材料成型原理第十三章答案
材料成型原理答案
一、填空（共10空，每空2分，共20分）1.液体的分类（按液体结构和内部作用力）：原子液体，分子液体，离子液体。
2.接触角也为润湿角，当接触角为锐角时为润湿，接触角为钝角时为不润湿。
3.固相无扩散而液相有限扩散凝固过程的三个阶段：最初过渡区、稳定状态区和最后过渡区。
4.根据偏析范围的不同，可将偏析分为：微观偏析和宏观偏析两大类。
二、名词解释（共5题，每题2分，共10分）1.焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。
2.均质形核：形核前液相金属或合金中无外来固相质点，而液相自身发生形核的过程。
3.碳当量：碳当量是反映钢中化学成分对硬化程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。
4.偏析：合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为偏析。
5.凝固收缩：金属从液相线冷却到固相线所产生的体收缩，称为凝固收缩。
三、简答题（共3题，每题10分，共30分）1. 黏度对成型质量的影响。
（1）影响铸件轮廓的清晰程度；（2）影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；（3）影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；（4）影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：（5）熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。
2. 金属氧化还原方向的判据是什么？若氧在金属－氧－氧化物系统中：{pO2}---实际分压为，pO2----金属氧化物的分解压{pO2}>pO2 时，金属被氧化；{pO2}=pO2 时，处于平衡状态；{pO2}<pO2 时，金属被还原。
3. 什么是重力偏析？防止或减轻重力偏析的方法有哪些？重力偏析：是由于重力作用而出现的化学成分不均匀现象。
防止或减轻重力偏析的方法：（1）加快铸件的冷却速度，缩短合金处于液相的时间，使初生相来不及上浮或下沉。
（2）加入能阻碍初晶沉浮的合金元素。
（3）浇注前对液态合金充分搅拌，并尽量降低合金的浇注温度和浇注速度。
材料成型传输原理课后答案（吴树森版）
材料成型传输原理课后答案（吴树森版）第⼀章流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。
它包括液体和⽓体。
流体的主要物理性质有：密度、重度、⽐体积压缩性和膨胀性。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度γ和质量体积v。
解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：∴质量体积为1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压为多少?强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT公式(2-1):解：等温压缩率KTΔV=995-1000=-5*10-6m3注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa将V=1000cm3代⼊即可得到K=5*10-9Pa-1。
T注意：式中V是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所⽰，在相距h＝0.06m的两个固定平⾏乎板中间放置另⼀块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且⼀种油的粘度是另⼀种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平⽅⽶受合⼒F=29N，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板⾯产⽣的粘性阻⼒⼒为平板受到上下油⾯的阻⼒之和与施加的⼒平衡，即代⼊数据得η=0.967Pa.s第⼆章流体静⼒学2-1作⽤在流体上的⼒有哪两类，各有什么特点?解:作⽤在流体上的⼒分为质量⼒和表⾯⼒两种。
质量⼒是作⽤在流体内部任何质点上的⼒，⼤⼩与质量成正⽐，由加速度产⽣，与质点外的流体⽆关。
⽽表⾯⼒是指作⽤在流体表⾯上的⼒，⼤⼩与⾯积成正⽐，由与流体接触的相邻流体或固体的作⽤⽽产⽣。
2-2什么是流体的静压强，静⽌流体中压强的分布规律如何?解：流体静压强指单位⾯积上流体的静压⼒。
静⽌流体中任意⼀点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作⽤于⼀点的各个⽅向的静压强是等值的。
2-3写出流体静⼒学基本⽅程式，并说明其能量意义和⼏何意义。
解:流体静⼒学基本⽅程为：同⼀静⽌液体中单位重量液体的⽐位能可以不等，⽐压强也可以不等，但⽐位能和⽐压强可以互换，⽐势能总是相等的。
材料成形基本原理课后习题答案
第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。
金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。
2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。
N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。
r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。
3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。
答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。
近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。
晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r)以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。
而液体的g(r)出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。
材料成形原理习题集及解答
6.3 Mg、S、O 等元素如何影响铸铁中石墨的生长。 7.1 界面作用对人工复合材料的凝固有何影响/ 7.2 任意一种共晶合金能制取自生复合材料吗？为什么？ 8.1 铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如何？ 8.2 常用生核剂有哪些种类，其作用条件和机理如何？ 8.3 试分析影响铸件宏观凝固组织的因素，列举获得细等轴晶的常用方法。 8.4 何谓“孕育衰退”，如何防止？ 9.1 说明焊接定义，焊接的物理本质是什么？采取哪些工艺措施可以实现焊 接？ 9.2 传统上焊接方法分为哪三大类？说明熔焊的定义。 9.3 如何控制焊缝金属的组织和性能？ 9.4 给出 HAZ 的概念。焊接接头由哪三部分组成？ 10.1 何为快速凝固，其基本原理是什么？ 10.2 定向凝固技术有哪些应用？
=有一高为 H 的圆柱体，先均匀拉伸到 2H，再均匀压缩回 H，设在
变形过程中体积保持不变，试分别求出这两个阶段的对数应变、等效
对数应变及最终的对数应变、等效对数应变？
3、设薄球壳的半径为 R，厚度为 t（ t ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
材料成形基本原理(刘全坤)课后答案
第一章液态金属的结构与性质习题1 .液体与固体及气体比较各有哪些异同点?哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明:①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。
金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3％～5％左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度.②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15～1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏.由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。
2 。
如何理解偶分布函数g（r）的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g（r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之,表示离开参考原子（处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ（r)对于平均数密度ρo(=N/V）的相对偏差。
N1 表示参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数。
r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。
3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）.答：(1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。
近程有序是指相对于完全无序的气体,液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体,由于其粒子（分子或原子)的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r）在任何位置均相等,呈一条直线g(r)=1。
晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r）以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。
而液体的g（r）出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g（r）=1,表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。
材料成型原理复习题答案
《材料成形原理》复习题(铸)第二章液态金属的结构和性质1．粘度。
影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1)粘度：是液体在层流情况下，各液层间的摩擦阻力。
其实质是原子间的结合力。
2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关：(1)粘度与原子离位激活能U成正比，与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。
(2)温度：温度不高时，粘度与温度成反比；当温度很高时，粘度与温度成正比。
(3)化学成分：杂质的数量、形状和分布影响粘度；合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成分，粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。
3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。
(2)对液态合金流动阻力与充型的影响，粘度大，流动阻力也大。
(3)对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G越小。
2．表面张力。
影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1)表面张力：是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。
其实质是质点间的作用力。
2)影响表面张力的因素(1)熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。
(2)温度：温度上升，表面张力下降，如Al、Mg、Zn等，但Cu、Fe相反。
(3)溶质元素(杂质)：正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面)；负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。
(4)流体性质：不同的流体，表面张力不同。
3)表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。
3．液态金属的流动性。
影响液态金属的流动性的因素？液态金属的流动性对铸件质量的影响？1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。
2)影响液态金属的流动性的因素有：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。
材料成型原理课后题答案
第三章：8：实际金属液态合金结构与理想纯金属液态结构有何不同?答：纯金属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的，是近程有序的。
液态中存在着很大的能量起伏.而实际金属中存在大量的杂质原子，形成夹杂物,除了存在结构起伏和能量起伏外还存在浓度起伏。
12：简述液态金属的表面张力的实质及其影响因数。
答：①实质：表面张力是表面能的物理表现，是是由原子间的作用力及其在表面和内部间排列状态的差别引起的。
②影响因数：熔点、温度和溶质元素.13:简述界面现象对液态成形过程的影响。
答：表面张力会产生一个附加压力，当固液相互润湿时，附加压力有助于液体的充填.液态成形所用的铸型或涂料材料与液态合金应是不润湿的，使铸件的表面得以光洁.凝固后期，表面张力对铸件凝固过程的补索状况，及是否出现热裂缺陷有重大影响。
15：简述过冷度与液态金属凝固的关系。
答：过冷度就是凝固的驱动力,过冷度越大，凝固的驱动力也越大；过冷度为零时，驱动力不存在。
液态金属不会在没有过冷度的情况下凝固.16：用动力学理论阐述液态金属完成凝固的过程.答：高能态的液态原子变成低能态的固态原子，必须越过高能态的界面，界面具有界面能。
生核或晶粒的长大是液态原子不断地向固体晶粒堆积的过程，是固液界面不断向前推进的过程.只有液态金属中那些具有高能态的原子才能越过更高能态的界面成为固体中的原子，从而完成凝固过程.17：简述异质形核与均质形核的区别.答:①均质形核是依靠液态金属内部自身的结构自发形核，异质形核是依靠外来夹杂物所提供的异质界面非自发的形核.②异质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加.③异质形核形核功小，形核所需的结构起伏和能量起伏就小,形核容易，所需过冷度小。
18：什么条件下晶体以平面的方式生长？什么条件下晶体以树枝晶方式生长？答：①平面方式长大:固液界面前方的液体正温度梯度分布，固液界面前方的过冷区域及过冷度极小,晶体生长时凝固潜热析出的方向与晶体的生长方向相反。
材料成型原理课后答案
材料成型原理课后答案材料成型原理是指通过一定的方法和工艺，将原料加工成所需形状的工程材料的过程。
在工程实践中，材料成型原理是非常重要的，因为它直接影响着材料的性能和质量。
下面是一些关于材料成型原理的课后答案，希望能够帮助大家更好地理解这一知识点。
1. 请简要说明材料成型原理的基本概念。
材料成型原理是指利用一定的方法和工艺，将原料加工成所需形状的工程材料的过程。
这个过程包括了原料的选择、加工工艺的设计、成型设备的选择等多个方面，是一个复杂的系统工程。
2. 什么是材料的塑性变形？请举例说明。
材料的塑性变形是指在一定条件下，材料可以经受外力作用而发生形状和尺寸的变化，而且在去除外力后，能够保持变形的一种性质。
例如金属材料在加工过程中经受压力而产生的变形，就是一种塑性变形。
3. 请简要说明材料的成型工艺对材料性能的影响。
材料的成型工艺对材料性能有着直接的影响。
不同的成型工艺会对材料的组织结构、晶粒大小、内部应力等产生影响，从而影响材料的硬度、强度、韧性等性能。
4. 请简要说明材料成型原理在工程实践中的应用。
材料成型原理在工程实践中有着广泛的应用。
例如在汽车制造中，各种金属材料需要经过成型工艺才能制成车身和零部件；在航空航天领域，各种复杂的零部件需要通过成型工艺才能完成加工。
5. 请简要说明材料成型原理的发展趋势。
随着科学技术的不断发展，材料成型原理也在不断地发展和完善。
未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，材料成型原理将更加注重对材料性能的精细调控，以及对环境的友好性。
以上就是关于材料成型原理的一些课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。
材料成型原理是工程材料学中的重要内容，对于工程实践具有重要的指导意义。
希望大家能够在学习和工作中充分应用这一知识，不断提高自己的专业水平。
材料成型基本原理课后答案
1 表面张力—表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均匀所致。
2 粘度－表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
或作用于液体表面的应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度dvx/dvy的比例系数。
3 表面自由能(表面能)－为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
4 液态金属的充型能力－液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力。
5 液态金属的流动性－是液态金属的工艺性能之一，与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
6 铸型的蓄热系数－表示铸型从液态金属吸取并储存在本身中热量的能力。
7 不稳定温度场－温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温度场稳定温度场－不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函数）：8 温度梯度—是指温度随距离的变化率。
或沿等温面或等温线某法线方向的温度变化率。
9 溶质平衡分配系数K0—特定温度T*下固相合金成分浓度CS*与液相合金成分CL*达到平衡时的比值。
10 均质形核和异质形核－均质形核(Homogeneous nucleation) ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，亦称“自发形核” 。
非均质形核(Hetergeneous nucleation) ：依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”。
11、粗糙界面和光滑界面－从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置只有50％左右被固相原子所占据，从而形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。
粗糙界面在有些文献中也称为“非小晶面”。
光滑界面—从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。
也称为“小晶面”或“小平面”。
12 “成分过冷”与“热过冷”－液态合金在凝固过程中溶质再分配引起固－液界面前沿的溶质富集，导致界面前沿熔体液相线的改变而可能产生所谓的“成分过冷”。
材料成型原理课后答案
材料成型原理课后答案材料成型原理是指在材料加工过程中，通过施加外力或温度等条件，使材料发生形状、结构或性能的改变，从而达到所需形状和性能的加工过程。
在工程实践中，材料成型原理是非常重要的，它涉及到材料的加工工艺、成型设备、成型模具等方面的知识。
下面我们来看一下材料成型原理课后答案。
首先，材料成型原理的基本原理是什么？材料成型原理的基本原理是利用外力或温度等条件，使材料发生形状、结构或性能的改变，从而达到所需形状和性能的加工过程。
在材料成型过程中，通常会施加挤压力、拉伸力、压缩力等外力，或者通过加热、冷却等温度条件，来改变材料的形状和性能。
其次，材料成型原理的主要分类有哪些？根据加工方式的不同，材料成型原理可以分为塑性成型和非塑性成型两大类。
塑性成型是指在加工过程中，材料会发生塑性变形，通常包括挤压、拉伸、冲压、锻造等工艺。
非塑性成型则是指在加工过程中，材料不会发生塑性变形，通常包括切割、焊接、涂覆等工艺。
再次，材料成型原理的影响因素有哪些？材料成型过程受到多种因素的影响，包括材料的性能、成型设备、成型模具、加工工艺等。
其中，材料的性能是影响成型质量的关键因素，包括材料的塑性、韧性、硬度等性能。
成型设备和成型模具的设计也会直接影响成型的效果，加工工艺的选择和控制也是影响成型质量的重要因素。
最后，材料成型原理的发展趋势是什么？随着科学技术的不断进步，材料成型原理也在不断发展。
未来，材料成型技术将更加注重节能环保、智能化、精准化和柔性化，同时也会更加注重材料的功能性和多功能性。
同时，材料成型原理也将更加注重与其他工艺的集成和协同，实现材料加工的高效、低成本和高质量。
综上所述，材料成型原理是材料加工中的重要理论基础，它涉及到材料的加工工艺、成型设备、成型模具等方面的知识。
在学习和掌握材料成型原理的过程中，我们需要深入理解其基本原理、主要分类、影响因素和发展趋势，从而更好地应用于工程实践中，为材料加工提供更好的技术支持。
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)
《材料成形原理》复习资料(doc 15页)《材料成形原理》复习题(铸)第二章 液态金属的结构和性质1． 粘度。
影响粘度大小的因素？粘度对材料成形过程的影响？1)粘度：是液体在层流情况下，各液层间的摩擦阻力。
其实质是原子间的结合力。
2)粘度大小由液态金属结构决定与温度、压力、杂质有关：(1)粘度与原子离位激活能U 成正比，与相邻原子平衡位置的平均距离的三次方成反比。
(2)温度：温度不高时，粘度与温度成反比；当温度很高时，粘度与温度成正比。
(3)化学成分：杂质的数量、形状和分布影响粘度；合金元素不同，粘度也不同，接近共晶成分，粘度降低。
(4)材料成形过程中的液态金属一般要进行各种冶金处理，如孕育、变质、净化处理等对粘度有显著影响。
3)粘度对材料成形过程的影响(1)对液态金属净化(气体、杂质排出)的影响。
(2)对液态合金流动阻力与充型的影响，粘度大，流动阻力也大。
(3)对凝固过程中液态合金对流的影响，粘度越大，对流强度G 越小。
2． 表面张力。
影响表面张力的因素？表面张力对材料成形过程及部件质量的影响？1)表面张力：是金属液表面质点因受周围质点对其作用力不平衡，在表面液膜单位长度上所受的紧绷力或单位表面积上的能量。
其实质是质点间的作用力。
2)影响表面张力的因素(1)熔点：熔沸点高，表面张力往往越大。
(2)温度：温度上升，表面张力下降，如Al 、Mg 、Zn 等，但Cu 、Fe 相反。
(3)溶质元素(杂质)：正吸附的表面活性物质表面张力下降(金属液表面)；负吸附的表面非活性物质表面张力上升(金属液内部)。
(4)流体性质：不同的流体，表面张力不同。
3)表面张力影响液态成形整个过程，晶体成核及长大、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等铸造缺陷都与表面张力关系密切。
3． 液态金属的流动性。
影响液态金属的流动性的因素？液态金属的流动性对铸件质量的影响？1)液态金属的流动性是指液态金属本身的流动能力。
2)影响液态金属的流动性的因素有：液态金属的成分、温度、杂质含量及物理性质有关，与外界因素无关。
材料成型原理课后习题 123教材
偏析主要是由于合金在凝固过程中溶质再分配和扩散不充分引起的。
焊缝中的偏析主要有： 显微偏析（micro segregation) 区域偏析（zone segregation ） 层状偏析 (banding) 偏析会影响焊缝的性能。
2-5-2 区域偏析 焊缝结晶时，随着柱状晶前沿的推进长大，从而把低熔点杂质推向熔池中心，造成焊缝中心富集溶质，使焊缝结晶后在整个橫截面上的成分分布明显不均匀的现象。
加强熔池金属的混合可改善区域偏析。
电磁搅拌GTAW 焊时，采用直流正极性焊接，熔深较大，混合较好。
2-5-3 层状偏析结晶过程周期性变化而使得化学成分不均匀分布的现象。
产生原因：凝固时结晶潜热及熔滴过渡带来的附加热脉冲作用等，使热输入波动。
结晶前沿温度变化→结晶速度R 波动→层状偏析危害：层状偏析不仅造成焊缝力学性能不均匀性，还可沿层状线形成裂纹或气孔。
2-5-4 熔合区的化学不均匀性元素在固液界面浓度分布与该元素在固、液相中的扩散系数和分配系数有关。
不均匀性程度与母材和填充金属成分及其差异大小有关。
异种钢焊接时尤为突出。
2-6-2 影响焊缝组织的因素1）冷却时间的影响 中等冷速下可形成AF2）合金元素的影响 使CCT 图右移3）晶粒尺寸的影响 尺寸越大，铁素体形核的晶粒边界越少，CCT 图向右移。
4）焊缝氧含量的影响 [O]增加，夹杂物数目增多，小的第二相质点钉扎晶粒边界，阻碍晶粒生长； 细小的氧化物夹杂可促使形成AF 。
焊接工艺条件对化学冶金反应的影响★熔合比(dilution) 的影响焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。
Ab-熔化母材的面积 Ad-熔敷金属的面积 焊接工艺条件对化学冶金反应的影响假设焊接时合金元素没有任何损失，则焊缝中某合金元素的浓度C0与熔合比的关系为：C0＝ θCb+(1- θ)Ce --(1)若考虑焊条中的合金元素有损失，而母材中的合金元素无损失，则焊缝金属中合金元素的实际浓度Cw 为： Cw= θCb+(1- θ)Cd --(2)如果已知Cd, Cb, 就可以求出焊缝的化学成分。
材料成形原理 部分答案
半径相同的圆柱和球体比较，前者的误差大；大铸件和小铸件比较，后者误差大；金属型和砂型比较，后者误差大，因为后者的热物性参数随温度变化较快。
11、何谓凝固过程的溶质再分配？它受哪些因素的影响？
溶质再分配：合金凝固时液相内的溶质一部分进入固相，另一部分进入液相，溶质传输使溶质在固－液界面两侧的固相和液相中进行再分配。
金属凝固时，完全由热扩散控制，这样的过冷称为热过冷；
由固液界面前方溶质再分配引起的过冷称为成分过冷.
成分过冷的本质：由于固液界面前方溶质富集而引起溶质再分配，界面处溶质含量最高，离界面越远，溶质含量越低。由结晶相图可知，固液界面前方理论凝固温度降低，实际温度和理论凝固温度之间就产生了一个附加温度差△T，即成分过冷度，这也是凝固的动力。
2、液态金属表面张力和界面张力有何不同？表面张力和附加压力有何关系？
答：液体金属的表面张力是质点（分子、原子）间作用力不平衡引起的。而任意两相（固-固、固-液、固-气）的交界面称为界面，由界面间相互作用而产生的力叫界面张力，表面张力可说是界面张力的一个特例。界面张力与两个表面张力之间的关系为：
σAB=σA+σB–wAB，其中σA、σB分别是A、B两物体的表面张力，wAB为两个单位面积界面向外做的功。表面张力与附加压力的关系有拉普拉斯方程描述： ，其中R1、R2为曲面的曲率半径。
1类：这种生核剂通常是与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属、非金属碎粒，他们与欲细化相间具有较小的界面能，润湿角小，直接作为衬底促进自发形核。
2类：生核剂中的元素能与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物，这些化合物与欲细化相间界面共格关系和较小的界面能，而促进非均质形核。
材料成型原理第十三章答案
材料成型原理第十三章答案第十三章习题13-1塑性成形时摩擦可以分为哪几类，并解释其含义：答：塑性成形时的摩擦根据其性质可分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦三种；①干摩擦。
金属与工具的接触表面之间不存在任何外来介质，即直接接触时所产生的摩擦称为干摩擦；但在实际生产中，这种绝对理想的干摩擦是不存在的，通常说的干摩擦指的是不加润滑剂的摩擦状态。
②流体摩擦。
当金属与工具表面间加入润滑层较厚，摩擦副在相互运动中不直接接触，完全由润滑油膜隔开，摩擦发生在流体内部分子之间称为流体摩擦。
③当金属与工具之间的接触表面上加润滑剂时，随着接触压力的增加，金属表面凸起部分被压平，润滑剂被挤入凹坑中，被封存在里面，这时在压平部分与模具之间存在一层单分子润滑膜，其厚度约为10-6mm左右。
接触表面就处在被这种单分子膜隔开的状态，这种单分子膜润滑的状态称为边界润滑，这种状态下产生的摩擦称为边界摩擦。
13-2塑性成形中的摩擦有何特点？举例分析其利弊？答：塑性成形中的摩擦有如下的特点：①接触面单位压力高；②伴随着塑性变形；③在高温下进行。
利：模锻中利用飞边槽桥部的摩擦力来保证模膛充满，滚锻和轧制时依靠足够的摩擦使坯料被咬入轧辊。
弊：改变应力状态，增大变形抗力，引起不均匀变形，产生附加应力和残余应力，降低模具寿命。
13-3影响摩擦的主要因素有哪些？及其测定的常用方法有哪些？答：①金属的种类和化学成分；②工具材料及其表面状态；③接触面上的单位压力；④变形温度；⑤变形速度；⑥润滑剂。
摩擦系数常用的测定方法有：①夹钳轧制法；②楔形件压缩法；③圆环镦粗法。
13-4塑性成形时接触面摩擦力的计算方法有几种，各适用于什么情况？答：①以库伦摩擦条件确定摩擦力。
不考虑接触面上的粘合现象，适用于拉拔及其他润滑效果较好的冷加工工序。
②以最大摩擦条件确定摩擦力。
当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状态时，适用于热变形。
③以摩擦力不变条件确定摩擦力。
适用于面压较高的挤压、变形量大的镦粗、模锻以及润滑较困难的热轧等变形过程。
合工大版材料成型原理课后习题参考答案(重要习题加整理)
第二章 凝固温度场P498. 对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。
采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果？为什么？解：采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿，这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳钢差，电弧热无法及时散开的缘故；相反，采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透，这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的缘故。
9. 对于板状对接单面焊焊缝，当焊接规范一定时，经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透，分析其产生原因并提出相应工艺解决方案。
解：（1）产生原因：在焊接起始端，准稳态的温度场尚未形成，周围焊件的温度较低，电弧热不足以将焊件熔透，因此会出现一定长度的未焊透。
（2）解决办法：焊接起始段时焊接速度慢一些，对焊件进行充分预热，或焊接电流加大一些，待焊件熔透后再恢复到正常焊接规范。
生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板，在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接，之后再转移到焊件上正常焊接。
第四章 单相及多相合金的结晶 P909.何为成分过冷判据?成分过冷的大小受哪些因素的影响? 答: “成分过冷”判据为:R G L ＜NLD RLL L e K K D C m δ-+-0011当“液相只有有限扩散”时，δN =∞，0C C L =，代入上式后得R G L＜000)1(K K D C m L L -( 其中: G L — 液相中温度梯度 R — 晶体生长速度 m L — 液相线斜率 C 0 — 原始成分浓度 D L — 液相中溶质扩散系数 K 0 — 平衡分配系数K )成分过冷的大小主要受下列因素的影响:1）液相中温度梯度G L , G L 越小,越有利于成分过冷 2）晶体生长速度R , R 越大,越有利于成分过冷 3）液相线斜率m L ,m L 越大,越有利于成分过冷 4）原始成分浓度C 0, C 0越高,越有利于成分过冷 5）液相中溶质扩散系数D L, D L 越底,越有利于成分过冷6）平衡分配系数K 0 ,K 0＜1时，K 0 越 小,越有利于成分过冷；K 0＞1时，K 0越大,越有利于成分过冷。
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14 思考与练习
1. 什么叫张量？张量有什么性质？
答：张量：由若干个当坐标系改变时满足转换关系的分量组成的集合，
称为张量，需要用空间坐标系中的三个矢量，即9个分量才能完整地表示。
它的重要特征是在不同的坐标系中分量之间可以用一定的线性关系来换算。
基本性质：
1） 张量不变量 张量的分量一定可以组成某些函数
)
(ij P f ，这些函
数值与坐标轴无关，它不随坐标而改变，这样的函数，叫做张量不变量。
二阶张量存在三个独立的不变量。
2） 张量可以叠加和分解 几个同阶张量各对应的分量之和或差定义为另一个同阶张量。
两个相同的张量之差定义为零张量。
3） 张量可分为对称张量、非对称张量、反对称张量 若张量具有性质
ji
ij P P =，就叫对称张量；若张量具有性质
ji
ij P P -=，且当i=j 时对
应的分量为0，则叫反对称张量；如果张量
ji
ij P P ≠，就叫非对称张量。
任意非对称张量可以分解为一个对称张量和一个反对称张量。
4） 二阶对称张量存在三个主轴和三个主值 如果以主轴为坐标轴，则两个下角标不同的分量均为零，只留下两个下角标相同的三个分量，叫作主值。
2. 如何表示任意斜微分面上的应力？
答：若过一点的三个互相垂直的微分面上的九个应力分量已知，则借助
图14-1 任意斜切微分面上的应力
静力平衡条件，该点任意方向上的应力分量可以确定。
如图14-1所示，设过Q 点任一斜切面的法线N 与三个坐标轴的方向余弦为l ，m ，n ， l=cos(N,x); m=cos(N,y); n=cos(N,z)。
若斜微分面ABC 的面积为dF ， 微分面OBC(x 面)、OCA(y 面)、OAB(z 面)的微分面积分别为dFx 、dFy 、dFz ， 则各微分面之间的关系为 dFx=ldF ；dFy= mdF ； dFz=ndF 又设斜微分面ABC 上的全应力为S ，它在三坐标轴方向上的分量为Sx 、 Sy 、Sz ，由静力平衡条件∑=0
x P ，得：
整理得
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
++=++=++=n m l S n m l S n m l S z yz xz z zy y xy y zx yx x x στττστττσ （14-6）
用角标符号简记为
()
z y x j i l S i
ij j ，，，==σ
显然，全应力
2
222z
y x S S S S ++=
斜微分面上的正应力σ为全应力S 在法线N 方向的投影，它等于
x S ,y S ,z
S 在N 方向上的投影之和，即
)
(2222nl mn lm n m l zx yz xy z y x τττσσσ+++++= （14-7）
斜切微分面上的切应力为 2
22στ-=S （14-8）
所以，已知过一点的三个正交微分面上9个应力分量，可以求出过该点任意方向微分面上的应力，也就是说，这9个应力分量可以全面表示该点应力状况，亦即可以确定该点的应力状态。
3. 应力张量不变量如何表达？
答：应力张量的三个不变量为
其中1J 、2J 、3J 为应力张量第一、第二、第三不变量。
4. 应力偏张量和应力球张量的物理意义是什么？
答：应力：在外力的作用下，变形体内各质点就会产生相互作用的力，
称为内力。
单位面积上的内力称为应力，可采用截面法进行分析 应力球张量：也称静水应力状态，其任何方向都是主方向，且主应力相同，均为平均应力。
特点：在任何切平面上都没有切应力，所以不能使物体产生形状变化，而只能产生体积变化，即不能使物体产生塑性变形。
应力偏张量：是由原应力张量分解出应力球张量后得到的。
应力偏张量的切应力分量、主切应力、最大切应力及应力主轴等都与原应力张量相同。
特点：应力偏张量只使物体产生形状变化，而不能产生体积变化。
材料的塑性变形是由应力偏张量引起的。
5. 平面应力状态和纯切应力状态有何特点?
答：平面应力状态的特点为：变形体内各质点与某坐标轴垂直的平面上
没有应力。
纯切应力状态：
6. 等效应力有何特点？写出其数学表达式。
答：等效应力的特点：等效应力不能在特定微分平面上表示出来，但它
可以在一定意义上“代表”整个应力状态中的偏张量部分，因而与材料的塑性变形密切有关。
人们把它称为广义应力或应力强度。
等效应力也是一个不变量。
其数学表达式如下： 等效应力在主轴坐标系中定义为 在任意坐标系中定义为
7. 已知受力物体内一点的应力张量为
⎪⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛---=307580750508050
50ij σ
（MPa ），
试求外法线方向余弦为l=m=1/2，n=2
1的斜切面上的全应力、
正应力和切应力。
解：设全应力为S ， s x ，y
s , s z 分别为S 在三轴中的分量，
则有:
⇒s x =5021⨯+ 5021
⨯+8021⨯
=106.6 y s =5021⨯+021
⨯-7521⨯=-28.0
s z =8021⨯-7521
⨯-302
1⨯=-18.7
2
222z
y x S S S S ++= 则得到 S ＝111.79 MPa n
S m S l S z y x ++=σ 则得到 σ＝26.1 MPa
而2
22στ-=S 则得到 τ＝108.7 MPa
8. 已知受力体内一点的应力张量分别为
①⎪⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛---=100
10010010010
ij σ， ②⎪⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=100000017201720ij σ，
③⎪⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛-----=40
0014047
ij σ (MPa)
1） 画出该点的应力单元体；
2） 求出该点的应力张量不变量、主应力及主方向、主切应力、最大切应力、等效应力、应力偏张量和应力球张量； 3） 画出该点的应力莫尔圆。
解：1）略 2）在①状态下： J 1=
x σ+y σ+z σ=10
J 2=-(x σ
y σ+z y σσ+x z σσ)+2xy τ+2yz τ+2
zx τ=200
J 3=z
y x σσσ+2
zx
yz xy τττ-(
2yz x τσ+
2zx y τσ+
2
xy z τσ)=0
式
10
14—和由
032213=---J J J σσσ ⇒1σ＝20 ， 2σ＝0 ， 3σ＝-10
代入公式对于1σ＝20时：
对于2σ＝0时： 对于
3σ＝－10时：
： 主切应力
最大切应力
等效应力：2
2132322213)()()(2
1J '=-+-+-=
σσσσσσσ ＝700
应力偏张量：
⎥⎥
⎥
⎥⎥
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎡--='2003400100320ij σ5
2
3
223±=-±
=σστ10
22
112±=-±
=σστ,21
1=l 0
1=m 211-
=n l
2
12=
l 0
2=m 2
12=
n 0
3=l 1
3=m 0
3=n
m σ＝)(31321σσσ++＝3
10)10020(31=-+
故
应力球张量：
9.
某受力物体内应力场为：3126x c xy x +-=σ， 22y c 23xy -=σ，
y
x c y c xy 2332--=τ，
===zx yz z ττσ，
试从满足平衡微分方程的条件中求系数
1c 、2c 、3c 。
解：
由平衡微分条件：
3
40
-
='y σ。