材料成型原理1.docx

问答题
氢对焊接质量的影响：主要是造成氢脆、白点、气孔、冷裂纹。

控制氢，以减轻氢对焊接质量的影响：1.限制焊接材料的含氢量，使用前烘干。2.严格清理工件及焊丝，去除工件表面的锈、氧化皮、油污和吸附水分。3.冶 金处理（1）在药皮或焊剂中加入Sio2和CaF2去氢（2）适当增加焊接材料的氧化性（3）加碲、硒和稀土元素进行脱氢处理4.调整工艺参数和工艺过程 5.脱氢处理。

熔渣可分为几类？1，氧化物型熔渣，TiO2-CaO-SiO2,渣系氧化性强。2，盐-氧化物型熔渣，CaO-CaF2-SiO2,熔渣的氧化性较小。3，盐型熔渣，CaF2-NaF，该类渣氧化性最小。

影响过度系数的因素：1，合金元素的物理化学性质。2，合金元素的含量。3，合金元素的粒度。4，药皮或焊剂的成分。5熔渣碱度。6，药皮或焊剂的相对数量及焊接工艺。

摩擦对塑性成型过程的影响：在某些情况下，摩擦对塑性成形会起到有益的作用，可以利用摩擦阻力来控制金属的流动方向。但在通常情况下，摩擦对塑性成形是十 分有害的：1，由于工件在接触面上的质点受到摩擦阻力的作用而流动困难，从而导致工件塑性变形不均匀，产生附加应力，当附加拉应力的数值超过材料的强度极 限时，可能会造成开裂，另外，还会造成变形物体形状的歪扭，形成残余应力。2，为了塑性成形所需的能量和成形力，需用大吨位设备来完成塑性成形过程。3， 加剧模具的磨损，降低了模具的使用寿命。4，使工件脱模困难，影响了制件的表面质量。

影响摩擦因数的主要因素：1,金属的种类和化学成分。2，工、模具的表面状态。3，接触面的单位压力。4，变形温度。

影响缩松和缩孔的主要因素：1，化学成分。2，孕育的影响。3，铸型条件。4，铸件模数。5，铸型种类。

缩松和缩孔的防止方法：1，铁液的化学成分。2，铸型条件。3，铸造工艺（1）顺序凝固和同时凝固原则（2）合理的浇注工艺设计（3）加压补缩。

熔渣分子理论的要点：1，液态熔渣由自由氧化物及其复合物的分子组成。2，氧化物之间成盐反应服从质量作用定律。3，只有自由氧化物才能与金属作用。4，各氧化物之间的化学亲和力，可近似地用生成复合物时的热效应来衡量。

影响析出性气孔的主要因素：1,合金液的原始气体含量。2，合金成分。3，气体性质。4，外界压力。5，铸件的凝固方式。

定向凝固的方法：1，发热保温材料法。2，功率降低法。3，快速定向凝固法。4，液态金属冷却法。5，电渣重熔法。

实际液态合金包含三种起伏：能量起伏，浓度起伏，结构起伏。

分析防止热裂纹的措施：1,冶金方面，要严格控制和减少合金或焊缝中硫、磷等有害杂志及其他夹杂物的含量，细化晶粒，以减少经理兼低熔点液膜的量和液膜厚 度。2，工艺方面，主要采取措施减少合金凝固时的拉应力，如在铸造时，使用溃散性号的型砂和芯砂，改善铸型和型芯的退让性，合理设计浇、冒系统和设置冷 铁，减小铸件各部分的温差，改进铸件结构设计，减小和消除热节和应力集中，在易产生热裂的部位设计防裂筋；在焊接时，合理安排焊接顺序，适当增加焊接热输 入或提高预热温度，减小焊缝金属中的拉应力。

变形温度对金属塑性的影响：在超低温度时，金属的塑性极低，这可能时原子热振动能力极低所致。随着温度的升高，塑性增加，但在200-400度范围内出现 相反情况，塑性有很大的降低，通常认为时氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面析出所致。然后，塑性又继续随温度的升高而增加，直至800-950度 时，再一次出现塑性稍有下降的相反情况，这和珠光体转变成奥氏体，形成铁素体和奥氏体两相共存有关。此温度区间称为热脆区。过了热脆区，塑性又继续增加， 一般当温度超过1250度后，由于发生过热，过烧，塑性又会急剧下降，此温度区称为高温脆区。

温度身高使塑性增加的原因：1，发生回复或再结晶。2，原子动能增加，使位错活动性提高，从而改善了晶粒之间变形的协调性。3，金属的组织，结构发生变化。4，扩散蠕变机理起作用。5，晶间滑移作用增强。

低碳钢和不易淬硬的低合金钢热影响区的组织及性能变化。1，溶合区，该区组织中包含未溶化而受热长大的粗晶粒和新结晶的柱状晶粒，化学成分和组织性能上有 较大的不均匀性，对焊接街头的强度、塑性都有很大的不利影响，在许多情况下，它时产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。2，过热区，冷却后获得晶粒粗大的所谓 过热组织，这个区域的塑性很差，尤其时冲击韧度，此区容易诱发裂纹和脆断。3，相变重结晶区，均匀细小的铁素体和珠光体，该区晶粒细小均匀，力学性能优 良。4，不完全重结晶区，组织粗细不均匀，力学性能也不均匀。
       名词解释
焊接温度场：焊件上个点在某时刻t的温度分布。

焊接热循环：在焊接过程中热源沿焊件的某一方向移动，焊件上热源热量所及的任一点的温度都要经历由低到高的升温阶段，达峰值后又经历由高到低的降温阶段。

长段多层焊：每道焊缝的长度较长，一般在1m以上。

短段多层焊：每层焊道的长度较短，为40~400mm。

均质形核：依靠液态金属内部自身的结构自发形核。

异质形核：依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核。

成分过冷：由固—液界面前沿溶质的再分配引起的过冷命名为成分过冷。形成条件，固—液界面前沿溶质富集，另外实际温度分布梯度GL必须达到一定值。

扩散氢：氢在焊缝中以H、H+形式存在，由于其原子和离子半径很小，可以在金属晶格中自由扩散，这种氢叫做扩散氢。

快速凝固：在比常规冷却速度快得多的条件下，合金以极快的冷却速度急冷或深过冷，从液态状变为固态的过程。

定向凝固：又称为定向结晶，是控制合金凝固中晶体生长的方法，用于制备单晶、柱状晶、和自生复合材料。

外生生长：在合金的结晶中，晶体自形生核，然后由外向内单向延伸生长。如平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长。

内生生长：在液体内部自由生长的方式。

短渣：温度下降时，粘度急剧增长的熔渣。

长渣：温度下降时，粘度增长缓慢的熔渣。

合金过度系数：合金元素进入到液态金属中而获得的实际含量与其原始加入量之比。

塑性指标：为了衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标，称为塑性指标。它是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示。

析出性气体：金属液在冷却和凝固过程中，由于气体在金属液中的溶解度随温度的降低而下降，由此而析出并残留在金属中的气体所形成的气孔，称为析出性气体。

反应性气孔：在金属液与铸型之间、金属液与熔渣之间或金属液内部发生化学冶金反应产生的气体所形成的气孔，称为反应性气孔。

偏析：合金液在凝固过程中，由于存在溶质再分配，在铸件不同截面上或截面上不同部位，甚至晶粒内部都存在化学成分不均匀的现象，称为偏析。

晶内偏析：存在与晶粒内部的成分不均匀性，称为晶内偏析。
        填空题
1.电渣焊其主要损失为强迫成型的冷却清块带走的热量，实践证明，焊件越厚，热效率越高。电子束焊接一般在真空中进行，能量损失少，热效率一般可达90%以上

2.焊件获得热能后，热量主要以热传导的方式在焊件内部扩散

3.影响粘度的因素包括：温度、化学成分、非金属夹杂物

4.粘滞性的本质为质点间（原子间）结合力大小

5.过冷度为凝固的驱动力，过冷度越大，驱动力越大

6.无成分过冷，单相合金以平面方式生长，在窄成分过冷区，以胞状方式生长，随温度梯度进一步降低，在较窄成分过冷区，以柱状树枝晶方式生长，在宽成分过冷区以自由树枝方式生长

7.焊接冶金反应可分为三个反应区，即药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区

8.熔池反反应区为熔滴进入熔池直到熔池凝固区域

10.氢在焊接缝中主要以H和H+形式存在，其存在形态为扩散氢和剩余氢

11.摩擦机理有三种，分别为表面凹凸学说，分子吸附学说，粘着理论

12.e1+e2+e3=0表明，在体积不变情况下，三个坐标方向的塑性变形之和为0

13.影响缩松和缩孔的主要因素包括化学成分、孕育的影响、铸型条件、铸件模数、铸型种类

14.Cao-CaF2-SiO2、CaO-CaF2-Al2O3-SiO2等属于盐——氢化物型熔渣

15.对于焊接热过程，热传递可分为热传导、热对流和热辐射等三种基本方式。在电弧焊情况下，电弧所产生的热主要以热辐射、热对流方式传给焊件

16.根据墩粗的塑性指标，当压缩程度大于ec大于(60-80)%时为高塑性材料；ec=(60~40)%时为中塑性材料；ec等于(20~40)%时为低塑性材料

18.电弧焊时，电弧的热功率，理论上可表示为P0=UI，真正用于加热焊件的有效功率为P=7P0=7UI

19.目前人们常用三种摩擦条件来描述塑性成形中的摩擦切应力，这三种条件分别为库伦摩擦条件、最大摩擦条件和摩擦力不变条件

20.实际生产中，常用的冷却时间为t8/5、t8/3和t100

22.滑移系多的金属比滑移系少的金属变形协调型好，塑性高，因此面心立方金属比密排立方金属的塑性好。

23.冷变形时，随着变形量的增加，金属的位错密度增大。

24.铸件中的热裂纹常产生于两壁相交的拐角处，截面厚度突变处及铸件最后凝固处。

25.形成析出性气孔的气体主要有：氧，氮，氢。

26.应变偏张量表示单元体的形状变化，应变球张量表示体积变化，塑性变形时体积不变，平均应变为零，所以应变偏张量就是应变张量。

27.冷裂纹按成因可分为：延迟裂纹，淬硬淬化裂纹，低塑性脆化裂纹。
    问答
分析防止热裂纹的措施：1,冶金方面，要严格控制和减少合金或焊缝中硫、磷等有害杂志及其他夹杂物的含量，细化晶粒，以减少经理兼低熔点液膜的量和液膜厚 度。2，工艺方面，主要采取措施减少合金凝固时的拉应力，如在铸造时，使用溃散性号的型砂和芯砂，改善铸型和型芯的退让性，合理设计浇、冒系统和设置冷 铁，减小铸件各部分的温差，改进铸件结构设计，减小和消除热节和应力集中，在易产生热裂的部位设计防裂筋；在焊接时，合理安排焊接顺序，适当增加焊接热输 入或提高预热温度，减小焊缝金属中的拉应力。

变形温度对金属塑性的影响：在超低温度时，金属的塑性极低，这可能时原子热振动能力极低所致。随着温度的升高，塑性增加，但在200-400度范围内出现 相反情况，塑性有很大的降低，通常认为时氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面析出所致。然后，塑性又继续随温度的升高而增加，直至800-950度 时，再一次出现塑性稍有下降的相反情况，这和珠光体转变成奥氏体，形成铁素体和奥氏体两相共存有关。此温度区间称为热脆区。过了热脆区，塑性又继续增加， 一般当温度超过1250度后由于发生过热，过烧，塑性又会急剧下降，此温度区称为高温脆区。

温度身高使塑性增加的原因：1，发生回复或再结晶。2，原子动能增加，使位错活动性提高，从而改善了晶粒之间变形的协调性。3，金属的组织，结构发生变化。4，扩散蠕变机理起作用。5，晶间滑移作用增强。

低碳钢和不易淬硬的低合金钢热影响区的组织及性能变化。1，溶合区，该区组织中包含未溶化而受热长大的粗晶粒和新结晶的柱状晶粒，化学成分和组织性能上有 较大的不均匀性，对焊接街头的强度、塑性都有很大的不利影响，在许多情况下，它时产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。2，过热区，冷却后获得晶粒粗大的所谓 过热组织，这个区域的塑性很差，尤其时冲击韧度，此区容易诱发裂纹和脆断。3，相变重结晶区，均匀细小的铁素体和珠光体，该区晶粒细小均匀，力学性能优 良。4，不完全重结晶区，组织粗细不均匀，力学性能也不均匀。