冶金原理课后习题及解答 (1)
第一章
1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指________、________。液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶
金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新
2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、
_______四种类型。金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、
__________四种。在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。氧化物。
7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们
回收利用。富集渣、
8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，
要求熔渣具有较低的______、______和_______。粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的______.
物理化学性质。
11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择________，使之具有符
合冶炼要求的物理化学性质。熔渣成分
12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条
件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。预期方向；限度；转化率。
13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物：________、________、________FeO、CaO、SiO2
14高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物：________、________、________CaO、Al2O3、SiO2
15熔盐——盐的熔融态液体，通常指________ 无机盐的熔融体
16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫________ 冶金熔体
17
1、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了铝、镁、衲、锂等金属唯一的
或占主导地位的生产方法。错
2、对于软化温度低的炉渣增加燃料耗量不仅能增大炉料的溶化量，而且还能进一步提高炉
子的最高温度。错
3、熔锍的性质对于有价金属与杂质的分离、冶炼过程的能耗等都有重要的影响。对
4、冶金熔体——在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。对
5、金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加
者。如炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液和炉渣之间进行的。对
6、常见的熔盐——由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。对
7、非金属熔体包括：熔渣、熔盐、熔硫对
1、什么事冶金熔体？它分为几种类型？
2、什么事富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？
3、为什么熔盐电解是驴、镁、钠、锂等金属的唯一的或占主导地位的生产方法？
4、熔渣的副作用？
5、熔盐的冶金应用？
6、熔剂在精炼中的作用？
1、我们把在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金
熔体。它分为①金属熔体②熔渣③熔盐④熔锍四种类型。
2、富集渣是冶炼过程中把品味低的矿通过物理化学的方法调高品味的方法，它是熔炼过程
的产物，它是颜料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工作将它们回收利用，而冶炼渣是以矿石或精矿为原料，以粗金属或熔锍为冶炼产物的冶炼过程中生成的，其主要作用在于汇集炉料中的全部脉石、灰分及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。
3、铝、衲、镁、锂等金属都属于负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解往
往成为唯一的方法。
4、熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷?大大缩短了炉子的使用寿命、炉渣带走了大量热
量?大大地增加了燃料消耗、渣中含有各种有价金属?降低了金属的直收率
5、①在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼②熔盐电解法广泛应用于
铝、镁、钠、锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼③其它的碱金属、碱土金属，钛、铌、钽等高熔点金属④利用熔盐电解法制取合金或化合物如铝锂合金、铅钙合金、稀土铝合金、WC、TiB2等⑤某些氧化物料（如TiO2、MgO）的熔盐氯化，适合处理CaO、MgO含量高的高钛渣或金红石⑥用作某些金属的熔剂精炼法提纯过程中的熔剂，例如，为了降低粗镁中的非金属杂质和某些金属杂质，采用由碱金属和碱土金属的氯化物、氟化物的混合熔剂进行精炼。
6、①除去镁中的某些杂质②在熔融的镁表面形成一层保护膜，将镁与空气隔绝防止其燃
烧。
第二章
1、三院系中的界线有低共熔线和转熔线两种。为了区分这两种性质的界线，在三元系相图中规定了用___箭头表示低共熔线下降的方向，用___箭头表示转熔线的温度下降方向。单、双。
2、渣型的选择通常取决于熔炼时冶金炉内要求达到的温度。如果熔炼的温度较高，渣型的选择便___一些，反之渣型的选择范围要____一些。宽；窄。
3、________三元系是十分重要的冶金炉渣体系，该三元系相图是研究大多数有色冶金炉渣和碱性炼钢炉渣性的基本相图。Cao-feo-sio2。
4、三元凝聚体系中可能存在的平衡共存的相属最大为___，最大自由度数为___。4，3
5、在实际应用中，一般才用____________和__________来描述三元系的相平衡。平面投影图，等温截面图。
6、_________反映了体系在指定温度下所处的相图以及体系相态随组成的变化。等温截面图
7、一般来说，在三元相图中，对应于每一个______都有一个子三角形。无变点
8、工业铝电解质主要含有_______、________和________，其中_______和_______是熔剂，
________是炼铝原料。冰晶石、氟化铝、氧化铝，冰晶石、氟化铝，氧化铝
9、______是硫化铜矿造锍熔炼的产物，主要组成为CU2S和FeS。铜锍
10、三元凝聚体系的自由度数最多为______，即体系的平衡状态决定于温度和两个组元的浓度。 3
11、要完整地表示三元系的状态，必须采用______ 三维空间图形
12、由浓度三角形中任一顶点向对边引一射线，则射线上所有各点含三角形其余二顶点所表示的组元的数量比例______ 均相等
13、用三方棱柱体表示——以浓度三角形为底面，以垂直于浓度三角形平面的纵坐标表示______温度。
14、在简单三元低共熔体系内，液相面和固相面之间所围的空间是由六个不同的______所构成，而不是一个整体。结晶空间
15、在冷却析晶过程中，不断发生液、固相之间的相变化，液相组成和固相组成也不断改变，但体系的______是不变的总组成（即原始熔体的组成M点）
16、按照直线规则和杠杆规则，液相点、固相点和体系点在任何时刻都必须处于______ 一条直线上。
17、在析晶的不同阶段，根据液相点或固相点的位置可以确定______组成点的位置。另一相
18、利用杠杆规则，可以计算出某一温度下体系中的______ 液相量和固相量
19、一般来说，在三元相图中，对应于每一个无变点都有______ 一个子三角形
20、如果原始熔体的组成落在某个子三角形内，则液相必定在其相应的无变点（低共熔点）______ 结束析晶
21、判断界线上的温度走向的规则______ 连线规则
22界线上温度降低的方向用______表示箭头
23、在浓度三角形的边线上，箭头由三角形顶点（化合物组成点）指向转熔点（如，再由转熔点指向______低共熔点
24、在浓度三角形内部，界线上的箭头由二元低共熔点指向______ 或由二元转熔点指向三元转熔点，再由三元转熔点指向三元低共熔点三元低共熔点
25、三元低共熔点是所划分的独立三角形中温度的______ 最低点
26三元系中有低共熔和______两种不同性质的界线转熔
27、判定界线性质的一般方法______ 切线规则
28、用______表示低共熔线上温度降低的方向，用______表示转熔线上温度降低的方向单箭头双箭头
29、三元相图中的每一个无变点都对应于一个子三角形，它是由与该无变点液相平衡的______连成的三个晶相组成点
30、转熔点不一定是析晶过程的终点，视______是否在对应的子三角形之内而定物系点
1.等温截面图：在一定温度下的等温截面与立体相图相截，所得截面在浓度三角形上的投影。
2、结晶区：在液相面与固相面之间的空间。
3、界线：两个液相面相交得到的空间曲线。
4、一致熔融化合物：在熔融时所产生液相的组成与化合物固相的组成完全相同的化合物。
5、温度最高点规则：让一界线与其相应的连线相交，所得交点既是该界线的温度最高点，同时也是该连线上的温度最低点。
6、凝聚体系：不含气相或气相可以忽略的体系。
7、不一致熔融化合物：如果一个化合物被加热至某一温度是发生分解，形成一个液相和另一个固相，且二者的组成皆不同不同于化合物固相的组成，则该化合物为不一致熔融化合物。
1、如果三元系中之生成一致熔融化合物，那么久可以将该三元系划分成若干个独立的简单子三元系。对
2、不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，它既可以是二元化合物，也可以是三元化合物。对
3、C2S、CS、C3S2均为一致熔融化合物。错
4、当电解温度大于960时，三氧化二铝在电解质中的溶解度不大。错
5、从Fe-S二元系相图可知，含硫量增大将导致铁的熔点降低。对
6、在一定的温度下，随着含铁量得增加，将不断有铜铁合金相析出；而当含铁量一定时，随着温度的降低，铜铁合金也会从熔体中析出。对
7、相律是多相平衡中最基本的规律，其一般的规律为：f=c-￠+2，其中￠为组分数。错
8、重心原理所讲重心是浓度三角形的几何重心。错
9．、在分析三元系相图过程中，要注意：界线性质与相应化合物的性质没有明显关系。生成不一致化合物的体系不一定出现转熔线，而生成一致熔融化合物的体系中一定之出现低共熔线。错
10、在火法冶炼过程中，渣型的选择通常取决于冶金炉内要求达到的温度，如果熔炼的温度较高，渣型的选择范围可窄一些。错
1、式说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。
2、浓度三角形的性质有哪些？
3、简述重心原理。
4、分析实际三元系相图的基本步骤有哪些？
5、分析复杂三元系中任意熔体M的冷却结晶步骤有哪些？
1、若绘制该体系在T4温度下的等温截面图，则步骤如下：首先将图a中除T4外的等温线去掉，找出T4温度下的等温线与界线的交点d，连接交点与界线两边的固相组成点构成一个接线三角形，所围成的区域为（L+B+C）三项区，扇形区域AabA、CcdC分别是固相A/B 和C的液相平衡共存两项区（L+A）、（L+B）、（L+C）区域abcdea显然是一个单一液相区，最后去掉所有的界线，并在每个区域内标出所存在的物相，这样就得到了等温截面图。
2.浓度三角形的性质有等含量规则、等比例规则、背向规则、直线规则、交叉位规则、共轭位规则和重心原理。
3、在浓度三角形ABC中，当由物系M、N和Q构成一新物系P时，则物系P的组成点必定落在三角形MNQ的重心位置上，这就是重心原理。
4、1）判断化合物的性质；
2）划分三角形
3）确定界线的性质
4）判断无变点的性质
5、1）根据给点熔体M的组成，在浓度三角形中找出M点的位置；
2）由M点所在的等温线，确定熔体M开始结晶的温度；
3）根据M点所在的初晶面，确定开始析出的晶体组成；
4）根据M点所在的子三角形，确定冷却结晶的终点以及洁净中辽的固相组成。
6图为生成一个三元化合物的三元相图，
(1)判断三元化合物N 的性质 (2)标出界线的温度降低方向
(3)指出无变点K 、L 、M 的性质，写出它们的平衡反应； (4)分析熔体1、2的冷却过程 解：（1）因N 点不在(N)初晶面内，故三元化合物为不一致熔融化合物 （2）见图
A B
C
D
e 1e 3
e 2
E 1
E 2
m 1C B
D A
m 2t
P
（3）L 点位于相应的子三角形CNB 之内，因此是低共熔点,L →C+N+B ；M 点位于相应的子三角形ACN 之内，因此是低共熔点，L →A+C+N
(4)熔体1，液相：1→(L →N,f=2)g →(t →C+N,f=1)L(L →C+N+B),固相：N →(N+C)d →(A+N+C)1
熔体2，液相：2→（L+B,f=2）C 1→(L →A+B,f=1)k(L+A →V+B,f=0) →(L →N+B,f=1)L(L →C+N+B)
试说明绘制三元系状态图的等温截面的主要步骤？
答：1将平面投影图中给定温度以外的等温线，温度高于给定温度的部分界限（f e1）去掉。
2 将界限与给定温度下的等温线的交叉点（f ）与该界限对应的二组元的组成的连接，形成结线三角形BfC.
3去掉余下的界限（Ef,Ee2,Ee3）
4在液-固相区画出一系列结线
5标出各相区的平衡物相
6用边界规则检查所绘制的等温面图
在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？
答：1背向规则 2杠杆规则 3直线规则 4连线规则
5 三角形规则 6重心规则 7切线规则 8共轭规则等
分析熔体冷却过程时
a:液相点总是沿着温度下降的方向移动的，液相点，原始点与固相点始终在一条直线上，且原始物系点必定在固相点与液相点之间，他们之间的质量关系符合杠杆原理。
b：结晶终了时，液相点与固相点的变化路径首位相连，合为一条折线。
C：在包括三元转熔反应的冷却结晶过程中，如果被回吸组分在析晶过程中消耗完，则剩余的液相发生穿越所生成组元初晶区的现象。
8试根据氧化钙-二氧化硅-三氧化二铝系相图说明组成为(W B/%)氧化钙二氧化硅三氧化二铝氧化镁2,55的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。
解：
炉渣的∑WB=%,需将其重新换算，使三组分(MgO计入CaO组分之内)之和为100%，因此∑WcaO=%,∑SIO2=%,∑Al2O3=%,因此，炉渣的组成点位于ACS-C2AS-C3S2内的O点
当组成点为O的此渣冷却到此渣系所在的等温线所示的温度时，开始析出C2AS相，温度下降时不断析出C2AS相，液相沿O-O/-P-E变化，在O/P段析出二元共晶C3S2-C2AS,在P点进行转熔反应L+ C3S2= C2AS+CS,沿PZ线段析出二元共晶体CS- C2AS，在E点析出三元共晶体CS- C3S2- C2AS.而固相成分沿C2AS-a-b-c-o变化
7如何判断无变点的性质？它与化合物的性质和界限的性质有何关联？如果某三元系中只生成了一致熔融化合物，该体系中有可能出现转熔点吗？
答：在浓度三角形中，一致熔融化合物的组成点落在自己的初晶面之内，不一致熔融化合物的组成点都落在自己的初晶面之外。
根据无变点与其相对应子三角形的相对位置关系来确定该无变点的性质，即是低共熔点还是转熔点。
无变点的性质与相应化合物的性质和界限的性质没有必然联系，如果某三元系中只生产了一致熔融化合物，该体系中有可能出现转熔点。
第三章
1、一般来说，在发生相变时物质的各种性质都会发生变化，相变过程的热效应可视为原子间结合力变化的标志。对
2、液体的性质和结构究竟更接近于固态还是更接近于气态，主要取决于液体的结构特点。错
3、液态金属与固态金属的原子间结合力差别很小。对
4、液态金属与熔盐的结构相同，均为进程有序，远程无序。对
4、熔渣从金属液中吸收有害杂质硫及磷的能力决定于渣中存在的自由CaO。对
5、温度对不同种类的熔体的电导率的影响相同。错
6.结构起伏的尺寸大小与温度有关，温度越高，结构起伏的尺寸越大。错
7、阴离子与阳离子间的库伦作用力是决定溶液热力学和结构性质的主要因素。对
8、大多数金属熔化后电阻减小，并且随温度升高而减小。错
9、金属在液态和固态下原子的分布答题相同，原子间结合力相近。对
10、熔盐熔化时的体积增加是自由体积的增加。错
11、一般认为空穴是在作为谐振子的球状的阴阳离子间形成的，空穴体积相当于熔融时体积膨胀量，空穴的分布是均匀的。对
12、金属原子与氧原子的电负性相差越大，离子键分数越大，氧化物离解为简单离子的趋势也越大。对
13、氧化物离解为简单离子的趋势取决于氧化物中阳离子与氧离子的作用力。对
14、一般来说，场强越大则氧化物的酸性越强；场强越小则氧化物的碱性越小。错
单键强度越大，氧化物的酸性越强；反之，单键强度越小，氧化物碱性越强。对
15、对于同一种金属，通常其高价氧化物显示酸性或两性，低价氧化物表现为碱性。对
16、随着温度升高，低聚物浓度降低。错
17、温度对不同种类的熔体的电导率的影响相同。错
18、冶金熔体的结构主要取决于质点间的交互作用能。对
19、冶金熔体的结构：指冶金熔体中各种质点的排列状态。对
20、熔体结构主要取决于质点间的交互作用能。对冶金熔体的物理化学性质与其结构密切
相关。对
21、相对于固态和气态，人们对液态结构，尤其是冶金熔体结构的认识还很不够对
22、不同的冶金熔体具有明显不同的结构和性质对
1、典型的晶体结构有三种：_________、___________和_________。面心立方、体心立方、
密堆立方
2、根据氧化物对氧离子的行为，可以将它们分为__________、___________和_________。
酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物。
3、电荷小、半径大、活动性较大的阳离子，争夺氧的能力很弱，这种阳离子称为_____。
便网离子
4、通常熔渣的热力学模型有__________、_________、和_________。分子理论模型、聚合
物模型、理想离子溶液模型
5、马森模型可分为__________和_________两种。直链模型、支链模型
6、熔体结构主要取决于质点间的_________交互作用能
7、金熔体的物理化学性质与其_________密切相关结构
8、通常情况下，冶金熔体的结构和性质更接近于其_________固态
9、在熔点附近液态金属和固态金属具有相同的_________和_________ 结合键近似的原
子间结合力
10、原子的热运动特性大致相同，原子在大部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，
只有少数原子从_________位以跳跃方式移动一平衡位向另一平衡位
11、金属熔体在过热度不高的温度下具有_________的结构准晶态
12、熔体中接近中心原子处原子基本上呈_________的分布，与晶体中的相同（保持了
近程序）；在稍远处原子的分布几乎是_________的有序无序
13、熔渣的氧化能力决定于其中未与SiO2或其他酸性氧化物结合的_________的浓度
自由FeO
14、熔渣从金属液中吸收有害杂质S及P的能力决定于渣中存在的_________ 自由
CaO；
15、只有在_________的情况下，熔渣才能被视为理想溶液稀溶液
16、可用_________表示阳阴离子间的作用力——阳离子的静电场强。z c/d2
17、酸性氧化物的阳离子静电场强一般大于?10?12m?2，场强越大则氧化物的酸性
_________ 越强
18、碱性氧化物的阳离子静电场强一般小于?10?12m?2，场强越小则氧化物的碱性
_________ 越强。
19、对于同一种金属，通常其高价氧化物显_________，而其低价氧化物显_________
酸性或两性碱性，
20、渣中阳离子及阴离子的分布显示_________，出现了有序态的离子团。微观不均匀
性
1、冶金熔体的结构：是指冶金熔体中各种质点的排列状态。
2、成网离子：电荷大、半径小、电离势大的阳离子，争夺氧的能力强。
1、熔体的聚合程度是如何表示的，它与熔体的结构有何关系？
2、简述捷母金理想离子溶液模型的要点。
3、简述弗鲁徳离子溶液模型的要点。
1、熔体的聚合程度通常是用平衡常数表述的，平衡常数越大，其聚合程度越高，平衡常数越小，其聚合程度越低。
2、1）熔渣完全由离子组成，包括简单阳离子、简单阴离子和复杂阴离子；
2）熔渣中阳离子与阳离子、阴离子与阴离子的混合分别为理想混合。
3、1）熔渣完全由离子组成，包括简单阳离子、简单阴离子和复杂阴离子。
2）阳离子与阳离子、阴离子与阴离子的混合分别为理想混合。
试分析Ba-O,Al-O键的性质？
解：要判断键的性质，首先计标其离子键分数
离子键分数=1-exp[-1/4(x A-x0)2] x A和x0分别表示金属（或准金属）原子积和原子的电负性
由教材P60求3-2知 x0= x Ba= x Al=
对于Ba-O而言
离子键分数=1-exp[-1/4 对于Al-O而言
离子键分数=1-exp[-1/4某矿渣成分（w b/%）FeO ,MnO ,CaO ,MgO ,SiO2，P2O5 .分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中FeO的活度
解：1 捷姆金理想溶液模型：
3-
2+2+2+2+2-4-
4
溶液中碱性氧化物按下列反应离解为相应的金属阳离子和氧阴离子
FeO=Fe2++O2- MnO=Mn2++O2- CaO=Ca2++O2- MgO=Mg2++O2-
因此，个金属阳离子的物质的量分别为：
n(Fe2+)=n(FeO)= mol n(Mn2+)=n(MnO)= mol
n(Ca2+)=n(CaO)= n(Mg2+)=n(MgO)= mol
∑n i+= nFe2++ nMn2++ nCa2++ nMg2+= mol
复合阴离子的生成反应为：
SiO2+O22-=SiO44- P2O5+3O22-=2 PO43-
故n(SiO44-)=n(SiO2)= mol n(PO43-)=2n(P2O5)= mol
熔渣中O2-的物质的量为碱性氧化物离解出的O2-的物质的量之和减去复和阴离子生成消耗的O2-的物质的量
n=(O2-)= n(FeO)+ n(MnO)+ n(CaO)+ n(MgO)- 2n(SiO2)-3 n(P2O5+)
= mol
∑n i-= n(SiO44-)+n(PO43-)+n(O2-)
= mol
X(Fe2+)=n(Fe2+)/∑n i+=
X(O2-)= n(O2-)/∑n i-=
因此，炉渣在FeO的浓度为a（FeO）=x(Fe2+)*x(O2-)=*=
2弗鲁德理想溶液模型的离子摩尔分数表达式为：
x i v+=v i n i v+/∑v i n i v+ x j v-=v i n j v-/∑v j n j v-
式中v i、v j分别为第i种阳离子和第j种阴离子的电荷数
X(Fe2+)=2 n(Fe2+)/[2 n(Fe2+)+2 n(Mn2+)+ n(Ca2+)+ n(Mg2+)]
=2*(2*=
X(O2-)=2 n(O2-)/[2 n(O2-)+4 n(SiO44-)+3 n(PO43-)]
=2*(2*+4*+3*=
因此，炉渣中FeO的活度为：x(FeO)= x(Fe2+)*x(O2-)=*=
为什么同一种金属的低价氧化物呈碱性，而高价氧化物呈酸性？、
答：对于氧化物，阳离子O2-，Z a=a,r a=*10-10m,均为确定值，因而可用Z a/d2表示阳离子与阳离子间的作用力，称为阳离子的静电场，即
Z a/d2= Z a/(r c+r a)2
显然，阳离子的电荷数大，半径越小，其静电场强越大，随着阳离子静电场强的增大，阳离子与氧离子作用时的氧化能力增强，使得Me-O键的共价键成分增长，因此氧化物离解为简单离子的趋势减小，而有利于复合粒子的形成。
金属的焙烧熵和融化热远小于其蒸发熵和蒸发热，这说明液态金属在什么方面跟接近于固态金属，为什么？
答：应为金属在其热度不高的温度下具有准晶态的结构，即熔体中接近中兴原子处原子基本上呈有序分布，与晶体中相同，而在稍远处原子的分布则是无序的。
试比较液态金属与固态金属及液态金属与熔岩结构的异同点
答：
熔岩熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？
答：因为熔岩熔化时的体积增加不是自由体积的增大，而是熔岩熔化时有空穴生成。
熔体的聚合程度是如何表示的？它与熔体结构有何关系？
答：采用多个四次配位阳离子所拥有的非桥氧数目来描述熔体的聚合程度，一般用符号NBO/T来表示。四次配位阳离子通常是Si4+离子。熔体的NBO/T值与其O/Si有关，O/Si较小，其NBO/T值也越小，说明熔体中非氧桥越少，因此，熔体的混合度越高；反之，O/Si 越大，NBO/T值也越大，熔体的聚合程度越低。
NBO/T=[2n(O2-)-4n(Si4+)]/n(Si4+)
第四章
1、金属熔体的密度与其中溶解元素的种类有关，当几种物理化学性质相近的金属形成金属熔体时，其密度具有加和性，即_______________。
2、黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度常称为_________温度。熔化性
3、在一定范围内，导电性越好，极间距离可以越大，电流效率就_____。越高
4、熔渣的导电率随温度的增加而______。增大
5、当金属熔体与沉渣接触时，若二者间的_________太大，则金属易分散于沉渣中，造成有价金属的损失。界面张力
6、随着温度升高，表面张力______。减小
7、______等元素是铁液的表面活性物质。N、O、S
8、阳离子半径越大，表面张力越____。大
10、电解质对碳素材料的润湿性能与电解质的组成、______和______有关。添加剂、温度
11、液体与固体材料间的界面张力越小，接触角也______，液体对固体的润湿性____.。越小、越好
12、当时，液体对固体的润湿性好；当________时，液体对固体的润湿性差；当______时，固体被液体完全润湿；当________时，固体完全不被液体润湿。
13、在铜、镍硫化矿的造锍熔炼过程中，共存的两个熔体为______和_______。熔锍、熔渣
14、冶金熔体由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度叫______ 熔化温度
15、冶金熔体在冷却时开始析出固相时的温度叫______ 凝固温度或凝固点
16、高硅渣和高钙渣两种渣型都能______氧化镁和磁性氧化铁的有害作用抑制
17、高钙渣的熔化温度比高硅渣______ 低
18、密度影响金属与熔渣、熔锍与熔渣、金属与熔盐的分离，影响金属的______ 回收率19熔融金属的密度与原子量、原子的半径和______有关配位数
20、在层流流体中，流体是由无数互相_____的流体层组成的平行
21、粘度的意义是在单位速度梯度下，作用于平行的液层间单位面积上的______ 摩擦力
22、升高温度有利于克服熔体中质点流动的能碍______ 粘流活化能。
23、对于大多数冶金熔体，粘度与温度的关系均遵守______关系式指数
24、温度降低时，酸性渣中质点活动能力逐渐变差，粘度平缓______ 上升
25、熔锍的粘度远______熔渣的粘度，与熔融金属和熔盐比较接近小于
26、熔渣的电导率差别很大，取决于其中氧化物的______ 结构
27、熔渣的电导率随着______的增加而增大碱度
28、熔锍的电导率远______熔盐和熔渣的电导率，但明显______金属熔体的电导率。高于、低于
29、对于一定组成的熔盐或熔渣，降低粘度有利于离子的运动，从而使电导率______ 增大
30、溶液中的组分在浓度梯度的作用下由高浓度区向低浓度区的流动叫______ 扩散
31、在存在着浓度梯度的扩散过程中，扩散系数称为______ 互扩散系数
32、温度升高，扩散系数______ 增大
33、熔体中组元的扩散系数随着熔体粘度的增高而______ 减小
34随着温度升高，表面张力______ 减小
35、表面活性物质在纯粹状态时的表面张力______ 很小
1、冶金熔体的熔化温度：是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。
2、表面活性物质：能导致熔剂表面张力剧烈降低的物质。
1、冶金熔体的熔化温度与其组成无关。错
2、熔渣的熔化性温度决定了冶炼时所采用的温度制度。对
3、熔体的温度随着温度的升高而减小。对
4、金属熔体的密度与其中溶解元素的种类及浓度无关。错
5、在熔盐电解过程中，在一定的电流密度和温度下，极间距离起决于电解质的导电率。对
6、酸性氧化物浓度的增加将导致熔渣的电导率下降。对
7、电导率越大，熔体的导电性越大。对
8、熔体中组分的扩散系数与温度、熔体组成及黏度无关。错
9、质点之间键的强度越大，液体的表面张力也越大。对
10、当温度升高到临界温度时，汽-液相界面消失，液体的表面张力为零。对
11、同种金属卤化物的表面张力从大到小的顺序是：溴化物﹥氯化物﹥氟化物。错
12、温度对不同种类的熔体的导电率的影响相同。错
13、润湿性好，容易发生阳极效应。错
14、熔渣-金属液间的界面张力与熔渣及金属渣的组成和温度有关。对
1、什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？
1、熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。
试利用熔渣的等粘度曲线图（p19,4-2）估计组成为（w b%）CaO ,SiO2 ，Al2O3 ,MgO ,的高炉渣在1500度时的粘度，如果将温度提高至1900度，此熔渣的粘度降低到多大？
解：炉渣总组成w（B）=，需重新换标，使组分之和为100%。有：
∑w(CaO)= w(CaO)+w(MgO)=+/%=%
W(SiO2)=% w(Al2O3)=%
查4-12得 1500度时η=将温度提升到1900度，查4-12得η=+*=试利用加和性规则计标1400度时，组成为（wB%）：CaO 35,SiO2 50,Al2O3 15表面张力，并与由等表面张力曲线图所得结果（p97图4-23）进行比较
解：首先计标组成的摩尔数（以100g炉渣计）
n(CaO)=35/56= n(SiO2)=50/+16*2)= n(Al2O3)=15/(2*27+3*16)=
x(CaO)=++=
x(SiO2)=++=
x(Al2O3)=++=
根据加和性规则δ=∑x i*δi
δ(CaO)=M δ(SiO2)=M δ(Al2O3)=M
δ=*+*+= N/M
利用内插法查（p97 4-23）得
δ= （1600度）
比较得知，1400度时黏度高于1600时。
试计标800℃铝夜、1200℃铜液和1650℃的铁液的黏度，有关数据见下表。
解：根据阿罗尼乌斯表达式η=Aqexp(En/RT) 有
ηAl,800=*1073)=
η=*1473)=
η=*1923)=
实验测得组成为（W B%）、、、的熔渣在不同温度下的黏度如下表，试求出黏度与温度的指数方程及黏流活化能。
解;黏度与温度及黏流活化能的关系为
η= Aqexp(En/RT)
Lnη= En/RT+LnAq
现计标各温度的Lnη及（1/T）*104，如下表，以计标的Lnη-（1/T）*104作图，得图①，En=( Lnη1- Lnη2)/(T1-1-T2-1)*10-4
Aη=[++++/5]* 10-4
=*10-3
故黏度与温度的指数方程为
η=*10-3exp(103925/T)
黏流活化能为103925
采用线性回归
Lnη= En/R *1/T+Ln Aη
Y=A + Bx(Y= Lnη,A= LnAη)
A= B=
因为B = En/R
En=*B=90605
A= LnAη Aη=e A=*10-3
采用指数回归
Y=A*e Bx
R= A=*10 B=
因为B=Eη/R Eη=B*=89964J/mol
所以，指数方程为：η=*10-3Exp(89964/T)
高炉低钛渣的成分（w b/%）:TiO2 ,CaO ，SiO2 ,MgO ,Al2O3 .用毛细法则测得渣中硫的扩散系数如下表，试求硫的扩散系数与温度的关系式及扩散活化能
解：扩散系数与温度的关系
D=Aηexp(-Eη/RT)
两边取对数有
LnD=LnAη- Eη/RT
LgD=LgA D//*R*T)
LgD=A+B/T(A= LgA D B=-E d/*R))
已题目所给表格中的数据计标LgD对（1/T）*104作图，可求得上式，作图数据如下表，（Lg 4
用线性回归有
Y=a+bx
这里y= Lgk a= LgA D b=- E d/*R) x=1/T
有a= b= r=
扩散系数与温度的关系
LgD=根据CaO-Al2O3-SiO2系熔渣的等黏度曲线（图4-12），分别讨论碱度为和1时，增大Al2O3含量对熔渣黏度的影响，并解释其原因。
解：当碱度为时，即CaO/SiO2=时，此时等黏度曲线几乎与SiO2-Al2O3边平行，增大Al2O3含量对熔渣黏度几乎没有影响。
当CaO/SiO2=1时. 增大Al2O3含量熔渣黏度减小，主要原因是，低碱度情况下Al3+可以取代硅氧阴离子中的si4+而形成硅铝氧阴离子，即Al2O3呈碱性。在碱度为1时，增加熔渣中Al2O3含量，熔渣的溶化性温度增加，粘度增加。
1、什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？
解：熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。
何为表面活性物质，哪些元素是铁液的表面活性物质？
解：能剧烈地降低溶剂表面张力的物质叫表面活性物质，表面活性物质在纯粹状态时表面张力很小，O、S、N是铁液的表面活性物质。
实验发现某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量的细颗粒铅珠，造成铅的损失，你认为什么原因引起的，因采取何措施降低铅的损失？
解;当金属熔体与熔渣接触时，若两者的界面张力太小，则金属易分散于熔渣中，造成有价金属的损失，只有当两者的界面张力足够大时，分散在熔渣中的金属微滴才会聚集长大，并沉降下来，从而与熔渣分离。
造成该厂铅损失的原因是因为鼓风炉炉渣与铅熔体两者界面张力太小，采取的措施为调整炉渣的组成。
第五章
1、在高炉冶炼及炼钢生产中，高碱度渣有利于金属液中硫和磷的脱除。对
2、一般来说，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。对
3、熔渣中三氧化二铁的含量越低，熔渣的氧化性越强。错
4、随着熔渣氧势和碱度的提高以及温度的降低，熔渣的氧化性降低。错
5、熔渣的氧化性只与其中能提供氧的组分的含量有关。对
6、随着CaO含量的增大，硫容迅速增大。对
7、氧化渣能很好地阻隔炉气中的氮与金属液的作用。对
1、熔渣的碱度：是指熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量之比。
2、熔渣的酸度：熔渣中所有酸性氧化物的氧的质量之和与所有碱性氧化物的氧的质量之和。
3、氧化渣：是指能向与之接触的金属液供给氧，使其中的杂质元素氧化的熔渣。
4、还原渣：能从金属液中吸收氧、使金属液发生脱氧过程的熔渣
1、熔渣的氧势是熔渣氧化能力的标志，其值越大，熔渣的氧化能力______。越强
2、一般来说，随着温度的升高，硫容_______。增大
3、熔渣的碱度或酸度表示炉渣酸碱性的______ 相对强弱。
4、熔渣的化学性质主要决定于其中占优势的氧化物所显示的______ 化学性质。
5、用熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的______表示熔渣的碱度或酸度相对含量
6、对于高炉渣，碱度大于1的渣是______，碱度小于1的渣是______ 碱性渣酸性渣
7、对于炼钢渣，碱性渣的碱度约为______ 2~。
8、有色冶金中，习惯上用______表示熔渣的酸碱性酸度（硅酸度）
9、在离子理论中，用渣中自由O2 的活度的大小作为熔渣酸碱性的______。活度越大，则熔渣的碱度越大；反之，活度越小，则熔渣的酸度越大。量度
10、熔渣可分为两种：______ 和______ 氧化渣、还原渣
11、熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取决于熔渣中与金属液中______的相对大小氧势
12、当熔渣中的氧势大于金属液中的氧势时，此炉渣为______ 氧化性渣
13、当熔渣中的氧势小于金属液中的氧势时，此炉渣为______ 还原性渣
14、熔渣的氧化性用渣中______的含量进行表征能提供氧的组分
15、钢铁冶金中，用渣中______的含量来表示熔渣的氧化性氧化亚铁（FeO）
16、离子溶液模型的作用是计算熔渣组元______ 活度
17、经典热力学模型——假定硅酸盐熔渣中的各种______之间存在着聚合型的化学反应平衡。利用这类聚合反应的平衡常数可计算熔渣组元的活度。复合阴离子和氧离子
18、碱度高时，A12O3呈酸性，与渣中CaO结合，故a SiO2随着A12O3含量的增加而_____
增大
19、碱度低时，A12O3呈碱性，与渣中SiO2结合，故a SiO2随着A12O3含量的增加而_____
减小
20、统计热力学模型——利用统计方法分别由离子间的作用能（用混合热表示）和离子分布的组态来计算离子溶液形成的偏摩尔焓变量和偏摩尔熵变量，再由此计算出熔渣组元的_____ 活度。
1、熔渣的氧化性是如何表示的？
1、熔渣的氧化性表示当熔渣与金属液接触时，熔渣向金属液提高氧的能力，一般以熔渣中能提供氧的含量来表示。
2、什么是熔渣的碱度和酸度？
2、熔渣的碱度是指熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量之比；
熔渣的酸度：熔渣中所有酸性氧化物的氧的质量之和与所有碱性氧化物的氧的质量之和。
一工厂炉渣的组成为（W B%）、、、,试计标该炉渣的酸度和碱度。
解：R=（W cao+W Mgo）/W SIO2=+/=
r=∑Wo(酸性氧化物)/∑Wo（碱性氧化物）
=Wo(sio2)/[Wo(CaO)+Wo（MgO）+Wo(FeO)]
=*32/60)/*16/56+*16/+*16/40)
=
已知某炉渣的组成为（W B%）CaO ,试用四种不同的碱度表达式计标该炉渣的碱度。
解;1) R=W cao/ W SIO2
==
2)对于Al2O3或 MgO含量较高的渣
R= W cao/（W SIO2+W AL2O3）
R=( W cao+W MgO)/( W SIO2+W AL2O3)
此题中无Al2O3，仅MgO含量较高，故
R=( W cao+W MgO)/ W SIO2
=（+）/=
3）对于含P2O5较高的渣
R=W cao/ （W SIO2+W P2O3）
=+=
4)一般炉渣，既要考虑CaO和sio2对碱度的影响，也要考虑其他主要氧化物如MgO、MnO、P2O5、Al2O3等对碱度的影响
R=（W cao+W Mgo+W MNO）/( W SIO2+ W AL2O3+ W P2O3)
=++/+0+=
利用CaO-Al2O3-SiO2系等溶度曲线图求1600℃时组成为（W B%）CaO26、sio243、MgO4、Al2O320、P2O57的熔渣中SiO2 和Al2O3的活度
解：设熔渣为100g,则有
由表中数据可得
∑xCaO=x(CaO+MgO)=
∑xSiO2 =x(SiO2+ P2O5)=
x Al2O3=
由CaO-Al2O3-SiO2等活度曲线图查得：
аSiO2=+5=
аAl2O3=+3=
已知某熔渣的组成为（W B%）：CaO 35 Sio220 FeO20 Fe2O34 MgO 5 MnO8 P2O5 8.试利用CaO-FeO-SiO2系等活度曲线图，求1600℃时渣中FeO的活度及活度系数。
解：由教材图5-9中熔渣组分的浓度是用摩尔分数（x B）表示的，因此需先算出各组分的摩尔数和摩尔分数（100g熔渣计）
由表中数据可得：
∑x CaO=x(CaO+MgO+MnO)=
∑X Sio2=x(Sio2+ P2O5)=
由5-9得氧化铁的活度аFeO=
则аFeO=x FeO*γFeO→γFeO=
已知某炉渣的碱度为，x FeO为15%，试利用CaO-Fe-SiO2系等活度曲线图，求1600℃时熔渣中FeO的活度及活度系数》
解：因为x CaO/ X Sio2=
x CaO+ x Sio2+x FeO=1
所以x CaO=1- x
而 x Sio2+ x Sio2= x Sio2==%
x CaO=%
查图5-9得аFe=
аFeO= x FeO*γFeO →γFeO==
什么是熔渣的碱度和酸度？
答：碱度——熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量（质量）之比，用R （B 、V ）表示。当R>1，呈碱性。R<1，呈酸性
酸度 —— 熔渣中结合成酸性氧化物的氧的质量与结合成碱性氧化物的氧的质量之比，一般用 r 表示。一般说来，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。 某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（质量百分数）：SiO 236%、CaO10%、FeO40%、ZnO8%。试计算此炉渣的酸度。
解：此炉渣中的酸性氧化物为SiO 2，碱性氧化物为CaO 和FeO ，ZnO 在SiO 2含量高的渣中可视为碱性氧化物。故此炉渣的酸度为 该炉渣为酸性渣
熔渣的氧化性是如何表示的？
答:熔渣的氧化性表示当熔渣与金属接触时熔渣向金属液提供氧的能力，一般以熔渣中能提供氧的组分的含量表示。
熔渣的氧化性只与其中能提供氧的组分的含量有关，所以用氧化物的活度表示。而熔渣当
中аO 2-值的大小与其中各种氧化物的数量及种类有关，因此不能用аO 2
表示熔渣的氧化性。
第六章
1、减小系统的总压强不利于反应向生成物的方向进行。错
2、反应的平衡常数值随温度的升高而增大。对
已知反应：Ni(CO) 4(g)→ Ni (s) + 4CO (g) 的标准吉布斯自由能变化?r G ?与温度的关系为 ?r G ? =133860 – J·mol –1 试分析：（1）分别在300K 和400K 时，在标准状态下能否利用上述反应制取金属镍。 （2）在400K 时反应进行的限度及当系统中总压力为p ?时Ni(CO)4 转化成镍粉的理论转化率。
（3）进一步提高理论转化率的途径。 解：（1）温度为300K 时： ?r G ? = +23430 J·mol –1 400K 时： ?r G ? = –13380 J·mol –1 所以 在标准状态下，300K 时反应不能自发向生成金属镍方向进行。 400K 时反应能自发向生成金属镍的 方向进行。 根据等温方程
400K 时， =
当反应进行到使系统中 达到时，达到平衡； 400K 时反应进行的限度为 =。 （3）进一步提高转化率的途径：根据计算，反应的K P ? 值随温度的升高而增大。
44
.14.8116
08.08.711640.0561610.06032
36.0=?+?+??
=r θ
θP T r K RT G ln )(-=?4
Ni(CO)3
4CO /)(P P P K P -?=θθ4
Ni(CO)34CO /)(P P P K P -?=θθ
400K时：K P?=
450K时：K P? = ×103
提高温度可提高转化率。
钛冶金中为从钛原料制得金属钛，首先要将原料中的TiO2转化为TiCl4，试根据热力学分析提出可能的方案
解
（1）方案一：
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)
?r G?=199024–J·mol–1
373K时：?r G?= +179672 J·mol–1，K P?= ×10–26
1273K时：?r G?= +132980 J·mol–1，K P?= ×10–6
?在工程上易达到的温度范围内，不可能按方案一将TiO2转化为TiCl4。
（2）方案二：
TiO2(s)+C (s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g) (或CO)
?r G?= –194815–J·mol–1
373K时：?r G?= –214696 J·mol–1，K P?= ×1030
1273K时：?r G?= –262666 J·mol–1，K P?= ×1010
?在工程上易达到的温度范围内，按照方案二可将TiO2转化为TiCl4。
第七章
1、研究生成-分解反应的热力学条件是_____、__________的重要任务之一。冶金、材料工程
2、在冶金中常用______作为评价金属氧化物相对稳定性的标志。氧势
3、金属氧化物的稳定性随温度的升高而_______。降低
4、金属氧化物的分解压随着温度的升高而________。增大
5当温度在570℃以上时，Fe氧化成Fe2O3的顺序______________________。Fe FeO Fe3O4 Fe2O3
6、化合物被加热到一定温度时或在一定真空条件下分解为一种更简单的化合物（或金属）和气体的一种过程叫_________ 分解反应
7、?f G*–T 直线的斜率主要取决于反应前后气体________ 摩尔数的变化
8、?f G*－T 直线式的截距和斜率均为与温度无关的_______ 常数
9、当凝聚态的金属与氧反应生成凝聚态的氧化物时，?f G*－T线的斜率为正且大体相等，即直线向________倾斜，且线间大致平行上
10、物质被加热发生相变（熔化、升华、气化）时，要吸收热能(?tr H?＞0)，而液相(或气相)的焓比固相(或液相)的焓高出?tr H? ( J·mol-1)，物质的熵值_______ 增大了
11、物质的气化熵远大于熔化熵，故直线的斜率在沸点处比在熔点处的变化率_______ 大
12、几乎所有氧化物（Ag2O、HgO等除外）在冶炼温度范围的?f G*皆为_______ 负值
13、温度对氧化物稳定性的影响可由_______ 直线斜率的特性确定?f G*－T
14、除CO和CO2外，几乎所有的氧化物的?fG*值皆随温度升高而_______ 增大
15、对于任意的两个氧化物，?fG*－T 直线位置低的氧化物中的金属元素或低价氧化物能
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水准基准面O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水准基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 ?15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h ??20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[)(22 1 22 12A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0))15 .01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332 212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。 如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm ，弯管与水准的夹角45°，水流流过弯管时有一水准推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s ，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。 [解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前後断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。 图 虹吸管
焊接冶金学习题总结
焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1.温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1)稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2)非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3)准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1)热源的性质 2)焊接线能量 3)被焊金属的热物理性质
a.热导率 b.比热容 c.容积比热容 d.热扩散率 e.热焓 f.表面散热系数 4)焊件厚板及形状
第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1)水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高 温度下析出 2)某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1)温度高：1800－2400℃ 2)与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg 3)时间短速度快：；熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1)反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2)熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3)具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类：金属及熔渣蒸气 2、来源： 1)焊接材料 2)气体介质
冶金传输原理-吴铿编(动量传输部分)习题参考答案
1.d 2.c 3.a （题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 7.c 8.a 9.c （不能承受拉力） 10.a 11.d 12.b(d 为表现形式) 13. 解：由体积压缩系数的定义，可得： ()()69 669951000101d 15101/Pa d 1000102110 p V V p β----?=-=-?=??-? 14. 解：由牛顿内摩擦定律可知， d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈
1.a 2.c 3.b 4.c 5. 解： 112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? ==油水 （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ） 6．解：（测压管中上方都为标准大气压） （1） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ=833kg/m 3 （2） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7．解：设水的液面下降速度为为v ，dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：2 4 d v πρ 则有等式：2 24 d v v πρ =，代入各式得： 20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得： 12 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==??
冶金传输原理期末试卷2
上海应用技术学院—学年第学期 《冶金传输原理》考试（2）试卷 课程代码:学分: 考试时间:分钟 课程序号: 班级：学号：姓名: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。 试卷共4 页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。 一.选择题（每题1分，共15分） 1. 动量、热量和质量传输过程中，他们的传输系数的量纲为： （1）Pa.s (2)N.s/m2 (3) 泊 (4)m2/s 2．流体单位重量的静压能、位能和动能的表示形式为： （1）P/ρ, gz, u2/2 (2)P, ρgz, ρu2/2 (3) P/r, z, u2/2g (4)PV, mgz, mu2/2 3．非圆形管道的当量直径定义式为： （1）D 当=4S/A (2) D 当 =D (3) D 当=4A/S (4) D 当 =A/4S （A：管道的截面积；S：管道的断面周长） 4．不可压缩流体绕球体流动时（Re<1），其阻力系数为： (1) 64/Re (2) 24/Re (3) 33/Re (4) 28/Re 5．判断流体流动状态的准数是： （1）Eu （2）Fr （3）Re （4）Gr 6．激波前后气体状态变化是： （1）等熵过程（2）绝热过程 （3）可逆过程（4）机械能守恒过程
7．Bi→0时，其物理意义为： （1）物体的内部热阻远大于外部热阻。 （2）物体的外部热阻远小于内部热阻。 （3）物体内部几乎不存在温度梯度。 （4）δ/λ>>1/h。 8．根据四次方定律，一个物体其温度从100℃升到200℃，其辐射能力增加 (1) 16倍 (2) 2.6 倍 (3)8 倍 (4)前三个答案都不对 9．表面温度为常数时半无限大平板的加热属于： （1）导热的第一类边界条件 （2）导热的第二类边界条件 （3）导热的第三类边界条件 （4）是属于稳态导热 10．强制对流传热准数方程正确的是： （1）Nu=f(Gr) （2）Nu=f(Re) (3) Nu=f(Re,Pr) (4) Eu=f(Gr,Re) 11．下面哪个有关角度系数性质的描述是正确： （1）ψ1,2=ψ2,1 (2) ψ1+2,3=ψ1,3 +ψ2,3 (3) ψ1,1=0 (4) ψ1,2 F1=ψ2,1 F2 12．绝对黑体是指： （1）它的黑度等于1。 （2）它的反射率等于零。 （3）它的透过率等于1。 （4）它的颜色是绝对黑色。 13.如组分A通过停滞组分B扩散，则有： （1）N A =0 （2）N B +N A =0 (3)N B =0 (4)N A =N B
冶金传输原理(吴树森版)复习题库
一、名词解释 1 流体：能够流动的物体。不能保持一定的形状，而且有流动性。 2 脉动现象：在足够时间内，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象。 3 水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管。 4 牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体。 5 湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规则运动，相互干扰的运动。这种流动称为湍流。 6 流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。 7 流管：在流场内取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管。 8 边界层：流体通过固体表面流动时，在紧靠固体表面形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。 9伪塑性流：其特征为（），当n v 1时，为伪塑型流。 10 非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体。 11宾海姆塑流型流体：要使这类流体流动需要有一定的切应力I时流体处于固结状态，只有当切应力大于I时才开始流动。 12 稳定流：运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流。 13非稳定流：流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流。 1 4迹线：迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是：对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。 16 水头损失：单位质量（或体积）流体的能量损失。 17 沿程阻力：它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力。 18 局部阻力：流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。 19脉动速度：脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。 20 时均化原则：在某一足够长时间段内以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段内以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。 21 热传导：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导。 22 对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互惨混所引起的热量传递方式。 23 热辐射：物体因各种原因发出辐射能，其中因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。 24 等温面：物体中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。 25 温度梯度：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率称为该点的温度梯度。 26 热扩散率：（），热扩散率与热导率成正比，与物体的密度和比热容c 成反比。它表征了物体内热量传输的能力。 27 对流换热：流体流过固体物体表面所发生的热量传递称为对流换热。 28 黑体：把吸收率为1 的物体叫做绝对黑体，简称黑体。 29 灰体：假定物体的单色吸收率与波长无关，即吸收率为常数，这种假定物体称之为灰体。 30 辐射力的单位：辐射力是物体在单位时间内单位表面积向表面上半球空间所有方向发射 的全部波长的总辐射能量，记为E,单位是W/ m2o 31 角系数：我们把表面1 发射出的辐射能落到表面2 上的百分数称为表面1 对表面2的角系数。 32质量溶度：单位体积的混合物中某组分的质量。 33摩尔溶度：单位体积混合物中某组分的物质的量。 34空位扩散:气体或液体进入固态物质孔隙的扩散。 35自扩散系：指纯金属中原子曲曲折折地通过晶格移动。36互扩散系数：D D i x2 D2x-，式中 D称为互扩散系数。
焊接冶金学—材料焊接性课后答案
第三章：合金结构焊接热影响区（ HAZ最高硬度 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（ 1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si 。（ 2）细晶 强化，主要强化元素： Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V. ；正火钢的强化方式：（ 1）固溶强化， 主要强化元素：强的合金元素（ 2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo （ 3）沉淀强化，主要强化元素： Nb,V,Ti,Mo. ；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200 C以上的热影响区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制 A长大及组织细化作用被 削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、 M-A 等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 2. 分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小 于0.4 %，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠 光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏 体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达 到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200 C以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆 化，韧性明显降低，Q345钢经过600CX 1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂 SJ501，焊丝H08A/H08MnA电渣焊：焊剂HJ431、 HJ360焊丝H08MnMo A CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100?150C。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600?650 C回火。电渣焊 900?930 C正火，600?650 C回火 3. Q345与Q390焊接性有何差异？ Q345焊接工艺是否适用于 Q390焊接，为什么？答：Q345与Q390都属 于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345,从而使Q390的碳当量大于 Q345,所以Q390 的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345,其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于 Q390的焊接， 因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。 4. 低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原 则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。 5. 分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如 （14MnMoNiB HQ70 HQ80）的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影 响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一自回火” 作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500C之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术 ; 典型的低碳调质钢在 Wc> 0.18 %时不应提高冷速，Wc< 0.18 %时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于 481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800?500C的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使 热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。 6. 低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质 状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？答：低碳调质钢：在循环作用下， t8/5 继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由
冶金传输原理课后答案
1、什么是连续介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 答：（1）连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起，完全充满所占空间的介质。 （2）引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数，就可以利用数学中的连续函数分析方法来研究流体运动，实践表明采用流体的连续介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 1-9 一只某液体的密度为800kg/,求它的重度及比重。 解: 重度：γ=ρg=800*9.8=7840kg/(˙) 比重：ρ/=800/1000=0.8 注：比重即相对密度。液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压下4℃水的密度（1000kg/）之比---------------------------------------------课本p4。 1-11 设烟气在标准状态下的密度为1.3kg/m3，试计算当压力不变温度分别为1000℃和1200℃时的密度和重度 解：已知：t=0℃时，0=1.3kg/m3,且= 则根据公式 当t=1000℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.28kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.274kg/m3 当t=1200℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.24kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.36kg/m3
1—6 答：绝对压强：以绝对真空为起点计算的压力，是流体的实际，真实压力，不随大气压的变化而变化。 表压力：当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，用压力表进行测量。压力表上的读数（指示值）反映被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。既：表压力=绝对压力-大气压力真空度：当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，采用真空表测量。真空表上的读数反映被测流体的绝对压力低于大气压力的差值，称为真空度。既：真空度=︱绝对压力-大气压力︱=大气压力-绝对压力 1-8 1 物理大气压（atm）= 760 mmHg = 1033 2 mm H2O 1 物理大气压（atm） = 1.033 kgf/cm 2 = 101325 Pa 1mmH20 = 9.81 Pa 1-21 已知某气体管道内的绝对压力为117kPa，若表压为70kPa，那么该处的绝对压力是多少（已经当地大气压为98kPa），若绝对压力为68.5kPa 时其真空度又为多少？ 解：P 绝=P 表+P 大气 =70kPa+98kPa =168kPa P 真=-(P 绝-P 大气) =-(68.5kPa-98kPa) =29.5kPa 1、气体在什么条件下可作为不可压缩流体？ 答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于10千帕）或流速
焊接冶金学-材料焊接性-课后答案 李亚江版
焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案 第一章：概述 第二章：焊接性及其实验评定 1.了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。 第三章：合金结构钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以
上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。 2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火
冶金传输原理吴铿编(动量传输部分)习题参考答案
第一章习题参考答案（仅限参考） 1.d 2.c 3.a（题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 9. c （不能承受拉力）10.a 11.d 12.b（d为表 现形式） 13?解：由体积压缩系数的定义，可得: 14?解：由牛顿内摩擦定律可知, A f dl ■ dVx . v F = J A x - Ldl — : 8.57N 7.c 8.a 1 dV V dp 1 995 — 1000 103 1000 10“__106__ -5 10^1/Pa 式中 由此得 dy
dy &
第二章参考习题答案（仅限参考）1.a 2.c 3.b 4.c 5?解:P厂P a ‘油g0 、水gh?二'汞gh P a 兀h =—F p 7油gh< ?水gh, 2 r d =0.4m Pg （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m )
6?解：(测压管中上方都为标准大气压) (1)P l = P a '油g h3 - ?水 g ?-h i P a 3 p =833kg/m3 (2)P 厂P a '油g % 一0 二 ^水g h, - h l P a h3=1.8m. D2 2 S 0.1256m 2 V水=S0 =0.1256 0.5 = 0.0628m3 V由=S h^h^ 7-0.1256 1.^0.16328m3 7 ?解：设水的液面下降速度为为dz V, V =-一 dt 3T 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：V「一 4 则有等式：v^2"，代入各式得: 4 豈汙巾274」5整理得: -P 二 d2 1 t z°5dz=0.274 dt =0.274t 2 0
焊接冶金学及金属材料焊接 习题答案模块二
模块二 2-1答： 与铸锭凝固相比，焊缝结晶有以下特点：（1）熔池的体积小，冷却速度大。由于熔池的体积小，而周围又被冷金属所包围，所以熔池的冷却速度很大，平均约为4～100℃/s，比铸钢锭的平均冷却速度要大10000倍左右。因此，对于含碳量高、合金元素较多的钢种容易产生淬硬组织，甚至焊道上产生裂纹。由于冷却速度快，熔池中心和边缘还有较大的温度梯度，致使焊缝中柱状晶得到很大发展。所以一般情况下焊缝中没有等轴晶，只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶（电渣焊除外）。（2）熔池中的液态金属处于过热状态。在电弧焊的条件下，对于低碳钢或低合金钢来讲，熔池的平均温度可达1770±100℃，而溶滴的温度更高，约为2300±200℃。一般钢锭的温度很少超过1550℃，因此，熔池的液态金属处于过热状态。由于液态金属的过热程度较大，合金元素的烧损比较严重，使熔池中非自发晶核的质点大为减少，这也是促使焊缝中柱状晶得到发展的原因之一。 此外，在焊缝条件下，气体的吹力，焊条的摆动以及熔池内部气体的外逸，都会产生搅拌作用。这一点对于排除气体和夹杂是很有利的，也有利于得到致密而性能好的焊缝。 2-2答： 焊缝金属在结晶过程中，由于合金元素来不及扩散而存在化学成分的不均匀性。一般焊缝中的偏析主要有以下三种。（1）显微偏析一般来讲，先结晶的固相含溶质较低，也就是先结晶的固相比较纯，而后结晶的固相含溶质的浓度较高，并富集了较多的杂质。由于焊接过程中冷却较快，固相的成分来不及扩散，而在相当大的程度上保持着由于结晶有先后所产生的化学成分不均匀性。（2）区域偏析焊接时由于熔池中存在激烈的搅拌作用，同时焊接熔池又不断的向前推移，不断加入新的液体金属，因此结晶后的焊缝，从宏观上不会像铸锭那样有大面积的区域偏析。但是，在焊缝结晶时，由于柱状晶体继续长大和推移，此时会把溶质或杂质“赶”向熔池的中心。这使熔池中心的杂质浓度逐渐升高，致使在最后凝固的部位产生较严重的区域偏析。(3)层状偏析熔池金属结晶时，在结晶前沿的液体金属中，溶质的浓度较高，同时也富集了一些杂质。当冷却速度较慢时，这一层浓度较高的溶质和杂质可以通过扩散而减轻偏析的程度。但冷却速度很快时，还没有来得及“均匀化”就已凝固，造成了溶质和杂质较多的结晶层。 2-3答： 对于一般钢铁材料来说，合金元素在液相中的溶解度总是大于固相中的溶解度，熔合区正是液固两相发生强烈接触的地方，所以在液固两相的分界面处，溶质原子就会从固相向液相扩散。焊接条件下，在熔合区元素扩散转移的过程是明显存在的，特别是象C、S、P等强偏析元素，不均匀性更大。 2-4答： 在焊接条件下，熔化过程是很复杂的，即使焊接规范十分稳定，由于种种因素的影响，也会使热能的传播极不均匀（如周期性熔滴过渡，电磁吹力的变化等）。另一方面，在半熔
冶金传输原理课后题 沈巧珍版
第一章 1-9解 3/78408.9800m N g =?==ργ 8.01000 800 =比重 1-10解 3 3 /kg 1358010 5006790m V m =?== -ρ 3/1330848.913580m N g =?==ργ 1-11解 273 10 t t += ρρ 31000/279.027******* .1m kg =+ = ρ 31200/241.0273 120013 .1m kg =+ = ρ 或 RT P =ρ C R p T == ρ 221100T T T ρρρ== 31 01/279.01000 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 32 02/241.01200 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 1-12解 T V V V P T V V t V ?-=? ? ? ????= 1111α 423.1200 273400 2731212=++==T T V V
增大了0.423倍。 1-13解 ?? ? ?? +=27310t v v t s m t v v t /818.5273 90027325 27310=+= ? ? ? ??+= 1-14解 RT P =ρ K m K mol J K mol L atm K s m T P R /27.29/31.8/082.0/05.287273 293.110132522=?=??=?=?== ρ 1-15解 RT P = ρ ()33 111/774.020*********.65m kg RT P =+??==ρ () 33 222/115.137273287102.99m kg RT P =+??==ρ 1-20解 dP dV V P 1- =α 7 9 0210210 5.0%1?=?= -=-P P dP 1-18解 2 2 2111T V P T V P = 2.020 27379273100792.610032.15 5122112=++???=?=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=? 体积缩小了0.8倍。 1-19解 C PV k = nRT PV =
材料加工冶金传输原理习题答案(完整资料).doc
此文档下载后即可编辑 第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3，试求教重度y 和质量体积v 。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知： )m /(88208.9900g 3N V G =*=== ργ ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν 1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN ／m 2时体积为995cm 3，当压强为1MN ／m 2时体积为1000 cm 3，问它的等温压缩率k T 为多少? 解：等温压缩率K T 公式(2-1): T T P V V K ????????-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3 注意：ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa 将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。 注意：式中V 是指液体变化前的体积 1.6 如图1.5所示，在相距h ＝0.06m 的 两个固定平行乎板中间放置另一块薄 板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且 一种油的粘度是另一种油的粘度的2 倍。当薄板以匀速v ＝0.3m/s 被拖动时， 每平方米受合力F=29N ，求两种油的粘度各是多少? 解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为
Y A F 0 y x νητ== 平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即 h h F 0 162/22/h νηνηνητ=+==合 代入数据得η=0.967Pa.s 第二章 流体静力学（吉泽升版） 2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργ γ+=+=+=+002211g 或 同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量 M ＝50kg ．在外力F ＝520N 的作用下压进容 器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。求测压管 中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2 h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得H=12.62m
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O 1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水平基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 图3.20 虹吸管 g p H g p a 22022 2121υ γ υ γ + + =+ + g p p a 22222υ γ γ + + =g p g p H H a 202)(2322 221υγυ γ+ +=+++g g p 2102823222υ υ γ + =+ + ) (28102水柱m p =-=γ ) (19620981022a p p =?=) /(85.10)410(8.92)2( 222s m p p g a =-?=-- =γ γ υ
) /(9.1)/(0019.085.104 )015.0(32 22s L s m A Q ==??= =πυ
5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h =20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关 系式为 2211v A v A = 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[) (22 1 2212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0) )15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3 /s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。
冶金传输原理试题1
1.牛顿黏性定律的物理意义说明流体所产生的黏性力的大小与流体的 （）和（）成正比，并与流体的黏性有关。 2.（）以流场中某一空间点作研究对象，分析该点以及该点与其他 点之间物理量随（）的变化过程来研究流体运动情况的。 3.按照流体流速、压力、密度等有关参数是否随时间而变化，可以将流体分为 （）和（）。 4.流体密度的倒数称为流体的（）；气体重度γ与密度ρ的关系为 （）。 5.流体包括液体和气体，流体具有流动性、（）和（）。 6.超出大气压力的那部分压力称之为相对压力，一般测压仪表都是测定相对压 力的，则又称为（），当相对压力为负值时称为负压，其差值的绝对值称为（），而（）是以绝对真空作零压而计算的。7.实际流体的动量平衡微分方程，又称纳维尔－斯托克斯方程，是（） 定律，即动量守恒定律在流体流动现象中的应用，当 ＝0时，可简化为理想流体的动量平衡方程，亦称（）方程；理想流体微小流束单位质量流体的伯努利方程可写成（）＝常数； 质量守恒定律在流体力学中的具体表现形式为（）方程。 8.水平圆管层流条件下，截面平均流速为管中心流速的（）。 9.（）以流场中某一空间点作研究对象，分析该点以及该点与其他 点之间物理量随（）的变化过程来研究流体运动情况的。10.雷诺准数的定义式或表达式Re＝（）或（），其物理意义 反映了流体流动过程中（）的相对大小。 11.流态化现象中，随流体流速由小到大的变化，床层出现三个不同阶段，即 （）阶段、（）阶段和（）阶段。 12.流体流动时，由于外部条件不同，其流动阻力与能量损失可分为局部阻力损 失和沿程阻力损失两种形式，沿程阻力损失也称作（）损失。 13.压缩性气体流动能量转换关系具有显著特点，当流速增大，流体（） 减少时，会引起温度相应地降低。 14.作用在流体上的力可分为两大类：（）、质量力或体积力。 15.准数是指几个有内在联系的物理量按无量纲条件组合起来的数群，它既反映 所含物理量之间的内在联系，又能说明某一现象或过程的（）。
焊接课后答案及名词解释
焊接课后答案及名词解 释 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
1.试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别 熔化焊接：使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒 针焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连理处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。 粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，一般来讲没有原子的相互渗透或扩散。 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件 从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施： 1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 3.焊条的工艺性能包括哪些方面（详见：焊接冶金学（基本原理）p84） 焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等 4.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感（详见：焊接冶金学（基本原理）p94） 由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。所以，低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感。 5.焊剂的作用有哪些 隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。 6.能实现焊接的能源大致哪几种它们各自的特点是什么 见课本p3 ：热源种类 7.焊接电弧加热区的特点及其热分布（详见：焊接冶金学（基本原理）p4） 热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区； 1)活性斑点区活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能； 2)加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。 8.什么是焊接，其物理本质是什么 焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。 物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性） 2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。 9，焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同P8 （1）原材料不同：普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等；而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等。（2）反应条件不同：普通化学冶金是对金属熔炼加工过程，是在放牧特定的炉中进行的；而焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当于高炉。 10.为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度（详见：焊接冶金学（基本原理） p34） 电弧焊时熔化金属的含氮量高于溶解度的主要原因在于：1）电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；2）电弧中的氮离子可在阴极溶解；3）在氧化性电弧气氛中形成NO，遇到温度较低的液态金属它分解为N和O，N迅速溶于金属。
冶金传输原理【周俐】第一章课后习题及解答
冶传第一章习题答案 1-1如图，质量为1.18×102㎏的平板尺寸为b×b=67×67㎝2，在厚δ=1.3 ㎜的油膜支承下以u=0.18m/s 匀速下滑，问油的粘度系数为多少？ 解：如图所示： 2324 sin 5 1.18109.81 1.310sin 137.16/6767100.18 F u A F mg mg N s m Au μδ θθδ μ--==??? ??∴= =??? 1-2一平板在距另一平板2㎜处以0.61m/s 的速度平行移动，板间流 体粘度为 2.0×10-3N·s/m 2,稳定条件下粘性动量通量为多少？粘性力又是多少？两者方向如何？以图示之。 解：粘性动量通量τ与粘性切应力'τ大小相等 τ='τ= 31230.61 2.010 6.110/210 F u N m A d μ---==??=??
1-3圆管中层流速分布式为)1(22 R r u u m x -=求切应力在r 方向上的分布， 并将流速和切应力以图示之。 解：2222x m m du F r r u u A dr R R τμμμ= ==-= 1-4 221/0.007/T m cm s ρν=＝，的水在水平板上流动，速度分布为 33(/)x u y y m s =-求： （1） 在1x x =处板面上的切应力； （2） 在11x x y mm == ，处于x 方向有动量通量存在吗？若有，试 计算其值。 （3） 在11x x y mm == ，处的粘性动量通量。 'τ τ 快板 慢板 快流层 u
解：（1） 2) 40 32 (330.0071010003 2.110/y x y du F y A dy N m τρυρυ=-=-= ==-=???=? （2）3 310310/0x y u m s --=?≠ ∴在x=x 1,y=1mm 处于x 方向有动量通量存在 232321000(310)9.010/x x p x Au tu mv u N m ρτρ--???= ==??=? （3）粘性动量通量 433 '210 10000.007103 2.110/x y F A du N m dy ρυτ---===???=? 1-5如上题，求x=x 1,y=1m 处两种动量通量，并与上题相比较。 解：当x=x 1,y=1m 时， 动量通量 232321000(311) 4.010/p x u N m τρ==??-=? 粘性动量通量 '42 1 10000.00710(33)0/x y du F N m A dy τρυ-====???-= 1-6在间距为3㎝的平行板正中有一极薄平板以3.0m/s 的速度移动，两间隙间为两种不同粘性的流体，其中一流体的粘度为另一流体粘度的两倍，已测知极薄平板上、下两面切应力之和为44.1N/㎡，在层流及速度线性分布条件下，求流体的动力粘度。 解：设一流体粘度为1μ，另一流体粘度为2μ，且212μμ= 由题意可知 21 44.1u u y y μμ+= 又3/u m s =,232 10m y -=?