材料成型原理试卷答案(第一组：1-11号)

材料成型原理试题答案

一、名词解释

1、快速凝固：指在比常规冷却速度快得多的条件下，合金以极快的冷却速度急

冷或深过冷，从液态转变为固态的过程。

2、焊接热循环：指在焊接过程中热源沿焊件的某一方向移动，焊件上热源热量

所及的任一点的温度都要经历由低到高的升温阶段，达到峰值后又经历由高到低的降温阶段，这个过程就称为焊件热循环。

3、定向凝固原则：采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由

远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固

4、偏析：铸件凝固后，从微观晶粒内部到宏观上各部位，化学成分都是不均匀

的这种现象称为偏析。

5、冷裂纹: 焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。

6、均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核

的过程，亦称“自发形核” 。

7、融化潜热:在熔点温度的固态变为佟温度的液态时,金属要吸收的大量的热量.

8、表面张力:表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。表面张力是

由于物体在表面上的质点受力不均匀所致。

9、液态成形：是将液化的金属或合金在重力或其他力的作用下注入铸型的型腔

中，待其冷却凝固后获得与型腔形状相似的铸件的一种成型方法。

10、机械应力：铸件冷却到弹性状态后，由于收缩受到外界的机械阻碍而产

生的。

二、简答题

1、简述提高金属塑性的主要途径。

答：一、提高材料的成分和组织的均匀性

二、合理选择变形温度和变形速度

三、选择三向受压较强的变形方式

四、减少变形的不均匀性

2、焊接过程中对焊接区金属的保护方法

（1）气保护例如co

气体保护焊，效率高易实现成本低但是焊接缺陷大;

2

（2）渣保护例如埋弧焊，特点是高效可焊接厚板;

（3）渣气联合保护例如手工电弧焊;

（4）真空保护电子束焊接可以焊接非常厚的板材，而且焊接缺陷小，但是价格昂贵.

3、请指出铸件宏观组织控制的措施。

答：（1）合理控制热力学条件；通过降低浇注温度，合理设计浇注工艺和控制冷却条件，并且调整好铸型性质，可以保证等轴晶的生长与细化；

（2）加入生核剂；直接加入作为外加晶核的生核剂、化合作用生成的非均质晶核的生核剂或者含过冷元素的生核剂，可以增加形核率；抑制晶粒生长，促进晶粒细化；

（3）动态晶粒细化；强化液相的流动可以促进游散晶的产生，通过振动，搅拌或旋转等方法可以促进晶粒脱落、破碎、游离和增殖，缩小或消除柱状晶，细化等轴晶。

4、常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？

答：（1）氧化物夹杂。主要降低焊缝金属的韧性。

（2）氮化物夹杂。在时效过程中以针状分布在晶粒上或穿过晶界，使焊缝金属的塑性、韧性急剧下降。

（3）硫化物夹杂。硫从过饱和固溶体中析出，形成硫化物夹杂，以MnS和FeS形式存在于焊缝中。FeS沿晶界析出与FeO形成低熔点共晶，增加热裂纹生成的敏感性。

5、常见的金属的成型缺陷有哪些？

答:1、内应力和变形 2、裂纹 3、气孔和夹杂 4、缩松和缩孔 5、化学成分不均匀性（偏析） 6、机械缺陷（起皱和折叠）

四、应用题

1、气体在铸件中有哪三种存在形态，气体对铸件的质量和铸造性能各有何影响？试分析析出性气孔的形成机理和防止措施。

答：固溶体、化合物、气态。气体对铸件的质量有着很多影响，会形成气孔，减少金属铸件的有效承载面积，还会造成局部应力集中，成为铸件断裂的裂纹源，使金属铸件的强度下降和抗疲劳能力降低。气体还会影响液态金属的充型能力，从而影响铸件的铸造性能；

析出性气孔的形成机理：结晶前沿，特别是枝晶间的气体溶质聚集区中的气体含量超过其饱和含量，被枝晶封闭的液相内则具有更大的过饱和析出压力，而液-固界面出的气体含量最高，并且存在其他溶质的偏析及非金属夹杂物，当枝晶间产生凝固收缩时，该处极易析出气泡，且气泡很难排除，从而保留下来形成气孔。

防止措施：1）消除气体来源2）金属熔炼时控制熔炼温度勿使其过高或采用真空熔炼，可降低液态金属的含气量3）对液态金属进行除气处理4）组织液态金属内气体的析出。

2、思考并分析定向凝固所需满足的两个条件,以及方法。

答:1、凝固过程中固液界面保持平面，在界面前够高的温度梯度，并且使此温度梯度与柱状晶的生长速率的比值足够大。

2、未凝固的液体有足够大的过冷度，绝对避免型壁形核，以防在型壁上形成的晶体脱落而形成等轴晶或等周静核心。

发热保温材料法功率降低法快速定向凝固法液态金属凝固法电渣重熔法。

3、某理想塑性材料，其屈服应力为100N/mm 2 ，某点的应力状态为

ij =

求其主应力，并将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中，并判断该点处于什么状态（弹性/塑性）。（应力单位 N/mm 2） 。{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：（σ-9）（σ2-6σ+6）=0）}

。

4 2 3

2 6 1

3 1 5

X Y

答案：

32

1231223321230

15

6060

54

1560540

933x y z x yx y zy

z xz xy y yz z zx x I I I I I I I σσσσσσστστσττστστσσσσσσσ---==++=-=++==-=-+-====-得出：解得：

， 26.7/100s N mm σσ=<=

因此,该点处于弹性状态。