合肥工业大学-材料成形原理上-试题-2004[1]

合肥工业大学试卷共4页第页2006～2007学年第一学期课程名称材料成形原理考试班级2004级材料成形及控制工程专业命题教师祖方遒教研室主任审批签名学号学生姓名教学班号考试日期2007年1月18日成绩命题教师注意事项：1、主考教师必须于考试一周前将试卷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。一、试区分以下概念（每小题3分，共24分）1.液态金属的结构起伏和浓度起伏结构起伏指原子团簇的尺寸变化。浓度起伏指第二组元分布状况的变化。2.连续生长和侧面生长粗糙界面的生长方式为连续生长；光滑界面的生长方式为侧面生长。3.内生生长和外生生长凝固自型壁行核，由外向内的生长称为外生生长，如柱状晶，胞状晶的生长；在熔体内部形核，由内向外的自由生长称为内生生长，如等轴晶的生长。4.共生生长和离异生长共生生长：共晶结晶时，两相相互依附，借助于对方析出的多余原子的横向扩散而同步偶合生长的方式。离异生长：共晶的两相间没有共同生长的界面，析出和生长在时间上与空间上都相互独立的生长方式。5.宏观偏析和微观偏析凝固件断面上可观察到的区域溶质偏聚现象称为宏观偏析；在一个晶粒内部或晶界上存在的溶质偏聚现象称为微观偏析。6.沉淀脱氧和扩散脱氧溶入到液态金属中的脱氧元素与[Feo]反应，生成不溶于液态金属的脱氧产物称之为沉淀脱氧。通过降低熔渣中（Feo）含量，或通过改变界面两侧Feo的平衡条件促使[Feo]向熔渣中转移而降低液态金属中的（Feo）含量的方法称为扩散脱氧。7.冷裂纹和热裂纹金属凝固冷却至室温附近发生的开裂现象称之为冷裂纹；在固相线附近发生的裂纹称之为热裂纹。8．长渣和短渣熔渣的粘度随温度变化而跟随做显著（快速）变化的渣称之为短渣；反之为长渣。二、填空题（每空1分，共24分）1．界面张力的大小可以用润湿角来衡量，两种物质原子间的结合力大，就润湿，润湿角为锐角；而两种物质原子间的结合力小，就不润湿，润湿角为钝角。2．铸件的凝固方式可以分为逐层凝固、中间凝固和体积合肥工业大学试卷共4页第页2006～2007学年第一学期课程名称材料成形原理考试班级2004级材料成形及控制工程专业命题教师祖方遒教研室主任审批签名学号学生姓名教学班号考试日期2007年1月18日成绩凝固三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是：凝固温度区间和界面前沿的温度梯度。3．Jakson因子a可以作为固-液界面微观结构的判据，凡a≤2的晶体，其生长界面为粗糙，凡a＞5的晶体，其生长界面为光滑。4．在固相无扩散，液相无对流只有有限扩散的条件下，晶体生长速度越快、平衡分配系数越小、液相中溶质扩散系数越慢，越容易形成成分过冷。5．在一个由金属、金属氧化物、和氧化性气体组成的体系中，若金属氧化物的分解压为，氧的实际分压为命题教师注意事项：1、主考教师必须于考试一周前将试卷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。2Op{}2Op。则，当{PO2}Po2时，金属被氧化，当{PO2}Po2时，金属被还原，当两者相等时，处于平衡状态。三、选择填空（每小题1分，共10分）1．如右图所示，对于图中4种成分的合金，凝固时形成缩松的倾向由大到小的顺序是：[b]a．1→2→3→4b．2→3→1→4c．3→2→1→4d．4→3→2→12．关于均质形核，以下正确的说法是：[d]a．温度越低，形核的驱动力越大。b．形核功越大，越容易形核。c．温度越高，形核功越小。d．过冷度越大，形核功越小。3．非均质形核与均质形核相比：[b]a．临界晶核半径更小。b．临界晶核体积更小。c．临界过冷度更大。d．a和b。4．在共晶合金的凝固中，可能出现的现象是：[d]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。5．如图，成分为C0的长条形铸件，设分别按以下的三种条件自左向右定向凝固：①固相无扩散，液相中只有有限扩散；②固相无扩散，液相中充分混合均匀；③固相无扩散，液相中部分混合。三种条件下，当凝固界面分别推进到图中所示的中间位置时，剩余液体中溶质总含量由低到高的顺序是：[c]a．①，②，③b．②，③，①c．①，③，②d．②，①，③6．从液态金属与熔渣的相互作用规律，可知：[a或b]a．碱性熔渣对液态金属的氧化性比酸性熔渣强。C0b．酸性熔渣对液态金属的氧化性比碱性渣强。合肥工业大学试卷共4页第页2006～2007学年第一学期课程名称材料成形原理考试班级2004级材料成形及控制工程专业命题教师祖方遒教研室主任审批签名学号学生姓名教学班号考试日期2007年1月18日成绩c．熔渣对液态金属的氧化性与其含FeO的量有关，而与熔渣的酸碱度无关。d．随着温度的升高，熔渣对液态金属的氧化性减弱。命题教师注意事项：1、主考教师必须于考试一周前将试卷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。ⅠⅡ7．生产中用来防止焊接冷裂纹的措施通常是：[d]a.焊前预热。b.焊后后热。c.选用碱性焊条。d.a、b和c。8．以下与凝固过程中溶质再分配无关的缺陷是：[c]a．析出性气孔。b．夹杂。c．缩孔。d．热裂纹。9．以下使铸件在凝固过程中产生缩孔的条件是：[a]a.逐层凝固方式。b.较低的浇注温度。c.较快的凝固速度。d.较宽的结晶温度范围。10．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：[b]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。四、简答题（每小题8分，共24分）1．简述晶体生长形貌随成分过冷大小变化的规律。物好此随“成分过冷”程度的增大，固溶体生长方式由无“成分过冷”时的“平面晶”依次发展为：胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶2．分区简述低碳钢焊接热影响区可能存在的组织及性能变化。偏显按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特征，可分为熔合区、过热区、相变重结晶区和不完全重结晶区四个区：熔合区具有明显的化学成分不均匀性，从而引起组织、性能上的不均匀性，接头的强度、韧性都比较差，是接头中的最薄弱部位；过热区的组织粗大，易出现脆性的魏氏组织，塑性、韧性较差。相变重结晶区的组织是均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热处理时的正火组织，塑性和韧性均较好，是热影响区中组织性能最佳的区段。不完全重结晶区包括晶粒细小的铁素体、珠光体和始终未发生相变的粗大铁素体晶粒。由于组织不均匀因而力学性能也不均匀。3．为什么采用碱性焊条施焊时，其热裂纹的形成倾向显著低于使用酸性焊条？根据熔渣脱硫原理，由于碱性焊条施焊时，熔渣中的CaO等碱性氧化物比酸性焊条熔渣中的含量高且碱性熔渣的氧化性较弱，因此脱硫效果较好。但由于脱磷不仅需要高碱度的熔渣，而且希望熔渣具有强氧化性，因此碱性焊条与酸性焊条的脱磷效果都不理想。酸性焊条施焊时由于熔池中含有较多的硫化物FeS，凝固时容易发生偏析，形成低熔点共晶，呈片状或链状分布于晶界，因此焊接热裂纹倾向显著高于碱合肥工业大学试卷共4页第页2006～2007学年第一学期课程名称材料成形原理考试班级2004级材料成形及控制工程专业命题教师祖方遒教研室主任审批签名学号学生姓名教学班号考试日期2007年1月18日成绩命题教师注意事项：1、主考教师必须于考试一周前将试卷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。性焊条。五、问答题（18分）通常条件下，都尽可能使铸件获得细小的等轴晶组织，请问：（1）细小的等轴晶组织对于减少凝固缺陷、提高力学性能有何重要意义？（2）通过哪些实际措施可以使铸件获得细小的等轴晶组织？（1）细小的等轴晶组织可以使材料具有较高的强度和良好的塑性、韧性。除此之外，如果合金的凝固组织是均匀细小的等轴晶，那么凝固过程中的杂质元素与溶质元素偏析的倾向都可以得到有效的抑制，从而可以减少由于偏析所产生的气孔、夹杂、热裂纹等凝固缺陷，并提高其化学成分、组织与力学性能的均匀性。（2）获得细小的等轴晶组织的途径在于强化熔体独立生核，促进晶粒游离，具体有以下三个方面措施：1）合理地控制浇注工艺和冷却条件通过控制浇注方式来促进游离晶的形成，通过控制浇注温度减少游离晶的重熔消失；通过对铸型冷却条件的合理控制或采用悬浮铸造法获得小的温度梯度和高的冷却速度，从而形成宽的凝固区域和大的过冷，促进熔体生核和晶粒游离。2）孕育处理在浇注之前或浇注过程中向液态金属中添加少量孕育剂或变质剂以促进非均质形核与枝晶熔断，达到细化晶粒、改善宏观组织目的。3）动力学细化采用机械力或电磁力引起固相和液相的相对运动，导致枝晶的破碎或与铸型分离，在液相中大量形核，达到细化晶粒的目的。常用的动力学细化方法有铸型振动、超声波振动、液相搅拌和流变铸造等。