材料成形原理重點及答案-預覽頁
【正文】 原子間結合力的組元，會使u0減小，使表面內能和表面張力降低。4 鑄件凝固方式的分類（3分） 根據固、液相區(qū)的寬度，可將凝固過程分為逐層凝固方式與體積凝固方式（或糊狀凝固方式）。6 試寫出“固相無擴散，液相只有有限擴散”條件下“成分過冷”的判據，并分析哪些條件有助于形成“成分過冷”。(4)原始成分濃度C0高。答：成分過冷判別式為：； （1） 隨著C0增加，成分過冷程度增加； （2） 隨著R增加，成分過冷程度增加； （3） 隨著GL減小，成分過冷程度增加； 如圖所示，當C0一定時，GL減小，或R增加，晶體形貌由平面晶依次發(fā)展為胞狀樹枝晶、柱狀樹枝晶、等軸樹枝晶；而當GL、R一定時，隨C0的增加晶體形貌也同樣由平面晶依次發(fā)展為胞狀樹枝晶、柱狀樹枝晶、等軸樹枝晶。 影響液態(tài)充型能力的因素(1)金屬性質方面的因素—如合金的化學成分、比熱容、熱導率、粘度、雜質及氣體含量等。11 防止氣孔產生的措施a. 減少氫的來源。 熔化極氣體保護焊時選較低焊速并提高焊接線能量有利于減少氣孔。13. 常見焊縫中的夾雜物有幾類，它們會對焊縫產生哪些危害？（6分）答：（1）氧化物夾雜。 （3）硫化物夾雜。當固相達到一定數量形成晶體骨架時，尚未凝固的液態(tài)金屬便被分割成一個個互不相通的小熔池。由于金屬或合金在冷卻過程中發(fā)生的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮，從而在鑄件最后凝固的部位形成尺寸較大的集中縮孔。進入固液階段后，多數液態(tài)金屬已凝固成晶體，此時塑性變形的基本特點是晶體間的相互移動，晶體本身也會發(fā)生一些變形?？蓮囊苯鸷凸に噧蓚€方面采取措施，防止熱裂紋的產生。裂紋的產生存在著潛伏期（幾小時、幾天甚至更長）、緩慢擴展期和突然開裂三個連續(xù)過程。這類裂紋常出現在具有強烈淬硬傾向的高（中）碳鋼、高強度合金鋼、工具鋼的焊件中。影響因素－擴散氫的含量與分布、鋼材的淬硬傾向和拘束應力狀態(tài) 。19 保證熔焊焊接接頭的措施：(1)選擇合適的母材；(2)選擇合適的焊材；(3)控制焊接熱過程，保證焊縫金屬達到成分和組織要求及焊接接頭的力學性能；(4)控制HAZ的組織轉變，使接頭滿足設計和使用要求；(5)控制使焊接接頭性能下降且在局部加熱和冷卻過程中產生的成分偏析、夾雜、氣孔、裂紋、催化等缺陷。22. 焊接過程的特殊性（以低合金鋼為例）：(1)加熱溫度高，在熔合線附近溫度可達l350～l400℃；(2)加熱速度快，加熱速度比熱處理時快幾十倍甚至幾百倍(3)高溫停留時間短，在AC3以上保溫的時間很短(一般手工電弧焊約為4～20s，埋弧焊時30～l00s) (4)自然條件下連續(xù)冷卻，（個別情況下進行焊后保溫緩冷）；(5)加熱的局部性和移動性；(6)在應力狀態(tài)下進行組織轉變。24 比較粗晶脆化、組織轉變脆化、析出脆化和熱應變失效脆化粗晶脆化－在熱循環(huán)的作用下，熔合線附近和過熱區(qū)將發(fā)生晶粒粗化。熱應變失效脆化－產生應變時效脆化的原因, 主要是由于應變引起位錯增殖，焊接熱循環(huán)時，碳、氮原子析集到這些位錯的周圍形成所謂Cottrell氣團，對位錯產生釘扎和阻塞作用而使材料脆化。原理是利用加載所產生的均勻拉伸應力與焊接應力相疊加，使存在于高拉伸應力區(qū)的應力值達到屈服強度值，迫使材料發(fā)生塑性變形，卸載后該區(qū)的殘余應力得以完全或部分消除。26 焊接變形的基本形式(1)收縮變形(Contraction Deformation)—焊接整體尺寸的減小，包括焊縫的縱向和橫向收縮。(4)波浪變形(Waviness Deformation)—焊接薄板結構時，焊接壓應力使薄板失穩(wěn)，引起不規(guī)則的變形。如加入細化晶粒元素Mo、V、Ti、Nb等可以提高抗烈性的常用辦法。2 調整焊接工藝—焊接工藝的影響主要有以下幾個方面：(1) 適宜的焊接參數—適當增加焊接電流、電壓提高焊接熱輸入和預熱溫度，可以減少焊縫金屬的應變速率，從而減低熱裂紋的傾向。28 氫致裂紋的機理—可用氫的應力誘導擴散理論進行解釋該理論認為：金屬內部的晶格缺陷等缺陷提供了裂紋源，在缺陷前沿(即缺口處)會形成應力集中的三向應力區(qū)。當氫的濃度達到臨界值時，便發(fā)生局部開裂現象，導致裂紋向前擴展；并在裂紋尖端形成新的三向應力區(qū)，促使氫向新的三向應力區(qū)內擴散聚集。29 熱塑性變形機理及其對金屬組織和性能的影響金屬熱塑性變形機理主要有以下幾種：晶內滑移，晶內孿生，晶界滑移，擴散蠕變。張量的分量一定可以組成某些函數f (Pij ) ，這些函數值與坐標軸無關，它不隨坐標而改變，這樣的函數，叫做張量不變量。兩個相同的張量之差定義為零張量。(4)二階對稱張量存在三個主軸和三個主值。32 焊接熔池的凝固條件(1) 熔池金屬的體積小，冷卻速度快(2) 溫差大、過熱溫度高(3) 動態(tài)凝固過程(4) 液態(tài)金屬對流激烈33 氫對焊縫金屬的質量有何影響？（6分）（a）氫脆。若產生白點，則其塑性大大降低。氫是促使產生冷裂紋的主要因素之一。因為要求出臨界形核半徑r*(即r的最大值)，只要即可： (2)將式(2)代入式(1)，可得到均質形核的臨界形核功 3 試推導非均質形核的臨界形核功。其中：r為氣泡或夾雜的半徑，為液態(tài)合金密度，為夾雜或氣泡密度，g為重力加速度。（6分）解：根據增量理論有：所以：所以：9推導希爾(Scheil)公式（固相無擴散而液相充分混合均勻的溶質再分配），必要時畫出該條件下成分與離開固－液界面前沿距離關系圖
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