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1、期末复习试题2一、填空题1 .在薄壁铸件的浇注过程中，流动管道直径较小，雷诺系数值小，流动阻力大，流动性质属于一流；为了降低黏度，可以适当提高或者加入等。2 .凝固热裂纹形成的主要理论之一是液膜理论，其描述是：在凝固的后期，不同的晶粒存在着液膜，由于的作用，液膜将两侧的晶体紧紧地吸附在一起，液膜厚度越小，其吸附力o3 .铸型的蓄热系数越大，充型能力；铸型的热导率越大，则充型能力O4 .含碳量会影响铸件的凝固方式，随着含碳量的增加，碳钢的结晶温度区间增大，铸件断面固液两相区的宽度增加。在砂型中的凝固，低碳钢近与凝固，高碳钢近于凝固。5 .用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为
2、O6 .焊接熔池结晶形核以形核为主，即依附边界未熔母材晶粒界面以柱状晶的形态向焊缝中心生长，这种结晶特征称为O7 .热加工过程中产生的应力，按其原因可分为应力、应力和应力。8 .硫是钢中的有害物质，与Fe在晶界处易生成低熔点共晶FeS,材料在8001220C塑性加工时会发生变形开裂，即发生脆现象。含氮量较高的钢，在30(TC左右加工，会出现所谓的脆现象。9 .塑性力学中，应力应变之间的关系称为。10 .铸造过程中液态金属在充型与铸型间的热量交换以为主，铸件在铸型中的凝固、冷却以为主。11 .液体原子的分布特征为无序、有序。实际液态金属存在着能量、和成分三种起伏。12 .液体的原子间的结合力越大
3、，内摩擦阻力越大，其粘度是o温度越高，其粘度是O13 .金属液在浇注系统和型腔中的流动一般为,其流动阻力较小，但充型的后期或狭窄的枝晶间的补缩和细薄铸件中、则呈现为是O14 .合金的液相线温度TL及固相线温度TS之差越大,其浇注过程的充型能力越,凝固过程越倾向于凝固方式。15 .根据“成分过冷”的判据，固液界面处的温度梯度GL越,合金原始成分CO越，平衡分配系数KO（Ko1情况下）越,则成分过冷倾向越大。16 .熔池结晶是非自发形核起主要作用，非自发形核依附边界未熔母材晶粒界面以柱状晶的形态向焊缝中心生长，这种结晶特征称为O17 .铸件产生集中性缩孔及分散性缩松的根本原因是金属的液态收缩和凝固
4、收缩之和于固态收缩，对产生集中性缩孔倾向大的合金，通常采用“凝固”的工艺原则。18 .影响钢焊缝冷裂纹的三大主要因素是、以及O19 .一般情况下，随着变形速率增大，由于没有足够的时间完成塑性变形,使金属的实际应力提高，塑性;当变形速率继续增大，由于效应显著，塑性回升。二、单项选择题1、当润湿角。为（）时，称为不润湿。A、大于90B、小于90C、等于0D、等于1802、大多数工业应用情况下，希望铸件宏观组织获得（）晶粒组织。An柱状晶B、等轴晶3、Q235钢热影响区不包括（A、熔合区B、粗晶区4、下列不是焊接区内的气体主要来源于（A、焊接材料B、焊机C、激冷晶C、回火软化区D、正火区)oC、金属
5、材料蒸汽D、母材A、能量起伏B、组织起伏C、浓度起伏5、金属塑性成形问题实质上是金属的塑性流动问题，苏联学者古布金于1947年提出：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，物体各质点将沿着（）最小的方向移动。A、阻力B、摩擦力C、附加应力D、残余应力6、实际的金属液态结构不包括以下说法（）07、右图所示均质形核情形下三种半径与温度的关系，下面哪种说法是错误的？（）A、临界晶核半径r*与过冷度/T成反比，即越大（温度越低），则r*越小。B、液体中原子团簇的统计平均尺寸r。随温度降低（7增大）而增大。C、过冷度达到*之后，原子团簌平均半径r0己达临界尺寸，开始大量形核。7*理解为大量形核过冷度。D、结
6、构起伏D、只有过冷度7达到或超过T*,才可能有稳定晶核存在。8、防止和减少二次氧化夹杂物的途径有：（）A、正确选择合金成分严格控制易氧化元素的含量B、防止铸型内产生氧化气氛C、采取合理的浇注系统及浇注工艺、严格控制铸型水分D、以上都对Gl-tn,（1KO）9、由判据工（一5耳一，下列条件有利于形成成分过冷的是：（）。A、C、液相中的温度梯度小液相线斜率小10、柱状晶体排列位向一致,B、晶体生长速度小D、合金的原始浓度低 其性能也具有明显的（）oA、无序性B、有序性C、方向性D、饱和性11、纯金属、成分接近共晶成分的液态金属其凝固方式为（）oA、逐层凝固B、中间凝固C、流动凝固D、糊状凝固12、
7、下列关于表面张力说法错误的是。（）A、液态金属的熔点、沸点高，则表面张力大。B、C、D、溶质元素可提高金属液的表面张力。13、下列不属于液态金属凝固过程中传热方式的是OoA、传导传热B、对流换热C、结晶散热D、辐射换热14、柱状晶体排列位向一致，其性能也具有明显的OoA、无序性B、有序性C、方向性D、饱和性大多数金属和合金，其表面张力随着温度的升高而降低。表面张力与电荷的平方成正比，与原子间距的立方成反比。1.=Mm也坦匕幽015、液态金属充型能力计算公式PaTLF表明（）。A、矩形截面比园形截面充型性能好；B、金属浇注温度与停止流动温度的差值越小，充型性能越好；C、液相线温度与铸型的初始温度
8、的差值越大，充型性能越差；D、液态金属的结晶潜热越大，充型性能越差。16、非均质形核与均质形核相比，下面哪一种说法的是正确的？（）A、两者临界半径r*相同，形核功AG也相同，但前者临界过冷度AT*比后者小很多。B、两者临界半径r*相同，但AG0远小于G%,前者AT*比后者小很多。C、前者临界半径r*、形核功AG及过冷度AT*均比后者小很多。D、两者临界半径r*、形核功AG及过冷度AT*均相同。17、在稳态阶段，由固相中排出的溶质量O界面处液相中扩散的量A、大于B、等于C、小于D、不确定18、下列哪些组织不是引起焊接热影响区组织脆化的原因（）。A、M-A组元B、BtC、B卜D、魏氏组织19、下列
9、说法不正确的是（）oA、气孔的存在减小金属的有效承载面积；B、气孔造成局部应力集中，成为零件断裂的裂纹源；C、液态金属的粘度越大，气泡上浮速度越大；D、适当的提高浇注温度，可有效防止侵入性气孔20、金属塑性成形问题实质上是金属的塑性流动问题，苏联学者古布金于1947年提出：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，物体各质点将沿着O最小的方向移动。A、阻力B、摩擦力C、附加应力D、残余应力三.判断题1、浇注系统结构越复杂，在静压力相同的情况下，充型能力越差。O2、固体金属加热时，除了离子间距离的加大造成金属膨胀之外，空穴的产生也是造成金属膨胀的原因。O3、铸件型腔和焊接熔池中的金属液，夹杂物和气泡的
10、上浮速度与液体的粘度成正比。O4、结晶温度范围宽的液态金属其其凝固方式为逐层凝固。O5、如果某合金的当前凝固存在成分过冷程度处于“胞状品”生长方式的范围内，若大幅度增大R,生长方式有向“柱状树枝晶”变化的可能。O6、对氧的控制主要是加强对金属的保护，防止空气的侵入。O7、金属的凝固区域越宽，产生的缩松倾向越小。O8、焊接速度对晶粒生长形态有较大影响，焊接速度越大，焊接熔池长度减小，柱状晶越方曲。（）9、过冷度越大，能促使非均匀形核的外来的种类和数量越大，非均匀形核能力就越强。O10、金属的液态收缩和凝固收缩时铸件产生尺寸变化、应力、变形和裂纹的基本原因。O11、温度越高，液态金属原子集团的平均
11、尺寸越小，游动速度越快。（）12、隔值是系统结构紊乱性变化的量度，金属由固态变为液态嫡值增加不大。（）13、金属结晶过程中，过冷度越大，则形核率越高。（）14、焊接速度越快，焊缝中弯曲柱状晶的形态越明显。（）15、铸型的蓄热系数越大，铸型的激冷能力越强。预热铸型可以提高液态金属的充型能力。（）16、从本质上说，孕育主要是影响生核过程以达到细化晶粒的目的；而变质则主要是改变晶体的生长机理，从而改善晶体形貌。（）17、结晶温度范围较宽的合金一般以逐层凝固的方式凝固，易于形成缩孔的缺陷。（）18、硫和磷既能增大凝固温度区间，又能与其它元素形成多种低熔点共晶，使合金在凝固过程中极易形成液态薄膜，因此会
12、增加热裂纹倾向。（）19、氢脆现象是由溶解在金属晶格中的氢所引起的。（）20、晶界偏析的危害性比晶内偏析更大。（）四、简答题1.如何获得细的等轴晶组织？2、什么是塑性成形？塑性成形有何特点？五、应用题1、汽车镁合金轮毂AM60B、AZ91等在铸造过程中，薄壁位置处等出现浇不足和裂纹等问题,请问可以采用哪些具体工艺措施提高成品率？请举例说明。2、下图是在Q345钢上堆焊高铭铸铁材料，所使用的材料如表1所示，焊后出现较多的横向裂纹，试讨论如何通过改善铸铁堆焊焊缝组织（合金组织为M+碳化物（初生+共晶）+弥散化合物）以降低裂纹率。a堆焊界面b焊缝组织表1堆焊焊接材料化学成分CCrMnSiMoNiWN
13、b3.522.51.51.20.55.00.53 .请说明铸件典型宏观凝固组织由哪几部分组成，并在下图中标出，简述各部分的特点。（7分）4 .什么是最小阻力定律？其作用是什么？（3分）5 .右图HAZ中，请回答：除熔合区（涂黑）外，2区其余区域为：-3区名称为：，其组织特征：；4区名称为：,其组织特征：:A为何种温度：六.计算题。10()0100,试分别Tresca和Mises屈服准则判断该应力状态是否存在？IO0-10、2、已知某质点应力单元体=O-100,请按下述要求求解：共（20分）10O如存在，应力处于弹性还是塑性状态？（材料为理想塑性材料，屈服点。S=100Mpa）试求：（1）画出该
14、点的应力单元体；（5分）（2）试用应力状态特征方程求出主应力及主方向；（9分）（3）求出应力偏张量和应力球张量。（6分）r0.5sOO、3、已知bg=OOO,试分别特雷斯加和米泽斯屈服准则判断该应力状态.OO-0.6b-是否存在？如存在，应力处于弹性还是塑性状态？（材料为理想塑性材料）（8分）r-7-40、4、已知某质点应力单元体b=-4-1O,请按下述要求求解：共（20分）0-4,试求：（1）试用应力状态方程求出该点的主应力；（10分）（2）求该点的主切应力和最大切应力；（4分）（3）画出该点的应力莫尔圆。（6分）期末复习题2答案一、填空题1、层过热度表面活性物质2、表面张力越大3、越差越差
15、（或下降）4、逐层（顺序）（体积）糊状5、主应力法6、E自发（非均匀）联生结晶（外延生长）7年熟Ifl变HL械阻碍8、鳗g9、本构关系（物理方程、本构方程）10、热对流热传导I、远程近程结构12、越大越低13、紊流（湍流）层流14、差（体积）糊状15、小高小16、联生结晶17、大顺序18、钢材的淬硬倾向氢的含量与分布拘束应力状态19、隆低温度（热）二、单项选择题I2345678910ABCBABDDAC11121314151617181920ADCCCBBCCA三.判断题12345678910XXXX11121314151617181920X7X7四、筒答题1.如何获得细的等轴晶组织？答：（1
16、）向熔体加入强生核剂一一孕育处理；（2）控制浇注条件：采用较低的浇注温度和合适的浇注工艺；（3）采用金属型铸造，提高铸型的激冷能力；（4）增大液态金属与铸型表面的湿润角，提高铸型表面的粗糙度；（5）采用物理方法动态结晶细化等轴晶：振动、搅拌、旋转铸型、撞击等等均可引起固液相对运动，有效减少消除柱状晶区，细化等轴晶。2、什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？塑性成形一一金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法，也称塑性加工或压力加工；塑性成形的特点：组织、性能好材料利用率高尺寸精度高生产效率高。五、应用题1、汽车镁合金轮毂AM60B、AZ91等在
17、铸造过程中，薄壁位置处等出现浇不足和裂纹等问题,请问可以采用哪些具体工艺措施提高成品率？请举例说明。答：（1）加入Si、Ca等合金，加入孕育剂，采用半固态镁合金高压压铸技术；（2）提高浇注温度，设置合理的浇注速度；（3）改善铸件结构，优化过度角。2、下图是在Q345钢上堆焊高铭铸铁材料，所使用的材料如表1所示，焊后出现较多的横向裂纹，试讨论如何通过改善铸铁堆焊焊缝组织（合金组织为M+碳化物（初生+共晶）+弥散化合物）以降低裂纹率。答：（1）晶粒细化：选用含Ni（Ni是奥氏体化元素，可促使焊缝形成奥氏体组织，增加焊缝韧性）、Nb（可以细化晶粒）的焊接材料。（2）焊接工艺：预热（相当于降低冷却速度
18、，减少M生成量）、控制层间温度（防止焊缝过热，晶粒急剧长大）、焊后锤击（相当于打断柱状晶枝晶）和焊后热处理。答：铸件典型宏观凝激冷晶区柱状晶区惇由激冷晶区、柱状晶区和内部等轴晶区所组成。3 .请说明铸件典型宏观凝固组织通常由哪几部分组成，并在下图中标出，简述各部分的特点。图示激冷晶区特点：激冷晶区的晶粒细小柱状晶区特点：柱状晶区的晶粒垂直于型壁排行于热流方向.内部等轴晶区特点：内部等轴晶区的晶粒较为4 .什么是最小阻力定律？其有什么作用？答：最小阻力定律当变形体的质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将向着阻力最小的方向移动。最小阻力定律作用：用以分析金属塑性成形时质点的流动规律，定性地用来
19、分析金属质点的流动方向，或者通过调整某个方向的流动阻力来控制金属的流动。5 .右图HAZ中，请回答：除熔合区（涂黑）外，2区其余区域为：过热区3区名称为：相变重结晶区，其组织特征：均匀细小的铁素体和珠光体组织；4区名称为：不完全重结晶区，其组织特征：铁素体和珠光体，且晶粒大小不一，组织不均A为何种温度：A：何熔点六.计算题。10000、1、已知%=000,试分别TreSCa和MiSeS屈服准则判断该应力状态是否存在？、00100;如存在，应力处于弹性还是塑性状态？(材料为理想塑性材料，屈服点。S=100MPa)答：OI=O2=100,。3=0TreSCa准则：I。1-。3=100=。s,应力状
20、态存在，处于塑性状态。(5-j+(2-3)2+(3-1)=MiSeS准则：20000=2os2应力状态存在，处于塑性状态。，100-102、已知某质点应力单元体=0-100,请按下述要求求解:100试求：(1)画出该点的应力单元体；(2)试用应力状态特征方程求出主应力及主方向;(3)求出应力偏张量和应力球张量。(2)求应力张量不变Sbh = O + Oy10- 10 + 10 = IOMPak=OXOy+OyOz+4%-*z-=IOX(-10)+(-10)10+1010-(-10)2=-200h=OXOWN+2xyyixx-xx-yjx-,r-10(-10)10-(-10)(-10)2-0求主
21、应力:端10p200=0所以解方程得，(j20MPa+3 = 0 J+jm+(g-1)n = 0I2 +w3 +2 = 1即(10-)-10 = 0(-10 0)w = O-l(V + (10-)=02+m2+2 = 1 对于 q = 20-10-10=0-30m O-10-10=02+w2 +2=1解之则得A = f矽=O2 Lf对于3 = O10Z-10=0-IOw= O-10Z+10=0/+/=解之得及220-10=0m2=02叼-彳对于5 = -ioOw= 0-10+20=0Z2+w2+ = 1解之得 = o fni =1 勺=0(3)(Tm=(71o2+6)=Q(20+010)=应力
22、球张量:应力球张量:200-IO一4()Sii =0O-IO200T.H)OO31()OTO1()OOT3.己知P)1，试分别特雷斯加和米泽斯屈服准则判断该应力状态是否存ij=OOOI00-0.6b在？如存在，应力处于弹性还是塑性状态？(材料为理想塑性材料)答：由屈雷斯加屈服准则：T皿=(。厂。3)/2=。/2得：TBaA=O.45。,v。S,存在，应力处于弹性状态。由密席斯屈服准则=K-)2+.v-z)2+(z-v)2+6(+ryz2+)=3(0.45s)2=0.78Ga存在。应力处于弹性状态。r-7-40、4、已知某质点应力单元体b=-4-1O,请按下述要求求解：、OO4,试求：（1）试用
23、应力状态方程求出该点的主应力;（2）求该点的主切应力和最大切应力；（3）画出该点的应力莫尔圆。解：解：（1）3个张量不变量；主应力特征方程；主应力;(5-)l + 0m-5n = 00/ + (-5 - ) / + On = O-5 + 0n + (5-)rt = O l2+m2 +n2 = J1=l+y+zj2=一(巴巴+。巴+巴巴)+%?+4=。丫S+2%/J+J+r)J1=5：J2=50：J3=O3-52-50=0(-10)(+5)=0c=102=O3=-5(-)l+vn+rtrn=Ox,J+(,-)m+zyn=O12l+yzm+(.-)n=O对于。U=9码=勺=_*对于6：/,=4孙=0,=3一应-J2对于44=吗=1W3=O（2）主切应力和最大切应力b一b1cb+02c,=-=5,=-=52122=Z=251=_252-32=+1Zl=+7.511=2.52312（3）绘制应力莫尔圆，莫尔圆(+2.5)2+r2=(2.5)2(-2.5)2+r2=(7.5)2(-5)2+r2=52
