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复习资料:第4章_材料成形过程中的化学冶金

复习资料:第4章_材料成形过程中的化学冶金
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复习资料:第4章材料成形过程中的化学冶金

1.焊接和铸造过程中的气体来源于何处?它们是如何产生的?

答:焊接区内的气体:焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂,高价氧化物及有机物的分解气体,母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分,空气中的气体、水分,保护气体及其杂质气体铸造过程中的气体:熔炼过程,气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。浇注过程,浇包未烘干,铸型浇注系统设计不当,铸型透气性差,浇注速度控制不当,型腔内的气体不能及时排除等,都会使气体进入液态金属。

2. 氮、氢、氧对金属的质量有何影响?

答:1).使材料脆化钢材中氮、氢或氧的含量增加时,其塑性和韧性都将下降,尤其是低温韧性下降更为严重。

2).产生冷裂纹冷裂纹是金属冷却到较低温度下产生的一种裂纹,其危害性很大。氢是促使产生冷裂纹的主要因素之一。

3).形成气孔氮和氢均能使金属产生气孔。液态金属在高温时可以溶解大量的氮或氢,而在凝固时氮或氢的溶解度突然下降,这时过饱和的氮或氢以气泡的形式从液态金属中向外逸出。当液态金属的凝固速度大于气泡的逸出速度时,就会形成气孔。

4).引起氧化和飞溅氧可使钢中有益的合金元素烧损,导致金属性能下降;焊接时若溶滴中含有较多的氧和碳,则反应生成的CO气体因受热膨胀会使熔滴爆炸,造成飞溅,影响焊接过程的稳定性。此外应当指出,焊接材料具有氧化性并不都是有害的,有时故意在焊接材料中加入一定量的氧化剂,以减少焊缝的氢含量,改善电弧的特性,获得必要的熔渣物化性能。

3. CO

2、H

2

O和空气在高温下对金属的氧化性哪个大?

答:在液态铁存在的温度,空气对金属的氧化性是最大的,而H2O气的氧化性比CO2小。

4. 控制铸件或焊缝氮含量的重要措施是什么?

答:

1.限制气体的来源氮主要来源于空气,控制氮的首要措施是加强对金属的保护,防止空气与金属接触。

2.控制工艺参数金属中氮的含量与工艺参数密切相关。应尽量采用短弧焊。焊接电流增加时,熔滴过渡频率增加,气体与熔滴作用时间缩短,焊缝中氮含量减少。此外,焊接方法、熔滴过渡特性、电流种类等也有一定的影响。

3.冶金处理采用冶金方法对液态金属进行脱氮除气处理,是降低金属中气体含量的有效方法。液态金属中加入Ti、Al和稀土等对氮有较大亲和力的元素,可形成不溶于液态金属的稳定氮化物而进入溶渣,从而减少金属的氮含量。

5.如何控制铸件或焊缝氢的含量?

答:控制铸件或焊缝氢的含量的措施有:

1).限制气体的来源:氢主要来源于水分,包括原材料本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及铁锈或氧化膜中的结晶水、化合水等。此外材料内的碳氢化合物和材料表面的油污等也是氢的重要来源。因此原材料使用前均应进行烘干、去油、除锈等处理;炉膛、除钢槽、浇包等均应充分干燥。

2).控制工艺参数:应尽量采用短弧焊,控制液态金属的保温时间、浇注方式、冷却速度,或调整焊接工艺参数,控制熔池存在时间和冷却速度等,可在一定程度上减少金属中氢的含量。

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。在金属冶炼过程中,常常通过加入固态或气态除气剂进行除氢。

6、比较熔焊与熔炼过程中熔渣作用的异同点。

熔渣对于焊接、合金熔炼的积极作用主要有机械保护作用,冶金处理作用和改善成形工艺性能作用。

在焊接、合金熔炼过程中,熔渣对液态金属的机械保护方面的作用是相同的,熔渣比重轻于液态金属,高温下浮在液体表面,避免液态金属中合金元素氧化烧结,防止气相中氮氢氧硫溶入,减少液态金属散热损失。

而在熔焊过程中,熔池凝固后,熔渣凝固形成渣壳,覆盖在焊缝上,还可继续保护处在高温下焊缝金属免疫空气的有害作用。

在熔渣的冶金处理作用方面,熔焊过程和合金熔炼过程中,均可利用熔渣与液态金属之间发生物化发应,去除金属中有害杂质,如脱氧、脱硫、脱磷,去氢等,熔渣还可以起到吸附或溶解液态金属中非金属夹杂物作用。而在熔焊过程,还可以通过熔渣向熔缝中过度合金。在熔焊过程中,熔渣还有改善焊缝成形性的作用,适当熔渣对电弧引燃,稳定燃烧,减少飞溅,改善脱渣性能及焊接外观成形等焊接工艺有利

7、由熔渣的离子理论可知,液态碱性中自由氧离子的浓度远高于酸性渣,这是否意味着碱性渣的氧化性要比酸性渣更强?为什么?

答:不一定比酸性渣强。因为离子理论把液态熔渣中自由氧离子的浓度定义为碱度。渣中自由氧离子的浓度越大,其碱度就越大,虽然液态碱性渣中自由氧离子的浓度远大于酸性渣,但是它不一定与熔渣中的某些物质反应,进而不能体现出其具有氧化性,而酸性渣则可以,熔渣的氧化性通常是用渣中含有最不稳定的氧化物FeO 的高低及该氧化物在熔渣中的活度来衡量的。

8、本章介绍了熔渣的哪些物理性能?这些性能与熔渣的组成或碱度有什么联系?

答:1)主要介绍了熔渣的凝固温度和密度,熔渣的粘度,熔渣的表面张力及界面张力及性能。

1)熔渣的凝固温度和密度主要取决于熔渣的成分,以一定比例构成的复合渣可使凝固温度大大降低,一般保持熔渣熔点低于金属熔点100~200 C,熔渣的粘度与它的化学成分有关,

含SiO2多的渣粘度大,含TiO2多的熔渣粘度小,熔渣表面张力主要取决与熔渣组元间化学键键能,酸性渣一般为共价键,表面张力小,碱性渣多为离子键,表面张力大,碱度大,表面张力大。

9、熔渣的物理性能对熔焊质量有什么影响?

答:1)熔渣的熔点过高,在金属熔炼和熔焊的过程中,将不能均匀覆盖在液态金属表面,保护效果差,还会影响焊缝外观成型,产生气孔和夹杂,一般熔渣熔点低于焊件熔点100~200摄氏度。

2)熔渣密度影响熔渣与液态金属间的相对位置与相对速度,要保证熔渣与金属密度接近防止形成夹杂。

3)熔渣的粘度越小,流动性越好,扩散越容易对冶金反应进行有利,焊接工艺要求出

发,焊接熔渣粘度不能过小,否则容易流失,影响熔池在全位置焊时的成形和保护。

4)熔渣的表面张力与液态金属间界面张力对于冶金过程动力学及液态金属中熔渣等

杂质相的排出有重要影响。它还影响到熔渣对液态金属的覆盖性能,并由此影响隔

离保护效果及焊缝外观成型。

10、为什么FeO在碱性渣中活度系数比在酸性渣中大?这是否说明碱性渣的氧化性高于酸性渣?为什么?

答:1)渣中SiO2、TiO2等酸性氧化物较少,FeO大部分以自由态存在,即F eO在渣中活度系数比在酸性渣中大。

2)但这并不能说明碱性渣的氧化性大于酸性渣

3)虽然碱性渣中FeO的活度系数大,但碱性渣中FeO的含量并不高,因此碱性渣对液态金属的氧化性比酸性渣小

11、冶炼与熔焊过程中熔渣的氧化性强会造成什么不良的后果?

答;熔渣氧化性强,渣中的FeO更易向金属中扩散,使液态金属中增氧,熔炼液态金属增氧容易侵蚀炉衬,焊缝中增氧可能产生气孔等缺陷。

12、采用碱性焊条施焊时,为什么要求严格清理去焊件坡口表面的铁锈和氧化皮,而用酸性焊条施焊或CO2焊时对焊前清理的要求相对较低?

答:这种现象可以用熔渣的分子理论来解释。碱性渣中SiO2、TiO2等酸性氧化物较少,FeO 大部分以自由状态存在,即FeO在渣中的活度系数大,因而容易向金属中扩散,使液态金属中增氧。所以在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质,并要求焊接时严格清除在焊件表面上的氧化皮和铁锈,否则将使焊缝增氧并可能产生气孔等的缺陷。而在酸性渣中,SiO2、TiO2等的酸性氧化物较多,它们能与FeO形成复杂的化合物(如FeO、SiO2),使自由的FeO 减少,故在熔渣中FeO含量相同的情况下,扩散到金属中的氧较少,CO2焊采用Mn,Si沉淀脱氧,CO2焊脱氢能力强,所以用酸性焊条施焊或CO2焊时对焊前清理的要求相对较低。

13、有人说:“焊接过程中熔渣对液态金属的氧化反应比熔炼过程剧烈,但反应

程度不如熔炼时彻底。”你认为这句话对吗?请说明原因。

答:这句话是对的。因为熔焊时由于熔渣在高温状态下的存在时间短暂,因此扩散氧化程度一般远不能达到平衡状态,而熔炼过程中的扩散氧化进行的较充分。

14、何谓沉淀脱氧?试述生产中常用的几种沉淀脱氧反应。

答:(1)沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用,使其转化为不溶于液态金属的氧化物,并析出转入熔渣的一种脱氧方式。

(2)生产中几种常用的沉淀脱氧反应:

a 锰的脱氧反应,[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)

b 硅的脱氧反应,[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2)

c 硅锰联合脱氧反应。

15、试述铸造与焊接冶金工艺中常用的脱氧方式及特点。

答:(1)先期脱氧

熔焊过程中先期脱氧的特点是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。而在一般的熔炼钢铁炉中,也存在硅和锰等元素与炉气中的氧化性气体发生反应,生成的氧化物进入熔渣,但此时并不是有目的地为了脱氧。

(2)沉淀脱氧

这种方法的优点是脱氧速度快,脱氧彻底。但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。

(3)扩散脱氧

这种方法的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

在一般真空处理条件下,碳只能起到部分脱氧的作用,尽管如此,用碳脱氧,脱氧产物不留在钢液中,所以对提高钢液质量有明显的效用。

16、从冶金反应动力学角度分析熔渣粘度过大或过小所带来的问题。

答:(1)扩散脱氧是在熔渣中加入脱氧剂,使脱氧元素与熔渣中的氧化亚铁起作用而达到间接脱去钢液中氧化亚铁的目的。如果熔渣粘度过大,不利于钢液中氧化亚铁向熔渣中扩散,从而影响脱氧效果。

(2)熔渣脱硫的原理与扩散脱氧相似,其反应也包括有扩散过程。如果熔渣粘度过大,不容易传输,不利于脱硫反应进行。

(3)脱磷反应是在熔渣与钢液界面上进行的。随着反应的进行,界面处的CaO和FeO 因反应而消耗,浓度减低,必然会引起渣层上方的CaO和FeO向界面传输。与此同时,反应生成的磷酸钙在界面处浓度增高,必然会向渣层上方传输。熔渣粘度过大,不利于这些传输过程的进行,因而脱磷效果降低。

17、试述熔渣脱硫的原理及影响因素。

答:(1)熔渣脱硫的原理与扩散脱氧相似,。根据它是利用FeS在熔渣中和金属液中的分配

定律,通过在熔渣中脱S,达到对金属的脱S作用。CaO、CaC2、MnO、MgO与熔渣中的FeS反应而进行脱硫,当熔渣中的FeS含量减少时,钢液中的FeS就向熔渣中扩散,这样就间接达到了脱去钢液中FeS的目的。

(2)影响因素

a、熔渣的还原性和碱度。在熔渣还原期中和熔渣的碱度高时都有利于脱硫。

b、粘度。粘度小有利于脱硫。

c、温度。脱硫反应是吸热反应,因此温度高有利于脱硫。

d、硫的活度。硫的活度大,容易从金属液中析出,有利于脱硫。

18、磷在钢中有何危害?试述影响脱磷的因素有哪些。

答:(1)当钢中含磷量过多时,将增加材料的冷脆性,即冲击韧性降低,脆性转变温度升高。在含碳量较高的低合金钢和奥氏体钢中,磷也会促使产生热裂纹。

(2)影响脱磷的因素:

a、熔渣的碱度和氧化性。高碱度和强氧化性的熔渣有利于脱磷反应进行。但当碱度超过3.0以上时,进一步提高碱度并不能将磷的分配比提得更高。实际上,熔渣碱度太高时,使得熔渣的粘度增大,反而使脱磷效果降低。

b、熔渣的粘度。粘度小有利于脱磷。

C、温度。脱磷反应是强放热反应,降低温度有利于反应的进行。但是,只有在高温下才能获得流动性良好的高碱度熔渣,所以温度必须适当,才能有效地脱磷。

d、渣量。渣量大有利于脱磷。但渣量也不能过多,因为造渣需要消耗大量的热,使耗电量增加,冶炼时间延长。

材料成型技术基础复习题

材料成形技术基础复习题 一、选择题 1.铸造中,设置冒口的目的是()。 a. 改善冷却条件 b. 排出型腔中的空气 c. 减少砂型用量 d. 有效地补充收缩 2.铸造时不需要使用型芯而能获得圆筒形铸件的铸造方法是( )。 a. 砂型铸造 b. 离心铸造 c. 熔模铸造 d. 压力铸造 3.车间使用的划线平板,工作表面要求组织致密均匀,不允许有铸造缺陷。其铸件的浇注位置应使工作面()。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 4.铸件产生缩松、缩孔的根本原因()。 a. 固态收缩 b. 液体收缩 c. 凝固收缩 d. 液体收缩和凝固收缩 5.为提高铸件的流动性,在下列铁碳合金中应选用()。 a. C=3.5% b. C=3.8% c. C=4.0% d. C=4.7% 6.下列合金中,锻造性能最好的是(),最差的是()。 a.高合金钢 b.铝合金 c.中碳钢 d.低碳钢 7.大型锻件的锻造方法应该选用()。 a.自由锻 b.锤上模锻 c.胎膜锻 8.锻造时,坯料的始锻温度以不出现()为上限;终锻温度也不宜过低,否则会出现()。 a.晶粒长大 b.过热 c.过烧 d.加工硬化 9.材料经过锻压后,能提高力学性能是因为()。 a.金属中杂质减少 b.出现加工硬化 c.晶粒细小,组织致密

材料和制造方法应选()。 a.30钢铸造成形 b.30钢锻造成形 c.30钢板气割除 d.QT60-2铸造成形11.设计板料弯曲模时,模具的角度等于成品角()回弹角。 a.加上 b.减少 c.乘以 d.除以 12.酸性焊条用得比较广泛的原因之一()。 a. 焊缝美观 b. 焊缝抗裂性好 c. 焊接工艺性好 13.低碳钢焊接接头中性能最差区域()。 a. 焊缝区 b. 正火区 c. 部分相变区 d. 过热区 14.焊接应力与变形的产生,主要是因为()。 a. 材料导热性差 b. 焊接时组织变化 c.局部不均匀加热与冷却15.焊接热影响区,在焊接过程中是()。 a. 不可避免 b. 可以避免 c. 不会形成的 16.灰口铁的壁越厚,其强度越低,这主要是由于()。 a. 气孔多 b. 冷隔严重 c. 浇不足 d. 晶粒粗大且缩孔、缩松。17.圆柱齿轮铸件的浇注位置,它的外圈面应( )。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 18.合金的体收缩大,浇注温度过高, 铸件易产生()缺陷; 合金结晶温度围广, 浇注温度过低,易使铸件产生()缺陷。 a. 浇不足与冷隔 b. 气孔 c. 应力与变形 d. 缩孔与缩松19.绘制铸造工艺图确定拔模斜度时,其壁斜度关系时()。 a. 与外壁斜度相同 b. 比外壁斜度大 c. 比外壁斜度小 20.引起锻件晶粒粗大的原因是()。 a.终锻温度太高 b.始锻温度太低 c.终锻温度太低

材料成型技术基础复习重点

1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性,弹性,刚度,强度,硬度,韧性 金属的结晶:即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法:生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒,以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元相互之间作用方式不同,可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料:即具有热塑性的材料,在塑料整个特征温度范围内,能反复加热软化和反复加热硬化,且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料:即具有热固性的塑料,加热或通过其他方法,能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体,而另一组成物为增强体,用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势

据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固:由液态转变为固态的过程。 结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面:微观粗糙、宏观光滑; 将生长成为光滑的树枝; 大部分金属属于此类 光滑界面:微观光滑、宏观粗糙; 将生长成为有棱角的晶体; 非金属、类金属(Bi、Sb、Si)属于此类 偏析:金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织:宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况,铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区:表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形,使其改变形状、尺寸和改善性能,从而获得各种产品的加工方法。 主要应用: (1)生产各种金属型材、板材、线材等; (2)生产承受较大负荷的零件,如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点

材料成型工艺基础部分复习题答案

材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则? 答:①同时凝则:将浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好?普通灰铸铁常用热处理方法有哪些?目的是什 么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴.为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形,而较少采用蜡液浇铸成形?为什么脱蜡时水温不应达到沸点? 答:蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成,在常用的蜡料中,石蜡和硬脂酸各占50%,其熔点为50℃~60℃,高熔点蜡料可加入塑料,制模时,将蜡料熔为糊状,目的除了使温度均匀外,对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。

材料成形技术基础知识点总结

材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造:将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中,冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大(铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制); B成本低 C工序多,质量不稳定,废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是:铸造毛胚的晶粒粗大,组织疏松,成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小,形状复杂(尤其是腔内复杂)或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 (1)铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下,铸件的结晶有如下特点: A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中,晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素,因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌,不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 (2)铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型:A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 (1)流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力,是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力,但液态金属的充型能力除与流动性有关,还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关,是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手: A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金,它们的流动性好; B 提高浇注温度,延长金属流动时间; C 提高充填能力 D 设置出气冒口,减少型内气体,降低金属液流动时阻力。 (2)收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有,液固界面泾渭分明,已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充,如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充,就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序,让铸件按远离冒口部分最先凝固,然后朝冒口方向凝固,最后才是冒口本身的凝固(即顺序凝固方式),就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去,而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围,趋于糊状凝固的合金,由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断

#材料成型复习题(答案)

材料成型复习题(答案) 一、 1落料和冲孔:落料和冲孔又称冲裁,是使坯料按封闭轮廓分离。落料是被分离的部分为所需要的工件,而留下的周边是废料;冲孔则相反。 2 焊接:将分离的金属用局部加热或加压,或两者兼而使用等手段,借助于金属内部原子的 结合和扩散作用牢固的连接起来,形成永久性接头的过程。 3顺序凝固:是采用各种措施保证铸件结构各部分,从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度,实现由远离冒口的部分最先凝固,在向冒口方向顺序凝固,使缩孔移至冒口中,切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺 同时凝固:是指采取一些工艺措施,使铸件个部分温差很小,几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺 4.缩孔、缩松液态金属在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩,因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞,这种孔洞称为缩孔,而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔,简称缩松。 5.直流正接:将焊件接电焊机的正极,焊条接其负极;用于较厚或高熔点金属的焊接。 直流反接:将焊件接电焊机的负极,焊条接其正极;用于轻薄或低熔点金属的焊接。 6 自由锻造:利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形,从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。 模型锻造:它包括模锻和镦锻,它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内,然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。 7.钎焊:利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属,适当加热后,钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。 8.金属焊接性:金属在一定条件下,获得优质焊接接头的难易程度,即金属材料对焊接加工的适应性。 9,粉末冶金:是用金属粉末做原料,经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。 二、 1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。 2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。 3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等。 4、影响金属焊接的主要因素有温度、压力。 5、粉末压制生产技术流程为粉末制取、配混、压制成形、烧结、其他处理加工。 6、影响液态金属充型能力的因素有金属流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。 7、金属材料的可锻性常用金属的塑性指标和变形抗力来综合衡量。 8、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成,其中焊芯的主要作用为作为电源的一个电极,传导电流,产生电弧、熔化后作为填充材料,与母材一起构成焊缝金属等。 9、金属塑性变形的基本规律是体积不变定律和最小阻力定律。 10、一般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道组成。 11、硬质合金是将一些难熔的金属碳化物和金属黏结剂

材料成形技术基础(杨大壮编)知识点总复习

材料成形技术基础知识点复习-杨大壮按照制造前后质量变化情况,现代制造过程分类一般分为质量不变过程,质量减少过程,质量增加过程。机械制造技术是以设计为心的产品技术和以工艺为核心的过程技术构成的。 1、液态金属充满铸型型腔,获得完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属充填铸型能力。流动性指熔融金属的流动能力。一般用铸件最小壁厚来表征液态金属的充型能力,用螺旋形试样长短来表征液态金属的流动性。 2、影响液态金属充型能力的因素有金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。 3、收缩的定义及铸造合金收缩过程(液态、凝固、固态)铸件在液态、凝固和固态冷却过程所产生的体积和尺寸减小现象称为收缩。液态金属浇入铸型后,从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩,凝固收缩,固态收缩三个互相关联的收缩阶段。 4、液态金属凝固过程,由于液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现大而集的孔洞,称缩孔;细小而分散的孔洞称分散性缩孔,简称缩松。缩孔产生的基本原因是液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域、两壁相交处等热节处。基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件由表及里逐层凝固。缩松产生的基本条件是金属的结晶温度范围较宽,

呈体积凝固方式。缩松常存在于铸件的心区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近。防止方法:①采用顺序凝固原则②加压补缩 5、铸件在凝固和随后的冷却过程,固态收缩收到阻碍而引起的内应力,称为铸造应力。分类(形成原因):热应力(残余),相变应力,机械阻碍应力(临时)防止和减小的措施:①合理设计铸件结构②尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金③采用同时凝固的工艺④合理设置浇冒口,缓慢冷却⑤若铸件已存在残余应力,可采用人工时效自然时效或振动时效等方法消除产生的缺陷(热裂、冷裂、变形)6/主要气体(H2、N2、O2)金属在熔炼过程会溶解气体。在浇注过程,因浇包未烘干、铸型浇铸系统设计不当,铸型透气性差以及浇注速度控制不当或型腔内气体不能及时排出等,都会使气体进入金属液,增加金属气体的含量,这就构成了金属的吸气性。过程:①气体分子撞击到金属液表面②在高温金属液表面上气体分子离解为原子状态③气体原子根据与金属元素之间的亲和力大小,以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在金属表面④气体原子扩散进入金属液内部7、铸件凝固后,截面上不同部位以至晶粒内部产生化学成分不均匀现象称为偏析。宏观偏析(区域偏析):成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,主要包括正偏析和逆偏析。微观偏析:微小范围内的化学成分不均匀现象,一般在一个晶粒尺寸范围左右,包括晶内偏析(枝晶偏析)和晶界偏析。正偏析:如果是溶质的分配系数K>1的合金,固液界面的液相溶质减少,因此越是后来结晶的固相,溶质的浓度越

《材料成形技术基础》习题集答案

填空题 1.常用毛坯的成形方法有铸造、、粉末冶金、、、非金属材料成形和快速成形. 2.根据成形学的观点,从物质的组织方式上,可把成形方式分为、、 . 1.非金属材料包括、、、三大类. 2.常用毛坯的成形方法有、、粉末冶金、、焊接、非金属材料成形和快速成形作业2 铸造工艺基础 2-1 判断题(正确的画O,错误的画×) 1.浇注温度是影响铸造合金充型能力和铸件质量的重要因素。提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件。因此,浇注温度越高越好。(×) 2.合金收缩经历三个阶段。其中,液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因,而固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。(O) 3.结晶温度范围的大小对合金结晶过程有重要影响。铸造生产都希望采用结晶温度范围小的合金或共晶成分合金,原因是这些合金的流动性好,且易形成集中缩孔,从而可以通过设置冒口,将缩孔转移到冒口中,得到合格的铸件。(O) 4.为了防止铸件产生裂纹,在零件设计时,力求壁厚均匀;在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量;在工艺上应提高型砂及型芯砂的退让性。(O) 5.铸造合金的充型能力主要取决于合金的流动性、浇注条件和铸型性质。所以当合金的成分和铸件结构一定时;控制合金充型能力的唯一因素是浇注温度。(×) 6.铸造合金在冷却过程中产生的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。共晶成分合金由于在恒温下凝固,即开始凝固温度等于凝固终止温度,结晶温度范围为零。因此,共晶成分合金不产生凝固收缩,只产生液态收缩和固态收缩,具有很好的铸造性能。(×)7.气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的力学性能,而且还降低了铸件的气密性。(O) 8.采用顺序凝固原则,可以防止铸件产生缩孔缺陷,但它也增加了造型的复杂程度,并耗费许多合金液体,同时增大了铸件产生变形、裂纹的倾向。(O) 2-2 选择题 1.为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷,可以采用的措施有(D)。 A.减弱铸型的冷却能力; B.增加铸型的直浇口高度; C.提高合金的浇注温度; D.A、B和C; E.A和C。 2.顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量,通常顺序凝固适合于(D),而同时凝固适合于(B)。 A.吸气倾向大的铸造合金; B.产生变形和裂纹倾向大的铸造合金; C.流动性差的铸造合金; D.产生缩孔倾向大的铸造合金。 3.铸造应力过大将导致铸件产生变形或裂纹。消除铸件中残余应力的方法是(D);消除铸件中机械应力的方法是(C)。 A.采用同时凝固原则; B.提高型、芯砂的退让性; C.及时落砂; D.去应力退火。 4.合金的铸造性能主要是指合金的(B)、(C)和(G)。 A.充型能力;B.流动性;C.收缩;D.缩孔倾向;E.铸造应力;F.裂纹;G.偏析;H.气孔。

材料成型基础期末复习习题集

材料成型基础习题集 一.解释名词 1.开放式浇注系统:浇口的总截面积大于直浇口的截面积的浇注系统。合金在直浇口中不停 留而直接进入铸型的浇注系统。该浇注系统流动性好,但缺乏挡渣作用。 2.封闭式浇注系统:浇口的总截面积小于直浇口的截面积的浇注系统。直浇口被合金灌满而 使渣漂浮在上部,具有较好的挡渣作用,但影响合金的流动性。 3.顺序凝则:通过合理设置冒口和冷铁,使铸件实现远离冒口的部位先凝固,冒口最后凝固 的凝固方式。 4.同时凝则:通过设置冷铁和补贴使铸件各部分能够在同一时间凝固的凝固方式。 5.孕育处理:在浇注前往铁水中投加少量硅铁、硅钙合金等作孕育剂,使铁水产生大量均匀 分布的晶核,使石墨片及基体组织得到细化。 6.可锻铸铁:是白口铸铁通过石墨化退火,使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁。 7.冒口:是在铸型储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。 8.熔模铸造:用易熔材料如蜡料制成模样,在模样上包覆若干层耐火涂料,制成型壳,熔出 模样后经高温焙烧,然后进行浇注的铸造方法。 9.离心铸造:使熔融金属浇入绕水平轴、倾斜轴或立轴旋转的铸型,在惯性力的作用下,凝 固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方法。 10.锻造比:即锻造时变形程度的一种表示方法,通常用变形前后的截面比、长度比或高度比 来表示。 11.胎模锻造:是在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。 12.拉深系数:指板料拉深时的变形程度,用m=d/D表示,其中d为拉深后的工件直径,D 为坯料直径。 13.熔合比:熔化焊时,母材加上填充金属一起形成焊缝,母材占焊缝的比例叫熔合比。 14.焊缝成形系数:熔焊时,在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算厚度(H)的比值 (φ=B/H)。 15.氩弧焊:是以氩气作为保护气体的气体保护电弧焊。 16.电渣焊:是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热做为热源,将工件和填充金属熔合成焊缝 的垂直位置的焊接方法。 17.点焊:是利用柱状电极在两块搭接工件接触面之间形成焊点而将工件焊在一起的焊接方 法。 18.冷裂纹敏感系数:依据钢材板厚、焊缝含氢量等重要因素对焊接热影响区淬硬性的影响程 度。 二.判断正误 1、垂直安放的型芯都要有上下型芯头. (√) 2、熔模铸造不需要分型面. (√) 3、型芯烘干的目的主要是为了提高其强度. (√) 4、确定铸件的浇注位置的重要原则是使其重要受力面朝上. (╳) 改正:确定铸件的浇注位置的重要原则是使其重要受力面朝下. 5、钢的碳含量越高,其焊接性能越好. (╳) 改正:钢的碳含量越高,其焊接性能越差. 6、增加焊接结构的刚性,可减少焊接应力. (√)

材料成型技术基础试题答案

《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 、判断题(每题分,共分,正确的画“O ”,错误的打“X ”) 、选择题(每空1分,共38分) 三、填空(每空0.5分,共26分) 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二) 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三) 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) (达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)

Ct 230 图5 四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺序选择自由锻基本工序(6 分)。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构,并写出修改原因。 自由锻基本工序: 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构(2 分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2 分) 修改原因:避免焊缝交叉修改原因:避免应力集中(平滑过 度)

工程材料及成形技术基础复习题

材料复习题 一. 解释下列名词 1. 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度之差。 2.临界冷却速度:钢淬火时获得马氏体的最小速度。 3.淬硬性: 是指钢在淬火时所能获得的最高硬度,淬硬性大小主要决定于马氏体的含碳量。马氏体含碳量越高则淬硬性越高。(反映钢材在淬火时的硬化能力)。 4. 调质处理 :淬火+高温回火得到回火索氏体的热处理工艺。 5. 淬透性:是在规定的淬透条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。 6.共析转变:两种以上的固相新相,从同一固相母相中一起析出,而发生的相变。 7. 时效强化: 是合金工件经固溶热处理后在室温和稍高于室温保温,以达到沉淀硬化的目的,这时在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化,提高材料的性能。 8.固溶强化:由于溶质原子溶入而使金属强硬度升高的现象。 9.同时凝固原则:铸件时使金属按规定一起凝固的原则。 10. 顺序凝固原则:铸件时使金属按规定从一部分到另一部分逐渐凝固的原则。 二. 判断正误 1. 珠光体的片层间距越小,其强度越高,其塑性越差。错 2. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。错 3. 金属凝固时,过冷度越大,晶体长大速度越大,因而其晶粒粗大。错 4. 金属的晶粒越细小,其强度越高,但韧性变差。错 5. 凡能使钢的C曲线右移的合金元素均能增加钢的淬透性。对 6. 感应加热表面淬火的淬硬深度与该钢的淬透性没有关系。对 7. 对灰铸铁不能进行强化热处理。对 8. 钢的临界冷却速度Vk越大,则其淬透性越好。错 9. 工件经渗碳处理后,随后应进行淬火及低温回火。对 10. 马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。错 11. 钢的临界冷却速度Vk越大,则其淬透性越好。错 12. 钢的淬透性,随零件尺寸的增大而减小。错 13. 确定铸件的浇注位置的重要原则是使其重要受力面朝上。错 14. 钢的碳当量越高,其焊接性能越好。错 15. 表面淬火主要用于高碳钢。错 16. 过共析钢的正常淬火一般均为不完全淬火。对 17. 对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是为了提高其强度。错 18. 过共析钢的退火组织为珠光体和铁素体。错 19. 对普通低合金钢件进行淬火强化效果不显著。对 20. 普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。错 21. 马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。错 22. 高锰钢的性能特点是硬度高,脆性大。错 23. 采用等温淬火可获得晶粒大小均匀的马氏体。错 24. 对球墨铸铁可以进行强化热处理。对

《材料成形原理》复习资料

《材料成形原理》复习题(铸) 第二章 液态金属的结构和性质 1. 粘度。影响粘度大小的因素?粘度对材料成形过程的影响? 1)粘度:是液体在层流情况下,各液层间的摩擦阻力。其实质是原子间的结合力。 2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关: (1)粘度与原子离位激活能U 成正比,与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。(2)温度:温度不高时,粘度与温度成反比;当温度很高时,粘度与温度成正比。 (3)化学成分:杂质的数量、形状和分布影响粘度;合金元素不同,粘度也不同,接近共晶成分,粘度降低。(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理,如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。 3)粘度对材料成形过程的影响 (1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。(2)对液态合金流动阻力与充型的影响,粘度大,流动阻力也大。(3)对凝固过程中液态合金对流的影响,粘度越大,对流强度G 越小。 2.?表面张力。影响表面张力的因素?表面张力对材料成形过程及部件质量的影响? 1)表面张力:是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡,在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。其实质是质点间的作用力。 2)影响表面张力的因素 (1)熔点:熔沸点高,表面张力往往越大。(2)温度:温度上升,表面张力下降,如A l、Mg 、Zn 等,但Cu 、Fe 相反。(3)溶质元素(杂质):正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面);负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。(4)流体性质:不同的流体,表面张力不同。 3)表面张力影响液态成形整个过程,晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。 3.?液态金属的流动性。影响液态金属的流动性的因素?液态金属的流动性对铸件质量的影响? 1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。 2)影响液态金属的流动性的因素有:液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关,与外界因素无关。 3)好的流动性利于缺陷的防止:(1)补缩(2)防裂(3)充型(4)气体与杂质易上浮。 4. 液态金属的充型能力。影响液态金属的充型能力的因素? 1)液态金属的充型能力是指液态金属充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰铸件的能力。 2)影响液态金属的充型能力的因素有: (1)内因是金属自身流动性;(2)外因有型的性质、浇注条件、型腔结构形状[(1)金属性质:1)合金成分2)结晶潜热3)比热、密度、导热系数 4)粘度5)表面张力;(2)铸型性质方面因素:1)型的蓄热系数大2)型的温度3)型中气体;(3)浇注条件方面因素:1)浇注温度2)充型压头3)浇注系统结构;(4)铸件结构方面因素:1)折算厚度2)复杂程度] 5.?液态金属的充型能力与流动性的区别和联系? 1)液态金属的充型能力首先取决于液态金属本身的流动能力,同时又和外界条件密切相关。 2)液态金属自身的流动能力称为“流动性”,由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定的,而与外界因素无关,流动性可认为是特定条件下的充型能力。 3)液态金属流动性好,其充型能力强,反之其充型能力差,但这可以通过外界条件来提高充型能力。 第三章 液态金属凝固热力学和动力学 1.?什么是溶质再分配?溶质分配系数表达式? 1)溶质再分配:合金析出的固相中溶质含量不同于其周围液相内溶质含量的现象,产生成分梯度,引起溶质扩散。 2)溶质分配系数k:凝固过程中固液界面固相侧溶质质量分数m S 与液相中溶质质量分数m L 之比,即k=m S/mL 。 2. 均质形核与非均质形核(异质形核)。 1)均质形核:依靠液态金属内部自身的结构自发的形核。 2)非均质形核:依靠外来夹杂或型壁所提供的异质界面进行形核过程。 3.?界面共格对应关系及其判别? 1)固体质点的某一晶面和晶核的原子排列规律相似,原子间距离相近或在一定的范围内成比例,就可能实现界面共格对应,该固体质点就可能成为形核的衬底。这种对应关系叫共格对应关系。 2)共格对应关系用点阵失配度δ衡量即 % 100||?-=z z s a a a δ (1)δ≤5%为完全共格,形核能力强;(2)5%<δ≤25%为部分共格,夹杂物衬底有一定的形核能力;(3)δ>25%为不共格,夹杂物衬底无形核能力。 4. 点阵失配度 点阵失配度δ即 % 100||?-=z z s a a a δ 其中a s 、a z 分别为夹杂物、晶核原子间距离。用来衡量界面共格对应关系。 5. 晶体的宏观长大方式? 1)平面方式长大 条件:(1)固液界面前方液体的正温度梯度分布G L>0,液相温度高于界面温度T i;(2)固液前方液体过冷区域及过冷度极小;(3)晶体生长时凝固潜热的析出方向同晶体生长方向相反。生长过程:生长时,一旦某一晶体生长伸入液相区就会被重新熔化,从而导致晶体以平面方式生长。 2)树枝晶方式长大 条件:(1)固液界面前方负温度梯度分布G L <0,液相温度低于凝固温度T i ;(2)固液界面前液体过冷区域较大,距界面越远的液体其过冷度越大;(3)晶体生长时凝固潜热析出的方向同晶体生长方向相同。生长过程:界面上突起的晶体将快速伸入过冷液体中,一次晶臂长出二次晶臂,甚至长出三次晶臂,产生枝晶,以树枝晶方式生长。 6. 固液界面微观结构有哪几种? 1)粗糙界面:当a ≤2,x=0.5时,界面固相一侧的点阵位置有50%左右被固相原子占据,另部分位置空着,其微观上是粗糙的、高低不平的,大多数金属都属于这种结构。

材料成型技术基础复习重点资料讲解

材料成型技术基础复 习重点

1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示?它们的物理含义各是什么? 塑性,弹性,刚度,强度,硬度,韧性 1.2 金属的结晶:即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法:生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒,以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元相互之间作用方式不同,可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料:即具有热塑性的材料,在塑料整个特征温度范围内,能反复加热软化和反复加热硬化,且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料:即具有热固性的塑料,加热或通过其他方法,能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。

通常是其中某一组成物为基体,而另一组成物为增强体,用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固:由液态转变为固态的过程。 结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面:微观粗糙、宏观光滑; 将生长成为光滑的树枝; 大部分金属属于此类 光滑界面:微观光滑、宏观粗糙; 将生长成为有棱角的晶体; 非金属、类金属(Bi、Sb、Si)属于此类 偏析:金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1

西南交通大学 材料成型技术基础复习纲要

第一篇 金属铸造成形工艺 一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。 A铸造:将熔融金属浇入铸型型腔, 经冷却凝固后获得所需铸件的方法。 B铸造实质:液态成形。 C合金:两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素(碳)熔和在一起,所构成具有金属特性的物质。 D合金的铸造性能:是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力,流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。 二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。 A合金的充型能力:液态合金充满铸型,获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。 B影响合金充型能力的因素: (1)铸型填充条件 a. 铸型材料; b. 铸型温度; c. 铸型中的气体 (2)浇注条件 a. 浇注温度(T) T 越高(有界限),充型能力越好。 b. 充型压力 流动方向上所受压力越大, 充型能力越好。 (3)铸件结构

结构越复杂,充型越困难。 三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。 A合金的收缩:合金从浇注、凝固、冷却到室温,体积 和尺寸缩小的现象。 B合金收缩的三个阶段: (1)液态收缩 合金从 T浇注→ T凝固开始 间的收缩。 (2)凝固收缩 合金从 T凝固开始→T凝固终止 间的收缩。 液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。 (3)固态收缩(易产生铸造应力、变形、裂纹等。) 合金从 T凝固终止→T室 间的收缩。 四.了解形成铸造缺陷(缩孔,缩松)的主要原因及其防止措施。 A产生缩孔和缩松的主要原因:液态收缩 和 凝固收缩 导致。 B缩孔形成原因:收缩得不到及时补充; 缩松形成原因:糊状凝固,被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。 C缩孔与缩松的预防: (1)定向凝固,控制铸件的凝固顺序; (2)合理确定铸件的浇注工艺 五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。 铸件产生变形和裂纹的根本原因:铸造内应力(残余内应力) 六.掌握预防热应力的基本途径。 预防热应力的基本途径:缩小铸件各部分的温差,使其均匀冷却。借助于冷铁使铸件实现同时凝固。

材料成型技术基础复习重点

材料成型技术基础复习重点-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性,弹性,刚度,强度,硬度,韧性 1.2 金属的结晶:即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法:生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒,以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元相互之间作用方式不同,可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料:即具有热塑性的材料,在塑料整个特征温度范围内,能反复加热软化和反复加热硬化,且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料:即具有热固性的塑料,加热或通过其他方法,能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体,而另一组成物为增强体,用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势

据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固:由液态转变为固态的过程。 结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面:微观粗糙、宏观光滑; 将生长成为光滑的树枝; 大部分金属属于此类 光滑界面:微观光滑、宏观粗糙; 将生长成为有棱角的晶体; 非金属、类金属(Bi、Sb、Si)属于此类 偏析:金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1 铸件凝固组织:宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况,铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区:表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。

材料成型技术基础知识点总结

第一章铸造 1.铸造:将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型:溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力:液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素: 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件:浇注温度、充型压力 铸型条件:铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力,是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素: (1)合金种类:与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2)化学成份:纯金属和共晶成分的合金流动性最好; (3)杂质与含气量:杂质增加粘度,流动性下降;含气量少,流动性好。 6.金属的凝固方式: ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩:液态合金在凝固和冷却过程中,体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段:液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩,通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩,通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 (1)化学成分:碳素钢随含碳量增加,凝固收缩增加,而固态收缩略减。 (2)浇注温度:浇注温度愈高,过热度愈大,合金的液态收缩增加。 (3)铸件结构:铸型中的铸件冷却时,因形状和尺寸不同,各部分的冷却速度不同,结果对铸件收缩产生阻碍。 (4)铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松:铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞,按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成:主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶,铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成:主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中,是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大,浇注温度越高,铸件的壁越厚,缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。

材料成形复习题及答案

材料成形部分复习题 一、液态成形部分 (一)填空 1、 形状复杂、体积也较大的毛坯常用 砂型 铸造方法。 2、 铸造时由于充型能力不足,易产生的铸造缺陷是 浇不足 和冷隔。 3、 液态合金的 本身流动 能力,称为流动性。 4、 合金的流动性越好,则充型能力 好。 5、 铸造合金的流动性与成分有关,共晶成分合金的流动性 好。 6、 合金的结晶范围愈 小,其流动性愈好 7、 同种合金,结晶温度范围宽的金属,其流动性 差。 8、 为防止由于铸造合金充型能力不良而造成冷隔或浇不足等缺陷, 生产中采用最方便而有效的 方 法是 提高浇注温度 。 9、 金属的浇注温度越高,流动性越好,收缩 越大。 10、 合金的收缩分为液态收缩、 凝固收缩 和固态收缩三个阶段。 11、 合金的 液态 、凝固 收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 13、 同种合金,凝固温度范围越大,铸件产生缩松的倾向 大 。 14、 同种合金,凝固温度范围越大,铸件产生缩孔的倾向 小 。 15、 顺序凝固、冒口补缩,增大了铸件 应力 的倾向。 16、 为防止铸件产生缩孔,便于按放冒口,铸件应采用 顺序 凝固原则。 17、 控制铸件凝固的原则有二个,即顺序原则和 同时 原则。 18、 按铸造应力产生的原因不同,应力可分为 热 应力和机械应力。 19、 铸件厚壁处产生热应力是 拉 应力。铸件薄壁处产生热应力是 压 应力。 20、铸件内部的压应力易使铸件产生 伸长 变形。 21、铸件内部的拉应力易使铸件产生 缩短 变形。 23、 为防止铸件产生热应力,铸件应采用 同时 凝固原则。 24、 防止铸件变形的措施除设计时使壁厚均匀外,工艺上应采取 25、 为防止铸件热裂,应控铸钢、铸铁中含 __S ________ 量。 26、 为防止铸件冷裂,应控铸钢、铸铁中含 _P _______ 量。 27、 灰铸铁的石墨形态是 片状 。 28、 常见的铸造合金中,普通灰铸铁的收缩较 小 。 29、 可锻铸铁的石墨形态是 团絮状 。 30、 球墨铸铁的石墨形态是 球形 。 31、 常见的铸造合金中,铸钢的收缩较 大 。 32、 手工砂型铸造适用于 小 批量铸件的生产。 33、 形状复杂、体积也较大的毛坯常用 砂型 铸造方法。 (二)选择 1、形状复杂,尤其是内腔特别复杂的毛坯最适合的生产方式是( B )。 A. 锻造 B. 铸造 C. 冲压 D. 型材 2. 合金的化学成份对流动性的影响主要取决于合金的( B ) A.凝固点 B.凝固温度区间 C.熔点 D.过热温度 3. 下列因素中,能提高液态合金充型能力的是( C )。 4. 下列因素中不影响合金的充型能力的因素是( A ) 反变形法 A.采用金属型 B.采用凝固温度范围宽的合金 C.增加充型压力 D.降低浇注温度

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