2015年合金及熔炼期末复习题

2015年合金及熔炼期末复习题1、基本要求：屈服强度、抗拉强度、延伸率、疲劳极限的表示方法；各种铸造合金及分类；常用的熔炼方法及加热原理答：屈服强度：试样拉伸过程中标距部分残余伸长为原长度的0.2×10时的应力，符号δ0.2抗拉强度：最大均匀塑性变形抗力的指标δb延伸率：δ铸造合金的分类：铸造有色合金和铸造黑色合金常用的熔炼方法及加热原理：冲天炉熔炼：利用焦炭燃烧产生热量使合金融化。电弧炉熔炼：利用电弧产生的热量来熔炼合金。感应炉熔炼：利用交流电感应作用是金属本身产生热量来熔化金属的一种熔炼方法2、基本概念：固溶强化、时效强化、变质处理、机械性能的壁厚效应、变质潜伏期、炉料遗传性、球化衰退、铁碳相图双重性、炉气燃烧比、冲天炉的炉壁效应、魏氏组织、等温强度、金属的钝化、集肤效应、回火脆性、稳定化处理答：固溶强化：时效强化：通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，这样的强化加时强化变质处理：是在熔融的合金中加入少量的一种或几种元素（或加化和物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善机械性能机械性能的壁厚效应：机械性能随壁厚的增加而下降变质潜伏期：变质元素加入铝液后，必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作用，此保持时间称为潜伏期炉料遗传性：质量差的炉料，熔化后获得的铸件组织性能也差，虽经正常熔炼工艺的处理仍无改善球化衰退：球化处理后的铁液在停留预定时间后，球化效果会下降甚至消失铁碳相图双重性：是指碳既可以以石墨形式存在，又可以以Fe3c形式存在。炉气燃烧比：是指CO2占（CO2+CO）总量的百分比。冲天炉的炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向魏氏组织：铸钢冷却时，在二次结晶过程中，若铁素体呈针、片状从奥氏体中析出，且与晶粒周界成一定的角度，通常将这种先共析针（片）状铁素体加珠光体的组织等强温度：随着温度升高，在一定温度时，晶界和晶内强度相等金属的钝化：是指活泼金属由易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态集肤效应：由于高频，炉料中的电流绝大部分都沿表层流过，这种现象称为集肤效应回火脆性：稳定化处理：3、金属材料的强化机制有哪些，细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响答：机制：细晶强化、固溶强化、时效强化、弥散强化、形变强化实质：增加晶界能同时提供塑性和强度影响：4、铸造合金的使用性能有哪些：答：机械性能、物理性能、化学性能（P14）5、铸造合金的工艺性能有哪些：答：铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能P156、铸造铝合金的分类及牌号表示方法?7、铝硅合金进行变质处理的原因及方法？答：原因：硅相在自发非控制生长条件下回长成片状，这种形态的脆相严重地割裂基体，大大降低了合金的强度和塑性方法：加入氟化钠与氯盐的混合物来进行变质处理8、镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响答：组织影响：性能影响：Mg:加入Mg后产生β相使合金时效强化。加入少量的Mg能大大提高抗拉和屈服强度。Cu:合金中β相逐步减少变为W相和θ相。合金热强性不断提高，强度增加，但伸长率下降Fe:合金中易形成粗大脆性β相，且穿过α晶粒。大大削弱了基体，恶化了合金的机械性能。Mn:使粗大的针状β相变为较小的相；大大降低了Fe的危害。9、Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因答：原因：具有较高的热强行和耐磨性，低的线膨胀系数和密度10、稀土在铝合金、镁合金中有什么作用答：在铝合金中起到提高合金的高温机械性能和增加耐热性的作用，但同时使得合金的室温性能降低；在镁合金的作用是能提高镁合金的热强性，高温机械性能和铸造性能。11、铝铜类合金的铸造性能差、抗腐蚀性低的原因答：由于铝铜类合金结晶温度范围宽使得铸造性能差；又因为Al和Cu之间的电位差较大，所以抗腐蚀性能低。12、铝合金精炼的目的是什么，主要方法有哪些答：目的：获得符合规定组分、气体及氧化夹杂物的含量少，并保证铸件得到细密组织的高质量合金液方法：1、吹惰性气体2、过滤3、真空处理4、加气化溶剂5、吹火性气体6、加稀土金属13、铝液中氧化夹杂与针孔有何关系？原因何在答：铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面，促使铸件针孔的形成14、浮游法精炼的基本原理和方法，气泡大小对精炼效果有什么影响答：基本原理：金属液内气泡中的氢分压为零，因此溶液中的氢会向气泡中扩散，从而除气；又因为氧化夹杂吸附到气泡表面是一个自由能降低的过程会自动进行，从而除杂。方法：在铝液中吹入气体或产生气体，利用气泡在铝液中的浮升，将氢及夹杂排出液面，可总称为浮游法精炼越小越好15、影响变质处理效果的因素有哪些答：1、冷却速度2、变质潜伏期问题3、变质合金中元素的相互作用16、锆对镁合金有什么影响答：细化晶粒强化作用提高铸造性能除氢作用除杂质作用提高抗蚀性17、镁合金热处理时为什么需要分两个阶段加热答：防止铸件过烧18、在几类镁合金中，为什么Al-Mg类合金必须进行孕育处理答：Al-Mg类合金结晶温度范围宽自发凝固时晶粒很粗大，大大降低了合金机械和铸造性能，因此要孕育处理使得晶粒细化。19、镁合金熔炼时为什么需要保护。其熔炼保护技术有那几种，基本原理是什么答：镁合金特别容易氧化，甚至燃烧爆炸熔盐保护法熔盐直接物理隔绝合金化保护形成致密的氧化物后物理隔绝气体保护与环境反应形成致密的保护膜隔绝空气20、Mg-Al类合金为什么不能加锆变质，其孕育处理方法有哪几种答：锆与铝反应形成ZrAl3化合物沉到坩埚底部，使锆损失掉过热孕育法、加碳孕育法21、铜合金熔炼脱氧的原因及常用方法，哪类铜合金不需要脱氧，为什么答：凝固时以（a+Cu2O）的共晶体分布在a的晶界上，使铜的塑性和导电性能显著降低加其他与氧亲和力更大的元素夺取Cu2O中的氧，而生成新的氧化物不溶于铜液黄铜不需要，加入的锌易蒸发22、铸造钛合金常见熔炼方法答：非自耗电极电弧炉熔炼自耗电极电弧炉熔炼真空自耗电极电弧凝壳炉熔炼23、铜合金熔炼时常用的脱氢方法和基本原理答：方法：氧化法、通氮法、加氯化锌法、沸腾法24、根据碳在铸铁中存在的形态的不同，通常可将铸铁分为哪几种答：白口铸铁麻口铸铁灰铸铁25、灰铸铁中根据石墨的形态不同而分为哪几种铸铁答：灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁26、石墨对灰铸铁的性能有什么影响答：强度性能差HB/σb比值分散缺口敏感性小有良好的减震性减摩性好27、提高灰铸铁性能的主要途径是什么答：改变石墨的数量、大小、分布及形态在改变石墨特性的基础上控制基体组织28、球墨铸铁孕育和球化处理的目的是什么答：孕育处理的目的：消除球化元素所造成的白口倾向，或的铸件态无自由渗碳题的铸件细化球状石墨，增加数量：提高石墨的圆整度，改善球化率减少晶间偏析程度使是石墨球化29、球墨铸铁和蠕墨铸铁生产的主要工艺过程答：球墨：1、化学成分的选定2、球墨铸铁的熔炼要求及处理技术3、球墨铸铁的孕育处理蠕墨：1、化学成分的选择2、炉前处理及其控制30、可锻铸铁的生产主要包括那两个步骤答：白口铸坯的获得退火过程及控制31、如果生产薄壁铁件，要求较高塑性及韧性及低成本，你认为那种铸铁最为合适，为什么答：可锻铸铁最为合适，因为浇注薄壁铸件易产生白口组织，而生产可锻铸铁首先就是要得到白口组织，同时可锻铸铁成本也较低，所以可锻铸铁最为合适。32、铸铁熔炼的方法主要有哪些答：1、冲天炉熔炼2、电炉熔炼3、双联熔炼4、三联熔炼33、提高冲天炉铁水温度的措施有哪些答：提高风量控制风速提高风温34、冲天炉与电炉双联的原理答：冲天炉熔化电炉保温35、结晶组织对铸造碳钢的机械性能影响如何36、什么是回火脆性，它是如何产生的，怎样消除答：回火脆性：是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象由于锰具有正偏析的特性，在淬火后的回火冷却过程中，有在钢的晶界处析出碳化物的趋势，易使铸件产生脆性在450-520℃温度范围内快冷，或加入合金元素钼有助于防止回火脆性37、铸造低合金钢热处理的目的是什么答：改善铸态组织、细化晶粒和消除内应力发挥合金元素提高淬透性的作用而获得高性能38、铸造低合金钢的概念机合金元素在低合金钢中的作用答：概念：在铸造碳钢的基础上，加入合金元素的总量低于5×10?2称为低合金钢强化和提高淬透性的作用，使钢的强度，尤其是屈服强度有了明显的提高，因而使材料的内在潜力得到充分的发挥39、稀土元素在铸钢中的作用答：1、对钢液的净化作用2、脱硫作用3、去除非金属夹杂物4、变质作用5、合金化作用40、提高钢抗蚀性的途径有哪些答：1、加入合金元素，提高钢的电极电位，减轻电化学腐蚀倾向2、在钢的表面形成一层钝化膜，提高抗蚀性3、在合金组织中尽可能获得单相组织，降低钢的阴极活性，提高钢的耐蚀性41、提高钢抗氧化性的途径有哪些答：加入合金元素，改变氧化层的结构，生成尖晶型氧化物在与铁形成固溶体的情况下提高出现FeO的下限温度42、18-8型不锈钢产生晶间腐蚀的原因及防治措施答：晶间腐蚀是由于碳化物（Cr、Fe）23C6沿晶界析出引起其周围区域铬的贫化所致降低碳量加入钛、铌铝等强碳化物形成元素43、高温合金的分类方法答：44、高温合金晶界强化的原因及常用方法有哪些答：高温时高温合金的断裂往往是沿晶界断裂纯净化微合金化晶界控制中间热处理45、高温合金微合金化和晶界控制的方法和原理答：微合金化和晶界控制方法：添加晶界强化元素B，Zr，Mg，Hf等原理：B，Z富集在晶界上，填补空位和晶格缺陷，减慢晶界扩散过程，降低位错攀移速度；46、定向凝固需同时满足哪两个基本条件答：铸件在整个凝固过程中的热流必须垂直于晶体生长中的固-液界面单方向流动晶体生长前方的液体中没有稳定的结晶核心，必须保持正温度梯度47、高温定向凝固方法有哪些答：发热铸型法功率降低法高速凝固法液态金属冷却法单晶法48、定向凝固提高高温合金性能的原因有哪些答：高温下持久和蠕变断裂多半是沿垂直于零件主应力的横向晶界，而定向组织中则没有或很少有横向晶界，从而明显提高了合金的寿命基体r和强化相r都是沿100方向择优生长，且平行于主应力轴，通常100方向的变形抗力较大49、碱性电弧炉氧化法熔炼脱碳的方法、目的和原理答：矿石脱碳和吹氧脱碳生成CO使钢沸腾，去除气体和夹杂物，使化学成分均匀50、电炉钢生产上采用的脱氧方法有哪些答：扩散脱氧沉淀脱氧综合脱氧脱氧操作51、真空感应熔炼的原理和特点52、特种熔炼的方法主要有哪些答：电渣炉熔炼氩氧脱碳法熔炼真空氩氧脱碳法熔炼真空自耗电极电弧炉熔炼等离子炉熔炼