河北工程大学材料成型理论基础试题B
河北工程大学材料成型理论基础试题B
河北工程大学材料成型理论基础试题B的敏感性、易成形。
2.已知应力状态试求：5000136063ij σ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦1) 若已满足Mises 屈服准则，此材料的屈服应力σs =？2) 主应变增量之比，即123::?d d d εεε=1)解：由Mises 屈服准则，得σs =17.32MPa2)解：123123'''12312315,25,375;15,5,5;(1)10,0,10;::1:0:1(2)I I I d d d σσσσσσεεε⎧⎫===-⎪⎪===-⎨⎬⎪⎪===-⎩⎭⇒=-3.试根据Mises 屈服准则判别下面两个应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态。
-0.5 0 0 0 -5 0 0 0 -4S ijaS S σσσσ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (MPa)，-0.8 0 0 3 -0.8 0 0 0 -0.2S ijb S S σσσσ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦(MPa)。
答：根据Mises 屈服准则：()()()22221223312S σσσσσσσ-+-+-= (1)()()()222222220.555440.533.52S S S S S σσσσσ-++-++-+=>，该状态不存在；（2）()()()222222220.80.80.80.20.20.50.722S S S S S σσσσσ-++-++-+=<，处于弹性状态。
…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………四、计算题（2题，共18分）1. 已知塑性状态下某质点的应力张量为-50 0 00 -150 05 0 -350ij σ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（MPa ），应变分量d εij = 0.1δ （δ 为一无限小）。
试求应变增量的其余分量。
（共10分）解：由levy-mises 方程可知()12x x y z d εd εσσσσ⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦，得 ()10.1501503502d εδσ⎡⎤=----⎢⎥⎣⎦，由此可解得，0.1200d εδσ= 所以其余分量为：()()10.11150503500.02522002y y x z d εd εσσσδδσ⎡⎤⎡⎤=-+=----=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦； ()()10.11350501500.12522002z z x y d εd εσσσδδσ⎡⎤⎡⎤=-+=----=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦；302xy yx xy d εd γd γτσ===；330.135********zx xz zx d εd γd γτδδσ===⨯⨯=；302yz zy yz d εd γd γτσ===；2. 2.试判断下列应变场能否存在。
河北工程大学材料成型理论基础试题A
…………密…………封…………线…………内…………请…………不…………要…………答…………题…………河北工程大学2009~2010 学年第2 学期期末考试试卷（A）卷一、填空题（每空1分，共30分）1.液体原子的分布特征为长程无序、短程有序，即液态金属原子团的结构更类似于固态金属。
2.铸件的凝固方式可以分为逐层凝固、体积凝固和中间凝固三种不同形式。
3.金属结晶形核时，系统自由能变化△G由两部分组成，其中相变驱动力为体积自由能的降低，相变阻力为表面能的升高。
4.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同形态的晶区。
5.对于气体在金属中溶解为吸热反应的，气体的溶解度随该气体分压的增高而增大。
氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的增强而降低。
6.熔渣对于焊接、合金熔炼过程起的积极作用有：机械保护作用、冶金处理作用和改善成形工艺性能作用。
7.在一个由金属、金属氧化物、和氧化性气体组成的体系中，若金属氧化物的分解压为PO2，氧的实际分压为{PO2}。
则，当 {PO2}>PO2时，金属被氧化，当 {PO2}< PO2时，金属被还原。
8.通常，人们根据变形中金属流动的特点把塑性成形工艺分为两大类：体积成形和板料成形。
9.金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移，扩散蠕变。
10.塑性加工可以按照加工温度分成热加工和冷加工。
热加工是指在再结晶温度以上进行的塑性加工。
11.根据超塑性变形的特点，超塑性可分为细晶超塑性和相变超塑性两大类。
12.应变张量存在三个应变张量不变量I1、I2、I3，且对于塑性变形，由体积不变条件，I1 = 013.残余应力分为三类：第一类残余应力存在于变形体各区域之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间；第三类残余应力存在于晶粒内部。
14.根据塑性成形中坯料与工具表面之间的润滑状态的不同，摩擦可分为三类，即干摩擦、边界摩擦和流体摩擦，由此还可以派生出混合型摩擦。
河北工程大学材料成型理论基础练习题第2章
第2章 凝固温度场一、填空题1、铸件的凝固方式可以分为 逐层凝固 、 体积凝固 和 中间凝固 三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是:合金凝固温度区间 和 温度梯度 。
2、合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越 差 ，铸件越容易呈 体积（或糊状） 凝固方式，形成 缩松 凝固缺陷倾向越大，凝固热裂纹倾向越 大 。
3、“平方根定律”公式为 22K ξτ= ，写出公式中三个符号所代表的含义 τ：凝固时间 、ζ：凝固层厚度 、 K:凝固系数4、采用相同的焊接规范在不同厚度的试板表面堆焊，随着板厚的增加，焊件的最高加热温度 降低 ，熔池的体积 减小 ，冷却速度 加快 。
5、当电弧功率一定时，增大焊接速度，相同温度等温线椭圆所包围的范围 显著减小 ，椭圆的 长轴 被拉长；当焊接速度一定时，增大电弧功率，相同等温线椭圆所包围的面积 增大 ，而椭圆的形态 变化不大 。
二、选择题，下面各题的选项中，哪一个是错误的： 21、在推导半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时进行了如下简化：（1）热量沿着铸件与铸型的接触界面的法线方向一维热传导；（2）铸件与铸型内部的温度始终为均温；（3）不考虑凝固过程中结晶潜热的释放；（4）不考虑铸件与铸型界面热阻。
2、使用半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时： 1（1）铸件一侧的温度梯度始终高于铸型中的温度梯度；（2）铸件与铸型的蓄热系数始终不变；（3）铸件与铸型的接触界面的温度始终不变；（4）铸件向铸型一侧的散热速率逐渐降低。
3、对于无限大平板铸件的凝固时间计算： 1（1）没考虑铸件与铸型接触界面的热阻；（2）考虑了铸件凝固潜热的释放；（3）凝固时间是指从浇注开始至铸件凝固完毕所需要的时间；（4）凝固层厚度取铸件板厚的一半。
三、简答题1、比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短。
解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A 球<A 块<A 板<A 杆 根据 K R =τ 与 11A V R =，所以凝固时间依次为： t 球>t 块>t 板>t 杆。
工程材料及成型技术基础考试题目
（2）过共析钢的淬火温度为Ac1+（30-50）℃。淬火后的组织为均匀细小的马氏体和粒状二次渗碳体，有利于增加钢的硬度和耐磨性。如果加热温度过高，则二次渗碳体将全部溶入奥氏体，使马氏体转变温度降低，淬火组织中残余奥氏体增多，而粒状渗碳体减少，使钢的硬度和耐磨性降低，并增加变形和开裂的倾向。
3、面缺陷：是指三维空间中在一维方向上尺寸很小，另外两维方向上尺寸很大的缺陷。常见的面缺陷是金属中的晶界、亚晶界。
4、相：所谓相是指合金中具有相同的物理、化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开的物理部分。
5、同素异构转变：同种金属体材料中，不同类型晶体结构之间的转变称为同素异构转变。
6、匀晶相图：两组元在液态和固态中均为无限互溶最后形成单相固溶体的相图称为匀晶相图。如Cu—Au、Au—Ag、Fe—Cr和W—Mo等合金系相图都是匀晶相图。（L→α）
1—单介质淬火法
2—双介质淬火法
3—马氏体分级淬火方法
4—贝氏体等温淬火法
4、铸铁壁之间避免锐角连接不合理合理5、铸件壁或筋的连接形式
6、尽量避免锥面或斜面结构
10、热处理：是金属材料在固态下，通过适当的方式进行加热、保温和冷却，改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法，也称之为金属材料的改性处理。
11、退火：是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却），获得接近于平衡组织的热处理工艺。
12、正火：正火是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（共析钢和过共析钢）以上30~50℃，保温适当时间后在静止空气中冷却的热处理工艺。
最新河北工程大学材料成型理论基础练习题第9章
第9章液态金属的净化与精炼一、填空题1、钢液的沉淀脱氧是将脱氧剂直接加入液态金属中与[FeO]起作用，其脱氧产物析出转入熔渣的一种脱氧方式。
这种脱氧方式的优点是脱氧速度快，脱氧彻底，其缺点是脱氧产物难以彻底清除。
2、脱氧产物的酸碱性质应与熔渣的相反，以利于熔渣吸收并中和脱氧产物，因此酸性焊条可采用Mn 作为脱氧元素而不适宜采用Si进行脱氧。
3、常规熔炼钢水的脱碳反应，工艺方法上常采用如吹氧或加Fe的高价氧化物（如铁矿石、锈蚀严重的铁屑等），利用其与[Fe]反应所生成的 CO 气泡(同时生成[FeO])，随气泡析出过程降低钢液中有害气体及夹杂物的含量，其主要目的是净化钢液。
4、为提高钢液熔渣（扩散）脱磷的效果，希望大量的低粘度碱性渣，同时渣中含有高浓度的（FeO ），即强氧化性渣，且在较低温度下进行。
5、FeO在熔渣及钢液中的分配常数L随温度升高而减小，焊接时FeO在熔滴阶段和熔池前部高温区容易向钢液中过渡；酸性氧化物使熔渣中FeO活度减小，因此酸性渣有利于熔渣中脱氧元素的扩散脱氧。
6、炼钢过程熔渣（扩散）脱硫的反应式为（CaO）＋（FeS）→（CaS）＋（FeO），且为吸热反应。
那么，如何控制下列因素，以提高脱硫效果和速率？（1）温度：较高温度（2）熔渣性质（酸碱性）：碱性（3）熔渣粘度：降低（4）熔渣氧化或还原性：还原性二、简答题1、沉淀脱氧及其优、缺点沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧元素直接和熔池中的[FeO]反应，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并转入熔渣中的脱氧方式。
优点：脱氧速度快，脱氧彻底。
缺点：脱氧产物不能清除时易形成夹杂。
2、简述扩散脱氧的原理。
说明熔渣碱度对扩散脱氧的影响？答：在液态金属与熔渣的界面上进行的，以分配定律为理论基础：L=[FeO]/(FeO) 通过减少熔渣中的(FeO)含量使金属液中的[FeO]向熔渣中扩散，从而脱去金属中的氧的方法。
酸性渣中的酸性氧化物与FeO生成复合物使其活度减小，而有利于液态金属的氧向熔渣扩散，因此脱氧能力强，相反碱性渣中FeO的活度大，扩散脱氧的能力小。
河北工程大学材料成型理论基础练习题第1章
第1章液态金属的结构与性质一、填空题1.液体原子的分布特征为 远程 无序、 近程有序，即液态金属原子团的结构更类似于 固体 。
2.实际液态金属内部存在 能量 起伏、 结构 起伏和 成分 起伏 。
3．偶分布函数g(r) 的物理意义是距某 参考粒子 r 处找到另一个粒子的 几率 ，换言之，表示离开参考原子（处于坐标原点r=0）距离为r 位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。
4．下图中偶分布函数g(r)，液体g(r)为c图，晶态固体g(r)为a图，气体g(r)为b图。
（a）（b）（c）5.物质表面张力的大小与其内部质点间结合力大小成 正比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成 反比。
衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小，润湿角θ越小，说明界面能越 小 。
6.界面张力的大小可以用润湿角来衡量，两种物质原子间的结合力 越大 ，就润湿，润湿角 越小；而两种物质原子间的结合力 越小 ，就不润湿，润湿角 越大 。
7．液体的原子之间结合力（或原子间结合能U） 越大 ，则内摩擦阻力越大，粘度也就 越高 。
液体粘度η随原子间结合能U按指数关系增加，即（公式）： 。
8.粘度随原子间距δ增大 而降低，随温度T升高 而下降，合金元素的加入若产生负的混合热H m 则会使合金液的粘度 上升 ，通常，表面活性元素使液体粘度降低。
9.钢液中的MnO，当钢液的温度为1550℃时，，，，对于r=0.0001m的球形杂质，其上浮速度是多少？0.0071m/s10.影响液态金属充型能力的因素可归纳为 金属性质 、 铸型性质 、 浇注条件 、 铸件结构 四个方面的因素。
11.铸件的浇注系统静压头 H越高，液态金属密度ρ1及比热C1、合金的结晶潜热ΔH越大 ，浇注温度T浇、铸型温度T型越高，充型能力越强。
12.设凝固后期枝晶间液体相互隔绝，液膜两侧晶粒的拉应力为1.5×103Mpa，液膜厚度为1.1×10-6mm，根据液膜理论计算产生热裂的液态金属临界表面张力= 0.825 N/m。
河北工程大学材料成型理论基础练习题第11章
第11章凝固缺陷及控制一、填空题1、铸造应力按产生的原因分为：热应力、相变应力、机械阻碍应力。
2、液膜理论认为，液膜是产生热裂纹的根本原因，而收缩受阻是产生热裂纹的必要条件。
3.微观偏析的两种主要类型为晶内偏析与晶界偏析，宏观偏析按由凝固断面表面到内部的成分分布，有正常偏析与逆偏析两类。
4. 夹杂物的形状越近似球状，对金属基体力学性能的影响越小；夹杂物越细小而分散，且分布在晶内，其危害越小。
5. 存在于铸件中的气体主要有固溶体、化合物、气态三种状态。
6. 根据被焊钢种和结构的不同，冷裂纹可分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹三种。
7. 金属中的气孔按气体来源不同可分为析出性气孔、反应性气孔和侵入性气孔。
8. 对于圆柱形铸件，凝固后冷却到室温时，内部存在残余拉应力，外部存在残余压应力。
9. 钢材产生焊接冷裂纹的主要因素有钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态、熔敷金属中扩散氢的含量。
10、缩孔及缩松形成的根本原因是凝固阶段的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。
逐层凝固特性的合金，容易产生缩孔。
11、液态金属从浇注温度冷却到常温要经历三个阶段：液态收缩阶段、凝固收缩阶段和固态收缩阶段。
二简答题1、一般低合金钢焊接，延迟裂纹的出现主要与哪些因素有关？为什么具有延迟现象？采取何种冶金措施加以防止？1）影响延迟裂纹产生的因素：材料的淬硬倾向，焊接接头的应力状态，熔敷金属中扩散氢的含量。
2）具有延迟现象的原因：氢在金属中的扩散过程中，遇到显微缺陷而聚集，聚集后原子结合为分子形成一定的应力。
在应力作用下，显微缺陷处出现微裂纹，氢在进一步扩散又使微裂纹扩展为裂纹。
由于氢的扩散、聚集并达到临界浓度都需要时间，这样形成的裂纹都具有延迟特性。
3）冶金措施：改进母材的化学成分；严格控制氢的来源；适当提高焊缝金属的韧性；选用低氢的焊接材料和焊接方法。
2、根据图示延迟裂纹时间与应力的关系，请回答1)σUC称为：上临界应力值2)σLC称为：下临界应力值3)若σ<σLC，则：不论恒载多久，试件都不会断裂。
材料成型及工艺基础考试题含答案资料
《材料成形技术基础》考试样题答题页（本卷共10页）三、填空（每空0.5分，共26分）1.( ) ( ) ( )2.( )3.( ) ( )4.( )5.( )( )6.( ) ( )7.( ) ( )8.( ) ( )9.( ) 10.( )11.( )12.( ) ( ) 13.( ) ( )14.( )15.( ) 16.( ) ( )17.( ) ( ) 18.( )19.( )20.( ) ( ) 21.( ) ( )22.( )23.( ) 24.( )25.( ) ( )26.( )( )27.( ) ( )28.( ) 29.( ) ( )30.( )31.( )( ) ( )32.( ) ( )四、综合题（20分）1、绘制图5的铸造工艺图（6分）修2、绘制图6的自由锻件图，并按顺序选择自由锻基本工序。
（6分）自由锻基本工序：3、请修改图7--图10的焊接结构，并写出修改原因。
图7手弧焊钢板焊接结构（2分）图8手弧焊不同厚度钢板结构（2分）修改原因：焊缝集中修改原因：不便于操作图9钢管与圆钢的电阻对焊（2分）图10管子的钎焊（2分）修改原因：修改原因：《材料成形技术基础》考试样题（本卷共10页）注：答案一律写在答题页中规定位置上，写在其它处无效。
一、判断题（16分，每空0.5分。
正确的画“O”，错误的画“×”）1．过热度相同时，结晶温度范围大的合金比结晶温度范围小的合金流动性好。
这是因为在结晶时，结晶温度范围大的合金中，尚未结晶的液态合金还有一定的流动能力。
F2．采用顺序凝固原则，可以防止铸件产生缩孔缺陷，但它也增加了造型的复杂程度，并耗费许多合金液体，同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。
T3．HT100、HT150、HT200均为普通灰口铸铁，随着牌号的提高，C、Si含量增多，以减少片状石墨的数量，增加珠光体的数量。
4．缩孔和缩松都是铸件的缺陷，在生产中消除缩孔要比消除缩松容易。
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河北工程大学 2009~2010学年第 2 学期期 末 考试试卷 （B ）卷
一、填空题（每空1分，共30分）
1.通常，人们根据变形中金属流动的特点把塑性成形工艺分为两大类：体积成形和板料成形。
2.金属热塑性变形机理主要有： 晶内滑移， 晶内孪生 ，晶界滑移，扩散蠕变。
3. 塑性加工可以按照 加工温度 分成热加工和冷加工。
4.根据超塑性变形的特点，超塑性可分为 细晶超塑性 和相变超塑性两大类。
5.应变张量存在三个应变张量不变量I 1、I 2、I 3，且对于塑性变形，由体积不变条件， I 1 = 0
6.附加应力分为三类：第一类残余应力存在于变形体各区域之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间； 第三类残余应力存在于 晶粒内部 。
7.根据塑性成形中坯料与工具表面之间的润滑状态的不同，摩擦可分为三类，即干摩擦、边界摩擦 和流体摩擦 ，由此还可以派生出混合型摩擦。
10. 在主应力空间中，通过坐标原点，并垂直于等倾线ON 的平面称为π 平面。
其方程为σ1 +σ2 +σ3 =0
11. 塑性成形过程中的摩擦是非常复杂的，目前关于摩擦机理（即摩擦产生的原因）有三种学说。
即：表面凹凸学说 、分子吸附学说 、粘附理论。
12. 金属粉末冶金的基本工艺过程的三大工序为：金属粉末的生产 、粉末的成形 、烧结。
二、判断题：（每题2分，共10分）
1. 由于物体变形后仍然是连续的，因此，在三维空间内，三个切应变分量一经确定，线
应变分量也就确定。
（T ）
2. 应力球张量和应力偏张量都可以使物体产生形状变化。
（F ）
三 问答题（每题6分，共42分）
1.写出固相无扩散、液相只有扩散情况下产身成分过冷的判据并说明成分过冷对结晶形貌的影响。
答：成分过冷判据：0
00)1(K D K C m R
G L L L -≤（2分）；随“成分过冷”程度的增大，固溶体生长方式依次发
展为：平面晶→胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（4分）。
1. 与一般的变形情况相比，超塑性效应表现有哪些特点
答：与一般的变形情况相比，超塑性效应表现为以下几个特点：大伸长率、无缩颈、低流动应力、对应变速率的敏感性、易成形。
2.已知应力状态
试求：5000
13606
3ij σ⎡⎤
⎢⎥⎢
⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣
⎦
1) 若已满足Mises 屈服准则，此材料的屈服应力σs =
2) 主应变增量之比，即123::?d d d εεε=
1)解：由Mises 屈服准则，得σs = 2)解：
123123'''
12312315,25,375;15,5,5;(1)10,0,10;::1:0:1
(2)
I I I d d d σσσσσσεεε⎧⎫===-⎪⎪===-⎨⎬⎪⎪===-⎩⎭⇒=-
3.试根据Mises 屈服准则判别下面两个应力状态使材料处于弹性状态还是处于塑性状态。
-0.5 0 0 0 -5 0 0 0 -4S ija
S S σσσσ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (MPa)，-0.8 0 0 3 -0.8 0 0 0 -0.2S ijb S S σσσσ⎡⎤⎢⎥
=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
(MPa)。
答：根据Mises 屈服准则：()()()2
2
2
2
1223312S σσσσσσσ-+-+-= (1) ()
()()2
2
2
22222
0.555440.533.52S S S S S σσσσσ-++-++-+=>，该状态不存在； （2）()
()()2
2
2
22222
0.80.80.80.20.20.50.722S S S S S
σσσσσ-++-++-+=<，处于弹性状态。
四、计算题（2题，共18分）
1. 已知塑性状态下某质点的应力张量为-50 0 00 -150 05 0 -350ij σ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
（MPa ），应变分量d εij = δ （δ 为一无限小）。
试求应变增量的其余分量。
（共10分）
解：由levy-mises 方程可知
()12x x y z d εd εσσσσ⎡⎤=
-+⎢⎥⎣⎦
，得 ()10.1501503502d εδσ
⎡⎤=
----⎢⎥⎣⎦
，由此可解得，0.1200d εδσ= 所以其余分量为：
()()10.11150503500.02522002y y x z d εd εσσσδδσ⎡⎤⎡⎤=
-+=----=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
； ()()10.11350501500.12522002z z x y d εd εσσσδδσ
⎡⎤⎡⎤=
-+=----=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
；302xy yx xy d εd γd γτσ===；330.135********zx xz zx d εd γd γτδδσ==
=⨯⨯=；302yz zy yz d ε
d γd γτσ
===；
2. 2.试判断下列应变场能否存在。
（共8分）
εx =x 2+y 2,εy =y 2, εz =0,γxy =2xy , γyz =γzx =0.
解：∵εz =γyz =γzx = 0，∴此题设条件表示平面应变状态，在xoy 坐标平面内，必须满足应变协调方程
22
222
12xy
y x x y y x γεε⎛⎫
∂∂∂=+ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭
………………① 将题设条件代入①式，可得左式＝()
2222xy
xy x y x y
γ∂∂==∂∂∂∂………………②
右式＝()()()222222
222
22111
201222y
x x y y y x
y x εε⎡⎤∂+∂⎛⎫∂∂⎢⎥+=+=+= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎢⎥⎝⎭⎣⎦
………………③ ∵②≠③，∴应变场不存在。