铸件形成理论复习题

镇江丹徒职教中心金属液态形成原理复习题第1章液态金属的结构和性质一、判断题（正确的在括号中画√，错误的画×）1、只要金属流动性好，铸件就不会产生浇不足缺陷。

（×）2、金属一熔化，原子间的结合就全部破坏。

（×）3、温度起伏是指铸件各处温度的差异。

（×）4、钠可以很好地吸附于硅的表面，所以说“钠是表面活性元素”。

（×）二、选择题1、影响液态金属粘度的因素主要有温度、化学成分和杂质。

2、在弯曲液面上作用有附加压力，当液面为球形时，该压力可表示为p=2σ/r。

3、温度接近熔点的金属液，其结构类似于固态的结构。

4、液态金属的平均间距比固态稍大 ,其配位数比固态要小。

5、纯金属的表面张力一般随温度的升高而减小，而灰铸铁的表面张力则相反。

6、使用黑烟涂料是为了调整铸型的热阻，从而改变液态金属流动时间以提高充填能力。

三、问答题1、液态金属的表面张力有哪些影响因素？试总结它们的规律。

2、总结温度、原子间距（或体积）、合金元素或微量元素对液体粘度 高低的影响。

第2章液态金属的流动性与充型能力一、判断题1、金属液本身的流动能力称为充型能力。

（×）2、金属液的充型能力仅与金属液的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关。

（×）二、问答题1、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高液态金属的充型能力？2、某飞机制造厂的一牌号Al-Mg合金（成分确定）机翼因铸造常出现“浇不足”缺陷而报废，如果你是该厂工程师，请问可采取哪些工艺措施来提高成品率？3、铸型蓄热系数（b）较小时，在其它条件不便的情况下，定性指出对下列项目的影响：2①充型能力②铸件形成机械粘砂③使铸件的断面温度梯度④使铸件凝固方式⑤铸件形成缩松⑥铸件的热应力第3章铸件的凝固一、判断题1、安放冒口一般应遵循顺序凝固原则。

（√）2、铸件的凝固方式主要取决于合金本身特性，与其它条件则影响不大。

（×）（温度梯度）3、金属凝固温度低，铸型蓄热系数也小时，铸件内温度梯度也小。

（√）4、冷却速度越大，则金属结晶的过冷度也越大。

（√）二、填空题1、铸型蓄热系数可表示为b2＝222ρλC，铸型蓄热系数b2大，铸型吸热能力大，对铸件的激冷能力强，铸件内温度梯度大。

2、金属凝固温度越高，铸件断面温度梯度越大，结晶潜热大，铸件温度梯度小，导热系数大，铸件温度梯度小。

3、铸件凝固方式取决于凝固区域宽度，可分为三种即逐层凝固、体积凝固、中间凝固。

4、铸件断面凝固区域宽度主要取决于合金结晶温度间隔和铸件断面温度梯度。

5、温度梯度G= dT/dx，蓄热系数b=ρλC，导热系数α=λ/cρ。

三、选择题1、含0.05%～0.1%C的碳钢，倾向于 A 。

A逐层凝固方式 B体积凝固方式 C中间凝固方式2、同时凝固易产生的缺陷是 B 。

A热裂 B 缩松 C宏观偏析3、金属凝固温度很低，铸型蓄热系数也很小时，铸件内温度梯度 B 。

A大 B小 C 不能确定4、铸件凝固方式主要取决于 B 。

A断面温度梯度 B凝固区域宽度C铸型蓄热系数 D结晶温度间隔5、顺序凝固的主要优点是 B 。

A预防热裂 B铸件组织致密C因气体难以排出而减小气孔倾向6、结晶温度间隔大的合金产生热裂的倾向性 A 。

A大 B小 C不能确定7、为实现同时凝固，内浇道应从铸件处引入，且增加内浇道数目，采用低温快浇工艺。

A 薄壁B 厚壁C 侧面D 底部四、问答题1、什么是铸型蓄热系数?试分析它对铸件形成过程及质量的影响。

答：蓄热系数2b=表示铸型从型腔中的金属吸收热量并将它储存于本身的能力。

在其它条件不变的情况下，铸型蓄热系数的大小对铸件形成过程及质量有下列影响：（1）蓄热系数小，有利于提高金属液的充型能力；（2）蓄热系数小，铸件易形成机械粘砂；（3）蓄热系数小，使铸件断面的温度梯度变小，使铸件趋向于中间凝固或体积凝固，铸件易形成缩松，降低铸件的致密性；（4）蓄热系数小，有利于减小铸件的热应力。

2、金属凝固方式有哪几种，影响金属凝固方式的因素有哪些？凝固方式与铸件质量有何关系？3、如何描绘凝固动态曲线？凝固动态曲线意义是什么？4、什么是铸件温度场？影响铸件温度场的因素度是什么？第4章液态金属结晶原理一、判断题1、分枝间距的大小决定于界面散热条件。

（√）2、结晶新相与固相质点晶格不同则不会产生界面共格对应。

（×）(固体质点晶面上原子排列方式与结晶新相中某一晶面上原子排列方式相似)3、在非均质生核条件下，由于临界晶核半径小所以形核也容易。

（×）4、由于“成分过冷”的产生，增加了液—固界面前沿的实际过冷度。

（×）（降低）5、成分过冷区域宽度即铸件凝固区域宽度。

（×）（一般地过冷区大于凝固区域）6、单向结晶就是液固界面沿一个方向平面状生长的结晶生长过程。

（×）7、枝晶状生长是导致偏析、热裂、缩松的重要原因。

（√）二、填空题1、影响内生生长的因素有二：（1）成分过冷度的大小，（2）外来质点非均质生核的能力。

2、铸件温度梯度越大，则凝固区域窄，成分过冷小。

3、枝晶分枝间距的大小主要取决于界面散热条件。

4、由于成分过冷的产生使液－固界面前沿的实际过冷度减小。

5、界面生长方式有三：（1）平面生长，（2）胞状生长，（3）枝晶生长，实际生产中最常见的是枝晶生长。

6、固液界面的微观结构有两种类型：即粗糙界面和光滑界面。

7、光滑界面的长大机制为依靠台阶生长（或侧面长大），多数金属的长大机制属连续生长。

8、凝固界面上必须有一定的过冷度（ΔTK），这一过冷度称为动力学过冷度。

9、溶质平衡分配系数K定义为K= Cs /CL，即平衡固相溶质浓度与与液相溶质浓度之比。

10、当合金凝固时，其结晶形貌除受热过冷影响之外，还受到成分过冷的影响。

11、液相只有有限扩散时，成分过冷的判别式为 P108 。

12、对合金而言，固液界面稳定性不仅受到固液界面前沿温度梯度，的影响，而且受到浓度梯度（或成分过冷）的影响。

13、铸件晶粒形成过程包含形核和生长两个阶段。

形核有均质形核和非均质形核两种方式。

三、选择题1、枝晶分枝间距的大小主要取决于 C 。

A晶体结构 B枝晶间液体流动C界面散热条件 D铸件截面温度梯度2、在非均质形核条件下，若形核功为零，则形核时 C 。

A不需要过冷度 B需要有成分过冷C需要动力学过冷度3、单相合金结晶，若固相无扩散，液相只有有限扩散而无对流或扰动，晶体生长的稳定阶段是指 C 。

A生长速度恒定 B液相成分均匀C界面上排出溶质的量与扩散走的溶质量相等四、问答题1、固—液界面结构达到稳定的条件是什么？（温度梯度和成分过冷）2、、何谓成分过冷判据？影响成分过冷的因素有哪些？哪些是属于可控制的工艺因素？成分过冷对晶体的生长方式有何影响？晶体的生长方式只受成分过冷的影响吗？3、何谓成分过冷？说明其产生原因。

其主要影响因素有哪些？在单晶生长中如何克服？成分过冷：在合金的凝固过程中虽然实际温度分布一定，但由于液体中溶质分布发生变化，使固-液界面前沿的液体处于过冷状态，这种由液体成分变化与实际温度分布两个因素共同决定的过冷，称为成分过冷。

主要影响因素：①合金本身的因素：k0、mL、C、DL②工艺方面的因素GL、R在单晶生长中克服成分过冷：可加大温度梯度GL、，减小生长速率。

4、青铜和黄铜相图如图所示：比较Cu-10%Sn合金铸件和Cu-10%Zn合金铸件的铸造性能和铸造组织。

Cu-10%Sn合金的凝固温度范围窄，不宜形成宽的成分过冷区，即以“壳状”凝固方式凝固，液体的流动性好，易补缩，容易获得致密的铸件，铸件的组织主要为平行排列的柱状晶。

Cu-10%Zn合金具有宽的凝固温度范围，宜形成宽的成分过冷区，即以“糊状方式凝固，液体的流动性差，不易补缩，是铸件产生分散性缩孔的主要原因，铸件的致密性差，铸件的组织主要为由树枝状柱状晶和中心等轴晶组成。

5、什么是粗糙界面和光滑界面？它们对晶体的生长方式和形态有何影响？粗糙界面：固相界面上的原子排列高高低低，粗糙不平，不显示晶体学的任何晶面特征。

光滑界面：固相界面上的原子排列成平整的原子平面，即晶体学的某一定晶面。

生长方式：对粗糙界面连续长大；对光滑界面，侧向长大，包括二维形核长大和螺旋位错长大。

生长形态：对粗糙界面，在正温度梯度下，平面生长，在负温度梯度下，枝晶生长；对光滑界面，在正温度梯度下，平面生长，当等温面与最低表面能晶面不平行时，界面分割成一系列小台阶，长大过程为原子添加到台阶处。

小台阶面即为最低表面能晶面，在负温度梯度下，晶体生长成具有各自特性的多面体或带有小平面的枝晶。

6、何谓成分过冷？用成分过冷理论解释合金的铸造性能（流动性、缩孔的分布特征）与其相图中液/固相线间垂直距离的关系。

成分过冷：在固液界面前沿，由于液相成分变化与实际温度分布所决定的特殊过冷现象称为成分过冷。

成分过冷的条件为 000(1)L L mC k G RD k -- ，000(1)mC k k --就是C 0合金在其相图中液-固线间的垂直距离。

显 然，液固相线间的垂直距离越大，合金的成分过冷倾向就越大，液-固界面越倾向于树枝状生长，这阻碍了合金的流动性，也使树枝晶的枝间处因得不到补缩而形成分散缩孔。

第5章 铸件结晶组织的形成与控制一、判断题1、结晶温度间隔大的合金倾向于形成柱状晶。

（×）（结晶温度间隔小的合金，将有利于柱状晶形成）2、液体的流动会促进等轴晶的形成和发展。

（√）3、研究表明，铸件细晶区的形成既与激冷有关，也与液体流动有关。

（√）4、铸型激冷能力过强时表面细晶减少，甚至消失。

（×） 二、填空题 1、在铸型和合金一定的情况下，浇注温度越高，柱状晶尺寸（长度）越大，等轴晶尺寸越 大。

2、枝晶间或分枝间液体流动的原因有 熔体内本身的路流动使固液两相区内的液体流动；凝固收缩的抽吸、密度差产生的对流。

3、典型的铸件结晶组织由三个晶区组成：（1） 表面细晶区 ，（2） 柱状晶区 ，（3） 中心等轴晶区。

三、问答题1、试分析溶质再分配对游离晶粒的形成及晶粒细化的影响。

2、试分析影响铸件宏观组织的因素，列举获得细等轴晶的常用方法。

3、列举三种增加凝固过程中核心数的方法，简要分析其增加核心数的原因。

①提高冷却速度，从而加大了过冷度，相变驱动力加大，提高了形核率；②加孕育剂，提供大量的非均质形核地点，提高、了形核率，降低了形核位垒； ③机械或电磁搅拌，将枝晶振碎，增加核数目或加强激活能量，提高了形核率。

第6章 铸件的收缩一、判断题1、一般铸件的缩孔或缩松中都可能包含有气体。

（√）2、合金成分一定时，其液态收缩系数αV 液是一个定值。

（×）3、铸件越厚则缩孔容积不仅绝对值增加，其相对值也增加。