材料成形原理试卷(3)

1 试题 一、填空题 1、液体原子的分布特征为 长程 无序、短程 有序。实际液态金属存在着能量、结构 和成分三种起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由 结构 起伏提供，临界生核功由 能量 起伏提供。 2、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 。非均质形核过程，晶体与杂质基底的润湿角越小，非均质形核率越 大 ；硫等杂质元素降低Fe液表面张力，所以 增大 凝固热裂纹倾向。 3、合金的液相线温度TL及固相线温度TS之差越大，其浇注过程的充型能力越 差 ，凝固过程越倾

向于体积凝固方式，缩松形成倾向越 大 ，热裂倾向越 大 。 4、晶体连续生长速度与动力学过冷度ΔTk成 正 比关系。过冷度较小时，晶体台阶方式生长速度

比连续生长的 小 ，过冷度很大时，两者速度相等．．。 5、根据“成分过冷”的判据，固液界面处的温度梯度GL越 小 ，合金原始成分C0越 大 ，平衡分

配系数K0（K0<1情况下）越 小 ，则成分过冷倾向越大。 6、对于气体在金属中溶解为吸热反应的情况，气体的溶解度随温度 降低 而降低。氢在Fe液中溶解度随熔滴过渡频率的增大而 降低 ，随焊接气氛氧化性的 增强 而降低。 7、根据熔渣粘度随温度变化速率，可将焊接熔渣分为“长渣”与“短渣”。“ 长 渣”是指随温度升高而粘度下降速度缓慢的熔渣。碱性渣为“ 短 渣”，含SiO2多的酸性渣为“ 长 渣”。

8、熔炼钢时，根据脱磷反应原理，提高脱磷效率的原则是希望 低 温、 高 碱度、 强 氧化性（FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。 9、影响钢焊缝冷裂纹的三大主要因素是 拘束应力状态 、 氢的含量及分布 以及钢的淬硬倾向 。 10、铸件产生集中性缩孔及分散性缩松的根本原因是金属的液态收缩和凝固收缩之和 大 于固态收缩，对产生集中性缩孔倾向大的合金，通常采用“顺序 凝固”的工艺原则。 1．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 大 ，就润湿，润湿角 为锐角 ；而两种物质原子间的结合力 小 ， 就不润湿，润湿角 为钝角 。 2．铸件的凝固方式可以分为 逐层凝固 、 中间凝固 和 体积凝固 三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是： 凝固温度区间 和 界面前沿的温度梯度 。 3．Jakson因子a可以作为固-液界面微观结构的判据，凡a≤2的晶体，其生长界面为 粗糙 ，凡a＞5的晶体，其生长界面为 光滑 。 4．在固相无扩散，液相无对流只有有限扩散的条件下，晶体生长速度越 快 、 平衡分配系数越 小 、液相中溶质扩散系数越 慢 ，越 容易 形成成分过冷。 5．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，当 两者相等 时，处于平衡状态

3、通常，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

4、焊接热输入功率一定时，焊接速度越快，相同温度等温线椭圆的长、短轴相差越 大 ，焊缝凝固时晶体以对向生长的倾向越 大 ，焊缝中心低熔点物质偏析程度越 严重 ，焊缝的凝固裂纹形成倾向越 大 。

5、非均质形核过程，晶体与杂质基底的润湿角越小，非均质形核功ΔG越 小 ，形核率越 大 ；非均质形核临界半径与均质形核的关系为 相等 。

6、细化铸件宏观凝固组织的措施有 合理地控制浇注工艺和冷却条件 、 孕育处理 、 动力学细化 等三个方面。

7、共晶组织生长中，共晶两相通过原子的 横 向扩散不断排走界面前沿积累的溶质，且又互相提 2

供生长所需的组元，彼此合作，并排地快速向前生长，这种共晶生长方式称为 共生 生长。 8、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 ，随温度 下降 而降低。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的 增强 而降低。

9、在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性 更强 。实际焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的 低 。

10、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。 3. 对于溶质平衡分配系数K0＜1时，K0 越小，最终凝固组织的成分偏析越 严重 。因此，常将∣1- K0∣称为 偏析系数 。 5．金属（合金）凝固过程中由热扩散控制的过冷被称为 热过冷 。 6．孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 生核过程 ，而变质则主要改变 晶体的生长机理 。 7．对于晶内偏析，生产上常采用 退火热处理 方法消除。 8．液态金属（合金）凝固的驱动力由 过冷度 提供，而凝固时的形核方式有 均质形核 和 非均质形核 两种。 9．铸件的宏观凝固组织通常包括 激冷晶区 、 柱状晶区 和 内部等轴晶区 三个典型晶区。 10.铸造合金从浇注温度冷却到室温一般要经历 液态收缩 、 凝固收缩 和 固态收缩 三个收缩阶段。 11.铸件形成缩孔和缩松的基本原因，是金属（合金）的 液态收缩 收缩和 凝固收缩 收缩之和大于 固态 收缩。 12.熔渣对于焊接、合金熔炼过程起着积极作用。主要作用有：机械保护 作用、 冶金处理 作用和 改善成形工艺性能 作用。 13、塑性成形中的三种摩擦状态分别是： 干摩擦 、 边界摩擦 、 流体摩擦 。 14、对数应变的特点是具有真实性、可靠性和 可加性 。性质是： 叠加性 和 可比性 。 15、就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性 提高 。 16、钢冷挤压前，需要对坯料表面进行 磷化皂化 润滑处理。 1、产生“成分过冷”的二个条件是 和 。 2、焊接或铸造过程中，在 固相线温度 附近出现的裂纹称为 热裂纹 ，而在 室温 附近出现的裂纹称为 冷裂纹。 3、为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 2、液态金属的流动性主要由 成分 、 温度 、 杂质含量 和 物理性质 等决定。 5、铸件凝固过程中采用 振动 、 搅拌 和 旋转铸型 等物理方法实现动态结晶，可以有效地细化晶粒组织。 9、塑性变形时不产生硬化的材料叫做 理想塑性材料 。 10、韧性金属材料屈服时， Mises 准则较符合实际的。 11、硫元素的存在使得碳钢易于产生 热脆 。 12、应力状态中的 压 应力，能充分发挥材料的塑性。 11、平面应变时，其平均正应力ｍ 等于 中间主应力２。 12、钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 降低 。 13、材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过 １００％ 的现象叫 超塑性 。 14、材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为１＝０.1，第二次的真实应变为２＝0.25，则总的真实应变＝ 0.35 。 15、固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性 。 2、影响液态金属界面张力的因素主要有 原子间结合力 、 温度 和 合金元素或微量杂质元素 和 溶质元素的自由价电子数目 3、纯金属凝固过程中晶体的宏观长大方式可分为 平面生长 和 树枝晶生长 两种， 3

其主要取决于界面前沿液相中的 温度分布 。 9、4．铸件中的成分偏析按范围大小可分为 微观偏析 和 宏观偏析 二大类。微观偏析按位置不同可分为： 晶内偏析 和 晶界偏析 ，晶内偏析通常用均匀化退火消除，晶界偏析也通过均匀化退火来消除，但对于氧化物和硫化物引起的晶界偏析，即使通过均匀化退火也无法消除，必须从减少合金中的氧和硫的含量入手。 15、塑性指标的常用测量方法 拉伸试验法、镦粗实验法 。 16、弹性变形机理 原子间距的变化； 塑性变形机理 位错运动为主。 17、金属塑性指标有：延伸率，断面收缩率，扭转转数，冲击韧性。 18、真实应变是用 表示的变形，反映了工件的真实变形程度，即 ，工程应变（或名义应变）用绝对变形量与工件原始尺寸的比来表示，即 。两者关系为 。 19、两向应力状态的米赛斯屈服轨迹在应力主空间为 平面应力状态 。 20、物体的变形分为两部分：1） 形状变形 , 2) 体积变形 。其中，引起 体积 变化与应力球张量有关，引起 形状 变化与应力偏张量有关。 21、液态金属凝固过程中的液体流动主要包括 自然对流 和 强迫对流 。 22、利用溶质的 正常 偏析现象，可以对金属进行精炼提纯。“区熔法”就是利用这种偏析的规律发展起来的。 23、稳定温度场通常是指不随 时间 而变的温度场。 24、熔渣对液态金属的氧化形式可分为 扩散氧化 与 置换氧化 两种。 25、铸件在凝固过程中，除纯金属和共晶合金外，断面上一般都存在三个凝固区域，即 固相区 、固液两相区 和 液相区 。 26、内应力按其产生的原因可分为 热应力 、 相变应力 和 机械应力 三种。

二、判断题 1、成分确定的合金，其铸件断面固液两相区的宽度取决于铸件断面温度梯度[ √ ]。 2、“固相无扩散，液相仅有有限扩散”及“液相部分混合（有对流作用）”的两种溶质再分配情况下，进入稳定阶段的固相成分均为C0 [ × ]。

3、在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性大。因此，焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的高[ × ]。 4、非小晶面一非小晶面共生共晶的片层距λ随长大速度R的增大而减小[√ ]。 5、凡Jakson因子a≤2物质的晶体为光滑界面，因此，此类物质在凝固过程中不可能产生胞状晶及树枝晶[× ]。 6、炼钢过程中，氧化脱碳处理主要是降低碳含量，但是会增加钢液的有害气体及夹杂物[ × ]。 7、温度升高，分配常数L值减小，FeO更容易向金属中分配。因此，焊接时渣中的FeO主要是在熔滴阶段和熔池前部高温区向液态金属中过渡的。在熔池尾部，随着温度的下降，液态金属中过饱和的氧化铁会向熔渣中扩散[√ ]。 8、圆柱形零件由于断面均匀，所以凝固以后冷却到室温不会产生热应力[× ]。 9、成分偏析及析出性气孔的形成过程，均与成分再分配有关[ √ ]。 10、焊前预热、焊后后热的根本作用在于，通过减小冷却速度而降低淬硬组织形成倾向，从而达到消除冷裂的目的[ × ]。 是为了减少扩散氢含量同时可减小残余应力，韧化热影响区和焊缝组织。 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。 （ × ）。μ=0.5-0.577 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（ 大于 ） 3. 静水压力的增加，对提高材料的塑性没有影响。 （ 错 ） 4. 在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料。 （ 错 ） 5. 塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线。 （ 对 ） 1. 大多数金属和合金的液态表面张力随温度的升高而增大。 （ 对 ） 1、液态金属的流动性越强，其充型能力越好。 （ 对 ）