材料成型基本知识第四章答案解析
合工大版材料成型原理课后习题参考答案(重要习题加整理)
第二章 凝固温度场P498. 对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。
采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果？为什么？解：采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿，这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳钢差，电弧热无法及时散开的缘故；相反，采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透，这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的缘故。
9. 对于板状对接单面焊焊缝，当焊接规范一定时，经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透，分析其产生原因并提出相应工艺解决方案。
解：（1）产生原因：在焊接起始端，准稳态的温度场尚未形成，周围焊件的温度较低，电弧热不足以将焊件熔透，因此会出现一定长度的未焊透。
（2）解决办法：焊接起始段时焊接速度慢一些，对焊件进行充分预热，或焊接电流加大一些，待焊件熔透后再恢复到正常焊接规范。
生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板，在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接，之后再转移到焊件上正常焊接。
第四章 单相及多相合金的结晶 P909.何为成分过冷判据?成分过冷的大小受哪些因素的影响? 答: “成分过冷”判据为:R G L ＜NLD RLL L e K K D C m δ-+-0011当“液相只有有限扩散”时，δN =∞，0C C L =，代入上式后得R G L＜000)1(K K D C m L L -( 其中: G L — 液相中温度梯度 R — 晶体生长速度 m L — 液相线斜率 C 0 — 原始成分浓度 D L — 液相中溶质扩散系数 K 0 — 平衡分配系数K )成分过冷的大小主要受下列因素的影响:1）液相中温度梯度G L , G L 越小,越有利于成分过冷 2）晶体生长速度R , R 越大,越有利于成分过冷 3）液相线斜率m L ,m L 越大,越有利于成分过冷 4）原始成分浓度C 0, C 0越高,越有利于成分过冷 5）液相中溶质扩散系数D L, D L 越底,越有利于成分过冷6）平衡分配系数K 0 ,K 0＜1时，K 0 越 小,越有利于成分过冷；K 0＞1时，K 0越大,越有利于成分过冷。
工程材料与成形技术基础课后部分习题及答案
第一章2.图1-79为五种材料的应力-应变曲线：①45钢，②铝青铜，③35钢，④硬铝，⑤纯铜。
试问：（1）当外加应力为300MPa时，各材料处于什么状态？（2）有一用35钢制作的杆，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制作该杆，能否减少弹性变形？（3）有一用35钢制作的杆，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢制作该杆，能否减少塑性变形？答：（1）①45钢：弹性变形②铝青铜：塑性变形③35钢：屈服状态④硬铝：塑性变形⑤纯铜：断裂。
（2）不能，弹性变形与弹性模量E有关，由E=ζ/ε可以看出在同样的条件下45钢的弹性模量要大，所以不能减少弹性变形。
（3）能，当35钢处于塑性变形阶段时，45钢可能处在弹性或塑性变形之间，且无论处于何种阶段，45钢变形长度明显低于35钢，所以能减少塑性变形。
4．下列符号表示的力学性能指标的名称和含义是什么？σb 、σｓ、σ0.2、σ-1、δ、αｋ、HRC、HBS、HBW答：σｂ抗拉强度，是试样保持最大均匀塑性的极限应力。
σs屈服强度，表示材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最低应力。
σ0.2条件屈服强度，作为屈服强度的指标。
σ-1疲劳强度，材料循环次数N次后达到无穷大时仍不发生疲劳断裂的交变应力值。
δ伸长率，材料拉断后增加的变形长度与原长的比率。
HRC洛氏硬度，表示用金刚石圆锥为压头测定的硬度值。
HBS布氏硬度，表示用淬硬钢球为压头测定的硬度值。
HBW布氏硬度，表示用硬质合金为压头测定的硬度值。
8．什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高，塑性和韧性略有下降的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9．将20kg纯铜与30kg纯镍熔化后缓慢冷却到如图1-80所示温度T1，求此时：（1）两相的成分；（2）两相的重量比；（3）各相的相对重量（4）各相的重量。
材料成型 铸锻焊参考答案
第二章铸造一、思考题1. 什么叫铸造?为什么铸造在机械生产中得到广泛应用?(1)可生产形状复杂的零件2)适应性好3)成本低4)节省金属及切削加工工作量2. 铸件机械性能为何较锻件低?组织粗大，内部常存在缩孔、缩松、气孔、偏析等缺陷3. 铸造工艺图包括哪些内容?浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、、不铸的孔、槽、型芯的结构个数、芯头结构、尺寸、浇冒口等4. 典型的浇注系统由哪几部分组成?(•外浇口、直浇口、横浇口、内浇口、出气孔)冒口的作用是什么?(补缩)5. 何谓合金的流动性，（熔融金属本身的流动能力。
）影响的因素有哪些?（.合金种类、化学成分、浇注温度）合金流动性不足时，铸件容易产生哪些缺陷?（冷隔、浇不足）6. 何谓合金的收缩?（熔融金属在铸型中凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象）影响收缩的因素有哪些?（1）化学成分2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件7. 何谓铸造内应力，其分布规律如何?（厚臂处承受拉应力，薄臂处承受压应力）8. 根据组织特征划分，常用的铸铁有几种?（白口铁，灰铁，球铁，可铁）各自性能特点如何?9. 为什么说铸铁是脆性材料?（延伸率<o,5%）可锻铸铁可以锻造吗?(不)10. 铸钢的铸造性能如何?（1.钢水流动性差2.收缩大、应力裂纹缩松缩孔倾向大3.熔点高）什么场合宜使用铸钢?（受力大且形状复杂的零件）11. 生产铸铁件，（冲天炉）铸钢件（电弧炉感应电炉）和有色金属铸件（坩埚炉）所用的熔炉有哪些?12. 名词解释浇注位置：浇注时，铸件在铸型中所处的位置分型面：分开的铸型的接触面二、判断题(正确的打√，错误的打×)1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随含碳量的增多而提高。
(√)2 选择浇注位置时，应使零件的重要工作面朝上。
( ×)3. 熔模铸造不需分型面。
(√)4. 铸钢常用熔炉为电弧炉及感应电炉。
(√)5. 可锻铸铁可以进行锻造。
(×)6. 为了获得铸件内腔，不论砂型铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。
材料成型原理04答案
04答案一、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分）（正确打“√”，错误打“X”）1、在滑移线场中，当α线与β线构成右手坐标系时,则代数值最大的主应力σ1的作用线位于第一和第三象限。
（√）2、低碳钢焊接熔合区，具有明显的化学成分不均匀性，导致组织、性能不均匀，影响焊接接头的强度、韧性，是焊热影响区性能最差的区域。
（）3、焊接热循环中的冷却时间t表示从峰值冷却到100︒C的冷却时间。
100（√）4、稳定温度场通常是指温度场内各点的温度不随时间而变的温度场。
（√）5、同样体积大小相同的情况下，球状铸件的凝固时间大于块状铸件的凝固时间。
（X）6、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。
（）7、晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。
金属的塑性越好。
（√）8、滑移线就是塑性变形体内最大切应力的轨迹线。
（√）9、根据溶渣离子理论，碱性渣中自由氧离子的浓度远大于酸性渣，所以一定具有很高的氧化性。
（）10、两块等厚薄板对焊，采用从两头向中间焊接，较从中间向两头焊的横向应力小。
（X ）二、选择题：（本题共10小题，每题2分，共20分）（请选择一个你认为最好的答案）1、用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为B 。
A、解析法；B、主应力法；C、上限法；D、滑移线法；2、滑移线场理论假设材料为均匀、各向同性的理想刚塑性体，其应力应变关系用 表示。
；A 、B 、C 、D 、3、以下 工艺措施不利于解决Al-Mg 合金铸造过程中出现的“浇不足”缺陷。
A 、加大充型压；B 、预热铸型C 、提高浇注温度；D 、使用大蓄热系数的铸型；4、下图表示的是 中凝固时的温度分布曲线。
A 、厚壁砂型B 、内表面有大热阻涂料的铸型C 、厚壁金属型D 、水冷薄壁金属型5、已知两个应力张量分别为⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧0000201001070，⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧0000401001050，应力张量不变量公式为：z y x I σσσ++=1)()(2222zx yz xy x z z y y x I τττσσσσσσ+++++-=)(22223zx y zx y yz x zx yz xy z y x I τστστστττσσσ++-+=以下论述错误的是 。
材料成型基本原理课后答案解析
第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明相同点不同点液体具有自由表面；可压缩性很低具有流动性，不能承受切应力；远程无序，近程有序固体不具有流动性，可承受切应力；远程有序液体完全占据容器空间并取得容器内腔形状；具有流动性远程无序，近程有序；有自由表面；可压缩性很低气体完全无序；无自由表面；具有很高的压缩性（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。
金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。
2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。
N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。
r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。
3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。
答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。
近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。
材料成型工艺基础总复习及答案.doc
1铸件的凝固方式及其影响因素（1）逐层凝固方式2）糊状凝固方式3）中间凝固方式影响因素（1）合金的结晶温度范围：结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向丁•逐层凝固。
低碳钢近共品成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳钢、远共品成分铸铁倾向于糊状凝固。
（2）逐渐的温度梯度：在合金的结品温度范围已定时，若铸件的温度梯度山小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。
2铸造性能含义及其包括内容，充型能力含义，影响合金流动性因素（合金种类、成分、浇注条件、铸型条件）：铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力，合金的铸造性能主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等。
充型能力：液态合金充满铸熨型腔，获得形状完整轮廓淸晰的铸件的能力影响合金流动性因索1）合金的种类。
灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。
2）合金的成分。
同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。
3）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好;温度越高，合金粘度越低，阻力越小, 充型能力越强。
在保证充型能力的前提下温度应尽量低。
生产中薄琏件常采用较高温度, 厚舉•件采用较低浇注温度。
4） 1•铸型的蒂热能力越强，充型能力越差2.铸型温度越高，充型能力越好3.铸型中的气体阻碍充型3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段1.收缩。
合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。
合金的收缩过程可分为三阶段1）液态收缩2）凝固收缩3）固态收缩1）缩孔的形成形成条件，金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。
缩孔产牛的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，口得不到补偿。
缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。
2）缩松的形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域鮫宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。
一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集屮缩孔的下方。
材料成型传输原理课后答案(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。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度γ和质量体积v。
解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：∴质量体积为1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压为多少?强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT公式(2-1):解：等温压缩率KTΔV=995-1000=-5*10-6m3注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa=5*10-9Pa-1。
将V=1000cm3代入即可得到KT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平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即代入数据得η=0.967Pa.s第二章流体静力学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：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。
材料成型工艺智慧树知到答案章节测试2023年湖南科技大学
绪论单元测试1.下列不属于材料成型工艺的是（）A:铸造B:磨削C:冲压D:焊接答案:B第一章测试1.在铸造生产中，流动性较好的铸造合金（）。
A:结晶温度较低B:结晶温度较高C:结晶温度范围较大D:结晶温度范围较小答案:D2.灰口铸铁的收缩率比铸钢小，主要是因为（）。
A:析出石墨弥补收缩B:结晶范围大C:含碳量高D:浇注温度范围大答案:AC3.合金收缩是指合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。
影响合金收缩的因素有：（）A:浇注温度B:冶炼设备C:化学成分D:铸件结构和铸型条件答案:ACD4.当铸件壁厚不均匀时，使铸件按顺序凝固方式凝固可避免出现缩孔。
A:对B:错答案:A5.合金收缩是指合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。
合金从浇注温度冷却至室温的收缩过程有三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
A:错B:对答案:B第二章测试1.铝饭盒是用（）方法制成。
A:拉深B:轧制C:旋压D:挤压答案:A2.终锻温度是停止锻造的温度，如果终锻温度过高会引起（）。
A:氧化脱碳严重B:过热C:晶粒粗大D:裂纹答案:C3.加工硬化会显著降低金属材料的塑性，导致零件在使用过程中的安全性降低。
A:对B:错答案:B4.拉深件的凸缘部分的圆周切向受压力作用，其厚度有所增大。
A:错B:对答案:B5.冲孔工序中的凸模刃口尺寸取决于孔的尺寸。
A:错B:对答案:B第三章测试1.1、焊接薄板时，容易出现的焊接变形为（）。
A:扭曲变形B:角变形C:弯曲变形D:波浪形变形答案:D2.焊接残余应力会影响焊接构件的使用性能，因此必须加以防止和消除，可通过（）。
A:选择比较塑性较好的材料，避免焊缝的密集交叉B:焊前预热和焊后热处理C:锤击焊缝D:制定正确的焊接顺序答案:ABCD3.Q345钢的焊接性能比45号钢焊接性能好。
A:对B:错答案:A4.焊接接头的组织由（）构成。
A:母材B: 焊缝C:熔合区D:热影响区答案:ABCD5.根据碳当量判断碳钢的焊接性时，以下说法正确的是（）A:C当量＜0.4%，钢材塑性好，钢的淬硬和冷裂倾向不大，焊接性良好。
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第四章1． 何谓结晶过程中的溶质再分配?它是否仅由平衡分配系数K 0所决定?当相图上的液相线和固相线皆为直线时，试证明K 0为一常数。
答：结晶过程中的溶质再分配：是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。
溶质再分配不仅由平衡分配系数K 0决定 ，还受自身扩散性质的制约，液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。
当相图上的液相线和固相线皆为直线时示：液相线及固相线为直线，假设 其斜率分别为m L 及m S ，虽然C *S 、C *L 随温度变化有不同值，但Lm S m LS m T T m T T C C K /)(/)(0****--===SLm m =常数， 此时，K 0与温度及浓度无关， 所以，当液相线和固相线为直 线时，不同温度和浓度下K 0为 定值。
2． 某二元合金相图如右所示。
合金液成分为C B =40%，置于长瓷舟中并从左端开始凝固。
温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。
假设固相无扩散，液相均匀混合。
试求：①α相与液相之间的平衡分配系数K 0；②凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分之几?③凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线。
解：（1）平衡分配系数K 0 的求解：由于液相线及固相线均为直线不同温度和浓度下K 0为 定值，所以：如右图， 当T=500℃时，K 0 =**L C C α=%60%30=0.5K 0即为所求 α相与液相之间的平衡分配系数.（2）凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数的计算:由固相无扩散液相均匀混合下溶质再分配的正常偏析方程)1(00-*=K LL f C C代入已知的*L C = 60％ , K 0 = 0.5, C 0= C B =40%可求出此时的L f = 44.4％由于T=500℃为共晶转变温度,所以此时残留的液相最终都将转变为共晶组织,所以凝固后共晶体的数量占试棒长度的百分数也即为44.4％.（3）凝固后的试棒中溶质B 的浓度沿试棒长度的分布曲线 (并注明各特征成分及其位置)如下:图 4-43 二元合金相图3． 在固相无扩散而液相仅有扩散凝固条件下，分析凝固速变大（R 1→R 2，且R 2＞R 1）时，固相成分的变化情况，以及溶质富集层的变化情况。
答：在固相无扩散而液相仅有扩散条件下凝固速度变大时（1）固相成分将发生下列变化： 当凝固速度增大时，固液界面前沿的液相 和固相都将经历：稳定态→ 不稳定态→ 稳定态的过程。
如右图所示，当R 2＞R 1时在新、旧稳定状态之间，C S ＞C 0。
重新 恢复到稳定时，C S 又回到C 0。
R 2上升 越多，12/R R 越大， 不稳定区内C S 越高。
（2）溶质富集层的变化情况如下： 在其它条件不变的情况下，R 越大，在 固-液界面前沿溶质富集越严重，曲线 越陡峭。
如右图所示。
R 2越大， 富集层高度ΔC 越大，过渡60%30%2056R 2＞R 1R 2R 1R 2＞R 1区时间（Δt ）越长，过渡区间也就越 宽。
在新的稳定状态下，富集区的面 积将减小。
4． A-B 二元合金原始成分为C 0=C B =2.5%，K 0=0.2，L m =5，自左向右单向凝固， 固相无扩散而液相仅有扩散（D L =3×10-5cm 2/s ）。
达到稳定态凝固时，求(1)固-液界面的**L S C C 和；(2)固-液界面保持平整界面的条件。
解：（1）求固-液界面的**L S C C 和 ：由于固相中无扩散而液相中仅有限扩散的情况下达到稳定状态时，满足：*K C C L =，C *S = C 0 代入C 0=C B =2.5%，K 0=0.2 即可得出：00*K C C L ==2.0%5.2=12.5％ C *S = C 0 = 2.5％(2)固-液界面保持平整界面的条件 ：当存在“成分过冷”时，随着的“成分过冷”的增大，固溶体生长方式 将 经历：胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（自由树枝晶） 的转变过程，所以只有当不发生成分过冷时，固-液界面才可保持平整界面，即需满足R G L ≥000)1(K K D C m L L -代入L m =5，C 0=C B =2.5% ，D L =3×10-5cm 2/s ， K 0=0.2 可得出：RG L≥1.67×104 ℃/cm 2s 即为所求.5． 在同一幅图中表示第一节描述的四种方式的凝固过程中溶质再分配条件下 固相成分的分布曲线。
答:四种方式凝固过程中溶质再分配条件下固相成分的分布曲线:(单向凝固时铸棒内溶质的分布)6 论述成分过冷与热过冷的涵义以及它们之间的区别和联系。
成分过冷的涵义:合金在不平衡凝固时，使液固界面前沿的液相中形成溶质富集层，因富集层中各处的合金成分不同，具有不同的熔点，造成液固前沿的液相处于不同的过冷状态，这种由于液固界面前沿合金成分不同造成的过冷。
热过冷的涵义: 界面液相侧形成的负温度剃度，使得界面前方获得大于kT 热过冷是由于液体具有较大的过冷度时，在界面向前推移的情况下，结晶潜热的释放而产生的负温度梯度所形成的。
可出现在纯金属或合金的凝固过程中，一般都生成树枝晶。
成分过冷是由溶质富集所产生，只能出现在合金的凝固过程中，其产生的晶体形貌随成分过冷程度的不同而不同，当过冷程度增大时，固溶体生长方式由无成分过冷时的“平面晶”依次发展为：胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（自由树枝晶）。
成分过冷与热过冷的联系:对于合金凝固，当出现“热过冷”的影响时，必然受“成分过冷”的影响，而且后者往往更为重要。
即使液相一侧不出现负的温度梯度，由于溶质再分配引起界面前沿的溶质富集，从而导致平衡结晶温度的变化。
在负温梯下，合金的情况与纯金属相似，合金固溶体结晶易于出现树枝晶形貌。
7． 何为成分过冷判据?成分过冷的大小受哪些因素的影响? 答: “成分过冷”判据为:R G L ＜N LD R LLL e K K D C m δ-+-011当“液相只有有限扩散”时，δN =∞，0C C L =，代入上式后得RG L ＜00)1(K K D C m L L -( 其中: G L — 液相中温度梯度R — 晶体生长速度 m L — 液相线斜率 C 0 — 原始成分浓度 D L — 液相中溶质扩散系数 K 0 — 平衡分配系数K )成分过冷的大小主要受下列因素的影响:1）液相中温度梯度G L , G L 越小,越有利于成分过冷 2）晶体生长速度R , R 越大,越有利于成分过冷 3）液相线斜率m L ,m L 越大,越有利于成分过冷 4）原始成分浓度C 0, C 0越高,越有利于成分过冷 5）液相中溶质扩散系数D L, D L 越底,越有利于成分过冷6）平衡分配系数K 0 ,K 0＜1时，K 0 越 小,越有利于成分过冷；K 0＞1时，K 0越大,越有利于成分过冷。
(注:其中的G L和R 为工艺因素,相对较易加以控制; m L , C0 , D L , K0 ,为材料因素,较难控制)8.分别讨论“成分过冷”对单相固溶体及共晶凝固组织形貌的影响？答:“成分过冷”对单相固溶体组织形貌的影响:随着“成分过冷”程度的增大，固溶体生长方式由无“成分过冷”时的“平面晶”依次发展为：胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（自由树枝晶）。
“成分过冷”对共晶凝固组织形貌的影响:1)共晶成分的合金，在冷速较快时，不一定能得到100％的共晶组织，而是得到亚共晶或过共晶组织，甚至完全得不到共晶组织；2）有些非共晶成分的合金在冷速较快时反而得到100％的共晶组织；3）有些非共晶成分的合金，在一定的冷速下，既不出现100％的共晶组织，也不出现初晶+共晶的情况，而是出现“离异共晶”。
9. 如何认识“外生生长”与“内生生长”？由前者向后者转变的前提是什么？仅仅由成分过冷因素决定吗？答:“外生生长”: 晶体自型壁生核，然后由外向内单向延伸的生长方式，称为“外生生长”。
平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长都属于外生生长 .“内生生长”: 等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式则称为“内生生长”。
如果“成分过冷”在远离界面处大于异质形核所需过冷度（ΔT异），就会在内部熔体中产生新的晶核，造成“内生生长”，使得自由树枝晶在固-液界面前方的熔体中出现。
外生生长向内生生长的转变的前提是:成分过冷区的进一步加大。
决定因素:外生生长向内生生长的转变是由成分过冷的大小和外来质点非均质生核的能力这两个因素所决定的。
大的成分过冷和强生核能力的外来质点都有利于内生生长并促进内部等轴晶的形成。
10. 影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材料的机械性能有什么关系？答: 影响枝晶间距的主要因素:纯金属的枝晶间距主要决定于晶面处结晶潜热散失条件，而一般单相合金的枝晶间距则还受控于溶质元素在枝晶间的扩散行为。
通常采用的有一次枝晶（柱状晶主干）间距d1、和二次分枝间距d2两种。
前者是胞状晶和柱状树枝晶的重要参数，后者对柱状树枝晶和等轴枝晶均有重要意义。
一次枝晶间距与生长速度R、界面前液相温度梯度G L直接相关，在一定的合金成分及生长条件下，枝晶间距是一定的，R及G L增大均会使一次间距变小。
二次臂枝晶间距与冷却速度（温度梯度G L及生长速度R）以及微量变质元素（如稀土）的影响有关。
枝晶间距与材料的机械性能:枝晶间距越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围就越小，故越容易通过热处理而均匀化。
而且，这时的显微缩松和非金属夹杂物也更加细小分散，与成分偏析相关的各类缺陷（如铸件及焊缝的热裂）也会减轻，因而也就越有利于性能的提高。
11. 根据共晶体两组成相的Jackson因子，共晶组织可分为哪三类？它们各有何生长特性及组织特点？答:根据共晶体两组成相的Jackson因子，共晶组织可分为下列三类:（1）粗糙-粗糙界面（非小晶面-非小晶面）共晶。
（2）粗糙-光滑界面（非小晶面-小晶）共晶。
（3）光滑-光滑界面（小晶面-小晶面）共晶。
各自何生长特性及组织特点:第（1）类共晶，生长特性为：“共生”生长,即在共晶偶合长大时，两相彼此紧密相连，而在两相前方的液体区域存在溶质的运动，两相有某种相互依赖关系。
组织特点为：对于有共晶成分的合金,其典型的显微形态是有规则的层片状或其中有一相为棒状或纤维状（即规则共晶）；对于非共晶成分的合金，在共晶反应前，初生相呈树枝状长大，所得到的组织由初晶及共晶体所组成。
第(2)类共晶体，生长特性为：长大过程是相互偶合的共生长大。
组织特点为：组织较为无规则的,且容易发生弯曲和分枝。
第(3)类共晶体, 生长特性为：长大过程不再是偶合的。
组织特性为：所得到的组织为两相的不规则混合物。
12.试描述离异共晶组织的两种情况及其形成原因。
答:离异共晶组织有两种情况:“晶间偏析”和“晕圈”。