【正文】 ．液態(tài)金屬成形過(guò)程中在 附近產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，而在 附近產(chǎn)生的裂紋成為冷裂紋。（或合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過(guò)程，而變質(zhì)則主要改變 晶體生長(zhǎng)方式。（2）、生產(chǎn)實(shí)際的工藝措施：反變形、設(shè)置防變形的“拉肋”、早開箱并立即入爐內(nèi)暖冷、用澆注系統(tǒng)調(diào)整鑄件的溫度場(chǎng)。（5）重力偏析：由于重力的作用而出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象，常產(chǎn)生于金屬凝固前和剛剛開始凝固之際。它會(huì)降低合金的塑性和高溫性能，又會(huì)增加熱裂傾向。加壓補(bǔ)縮法是防止產(chǎn)生顯微縮松的有效方法。何謂“孕育衰退”，如何防止？孕育衰退：大多數(shù)孕育劑有效性均與其在液態(tài)金屬中的存在時(shí)間有關(guān)，即存在著隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，孕育效果減弱甚至消失。影響鑄件宏觀凝固組織的因素：液態(tài)金屬的成分、鑄型的性質(zhì)、澆注條件、冷卻條件。2類：生核劑中的元素能與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點(diǎn)的穩(wěn)定化合物，這些化合物與欲細(xì)化相間界面共格關(guān)系和較小的界面能，而促進(jìn)非均質(zhì)形核。通過(guò)與液態(tài)金屬中的某元素形成較高熔點(diǎn)的穩(wěn)定化合物。中間柱狀晶的形成機(jī)理：柱狀晶主要從表面細(xì)等軸晶區(qū)形成并發(fā)展而來(lái)，穩(wěn)定的凝固殼層一旦形成處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，便轉(zhuǎn)而以枝晶狀延伸生長(zhǎng)。1影響成分過(guò)冷的因素有哪些？它對(duì)材質(zhì)或成型產(chǎn)品（鑄件）的質(zhì)量有何影響？影響成分過(guò)冷范圍的因素有：成分過(guò)冷的條件 GLvDLk0DLk0v成分過(guò)冷的范圍為 △＝mLC0(1－k0)－GL，上式中，mL、C0、k0為不變量，所以影響成分過(guò)冷范圍的因素只有DL、GL和v。由結(jié)晶相圖可知，固液界面前方理論凝固溫度降低，實(shí)際溫度和理論凝固溫度之間就產(chǎn)生了一個(gè)附加溫度差△T，即成分過(guò)冷度，這也是凝固的動(dòng)力。用Al1%Cu合金澆注一細(xì)長(zhǎng)試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平界面，當(dāng)固相無(wú)Cu擴(kuò)散，液相中Cu充分混合時(shí)，求：①凝固10%時(shí)，固液界面的Cs﹡和Cl﹡。1設(shè)狀態(tài)圖中液相線和固相線為直線，證明平衡常數(shù)k。晶核生長(zhǎng)的方式由固液界面前方的溫度剃度GL決定，當(dāng)GL0時(shí)，晶體生長(zhǎng)以平面方式生長(zhǎng)；如果GL用Chvorinov公式計(jì)算凝固時(shí)間時(shí)，誤差來(lái)源于哪幾個(gè)方面？半徑相同的圓柱和球體哪個(gè)誤差大？大鑄型和小鑄型哪個(gè)誤差大？金屬型和砂型哪個(gè)誤差大？用Chvorinov公式計(jì)算凝固時(shí)間時(shí)，誤差來(lái)源于鑄件的形狀、鑄件結(jié)構(gòu)、熱物理參數(shù)澆注條件等方面。但潤(rùn)濕角難于測(cè)定，可根據(jù)夾雜物的晶體結(jié)構(gòu)來(lái)確定。②證明在相同過(guò)冷度下均質(zhì)形核時(shí)，球形晶核較立方形晶核更易形成。180。184。10Pa023H=2scosqsgr=2180。求產(chǎn)生績(jī)效粘砂的臨界壓力；欲使鋼液不粘入鑄型而產(chǎn)生機(jī)械粘砂，所允許的壓頭H值是多少？DP=2sR=2180。（2）鑄型性質(zhì)方面：蓄熱系數(shù)??；適當(dāng)提高鑄型溫度；提高透氣性。液態(tài)金屬的充型性能是一種基本性能。而任意兩相（固固、固液、固氣）的交界面稱為界面，由界面間相互作用而產(chǎn)生的力叫界面張力，表面張力可說(shuō)是界面張力的一個(gè)特例。而實(shí)際合金的液態(tài)結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜的，其中包含各種化學(xué)成分的原子集團(tuán)、游離原子、空穴、夾雜物及氣泡等，是一種“混濁”的液體。實(shí)驗(yàn)實(shí)際液態(tài)金屬中還存在成分起伏。界面張力與兩個(gè)表面張力之間的關(guān)系為：σAB=σA+σB –wAB，其中σA、σB分別是A、B兩物體的表面張力，wAB為兩個(gè)單位面積界面向外做的功。充型能力好，零件的形狀就完整，輪廓清晰，否則就會(huì)產(chǎn)生“澆不足”的缺陷。（3）澆注條件方面：適當(dāng)提高澆注溫度；提高澆注壓力。184。180。2180。1026(75004500)180。解：（1）對(duì)于立方形晶核 △G方＝－a3△Gv+6a2σ①令d△G方/da＝0 即 －3a△Gv+12aσ＝0，則 臨界晶核尺寸a*＝4σ/△Gv，得σ＝a*42△Gv，代入①△G方＝－a△Gv＋6 a**3*2a*4△Gv＝a△Gv*2均質(zhì)形核時(shí)a*和△G方*關(guān)系式為：△G方*＝a*3△Gv（2）對(duì)于球形晶核△G球*＝－43πr*3△Gv+4πr*2σ臨界晶核半徑r＝2σ/△Gv，則△G球＝**23πr△Gv*3所以△G球*/△G方*＝23πr*3△Gv/(a*3△Gv)將r*＝2σ/△Gv，a*＝4σ/△Gv代入上式，得△G球/△G方＝π/6設(shè)Ni的最大過(guò)冷度為319℃，求△G﹡均和r﹡均，已知，Tm=1453℃，L=1870J／mol，σLC=10ˉ5J／cm 178。當(dāng)界面兩側(cè)夾雜和晶核的原子排列方式相似，原子間距離相近，或在一定范圍內(nèi)成比例，就可以實(shí)現(xiàn)界面共格相應(yīng)。半徑相同的圓柱和球體比較，前者的誤差大；大鑄件和小鑄件比較，后者誤差大；金屬型和砂型比較，后者誤差大，因?yàn)楹笳叩臒嵛镄詤?shù)隨溫度變化較快。=Const。②共晶體所占比例。1影響成分過(guò)冷的因素有哪些？哪些是屬于可控制的工藝因素？成分過(guò)冷對(duì)晶體的生長(zhǎng)方式有何影響？晶體的生長(zhǎng)方式只受成分過(guò)冷的影響么？影響成分過(guò)冷的因素有G、v、DL、m、k0、C0，可控制的工藝因素為DL。對(duì)于純金屬和一部分單相合金的凝固，凝固的動(dòng)力主要是熱過(guò)冷，成分過(guò)冷范圍對(duì)成形產(chǎn)品沒(méi)什么大的影響；對(duì)于大部分合金的凝固來(lái)說(shuō)，成分過(guò)冷范圍越寬，得到成型產(chǎn)品性能越好。由于擇優(yōu)生長(zhǎng)，在逐漸淘汰掉取向不利的晶體過(guò)程中發(fā)展成柱狀晶組織。通過(guò)在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結(jié)晶相通過(guò)非均質(zhì)形核而提前彌散析出的生核劑。3類: 如分類時(shí)所述。獲得細(xì)等軸晶的常用方法：（1）向熔體中加入強(qiáng)生核劑。解決辦法：在保證孕育劑均勻溶解的前提下，應(yīng)采用較低的孕育處理溫度。2鑄件的偏析有幾種類型，請(qǐng)分類敘述之。宏觀偏析：（1）正常偏析：當(dāng)合金溶質(zhì)分配系數(shù)k1時(shí)相反。2鑄件凝固過(guò)程的應(yīng)力有哪些？按產(chǎn)生的原因可以分為：熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、機(jī)械阻礙應(yīng)力。影響鑄件熱裂的因素：合金性質(zhì)、鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄型結(jié)構(gòu)(1)熱裂的防止措施：(2)改善鑄型和型芯的退讓性，減少鑄件收縮時(shí)的各種阻力（3）減小鑄件各部位溫差，建立同時(shí)凝固的冷卻條件（4）改善鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二篇：材料成形原理經(jīng)典試題及答案《材料成形基礎(chǔ)》試卷（A）卷 考試時(shí)間：120 分鐘 考試方式：半開卷 學(xué)院 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 題　號(hào) 一 二 三 四 五 六 總分 得　分 閱卷人 一、填空題（，共20分），潤(rùn)濕角?≥90176。5．液態(tài)金屬成形過(guò)程中在 固相線 附近產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，而在 室溫 附近產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。9．鑄件凝固方式有 逐層凝固、體積凝固、中間凝固，其中 逐層 凝固方式容易產(chǎn)生集中性縮孔，一般采用 同時(shí) 凝固原則可以消除；體積 凝固方式易產(chǎn)生分散性縮松，采用 順序 凝固原則可以消除此缺陷。．在完全不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱為 冷變形。17．細(xì)晶超塑性時(shí)要求其組織 超細(xì)化、等軸化 和 穩(wěn)定化。二、判斷題（在括號(hào)內(nèi)打“√”或“”，共10分）1．酸性渣一般稱為長(zhǎng)渣，堿性渣一般稱為短渣，前者不適宜仰焊，后者可適用于全位置焊。(x)5．在非均質(zhì)生核中，外來(lái)固相凹面襯底的生核能力比凸面襯底弱。(√)10．在主應(yīng)力空間，任一應(yīng)力張量的偏張量都可用π平面的矢量表示。(x)14．平面應(yīng)力狀態(tài)的屈服軌跡上，在二、四象限內(nèi)的兩個(gè)相差最大的點(diǎn)是平面應(yīng)變。(√)。（4分）3．分析氫在形成冷裂紋中的作用，簡(jiǎn)述氫致裂紋的特征和機(jī)理（6分）4． 簡(jiǎn)述細(xì)晶超塑性的應(yīng)力狀態(tài)方程中m的物理意義。2．AlCu合金的主要參數(shù)：共晶點(diǎn)成分CE=33%，CSm=%，Tm=660℃，TE=548℃，用Al1%Cu（即：C0=1%）的合金澆注細(xì)長(zhǎng)圓棒狀試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平面。（6分）③求切應(yīng)力、八面體應(yīng)力。液態(tài)金屬的流動(dòng)性主要由 、和 等決定。鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 、和 三個(gè)收縮階段。1硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生。1材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過(guò)１００％的現(xiàn)象叫。（）金屬結(jié)晶過(guò)程中，過(guò)冷度越大，則形核率越高。（）6．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。（）10．屈雷斯加準(zhǔn)則與密席斯準(zhǔn)則在平面應(yīng)變上，兩個(gè)準(zhǔn)則是一致的。（）。（）18．碳鋼中碳含量越高，碳鋼的塑性越差。{提示：σ315σ2+60σ54=0可分解為：（σ9）（σ26σ+6）=0）}。液態(tài)金屬（合金）凝固的驅(qū)動(dòng)力由 過(guò)冷度 提供，而凝固時(shí)的形核方式有 均質(zhì)形核 和 異質(zhì)形核或 非質(zhì)形核 兩種。鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 兩大類。2應(yīng)力狀態(tài)中的壓　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。2材料經(jīng)過(guò)連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑１＝，第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑２＝，則總的真實(shí)應(yīng)變e＝　。（√）穩(wěn)定溫度場(chǎng)通常是指溫度不變的溫度場(chǎng)。（）。（）11．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒(méi)有影響。（√）。（√）三、名詞解釋（每題4分，共 8 分）得分 評(píng)卷人 定向凝固原則 答：定向凝固原則是采取各種措施，保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分按距離冒口的距離由遠(yuǎn)及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固?？s松產(chǎn)生的條件是：合金的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于體積凝固。（應(yīng)力單位 N/mm2）。假設(shè)板厚為 t , 圓板坯為理想剛塑性材料，材料的真實(shí)應(yīng)力為S，不計(jì)接觸面上的摩擦 ,且忽略凹模口處的彎曲效應(yīng) , 試用主應(yīng)力法證明圖示瞬間的拉深力為：a)拉深示意圖 b)單元體 解：在工件的凸緣部分取一扇形基元體，如圖所示。5．液態(tài)金屬凝固過(guò)程中的液體流動(dòng)主要包括 自然對(duì)流 和 強(qiáng)迫對(duì)流。9．鑄造金屬或合金從澆鑄溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個(gè)收縮階段。Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；。Ａ、理想彈性材料；Ｂ、理想剛塑性材料；Ｃ、塑性材料；。Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、沒(méi)有變化；三、判斷題（對(duì)打√，錯(cuò)打，每題1分，共7分）得分 評(píng)卷人 1．合金元素使鋼的塑性增加，變形拉力下降。（X）=。五、簡(jiǎn)答題（每題8分，共16分）得分 評(píng)卷人 ？試簡(jiǎn)要介紹它們的形成原因和控制措施。通過(guò)定向凝固，同時(shí)凝固，控制澆注條件，應(yīng)用冒口、補(bǔ)貼和冷鐵以及加壓補(bǔ)縮等措施可以減小或消除縮孔或縮松。{提示：σ315σ2+60σ54=0可分解為：（σ9）（σ26σ+6）=0）}。而且應(yīng)力分布又是軸對(duì)稱的，均為零，因此都是主應(yīng)力。5． 填空題(每空2 分，共 20 分)得分 評(píng)閱人 、和 三種。，數(shù)值越大，則金屬塑性越高。10． 分析計(jì)算題(20分)得分 評(píng)閱人 圖示圓柱坯料在平行砧板間鐓粗，設(shè)砧板與坯料間的摩擦力為，試用主應(yīng)力法求鐓粗變形力P。；阻礙或抑制；抵消或消除。這一過(guò)程稱為靜態(tài)再結(jié)晶。解：（7分）(8分)(5分)(15分)解：（10分）彈性狀態(tài)（5分）(20分)圖示圓柱坯料在平行砧板間鐓粗，設(shè)砧板與坯料間的摩擦力為，試用主應(yīng)力法求鐓粗變形力P。：。8．對(duì)數(shù)應(yīng)變的特點(diǎn)是具有真實(shí)性、可靠性和　　　　可加性。12．材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過(guò)１００％的現(xiàn)象叫超塑性。16．應(yīng)力狀態(tài)中的　　壓　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。20．塑性指標(biāo)的常用測(cè)量方法拉伸試驗(yàn)法與壓縮試驗(yàn)法。Ａ、理想塑性材料；　　Ｂ、理想彈性材料；　　?。谩⒂不牧?；3．用近似平衡微分方程和近似塑性條件求解塑性成形問(wèn)題的方法稱為　　　B。Ａ、熱脆性；　　　　　　?。隆⒗浯嘈?；　　　　　Ｃ、蘭脆性；7．應(yīng)力狀態(tài)中的　　B　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。Ａ、纖維組織；　　　?。?、變形織構(gòu)；　　　　　　　　Ｃ、流線；三、判斷題1．按密席斯屈服準(zhǔn)則所得到的最大摩擦系數(shù)μ=。（）5．塑性變形體內(nèi)各點(diǎn)的最大剪應(yīng)力的軌跡線叫滑移線。（）9．合金鋼中的白點(diǎn)現(xiàn)象是由于夾雜引起的。（）13．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒(méi)有影響。（）17．在塑料變形時(shí)金屬材料塑性好，變形抗力就低，例如：不銹鋼（）四、名詞解釋1．上限法的基本原理是什么？答：按運(yùn)動(dòng)學(xué)許可速度場(chǎng)來(lái)確定變形載荷的近似解，這一變形載荷它總是大于真實(shí)載荷，即高估的近似值，故稱上限解。溫變形：在再結(jié)晶溫度以下，高于室溫的變形。答：有限元法的基本思想是：(1)把變形體看成是有限數(shù)目單元體的集合，單元之間只在指定節(jié)點(diǎn)處鉸接，再無(wú)任何關(guān)連，通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)傳遞單元之間的相互作用。理論的基本假設(shè)是什么？答：LevyMises理論是建立在以下四個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上的：(1)材料是剛塑性材料，即彈性應(yīng)變?cè)隽繛榱?，塑性?yīng)變?cè)隽烤褪强偟膽?yīng)變?cè)隽浚?2)材料符合Mises屈服準(zhǔn)則，即；(3)每一加載瞬時(shí)，應(yīng)力主軸與應(yīng)變?cè)隽恐鬏S重合；(4)塑性變形時(shí)體積不變，即，所以應(yīng)變?cè)隽繌埩烤褪菓?yīng)變?cè)隽科珡埩?，?．在塑性加工中潤(rùn)滑的目的是什么？影響摩擦系數(shù)的主要因素有哪些？答：（1）潤(rùn)滑的目的是:減少工模具磨損；延長(zhǎng)工具使用壽命；提高制品質(zhì)量；降低金屬變形時(shí)的能耗。（2）常用屈服準(zhǔn)則：密席斯屈服準(zhǔn)則與屈雷斯加屈服準(zhǔn)則。答：（1）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好的耐壓性能，在高壓作用下，潤(rùn)滑膜仍能吸附在接觸表面上，保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)；（2）潤(rùn)滑劑應(yīng)有良好耐高溫性能，在熱加工時(shí)，潤(rùn)滑劑應(yīng)不分解，不變質(zhì)；（3）潤(rùn)滑劑有冷卻模具的作用；（4）潤(rùn)滑劑不應(yīng)對(duì)金屬和模具有腐蝕作用；（5）潤(rùn)滑劑應(yīng)對(duì)人體無(wú)毒，不污染環(huán)境；（6）潤(rùn)滑劑要求使用、清理方便、來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等。（4）生產(chǎn)效率高。圖2解：取半無(wú)限體的半剖面，對(duì)圖中基元板塊（設(shè)其長(zhǎng)為l）列平衡方程：（1）其中，設(shè)，為摩擦因子，為材料屈服時(shí)的最大切應(yīng)力值，、均取絕對(duì)值。按密席斯屈服準(zhǔn)則所寫的近似塑性條件為：聯(lián)解后得：當(dāng)時(shí)，最后得：（3）接觸表面上的單位流動(dòng)壓力為：=544MP（4）總變形抗力:=1708T4．圖4所示的一平?jīng)_頭在外力作用下壓入兩邊為斜面的剛