河北工程大学材料成型理论基础练习题第7章

第7章液态金属与气相的相互作用一、填空题1、在一定温度和压力条件下，气体溶入金属饱和浓度，称为该条件下气体的溶解度。2、气体在金属中溶解时的热效应决定了溶解度与温度的关系，溶解过程为放热反应时，溶解度随温度的降低而增加，为吸热反应时，溶解度随温度的降低而降低。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的增加而降低。3、在焊接和熔炼过程中，使液态金属发生氧化的气体通常有O2、CO2和H2O等。4、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PO2，氧的实际分压为{PO2}。则，当{PO2}PO2，金属被氧化，当{PO2}PO2时，金属被还原。5、不仅氧可以溶解在液态铁中，FeO也可以溶解在液态铁中，这样就使得实际FeO的分解压降低，致使Fe更容易被氧化。二、简答题1、右图为氮、氢在铁中溶解度曲线，试回答：（1）气体溶解度常以什么单位表达mL/(100g)（2）氮、氢在铁液中溶解为何种热效应：吸热反应；（3）说明为什么曲线高温末端处氮、氢溶解度会下降：温度接近Fe的沸点，铁液汽化渐强，从而显著减小了氮、氢实际分压；（4）已知凝固过程氢溶解度下降，若将氢看作Fe的溶质，那么凝固中其平衡分配系数K0=C*S/C*L＜1(填＞或＜）（5）比较固态铁的三相中氢溶解度差别：α铁中氢溶解度最小；γ铁中氢溶解度最大。δ铁中氢溶解度随温度升高变化不大。2、根据右图，试回答：（1）纵坐标的PO2代表什么：金属氧化物的分解压；（2）图中曲线位置越低，表明该氧化物分解压越：大；（3）金属氧化物的分解压越低，表明相同氧分压情况下，相应金属被氧化的倾向越大。（4）根据该图，CaO、MgO、Al2O3三种氧化物的稳定性由大到小的顺序为：CaOMgOAl2O3。（5）根据该图，用Si、Al元素来脱氧，其还原FeO能力由大到小的顺序为：AlSi。3、CO2、H2O和空气在高温下哪个对金属的氧化性更大？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、气体是如何溶解到金属中的？电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程一样吗？答：气体溶解到金属中分四个阶段：（1）气体分子向金属-气体界面上运动；（2）气体被金属表面吸附；（3）气体分子在金属表面上分解为原子；（4）原子穿过金属表面层向金属内部扩散。电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程不一样，氢在高温时分解度较大，电弧温度下可完全分解为原子氢，其溶解过程为分解—吸附—溶入。在电弧气氛中，氮以分子形式存在，其溶解过程为吸附—分解—溶入。5、请说明为什么CO2气保护焊时选用的焊丝成份是H08Mn2SiA，而焊条电弧焊的焊芯成份是H08。自由氧化物分解压与温度的关系T/℃lgpO2/×101.3kPaMoO1）焊接过程中，采用CO2作为保护气体可以有效地防止空气侵入焊接区。但是由于CO2具有氧化性，而使焊丝中的各种元素在焊接过程中被剧烈地氧化。CO2在高温下分解出的原子氧也会使合金元素氧化。由于合金元素氧化烧损，必然影响焊缝金属的化学成分与力学性能。如果焊丝中Mn、Si含量不足，其脱氧作用较差，致使熔池结晶后期容易产生CO气孔。因此，CO2气体保护焊焊丝必须有较高的Mn、Si等脱氧元素的含量，所以常用的焊丝成份为H08Mn2SiA。2）焊条电弧焊接过程中，由于药皮中含有造气剂、造渣剂等，焊接过程中会产生大量的保护气体和熔渣，对焊缝金属和熔池形成很好的保护作用，避免了焊缝金属的氧化，所以在焊条电弧焊中采用低碳钢焊芯。