材料成型原理习题

10.

得分

题号 一

二

三

四

五

六

七

八

九

十

总分

得分

名

姓

得分

一、判断题（ 正确的打√，错误的打 ×，每题 1 分，共 15 分）

线

1. 液态金属表面张力的产生是由于表面原子受力不平衡造成的。

（ √

） 二、问答题（ 11 小题，共 48 分）

1. 怎样的质点才能作为异质形核的晶核？（

4 分）

答： 质点的熔点要高， （ 2 分）且质点 /晶核间的界面要润湿或部分润湿（润湿角θ在

0 °<θ

<180 °），或者界面两侧质点和晶核的原子排列相似，实现界面共格对应，点阵度配位度δ<25% 。（2 分）

2. 只要过冷度 ? T<0 ，液态金属就能凝固。 （×）

3. 随着凝固速度的增加，固 /液界面前沿的成份过冷范围增大。 （×）

订

4. 只要两相共晶组织中其中一相的体积分数小于

1/ π时，凝固后则形成棒状组织。 （×）

号

2. 随着成分过冷范围的增大，单相合金的凝固组织有何变化？（ 5 分）

学

5.

6. 线

对于短而粗的铸件，由平方根定律计算出的凝固时间较实际的长。 （ √）

装焊接线能量即单位长度焊缝上输入的电功率。 （×）

答：随着成份过冷范围的增大， 单相合金的凝固将从无成份过冷的平面生长依次转变为窄成

份过冷区的胞状生长、 较宽成份过冷区的柱状树枝晶生长、 宽成份过冷区的自由树枝晶生长， 7. 高速焊接条件下易得到偏向晶。 （×） 订 8. 熔池反应区是焊接冶金反应最剧烈的部位。 （×） 线

级

9.

氮在金属中的溶解度与氮的分压成正比。 （×） 班 业 装

专

焊接时临界应变增长率越大，则热裂敏感性越小。

（ √

） （3 分）从而其凝固组织从平面晶依次转变为胞状晶、柱状树枝晶、自由树枝晶（等轴晶）

。

（2 分）（注：如只写出上述前半部分，说明该生已掌握成份过冷范围与最终组织之间的关系，也可以得全分）

3. 请用示图分别表示固相无扩散，液相均匀混合、液相只有有限扩散和液相有对流（液相

11. 某个质点的等效应力可以在过该点的某个微分面上表示出来。

（×）

订

12. 可以用工具或质点的运动速度来衡量物体内质点的变形速度。

（×）

13. 对数应变具有可加性，因此，如果用对数应变表示变形量的大小，那么，不论物体的 装

载荷状态如何，物体的总变形量都可以由各个阶段的微小变形量加和得到。 （×）

）

系 （ 14. 在变形物体内部，速度间断线两侧的法向速度必须相等。 （ √） 院

15. 主应力法可以求变形力，但无法分析变形体内的应力分布。

（ √

） 量足够大）的情况下，固相和液相的成份分布。

（5 分）

答：液相均匀混合、 液相只有有限扩散和液相有对流的情况下， 固相和液相的成份分布分别

如下图 (a) 、(b) 、(c) 表示：

○2择优生长，即当最优结晶方向与导热最快方向一致时，晶粒生长最快而优先长大，取向不一

致的晶粒被淘汰。

○3熔池界面各点柱状晶成长的平均速度R v cos ，v 为焊接速度，θ为R 与v 之间夹角。

焊接熔池凝固组织形态，宏观上看主要是柱状晶和少量等轴晶。微观分析，柱状晶内又有

平面晶、包状晶及树枝晶等。

(a) (b) (c)

评分标准：第1 问若答出联生（外延结晶）、择优成长及R v cos ，即得满分 3 分；第

（1 分）（2 分）（2 分）

（只要画出各实线以及与成份 C 0 间的相对位置即可得分）

4. 什么是焊接热循环？其主要参数有哪些？t8/5 和t100 各代表什么含义？（ 5 分）

答：在焊接过程中，焊件上某点的温度由低到高，达到最大值后又由高到低随时间的变化，

称为焊接热循环。其主要参数有加热速度、最高温度（峰值温度）、相变温度以上的停留时

间（高温停留时间）、冷却速度（冷却时间）。

t8/5 ——代表从800 冷却至500 的冷却时间；t100 ——从最高温度冷却至100 的冷却时间；

评分标准：对焊接热循环，答对“焊件上某点温度随时间变化”即得 1 分；主要参数每答出 1 个得0.5 分，4 个参数全答出得 2 分；t8/5 和t100 各1 分。

5. 焊接熔池凝固有何特点？其凝固组织形态有哪些？（ 5 分）

答：由于焊接熔池凝固条件有体积小、过热、处于运动状态、熔池界面导热好及冷却速度快等特点，因此焊接熔池的凝固属非平衡凝固，其凝固过程具有以下特点：

○1联生结晶（交互结晶、外延结晶）：即从熔池边界开始，依附于部分熔化的母材晶粒的现成

表面，而形成共同晶粒的凝固方式。2 问只要答出（包状晶、平面晶、包状树枝晶、树枝晶）柱状晶之一和等轴晶即得满分 2 分。

6. 焊接中脱氧反应有哪几种形式？CO 2 焊应采用什么焊丝？（ 5 分）

答：在焊接中脱氧反应按其方式和特点可分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧三种。先期脱氧是在药皮加热阶段，固态药皮受热后发生的脱氧反应；沉淀脱氧是在熔滴和熔池阶段，溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO 直接进行反应，把铁还原，且脱氧产物浮出液态金属的过程，扩

散氧化是在液态金属与熔渣的界面上进行的，是以分配定律为理论基础的。

CO 2 气保焊时，由于气氛的强氧化性，根据锰硅联合脱氧原则，常在焊丝中加入适当比例的锰和硅，可减少焊缝中的氧和夹杂物。如常用H08MnSiA 或H08Mn2SiA 等。

评分标准：第1 问答出先期脱氧、沉淀脱氧及扩散脱氧即可得满分3 分；第2 问答出锰硅

联合脱氧得 1 分；能写出一种焊丝牌号得 1 分。

7. 什么是动可容速度场？（ 3 分）

答：如果速度场U 满足以下三个条件：

(a) 速度边界条件；（1 分）；(b) 体积连续条件；（1 分）；(c) 体积不可压缩条件；（1 分）

则称U 为动可容速度场。