如果熔渣里含有MnO或者SiO2時(shí)，便會(huì)與液態(tài)鐵發(fā)生置換反應(yīng)，使金屬氧化。錯(cuò)誤：置換氧化反應(yīng)是否會(huì)發(fā)生還要看熔渣中MnO、SiO2、FeO的濃度和液態(tài)金屬中Si、Mn的原始含量。4.酸性渣中MnO與SiO2的含量高于堿性渣，因此酸性焊條焊接時(shí)熔池中的含氧量高于堿性焊條。錯(cuò)誤：只能說(shuō)酸性渣的置換氧化性高于堿性渣，最終熔池中的含氧量還受許多其他因素的影響。5.對(duì)于鋼的熔煉與熔焊過(guò)程來(lái)說(shuō)，（MnO）的氧化性始終高于（SiO2）。錯(cuò)誤：在2200℃以上的熔滴反應(yīng)區(qū)，（SiO2）的氧化性可以超過(guò)（MnO）。6.鋼鐵氧化熔煉階段，加入的氧化性氣體在脫碳、脫磷反應(yīng)的同時(shí)，也會(huì)使鋼液中的合金元素含量降低。（T）三、簡(jiǎn)答1.既