金属材料成型原理

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1、金属材料成型原理铸造部分*液态金属的判断方法：间接法：通过固一一液态、固一一气态转变后的一些物理性质的变化判断液态原子的结合状况。直接法:通过液态金属的X射线或中子线的结构分析研究液态的原子排列情况。偶分布函数：距某一参考粒子r处找到另一粒子的概率液态金属结构的主要特征：进程有序（存在很多不停游离的居于有序的原子集团），远程无序（不具备对称性、平移性）三种起伏：能量起伏：能量高低不同结构起伏：结构的此消彼长浓度起伏：浓度分布不同充型能力：液态金属充满型腔，获得外形完整、轮廓清晰的铸件的能力。*影响充型能

2、力的因素：金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构螺旋图P17流动性的测定方法：螺旋线法、真空法pl71-161-17提高充型能力的措施：正确选择合金的成分、合理的熔炼工艺“高温出炉，低温浇注”铸件凝固方式：逐层凝固方式、体积凝固方式、屮间凝固方式（取决于凝固区域的宽度）影响铸件凝固方式的因素：合金成分、铸件断面温度梯度金属凝固过程中的传热图P26-27液态成型：将金属液浇入铸型后，凝固后获得一定形状和性能的铸件的方法影响铸件温度场的因素：金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构均质形核：在没有任何外來界面

3、的均匀熔体种的形核过程。非均质形核：在不均匀熔体屮依靠外来杂质或型壁界面提供的衬底进行形核的过程。固液界面的微观结构分为：粗糙界面：界而固相一侧的点阵位置有一半左右为固相原子所占据。这些原子散乱地随机分布在界面上，形成一个坑坑洼洼、凹凸不平的界面层。平整界面：固液界面固相一侧表面的点阵位置几乎全部为固相原子所占据，只留下少数空位或台阶，从而形成了一个整体上平整光滑的界面结构。相变驱动力：固液两相自由能Z差AG。凝固过程中溶质分配的平衡条件：凝固界面上溶质迁移的平衡、固相液相内部扩散的平衡热过冷：金属凝固

4、时所需的过冷度完全由传热所提供，仅由溶体实际温度分布决定成分过冷：由溶质再分配导致界面前方溶体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷度成为成分过冷。产生条件：平衡液相凝固温度大于同一点的实际温度（纯金属或共晶合金的金属无成分过冷）溶质再分配：从形核到结晶完毕，固液两相内部不断进行着溶质元索的重新分趾的过程。平衡结晶：在结晶过程中，固液两相都能通过充分传质而使成分完全均匀并达到平衡相图对应温度的平衡成分。非平衡结晶的三种方式：固相无扩散，液相均匀混合；固相无扩散，液相有限扩散；固相无扩散，液相部分扩散。影响

5、成分过冷的因素：凝固过程的工艺条件品体主长速度合金性质内生生长：等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式。外生生长：晶体自行形核，然后由外向内单向延伸的生长方式。铸件宏观组织包含表面细晶区、柱状晶区、等轴晶区。等轴晶区的获得：低温浇注、采用合理的浇铸注工艺、合理控制冷却条件、孕育处理、强制对流晶粒细化的方法：机械振动、超声波、搅拌、流变铸造。偏析：合金在凝固过程屮发生的化学成分不均匀的现象，分为微观偏析和宏观偏析微观偏析：微小范围内的化学不均匀现象，分为胞状偏析、枝晶偏析、晶界偏析宏观偏析：正常偏析：符合溶质再

6、分配规律逆偏析：当合金溶质分配系数小于1,表面或底部含溶质元素较多，而中心或上部分溶质较少的现彖气孔：析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔。影响气孔的因素：金属液原始含气量、冷却速度、合金成分、气体性质防止气孔的措施：1、釆取烘干、除湿等措施，防止或减少气体进入金属液2、严格控制合金屮氧化性较强元素的含量3、严格控制水分4、适当提高浇注温度5、尽量保证金属液平稳进入铸型影响缩松与缩孔的因素：金属的性质、铸型条件、浇注条件、铸件尺寸、补缩压力防治措施：1、采用顺序凝固和同时凝固原则2、浇注温度和速度的调整3

7、、使用冒口、补贴和冷铁4、加压补缩焊接焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。碳当量：碳当量反映钢屮化学成分对硬化程度的影响，它是把钢屮合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。焊接刚性：対接接头根部间隙发生单位长度的弹性位移时，在单位长度焊缝所承受的力。药皮的碱度：碱性氧化物质量分数与酸性氧化物质量分数的比值。焊接结晶裂纹：裂纹产生于凝固初期的脆性温度区间I内，称结晶裂纹。防止要点：改善焊缝凝固结晶、细化晶粒。通过第三元素的加入来改变有害杂质的分布形态。尽可能减少应变量

8、及应变增长率。冷裂纹：由于材料在室温下附近温度下脆化而形成的裂纹。防止要点:尽可能降低拘束应力，消除一切氢的來源，并改善组织。按照焊接尺寸的特征，可以将热源模型简化为几种类型？并简述其特征答：半无限大物体在三维方向导热无限，此时热源为点热源无限薄物体在X,Y方向导热无限，此吋热源为线热源无限长细杆只在X方向导热无限，热源为面热源焊缝凝固组织有哪两种？凝固组织的金相组织由哪几种结晶形态组成？答：焊缝凝固组织主要为柱状晶和等轴晶，凝固组织的金相