合肥工业大学2005至2006学年第一学期材料成形原理期末考试试题a_1

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1、合肥工业大学2005至2006学年第一学期材料成形原理期末考试试题A一、名词解释及简答题（共18分）1.粗糙界面与光滑界面及其判据（6分）固－液界面固相一侧的点阵位置有一半左右被固相原子所占据，形成凸凹不平的界面结构，称为粗糙界面；（2分）固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全被固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，称为光滑界面。（2分）根据Jackson因子（）大小可以判断：（2分）α≤2的物质，凝固时固-液界面为粗糙面，α＞5的物质，凝固时界面为光滑面，2.集中缩孔的形成机理（4分）纯金属、共晶和结晶温度范围窄的合金，一般按由表及里的逐层凝固方式凝固，当液态收缩和凝固收缩大于固态收缩时，便

2、会在最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。3.沉淀脱氧及其优、缺点（4分）沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧元素直接和熔池中的[FeO]反应，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并转入熔渣中的脱氧方式。（2分）优点：脱氧速度快，脱氧彻底。（1分）缺点：脱氧产物不能清除时易形成夹杂。（1分）4.焊接熔渣的长渣与短渣（4分）药皮焊条电弧焊时，根据熔渣粘度随温度变化的速率，可将熔渣分为“长渣”和“短渣”两类。（2分）随温度增高粘度急剧下降的渣称为短渣，而随温度增高粘度下降缓慢的渣称为长渣。（2分）二、填空（每空1分，共32分）1、实际液态金属内部存在结构起伏、能量起伏和相起伏。2、物质表面张力的大小

3、与其内部质点间结合力大小成正比，界面张力的大小与界面两侧质点间结合力大小成反比。衡量界面张力大小的标志是润湿角θ的大小，润湿角θ越小，说明界面能越小。3、通常，合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越差，铸件越容易呈体积（或糊状）凝固方式。4、焊接热输入功率一定时，焊接速度越快，相同温度等温线椭圆的长、短轴相差越大，焊缝凝固时晶体以对向生长的倾向越大，焊缝中心低熔点物质偏析程度越严重，焊缝的凝固裂纹形成倾向越大。5、非均质形核过程，晶体与杂质基底的润湿角越小，非均质形核功ΔG越小，形核率越大；非均质形核临界半径与均质形核的关系为相等。6、细化铸件宏观凝固组织的措施有合理地控制浇注

4、工艺和冷却条件、孕育处理、动力学细化等三个方面。7、共晶组织生长中，共晶两相通过原子的横向扩散不断排走界面前沿积累的溶质，且又互相提供生长所需的组元，彼此合作，并排地快速向前生长，这种共晶生长方式称为共生生长。8、对于气体在金属中溶解为吸热反应的，气体的溶解度随该气体分压的增高而增大，随温度下降而降低。氢在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的增强而降低。9、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。10、微观偏析的两种主要类型为晶内偏析与晶界偏析，宏观偏析按由凝固断面表面到内部的成分分布，有正常偏析与逆偏析两类。=νmkT

5、am11、影响钢材产生焊接冷裂纹的三大主要因素是氢的含量与分布、钢材的淬硬倾向以及拘束应力状态。12、熔炼钢时，根据脱磷反应原理，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。三、解答、问答题（共50分）5.1、某二元合金相图如下图所示。合金液成分为C0=40%，置于长瓷舟中并从左端开始凝固。温度梯度大到足以使固-液界面保持平面生长。假设固相无扩散，液相均匀混合。试求：6.①α相与液相之间的溶质平衡分配系数K0；②凝固后共晶体数量占试棒长度的百分数?③画出凝固后的试棒中溶质B的浓度CS沿试棒长度的分布曲线，并注明各特征成分及其位置。（15分）

6、答：（1）平衡分配系数：从相图上取500℃时固相与液相的成分分别为30%与60%，再由K0=Cs*/C*L,得K0=0.5。（3分）（2）取Cs*=30%，再由固相无扩散，液相无对流时的固相中溶质浓度与质量分数之间的关系式，求得fs=55.6%,fL=1-fs=44.4%,即剩余共晶体数量占整个长度的44.4%。（5分）（3）（7分）2、不易淬火钢焊接热影响区由哪几部分构成？分别叙述各区域在焊接热循环中的加热温度区间及组织转变特点。（不要求画图）（10分）答：不易淬火钢焊接热影响区由：熔合区、过热区、正火区（相变重结晶区）和不完全重结晶区组成。（2分）熔合区：焊缝与母材之间的过渡区域，常称

7、为熔合区(亦称半熔化区约1500℃左右)，熔合区最大的特征是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，所以对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。过热区：加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度(约为1100℃左右)范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却之后便得到粗大的组织。并极易出现脆性的魏氏组织。故该区的塑性、韧性较差。正火区：该区的母材金属被加热到AC3至11