材料成型原理复习总结

材料成型原理复习总结

名词解释：

1溶质平衡分配系数：定义为特定温度下固相合金成分浓度与液相合金成分浓度达到平衡时的比值。

2液态金属的充型能力:充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。

3孕育处理：是在浇注之前或者浇注过程中向液态金属中添加少量物质以达到细化晶粒，改善宏观组织目的的一种工艺方法。

4最小阻力定律：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。

5金属的超塑性：所谓超常的塑性变形行为，具有均匀变形能力，其伸长率可以达到百分之几百，甚至几千，这就是金属的超塑性

6定向凝固原则：就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近你冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。

7偏析：合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为偏析。

8平衡凝固：是指液，固相溶质成分完全达到平衡状态图对应温度的平衡成分。9相变应力：具有固态相变的合金，若各部分发生相变的时刻及相变的程度不同，其内部就可能产生应力，这种应力就成为相变引力。

10晶体择优生长：在发展成为柱状晶组织的过程中需要淘汰取向不利的晶体，这个互相竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。

简答题

1.简述金属压力加工（塑性成形）的特点和应用。

答：1生产效率高。（适用于大批量生产）2.改善了金属的组织和结构（钢锭内部的组织缺陷经塑性变形后组织变得致密，夹杂物被击碎；与机械加工相比，金属的纤维组织不会被切断，因而结构性能得到提高）3材料的利用率高（无切削，只有少量的工艺废料，因此利用率高）4尺寸精度高（精密锻造，精密挤压，精密冲裁零件，可以达到不需要机械加工就可以使用的程度）

应用：金属的塑性加工在汽车，拖拉机，船舶，兵器，航空和家用电器等行业都有广泛的应用。

2．什么是缩孔和缩松？请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因。

答：铸件在凝固的过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞.容积大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。

缩孔产生条件：铸件由表及里逐层凝固。

缩松产生条件：金属的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固或同时凝固方式。

基本原因：形成缩松和缩孔的基本原因相同，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。

3.简述提高金属塑性的主要途径。

（1）化学成分和合金成分对金属塑性的影响——适当提高碳含量可以提高金属塑性。当镍的质量分数大于20%或镍与铬的含量高于25%时，可以获得奥氏体组织，塑性提高。刚中加入少量稀土元素可以改善钢的塑性。

（2）组织状态对金属塑性的影响——1晶格类型的影响2晶粒度的影响（晶粒度越小塑性越高）3相组成的影响（当合金元素以单项固溶体形式存在时，金属的塑性提高；当合金元素以过剩相存在时，塑性较低）4铸造组织的影响

（3）．变形温度对金属塑性的影响——对大多数金属而言，总的趋势是随着温度的升高塑性增加。

（4）应变速率对金属塑性的影响——1提高应变速率，没有足够的时间进行回复再结晶，是金属的软化过程不能充分体现是金属的塑性降低。2提高应变速率，在一定程度上是金属的温度升高，从而使金属的塑性提高。3提高应变速率可以降低摩擦系数从而降低金属的流动阻力，改善金属的充填性提高金属的塑性。

（5）应力状态对塑性的影响——在塑性加工中，人们可以通过改变应力状态，增大变形时的静水压力来提高金属的塑性。

5．简述为什么在铸件凝固过程中降低浇注温度是减少柱状晶获得等轴晶的有效方式之一。

降低浇注温度可避免在浇注过程及凝固初期形成的激冷等轴晶在向内部游离的过程中不致因熔体温度过高而重熔，从而促进等轴晶的形成。

6．简述影响变形抗力的因素。

1.化学成分的影响。——对于纯金属，纯度越高，变形抗力越小；合金元素

引起基体点阵畸变程度越大，金属的变形抗力也越大；杂质的成分越多抗力增加越显著。

2组织结构的影响。——一般来说，硬而脆的的第二相在基体相晶粒内呈颗粒状态弥散分布时，合金的变形抗力就提高；且第二相越均匀越细数量越多变形抗力就越大。

3.变形温度的影响。——几乎所有的金属和合金，变形抗力都随温度的升高而

降低。

4.变形程度的影响。——变性程度的增加，只要回复和再结晶过程来不及进行，

必然会产生加工硬化，使继续变形发生困难，因而变形抗力增加

5变形速度的影响。——变形速度提高，单位时间内的发热率增加，使变形抗力降低。另一方面，变形速度的提高也缩短了变形时间，使位错运动的发展时间不足，是变形抗力增加。

6应力状态的影响。——挤压时的变形抗力远比拉拔时的大。

7．影响液态金属充型能力的因素有哪些？（说明影响效果）

答：1. 金属性质方面的因素

合金液的比热、密度越大，导热系数越小, 充型能力越好；

合金液的粘度，在充型过程前期（属紊流）对流动性的影响较小，而在

充型过程后期凝固中（属层流）对流动性影响较大。

2、铸型性质方面的因素：

铸型的蓄热系数（这里是一个很牛逼的公式）

b2越大，铸型的激冷能力就越强，金属液于其中保持液态的时间就越短，充型能力下降。

金属型（铜、铸铁、铸钢等）的蓄热系数b2是砂型的十倍或数十倍以上，为了使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却，常在一般的涂料中加入b2很小的石棉粉。

湿砂型的b2是干砂型的2倍左右，砂型的b2与造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度等因素有关。

3、浇注条件方面的因素

浇注温度越高、充型压头越大，则液态金属的充型能力越好；

浇注系统（直浇道、横浇道、内浇道）的复杂程度，铸件的壁厚与复杂程度等也会影响液态金属的充型能力

8.N H O 对金属的铸造和焊接质量有什么影响？如何控制铸件或焊缝中N H O 含量？

1，使材料脆化2形成气孔。N H均能使金属产生气孔，液态金属在高温时可以溶解大量的NH，而在凝固时N或H的溶解度突然下降，这时过饱和的NH以气泡形式从液态金属中向外逸出。3产生冷裂纹。H是促使产生冷裂纹的主要因素之一 4 引起氧化和飞溅。

控制：1.限制气体的来源。（N主要来源于空气，熔炼时造渣覆盖（真空、惰性气体）保护；焊接时，惰性气体或气渣联合保护。H主要来源于水分，限制措施为焊材存放中防吸潮、焊前烘干和去油污。氧主要来源于焊材或矿石，焊接时应尽量选用不含氧或氧含量低的焊接材料）2控制工艺参数（铸造过程中控制液态金属的保温时间、浇注方式和冷却速度，可在一定程度上减少金属中氮、氢、氧的含量。）3冶金处理（采用冶金方法对液态金属进行脱氮、脱氧、脱氢等除气处理，是降低金属中气体含量的有效方法。）

9．试述铸造与焊接合金工艺中常用的脱氧方式和特点？

1先期脱氧。特点：脱氧过程和脱氧产物与高温的液态金属不发生直接关系，脱氧产物直接参与造渣。

2.沉淀脱氧。特点：脱氧速度快，脱氧彻底。但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂志的含量。

3.扩散脱氧。特点：优点是脱氧产物留在熔渣中，液态金属不会因脱氧而造成夹杂。缺点是扩散过程进行的缓慢，脱氧时间长。

4.真空脱氧。特点：脱氧的能力比在常压下大为提高。在一般的真空处理条件下，碳只能起到部分脱氧的作用。

10.防止焊缝中产生夹杂物的措施有哪些？

1．正确选择原材料（包括母材和焊接材料）。母材，焊丝中的夹杂物应尽量少，焊条，焊剂应具有良好的脱氧，脱硫效果。

2.要注意工艺操作，如选择合适的工艺参数；适当摆动焊条一百年逾熔渣浮出；加强熔池保护，防止空气侵入；多层焊接时清除前一倒焊缝的熔渣等。

11．如何防止焊件和铸件产生冷裂纹？

1．控制拘束应力

2.控制组织硬化

（1）合理选择预热温度（2）适当控制焊接热输入

3．限制扩散H的含量

（1）采用低氢焊接材料（2）适当预热和紧急后热（3）选用奥氏体焊条