合肥工业大学-材料成形原理上-试题-2006[1]

合肥工业大学试卷（A、B）共第页2008～2009学年第1学期课程代码课程名称材料成形原理学分3.5课程性质:必修、选修、限修考试形式:开卷、闭卷专业班级（教学班）材料成型2006-000考试日期命题教师系（所或教研室）主任审批签名一、填空题：（每空1分，共30分）1、液体最显著的表观性质是具有性，即不能够象固体那样承受剪切应力。实际液态金属存在着能量、（2）和成分三种起伏。2、通常，物质内部原子间结合力（3），其液体的表面能和表面张力越大，其液体的粘度也越大。而两相质点间结合力越大，界面张力（4），则润湿角越小，表示两相间润湿性（5）。3、合金的液相线温度TL及固相线温度TS之差越大，其浇注过程的充型能力越（6），凝固过程越倾向于（7）凝固方式，缩松形成倾向越（8），热裂倾向越（9）。4、公式11AVR=中,V1与A1可理解为一般形状铸件的体积与表面积，R表示铸件的（10）。铸件凝固时间随其模数（11）而延长。5、当T＜Tm时，固-液体积自由能之差：ΔGV=GS－GL为（12）值，ΔGV称为凝固的相变驱动力。过冷度ΔT（13），凝固相变驱动力ΔGV越大。6、a≤2的物质，凝固时固-液微观界面为（14），晶体按“（15）长大”方式生长，其生长方向为界面的法线方向。若共晶两相α-β均为粗糙界面（非小晶面-非小晶面），则共晶组织属于“（16）共晶”类型，共晶反应以共生方式进行，凝固速度（17），层片状共晶的片层距就会越小。7、对于气体在金属中溶解为吸热反应的，气体的溶解度随温度（18）而升高。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的（19）而降低。8、在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性（20）。实际焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的（21）。9、根据熔炼钢脱磷反应原理，提高脱磷效率的原则是希望较（22）的温度、高碱度、（23）氧化性（FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。10、焊接熔渣可分为“长渣”与“短渣”。“（24）渣”是指随温度升高而粘度下降速度缓慢的熔渣。碱性渣为“（25）渣”，含SiO2多的酸性渣为“（26）渣”。11、FeO在熔渣及钢液中的分配常数L随温度升高而减小，根据分配定律：L=（FeO）/[FeO]，焊接时FeO在熔滴过渡阶段和熔池前部高温区容易向（27）中过渡；酸性氧化物使熔渣中FeO活度减小，因此酸性渣中脱氧元素的扩散脱氧能力较（28）。12、缩孔及缩松形成的根本原因是凝固阶段的液态收缩和凝固收缩之和（29）于固态收缩。逐层凝固特性的合金，容易产生（30）。二、选择题（每题2.5分，共25分）1、下面哪一种说法的是错误的？A.纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，在相同过热度情况下，比具有宽凝固温度区间的流动性好。B.在合金成分及浇注条件特定的情况下，合金液在金属型中的充型能力比砂型中好。C.根据结晶温度范围宽的合金的停止流动机理，当向前流动的液态金属的前端析出15~20％的固相量时，便结成一个连续的网络，流动就会停止。D.尽管“充型能力”与合金的“流动性”紧密相关，合金的“流动性”与“充型能力”是两个不同的概念。2、下面哪一种说法的是错误的？A.对于溶质平衡分配系数K0＜1，K0越小，最终凝固组织的成分偏析越严重。B.假设液相线及固相线为直线，则随温度的变化，溶质平衡分配系数K0为常数。C.合金的固相线、液相线张开程度越大，则K0越小。D.成分为C0的合金，按照平衡相图，当温度由液态降低至TL而开始析出单相固溶体α相时，其液相的成分为C0，其固相成分为C0/K0。命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷A”、“试卷B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用A4纸横式打印贴在试卷版芯中。合肥工业大学试卷（A、B）共第页2008～2009学年第1共3页第2页学期课程代码课程名称材料成形原理学分3.5课程性质:必修、选修、限修考试形式:开卷、闭卷专业班级（教学班）材料成型2006-000考试日期命题教师系（所或教研室）主任审批签名3、下面哪一种说法的是正确的？A.一般来说，实际合金凝固形核是以均质形核方式进行的。B.晶核形成时，“液-固体积自由能之差”为凝固相变的驱动力。VGΔC.由于非均质形核的临界半径r*小于与均质形核的r*，故非均质形核更容易发生。D.形核晶体与基底的润湿角越小，非均质形核的功ΔG越大。∗he4、钢中S、P、C、Mn四元素影响凝固热裂纹的正确表述为：A.S，P，C增加钢的凝固热裂纹倾向，而Mn在一定条件下抑制热裂纹倾向。B.S，P，C，Mn均增加钢的凝固热裂纹倾向。C.S，P增加钢的凝固热裂纹倾向，而Mn、C在一定条件下抑制凝固热裂纹倾向。命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷A”、“试卷B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用A4纸横式打印贴在试卷版芯中。ⅡⅠⅡD.S，P，C，Mn均有利于降低钢的凝固热裂纹倾向。5、在共晶合金的凝固中，可能出现的现象是：111334c2距离凝固开始端凝固终止端C0k0C0溶质浓度A.非共晶成分的合金也可以得到100%的共晶组织。B.共晶成分的合金，一定可以得到100%的共晶组织。C.共晶成分的合金，也可能得不到100%的共晶组织。D.A和C。6、以下与凝固过程中溶质再分配无关的缺陷是：G3G2G1ΔTheTiTL(C0)TL(X')TX'A.析出性气孔。B.夹杂。C.缩孔。D.热裂纹。7、如图所示的铸件在凝固冷却到室温后，厚度不同的两部分中产生的纵向残余应力状态是：A.Ⅰ中为拉应力，Ⅱ中为压应力。B.Ⅰ中为压应力，Ⅱ中为拉应力。C.Ⅰ和Ⅱ中均为压应力。D.Ⅰ和Ⅱ中均为拉应力。8、下面哪一种说法的是错误的？A.易淬火钢焊接热影响区可分为：完全淬火区，不完全淬火区，回火软化区。B.热影响区的完全淬火区，靠近熔合线的组织较粗大，而靠AC3的组织较为细小。C.易淬火钢的不完全淬火区的组织大小均匀。D.热影响区的温度超过焊前调质时的回火温度，则发生软化现象。9、关于普通钢（非超低碳钢）的氧化脱碳精炼的正确表述为：A.脱碳精炼目的是为了去除钢液中的夹杂及有害气体。B.脱碳精炼是为了降低碳量。C.脱碳精炼可采用吹氧工艺。D.A和C。10、右图中1、2、3、4溶质分布曲线，属于“液相中部分混合”的情况为：A.曲线1B.曲线2C.曲线3D.曲线4三、解答题1、如图，自左向右凝固的固-液界面温度为Ti，因成分富集，界面前沿液相线以TL(X’)曲线所示。G1与G2分别是柱状树枝晶所需成分过冷的上、下临界温度梯度，ΔThe为异质形核所需过冷度。设当前温度梯度在G1与G2之间：（1）根据“液态只有扩散”的成分过冷判别式（需写出），若工艺因素(R、GL)不变，如何改变合金性质的参数C0、K0，使固-液界面按胞状晶进行凝固？（6分）（2）若合金性质不变，如何改变工艺因素使之发生内部等轴晶“内生生长”？（4分）合肥工业大学试卷（A、B）共第页2008～2009学年第1学期课程代码课程名称材料成形原理学分3.5课程性质:必修、选修、限修考试形式:开卷、闭卷专业班级（教学班）材料成型2006-000考试日期命题教师系（所或教研室）主任审批签名2、右图为某不易淬火钢焊接热循环中在Y方向的最高温度分布曲线，TG为该钢的奥氏体晶粒开始粗化温度。A、B、C、D分别为热影响区的不同区域，其中A为半熔化区（即熔合区）。焊缝ABCDZTGAC1AC3T2T1T,0C离开焊缝中心线的距离，Y（1）指出T1、T2对应何种温度；（2分）（2）分别说明B、C、D区域的名称，及其最终组织与性能特点（不需分析）。（6分）3、均质形核时系统自由能变化GΔ由两部分组成，即体积自由能项和界面自由能项。（1）试以自由能为纵坐标、球形晶体半径r为横坐标，分别示意画出体积自由能项、界面自由能项以及系统自由能变化GΔ对r的三条关系曲线；（3分）（2）在图上标出临界晶核半径r*的位置，以及均质形核的形核功ΔG*；（4分）（3）并以形核功23316⎟⎠⎞⎜⎝⎛ΔΔ⋅=Δ∗THTVGmmSSLσπ公式为依据，简述为什么物质凝固必须要有一定过冷度。（2分）4、根据“型壁激冷晶脱落、游离、增殖”机制（不需先阐述机制），（直接）讨论K0、浇注过程液流冲刷作用、浇注温度T浇对获得铸件内部等轴晶的影响规律。（9分）5、总结钢的冷裂纹三方面．．．影响因素的作用规律，进而简述如何防止焊接冷裂纹。（9分）命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷A”、“试卷B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用A4纸横式打印贴在试卷版芯中。2008年材料成形原理(上)期末考试答案一、填空题：（每空1分，共30分）1、液体最显著的表观性质是具有流动性，即不能够象固体那样承受剪切应力。实际液态金属存在着能量、结构和成分三种起伏。2、通常，物质内部原子间结合力越大，其液体的表面能和表面张力越大，其液体的粘度也越大。而两相质点间结合力越大，界面张力就越小，润湿角越小，表示两相间润湿性越好。3、合金的液相线温度TL及固相线温度TS之差越大，其浇注过程的充型能力越差，凝固过程越倾向于体积凝固方式，缩松形成倾向越大，热裂倾向越大。4、公式11AVR=中,V1与A1可理解为一般形状铸件的体积与表面积，R为铸件的模数。铸件凝固时间随其模数增大而延长。5、当T＜Tm时，固-液体积自由能之差：ΔGV=GS－GL为负值，ΔGV称为凝固的相变驱动力。过冷度ΔT越大，凝固相变驱动力ΔGV越大。6、a≤2的物质，凝固时固-液微观界面为粗糙面，晶体生长按“连续长大”方式，其生长方向为界面的法线方向。若共晶两相α-β均为粗糙界面（非小晶面-非小晶面），则共晶组织属于“规则共晶”类型，共晶反应以共生方式进行，凝固速度越快，层片状共晶的片层距就会越小。7、对于气体在金属中溶解为吸热反应的，气体的溶解度随温度升高而升高。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的增强而降低。8、在熔渣中含FeO相同的情况下，碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性更强。实际焊接钢时，碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的低。9、根据熔炼钢脱磷反应原理，提高脱磷效率的原则是希望较低的温度、高碱度、强氧化性（FeO）熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。10、焊接熔渣可分为“长渣”与“短渣”。“长渣”是指随温度升高而粘度下降速度缓慢的熔渣。碱性渣为“短渣”，含SiO2多的酸性渣为“长渣”。11、FeO在熔渣及钢液中的分配常数L随温度升高而减小，根据分配定律：L=（FeO）/[FeO]，焊接时FeO在熔滴阶段和熔池前部高温区容易向钢液中过渡；酸性氧化物使熔渣中FeO活度减小，因此酸性渣有利于熔渣中脱氧元素的扩散脱氧。12、缩孔及缩松形成的根本原因是凝固阶段的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩，逐层凝固特性的合金，容易产生缩孔。二、选择题（每题2分，共20分）1、[B]2、[D]3、[B]4、[A]5、[D]6、[C]7、[B]8、[C]9、[D]10、[C]三、解答题1、答：（1）成分过冷判别式：RGL＜000)1(KKDCmLL−⋅，因此，若工艺因素（R、GL）不变，降低合金成分C0和/或增大K0，可降低成分过冷程度，使之进行胞状晶生长。（2）若合金性质不变，降低GL和/或增大生长速度R，可增大成分过冷程度，促进内部等轴晶“内生生长”。2、答：（1）T1、T2分别对应何液相线温度TL及固相线温度TS；(2)B区域为过热区。最终得到粗大的组织，故该区的塑性、韧性较差。液相中形成球形晶胚时自由能变化C区域为正火区（或完全重结晶区）：该区最终组织细小，力学性能最佳。ΔG界面自由能项D区域为不完全重结晶区：该区最终组织晶粒大小不一，组织不均匀，因此力学性能也不均匀。ΔG*r*r3、答：（1）三条关系曲线如图所示；（2）r*的位置，以及形核功ΔG*如图；（3）ΔG*∝ΔT-2，过冷度ΔT越小，形核功ΔG*越大，ΔT→0时，ΔG*→∞，这表明过冷度很小时难