材料成型第二章重难点复习题解答
材料成形原理重难点复习题
簇周围是一些
的原子。由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中 出
去，同时又会有另一些原子 到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子
团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随 和 发生着改变，这种现
象称为结构起伏。
7、在特定的温度下，虽然“能量起伏”和“结构起伏”的存在，但对于某一特定的液体，其团簇
细有关）越大。 4、下面哪一种说法的是正确的？ A、两个熔点不同的高的物质，熔点高的物质其表面张力必定比熔点低的物质高。 B、当溶质的原子体积小于溶剂原子体积，作为合金元素加入则降低整个系统的能量；而当溶质 的原子体积大于溶剂原子体积，作为合金元素加入则降低整个系统的能量。 C、一定温度下，dσ/dc＜0 时，元素浓度的增加将引起表面张力的降低，则单位面积上的吸附量 Γ ＞0，为正吸附，此时为表面活性元素。 D、奥氏体钢熔体的表面张力随 Ni 的增加而下降。
第一章
一、填空题
练习一
1、液体的表观特征有：
（1）类似于 体，液体最显著的性质是具有 性，即不能够象固体那样承受剪切应力；
（2）类似于 体，液体可完全占据容器的空间并取得容器 的形状；
（3）类似于固体，液体具有 表面；
（4）类似于固体，液体可压缩性很 。
2、按液体结构和内部作用力分类，液体可分为原子液体、分子液体及离子液体三类。其中，液态 金属属于 液体，各种简单及复杂的熔盐属于 液体。
，界面能越小，界面张力就越小。两相间的界面张力的溶质元素，由于造成合金表面双电层的电荷密度大，从而造成对表面压力大，
而使整个系统的表面张力
。
9.
二、选择题
1、下面哪些因素的变化可以同时降低液体的粘度？ A、提高液体温度、降低原子间距、加入产生负的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素； B、提高液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入非表面活性元素； C、提高液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素； D、降低液体温度、增大原子间距、加入产生正的混合热的 合 金 元 素 或 加入表面活性元素。
材料成型复习题思考及答案
材料成型复习题思考及答案《材料成形技术基础》复习思考题第⼀篇铸造1.何谓液态合⾦的充型能⼒？充型能⼒不⾜，铸件易产⽣的主要缺陷有哪些？充型能⼒：液态⾦属充满铸型型腔，获得形状完整、尺⼨精确、轮廓清晰铸件的能⼒。
充型能⼒不⾜，会产⽣浇不⾜、冷隔、⽓孔、夹渣等缺陷。
提⾼充型能⼒的⽅法：1）选择凝固温度范围⼩的合⾦；2）适当提⾼浇注温度、充型压⼒；4）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发⽓量；5）合理设计铸件结构。
2.影响液态合⾦充型能⼒的主要因素有哪些？影响液态合⾦充型能⼒的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。
3.浇注温度过⾼或过低，对铸件质量有何影响？浇注温度过低，会产⽣浇不⾜、冷隔、⽓孔、夹渣等缺陷。
浇注温度过⾼，液态合⾦的收缩增⼤，吸⽓量增加，氧化严重，容易导致产⽣缩孔、缩松、⽓孔、粘砂、粗晶等缺陷。
可见，浇注温度过⾼或过低，都会产⽣⽓孔。
4.如何实现同时凝固？⽬的是什么？该原则适⽤于何种形状特征的铸件？铸件薄璧部位设置在浇、冒⼝附近，⽽厚璧部位⽤冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于⼀致，从⽽实现同时凝固。
⽬的：防⽌热应⼒和变形。
该原则适⽤于壁厚均匀的铸件。
注意：壁厚均匀，并⾮要求壁厚完全相同，⽽是铸件各部位的冷却速度相近。
5.试述产⽣缩孔、缩松的机理。
凝固温度范围⼤的合⾦，其缩孔倾向⼤还是缩松倾向⼤？与铸铁相⽐较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？产⽣缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；⼯艺原因则是由于补缩不⾜。
凝固温度范围⼤的合⾦，其缩松倾向⼤。
与铸铁相⽐较，铸钢的缩孔、缩松倾向⼤。
6.试述冒⼝与冷铁的作⽤。
冒⼝：补缩、排⽓。
冷铁：调整冷却速度。
7.⼀批铸钢棒料（Φ200×L mm ）加⼯：(1)沿其轴线，在⼼部钻Φ80mm 棒料长度为L １； (2)将其车为Φ80mm L2。
试分析L 、L1、L2是否相等。
材料成形复习试题及答案解析
材料成形部分复习题一、液态成形部分（一）填空1、形状复杂、体积也较大的毛坯常用砂型铸造方法。
2、铸造时由于充型能力不足，易产生的铸造缺陷是浇不足和冷隔。
3、液态合金的本身流动能力，称为流动性。
4、合金的流动性越好，则充型能力好。
5、铸造合金的流动性与成分有关，共晶成分合金的流动性好。
6.合金的结晶范围愈小，其流动性愈好7、同种合金，结晶温度范围宽的金属，其流动性差。
8、为防止由于铸造合金充型能力不良而造成冷隔或浇不足等缺陷，生产中采用最方便而有效的方法是提高浇注温度。
9、金属的浇注温度越高，流动性越好，收缩越大。
10、合金的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。
11、合金的液态、凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。
13、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩松的倾向大。
14、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩孔的倾向小。
15、顺序凝固、冒口补缩，增大了铸件应力的倾向。
16、为防止铸件产生缩孔，便于按放冒口，铸件应采用顺序凝固原则。
17、控制铸件凝固的原则有二个，即顺序原则和同时原则。
18、按铸造应力产生的原因不同，应力可分为热应力和机械应力。
19、铸件厚壁处产生热应力是拉应力。
铸件薄壁处产生热应力是压应力。
20、铸件内部的压应力易使铸件产生伸长变形。
21、铸件内部的拉应力易使铸件产生缩短变形。
23、为防止铸件产生热应力，铸件应采用同时凝固原则。
24、防止铸件变形的措施除设计时使壁厚均匀外，工艺上应采取反变形法。
25、为防止铸件热裂，应控铸钢、铸铁中含 S 量。
26、为防止铸件冷裂，应控铸钢、铸铁中含 P 量。
27、灰铸铁的石墨形态是片状。
28、常见的铸造合金中，普通灰铸铁的收缩较小。
29、可锻铸铁的石墨形态是团絮状。
30、球墨铸铁的石墨形态是球形。
31、常见的铸造合金中，铸钢的收缩较大。
32、手工砂型铸造适用于小批量铸件的生产。
33、形状复杂、体积也较大的毛坯常用砂型铸造方法。
（二）选择1、形状复杂，尤其是内腔特别复杂的毛坯最适合的生产方式是（ B ）。
《材料成型检测与控制基础》复习题
《材料成型检测与控制基础》复习题第二章传感器第1次作业1、什么是传感器？由哪几部分组成？辅助框图说明。
答：（1）传感器是将被测非电量信号转换为与之有确定对应关系电量输出的器件或装置。
（2）一般情况下，传感器可以抽象出由敏感元件、传感元件、信号转换和调节电路、其他辅助元件组成的辅助电路。
2、什么是热电效应？辅助热电效应原理图作答。
把两种不同的金属a和b连接成闭合回路，其中一个接点的温度为T，而另一端的温度为T0，则在回路中有电流产生，这一现象成为热电效应。
3、热电式传感器分为（热电偶）、(热电阻)、(热敏电阻)三种。
4、热电动势由（接触电动势）和（温差电动热）两部分组成。
5、简述接触电动势、温差电动热？其中接触电动势的公式表达分别是？当两种金属接触在一起时，由于不同导体的自由电子密度不同，在结点处就会发生电子迁移扩散。
失去自由电子的金属呈正电位，得到自由电子的金属呈负电位。
当扩散达到平衡时，在两种金属的接触处形成电势，称为接触电势。
对于单一金属，如果两端的温度不同，则温度高端的自由电子向低端迁移，使单一金属两端产生不同的电位，形成电势，称为温差电势。
6、简述热电偶的五条基本定律。
1）只有化学成分不同的两种金属材料组成的热电偶，且两端点间的温度不同时，热电势才会产生。
热电势的大小与材料的性质及其两端点的温度有关，而与形状，大小无关。
2）化学成分相同的材料组成的热电偶，即使两个接点的温度不同，回路的总热电势也等于零。
应用这一定率可以判断两种金属是否相同。
3）化学成分不相同的两种材料组成的热电偶，若两个接点的温度相同，回路中的总热电势也等于零。
4）在热电偶中插入第三种材料，只要插人材料两端点的温度相同，对热电偶的总热电势没有影响。
5）如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知，则此两种导体组成热电偶的热电势也已知。
7、在热电偶中插入第三种材料，只要插人材料两端点的温度相同，对热电偶的总热电势没有影响。
《材料成形原理》重点及答案
、名词解释1表面张力一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T 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温度梯度一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一从原子尺度上来看，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”。
材料成型基础复习试题（含答案）
材料成型基础复习试题（含答案）试卷1⼀、思考题1．什么是机械性能？（材料受⼒作⽤时反映出来的性能）它包含哪些指标？（弹性、强度、塑性、韧性、硬度等）各指标的含意是什么？如何测得?2．硬度和强度有没有⼀定的关系?为什么? （有，强度越⾼，硬度越⾼）为什么？（都反映材料抵抗变形及断裂的能⼒）3．名词解释：过冷度，晶格，晶胞，晶粒与晶界，同素异晶转变，固溶体，⾦属化合物，机械混合物。
4．过冷度与冷却速度有什么关系?对晶粒⼤⼩有什么影响? （冷却速度越⼤过冷度越⼤，晶粒越细。
）5.晶粒⼤⼩对⾦属机械性能有何影响?常见的细化晶粒的⽅法有哪些? （晶粒越细，⾦属的强度硬度越⾼，塑韧性越好。
孕育处理、提⾼液体⾦属结晶时的冷却速度、压⼒加⼯、热处理等）6．说明铁素体、奥⽒体、渗碳体和珠光体的合⾦结构和机械性能。
7．默绘出简化的铁碳合⾦状态图，并填⼈各区域内的结晶组织。
8．含碳量对钢的机械性能有何影响?⼆、填表说明下列符号所代表的机械性能指标三、填空1. 碳溶解在体⼼⽴⽅的α-Fe中形成的固溶体称铁素体，其符号为F ，晶格类型是体⼼⽴⽅，性能特点是强度低，塑性好。
2. 碳溶解在⾯⼼⽴⽅的γ-Fe中形成的固溶体称奥⽒体，其符号为 A ，晶格类型是⾯⼼⽴⽅，性能特点是强度低，塑性⾼。
3. 渗碳体是铁与碳的⾦属化合物，含碳量为6.69％，性能特点是硬度⾼，脆性⼤。
4. ECF称共晶线线，所发⽣的反应称共晶反应，其反应式是得到的组织为 L（4.3%1148℃）=A（2.11%）+Fe3C 。
5. PSK称共析线线，所发⽣的反应称共析反应，其反应式是A(0.77%727 ℃)=F(0.0218%)+ Fe3C 得到的组织为珠光体。
6. E是碳在γ-Fe中的最⼤溶解度点，P是碳在α-Fe中的最⼤溶解度点， A l线即 PSK ，A3线即 GS ， A cm线即 ES 。
7. 45钢在退⽕状态下，其组织中珠光体的含碳量是 0.77% 。
材料成型复习题思考及答案
《材料成形技术基础》复习思考题第一篇铸造1.何谓液态合金的充型能力？充型能力不足，铸件易产生的主要缺陷有哪些？充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。
充型能力不足，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。
提高充型能力的方法：1）选择凝固温度范围小的合金；2）适当提高浇注温度、充型压力；4）合理设计浇注系统结构；4）铸型预热，合理的铸型蓄热系数和铸型发气量；5）合理设计铸件结构。
2.影响液态合金充型能力的主要因素有哪些？影响液态合金充型能力的主要因素有：流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等。
3.浇注温度过高或过低，对铸件质量有何影响？浇注温度过低，会产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。
浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷。
可见，浇注温度过高或过低，都会产生气孔。
4.如何实现同时凝固？目的是什么？该原则适用于何种形状特征的铸件？铸件薄璧部位设置在浇、冒口附近，而厚璧部位用冷铁加快冷却，使各部位的冷却速度趋于一致，从而实现同时凝固。
目的：防止热应力和变形。
该原则适用于壁厚均匀的铸件。
注意：壁厚均匀，并非要求壁厚完全相同，而是铸件各部位的冷却速度相近。
5.试述产生缩孔、缩松的机理。
凝固温度范围大的合金，其缩孔倾向大还是缩松倾向大？与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向如何？产生缩孔、缩松的机理：物理机制是因为液态收缩量＋凝固收缩量＞固态收缩量（或写为：体收缩量＞线收缩量）；工艺原因则是由于补缩不足。
凝固温度范围大的合金，其缩松倾向大。
与铸铁相比较，铸钢的缩孔、缩松倾向大。
6.试述冒口与冷铁的作用。
冒口：补缩、排气。
冷铁：调整冷却速度。
7.一批铸钢棒料（Φ200×L mm ）加工：(1)沿其轴线，在心部钻Φ80mm 棒料长度为L １； (2)将其车为Φ80mm L2。
试分析L 、L1、L2是否相等。
材料成型技术基础第2版课后习题答案
材料成型技术基础第2版课后习题答案本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第一章金属液态成形1.①液态合金的充型能力是指熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力。
②流动性好，熔融合金充填铸型的能力强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。
流动性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气孔等缺陷。
③成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后是固溶体合金。
④相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。
2.浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、夹杂等缺陷。
3.缩孔和缩松的存在会减小铸件的有效承载面积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。
缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说，往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的气密性高的时候才会防止。
4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足，便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩松。
浇不足是沙型没有全部充满。
冷隔是铸造后的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。
出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的气体排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸情况。
而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
定向凝固中熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。
5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并同时采用其他工艺措施，使铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位像冒口方向顺序地凝固。
材料成型复习题与答案2
4．制定铸造工艺图时，选择浇注位置的主要目的是保证铸件的质量，而选择分型面的主要目的是在是保证铸件的质量的前提下简化造型工艺。（O）
5．浇注位置选择的原则之一是将铸件的大平面朝下，主要目的是防止产生缩孔缺陷。 （×）
坯料直径：φ100选择原因：局部镦粗时保证高径比＜2.5
图7-3
4．如图7-5所示，通常碳钢采用平砧拔长，高合金钢采用V型砧拔长，试分析砧型对钢的变形有何影响?
V型砧使压应力数目增多，提高金属的可锻性，适合于拔长塑性较差的高合金钢。
图7-5
5．如图7-6所示支座零件，采用自由锻制坯，试修改零件结构设计不合理之处。
D．局部镦粗→拔长φ100→拔长φ60→切断。图7-1
7-3应用题
1．试分析如图7-2所示的几种镦粗缺陷产生的原因（设坯料加热均匀）。
双腰鼓形 镦弯 镦歪
锻锤吨位小， 高径比过大（＞2.5)， 端面不平行与轴线不垂直
（a）（b）（c）
图7-2
2．如图7-3所示的整体活塞采用自由锻制坯。试在右侧双点划线绘制的零件轮廓图上定性绘出锻件图，选择合理的坯料直径（现有圆钢直径有：φ120、φ110、φ100、φ90、φ80、φ70），并说明理由，拟定锻造基本工序，在表7-1中画出工序简图。
4-2 选择题
1．如图4-1所示的零件采用砂型铸造生产毛坯。与图中所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分型方案相适应的造型方法分别为（C）、（D）、（B）、（B）。其中较合理的分型方案是（Ⅳ）。
A． 整模造型；B．分模造型；C．活块造型；D．挖砂造型；E．三箱造型。
图4-1
材料成型工艺考试复习题目及答案
1 充型能力的影响因素金属的流动性浇注条件铸型填充能力2 浇口杯的作用承接金属液防止和溢出减轻液流对型腔的冲击分离溶渣和气泡防止进入型腔增加充型压力头3 横浇道的作用（1）横浇道的稳流作用：收缩式浇注系统扩张式浇注系统(2)横浇道的流量分配作用：远离直浇道的流量大流量不均匀性克服不均匀性的措施：对称设置内浇道；横浇道断面沿液流方向逐渐缩小；设置浇口窝；采用不同断面内浇道。
（3）横浇道的排渣作用浇注系统主要排渣单元4冒口补缩的条件和要求1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。
2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通。
即使扩张角始终向着冒口。
5 浇注位置选择的原则①铸件的重要加工面应朝下或位于侧面:②铸件宽大平面应朝下：③面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直：④易形成缩孔的铸件，较厚部分置于上部或侧面：⑤应尽量减少型蕊的数量：⑥要便于安放型蕊、固定和排气:6 湿型砂的组成及性能要求原砂（或旧砂）100 粘土（膨润土）1-5% 煤粉少于8% 水分少于6% 以及其它附加物1) 紧实率和含水量湿型砂不可太干，因为干的型砂虽然流动性极好，但是型砂中膨润土未被充分润湿，性能较为干脆，起模困难，砂型易碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂孔和冲蚀缺陷。
型砂也不可太湿，否则型砂太粘，造型时型砂容易在砂斗中搭桥和降低造型流动性，还易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷。
一是紧实率，代表型砂的手感干湿程度；另一是含水量，代表型砂的实际水分含量。
2_) 透气率砂型的排气能力除了靠冒口和排气孔来提高以外，更要靠型砂的透气率。
因此砂型的透气率不可过低，以免浇注过程中发生呛火和铸件产生气孔缺陷。
3) 常温湿态强度湿型砂必须具备一定强度以承受各种外力的作用。
4)湿压强度一般而言，欧洲铸造行业对铸铁用高密度造型型砂的的湿压强度值要求较高。
工程材料及成型技术期末考试复习要点+答案
工程材料及成型技术复习要点第二章材料的性能1、材料静态、动态力学性能有哪些？静态力学性能有弹性、刚性、强度、塑性、硬度等；动态力学性能有冲击韧性、疲劳强度、耐磨性等。
2、材料的工艺性能有哪些？工艺性能有铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。
3、钢制成直径为30mm的主轴，在使用过程中发现轴的弹性弯曲变形过大用45钢，试问是否可改用40Cr或通过热处理来减少变形量？为什么？答：不可以；因为轴的弹性弯曲变形过大是轴的刚度低即材料的弹性模量过低和轴的抗弯模量低引起的。
金属材料的弹性模量E主要取决与基体金属的性质，与合金化、热处理、冷热加工等关系不大（45钢和40Cr弹性模量差异不大）。
4、为什么疲劳裂纹对机械零件存在着很大的潜在危险？第三章金属的结构与结晶1、金属常见的晶体结构有哪些？体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。
2、实际金属的晶体缺陷有哪些？它们对金属的性能有何影响？有点缺陷、线缺陷、面缺陷；点缺陷的存在（使周围原子间的作用失去平衡，原子需要重新调整位置，造成晶格畸变，从而）使材料的强度和硬度提高，塑性和韧性略有降低，金属的电阻率增加，密度也发生变化，此外也会加快金属中的扩散进程。
线缺陷也就是位错，位错的增多，会导致材料的强度显著增加；但是，塑性变形主要位错运动引起的，因此阻碍位错运动是金属强化重要途径。
面缺陷存在，会产生晶界和亚晶界，其原子排列不规则，晶格畸变大，晶界强度和硬度较高、熔点较低、耐腐蚀性较差、扩散系数大、电阻率较大、易产生內吸附、相变时优先形核等。
3、铸锭的缺陷有哪些？有缩孔和疏松、气孔、偏析。
4、如何控制晶粒大小？增大过冷度、变质处理、振动和搅拌。
5、影响扩散的因素有哪些？温度、晶体结构、表面及晶体缺陷（外比内快）。
间隙、空位、填隙、换位四种扩散机制6、为什么钢锭希望尽量减少柱状晶区？柱状晶区是由外往内顺序结晶的，组织较致密，有明显的各向异性，进行塑性变形时柱状晶区易出现晶间开裂。
材料成形技术基础(问答题答案整理)
第二章铸造成形问答题：1.合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法：（1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质；（2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差；（3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统；（4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。
2.影响合金收缩的因素有哪些？答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力）3.分别说出铸造应力有哪几类？答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同）（2）相变应力（固态相变、比容变化）（3）机械阻碍应力4.铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。
（因为不平衡结晶）晶界偏析：（原因：①两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；②晶界位置与晶粒生长方向平行。
）（2）宏观偏析正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度）逆偏析产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度5.铸件气孔有哪几种？答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔6.如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。
七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。
(ΣF内<ΣF横<F直下端<F直上端)开放式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐加大，阻流截面在直浇道上口的浇注系统。
（ΣF内>ΣF横>F直下端>F直上端）8.浇注位置和分型面选择的基本原则有哪些？答：浇注位置选择：（1）逐渐的重要表面朝下或处于侧面；（原因：以避免气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷）（2）铸件的宽大平面朝下或倾斜浇注；（3）铸件的薄壁部分朝下；（原因：可保证铸件易于充型，防止产生浇不足、冷隔缺陷）（4）铸件的厚大部分朝上。
材料成形复习题及答案
材料成形部分复习题一、液态成形部分（一）填空1、形状复杂、体积也较大的毛坯常用砂型铸造方法。
2、铸造时由于充型能力不足，易产生的铸造缺陷是浇不足和冷隔。
3、液态合金的本身流动能力，称为流动性。
4、合金的流动性越好，则充型能力好。
5、铸造合金的流动性与成分有关，共晶成分合金的流动性好。
6.合金的结晶范围愈小，其流动性愈好7、同种合金，结晶温度范围宽的金属，其流动性差。
8、为防止由于铸造合金充型能力不良而造成冷隔或浇不足等缺陷，生产中采用最方便而有效的方法是提高浇注温度。
9、金属的浇注温度越高，流动性越好，收缩越大。
10、合金的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。
11、合金的液态、凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。
13、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩松的倾向大。
14、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩孔的倾向小。
15、顺序凝固、冒口补缩，增大了铸件应力的倾向。
16、为防止铸件产生缩孔，便于按放冒口，铸件应采用顺序凝固原则。
17、控制铸件凝固的原则有二个，即顺序原则和同时原则。
18、按铸造应力产生的原因不同，应力可分为热应力和机械应力。
19、铸件厚壁处产生热应力是拉应力。
铸件薄壁处产生热应力是压应力。
20、铸件内部的压应力易使铸件产生伸长变形。
21、铸件内部的拉应力易使铸件产生缩短变形。
23、为防止铸件产生热应力，铸件应采用同时凝固原则。
24、防止铸件变形的措施除设计时使壁厚均匀外，工艺上应采取反变形法。
25、为防止铸件热裂，应控铸钢、铸铁中含 S 量。
26、为防止铸件冷裂，应控铸钢、铸铁中含 P 量。
27、灰铸铁的石墨形态是片状。
28、常见的铸造合金中，普通灰铸铁的收缩较小。
29、可锻铸铁的石墨形态是团絮状。
30、球墨铸铁的石墨形态是球形。
31、常见的铸造合金中，铸钢的收缩较大。
32、手工砂型铸造适用于小批量铸件的生产。
33、形状复杂、体积也较大的毛坯常用砂型铸造方法。
（二）选择1、形状复杂，尤其是内腔特别复杂的毛坯最适合的生产方式是（ B ）。
材料成型 第二章重难点复习题解答
第二章凝固温度场第一节传热基本原理一、填空1. 温度梯度指温度随距离的变化率，对于一定温度场，沿等温面或等温线法线方向的温度梯度最大，图形上沿着该方向的等温面（或等温线）最密集。
2. 根据传热学的基本理论，热量传递的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。
在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传输称为热传导。
3. 铸造过程中液态金属在充型时与铸型间的热量交换以热对流为主，铸件在铸型中的凝固、冷却过程以热传导为主。
4. 不仅在空间上变化并且也随时间变化的温度场称为不稳定温度场。
熔焊时焊件各部位的温度随热源的施加及移动而变，属于不稳定温度场，又称之为焊接热循环。
5. 傅里叶定律是热传导过程的数学模型，求解该偏微分方程的主要方法有解析方法与数值方法，后者是用计算机程序来求解数学模型的近似解，最常用的数值解法是差分法和有限元法。
6. 在求解热传导过程中的温度场时需要根据具体问题给出导热体的边界条件，一般将边界条件分为三类，其中以换热边界条件最为常见。
对于不稳定温度场的求解，除了边界条件之外，还要提供导热体的初始条件。
二、单选题：1. 熔焊过程中热源与焊件间的热量传递方式属于：（4）（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部2. 熔焊过程中熔池内部的热量传递以（ 2 ）方式为主。
（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部3. 熔焊过程中焊件内部的热量传递以（ 1 ）方式为主。
（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部4. 熔焊过程中焊件表面与周围空气介质之间的热量传递方式属于：（4）（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部三、简答1. 右图为某平板熔焊过程中焊件表面的温度分布状况，标出其最大温度梯度方向，并指出当前热源位置与移动方向。
答： 最大温度梯度方向： AB 方向； 当前热源位置：A 点上方；热源移动方向：AB 方向。
《材料成形原理》重点及答案
二、简答题2 液态金属表面张力的影响因素1）表面张力与原子间作用力的关系：原子间结合力u0↑→表面内能↑→表面自由能↑→表面张力↑2）表面张力与原子体积（δ3）成反比，与价电子数Z成正比3）表面张力与温度：随温度升高而下降4）合金元素或微量杂质元素对表面张力的影响。
向系统中加入削弱原子间结合力的组元，会使u0减小，使表面内能和表面张力降低。
5 简述Jackson因子与界面结构的关系Jackson因子α可视为固—液界面结构的判据：凡α≤2的物质，晶体表面有一半空缺位置时自由能降低，此时的固—液界面形态被称为粗糙界面，大部分金属属于此类；凡属α>5的物质凝固时界面为光滑面，有机物及无机物属于此类；α=2~5的物质，常为多种方式的混合，Bi、Si、Sb等属于此类。
7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。
答：成分过冷判别式为：00(1)L lG m C KR K-<；（1）随着C0增加，成分过冷程度增加；（2）随着R增加，成分过冷程度增加；（3）随着GL减小，成分过冷程度增加；如图所示，当C0一定时，GL减小，或R增加，晶体形貌由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶；而当GL、R一定时，随C0的增加晶体形貌也同样由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶。
8 层片状共晶的形核和长大方式形成具有两相沿着径向并排生长的球形共生界面双相核心的“双相形核”，领先相表面一旦出现第二相，则可通过这种彼此依附、交替生长的“搭桥”方式产生新的层片来构成所需的共生界面，而不需要每个层片重新生核。
9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？铸件的凝固组织可分为宏观和微观两方面。
宏观组织主要是指铸态晶粒的形状、尺寸、取向和分布情况；微观组织主要描述晶粒内部的结构形态，如树枝晶、胞状晶等亚结构组织等。
材料成形原理课后习题解答汇总
材料成型原理第一章（第二章的内容）第一部分：液态金属凝固学1.1 答：（1）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。
原子集团的空穴或裂纹内分布着排列无规则的游离的原子，这样的结构处于瞬息万变的状态，液体内部存在着能量起伏。
（2）实际的液态合金是由各种成分的原子集团、游离原子、空穴、裂纹、杂质气泡组成的鱼目混珠的“混浊”液体，也就是说，实际的液态合金除了存在能量起伏外，还存在结构起伏。
1.2答：液态金属的表面张力是界面张力的一个特例。
表面张力对应于液－气的交界面，而界面张力对应于固－液、液－气、固－固、固－气、液－液、气－气的交界面。
表面张力σ和界面张力ρ的关系如（1）ρ＝2σ/r,因表面张力而长生的曲面为球面时，r为球面的半径；（2）ρ＝σ（1/r1+1/r2）,式中r1、r2分别为曲面的曲率半径。
附加压力是因为液面弯曲后由表面张力引起的。
1.3答：液态金属的流动性和冲型能力都是影响成形产品质量的因素；不同点：流动性是确定条件下的冲型能力，它是液态金属本身的流动能力，由液态合金的成分、温度、杂质含量决定，与外界因素无关。
而冲型能力首先取决于流动性，同时又与铸件结构、浇注条件及铸型等条件有关。
提高液态金属的冲型能力的措施：（1）金属性质方面：①改善合金成分；②结晶潜热L要大；③比热、密度、导热系大;④粘度、表面张力大。
（2）铸型性质方面：①蓄热系数大；②适当提高铸型温度；③提高透气性。
（3）浇注条件方面：①提高浇注温度；②提高浇注压力。
（4）铸件结构方面：①在保证质量的前提下尽可能减小铸件厚度；②降低结构复杂程度。
1.4 解：浇注模型如下：显然 r ＝21×0.1cm ＝0.05cm 则 ρ＝410*5.05.1*2－＝6000Pa 不产生机械粘砂所允许的压头为H ＝ρ/（ρ液*g ）＝10*75006000＝0.08m 1.5 解： 由Stokes 公式 上浮速度 92(2v )12r r r －＝ r 为球形杂质半径，γ1为液态金属重度，γ2为杂质重度，η为液态金属粘度γ1＝g*ρ液＝10*7500＝75000γ2＝g 2*ρMnO ＝10*5400＝54000所以上浮速度 v ＝0049.0*95400075000(*10*1.0*223）－）（－＝9.5mm/s 3.1解：（1）对于立方形晶核 △G 方＝－a 3△Gv+6a 2σ①令d △G 方/da ＝0 即 －3a 2△Gv+12a σ＝0，则临界晶核尺寸a *＝4σ/△Gv ，得σ＝4*a △Gv ，代入① △G 方*＝－a *3△Gv ＋6 a *24*a △Gv ＝21 a *2△Gv 均质形核时a *和△G 方*关系式为：△G 方*＝21 a *3△Gv （2）对于球形晶核△G 球*＝－34πr *3△Gv+4πr *2σ 临界晶核半径r *＝2σ/△Gv ，则△G 球*＝32πr *3△Gv 所以△G 球*/△G 方*＝32πr *3△Gv/(21 a *3△Gv) 将r*＝2σ/△Gv ，a *＝4σ/△Gv 代入上式，得△G 球*/△G 方*＝π/6<1，即△G 球*<△G 方*3-7解： r 均*＝(2σLC /L)*(Tm/△T)＝319*6.618702731453*10*25.2*25）＋（－cm ＝8.59*10－9m △G 均*＝316πσLC 3*Tm/（L 2*△T 2） ＝316π*262345319*)10*6.61870(2731453*10*10*25.2(）＋（）－＝6.95*10－17J3.2答： 从理论上来说，如果界面与金属液是润湿得，则这样的界面就可以成为异质形核的基底，否则就不行。
材料成形复习题及答案
材料成形复习题及答案材料成形部分复习题一、液态成形部分（一）填空1、形状繁杂、体积也很大的毛坯常用砂型铸成方法。
2、铸造时由于充型能力不足，易产生的铸造缺陷是浇不足和冷隔。
3、液态合金的本身流动能力，称为流动性。
4、合金的流动性越好，则充型能力好。
5、铸成合金的流动性与成分有关，共晶成分合金的流动性不好。
6.合金的结晶范围愈小，其流动性愈好7、同种合金，结晶温度范围宽的金属，其流动性差。
8、为避免由于铸成合金充型能力不当而导致冷隔或淋严重不足等瑕疵，生产中使用最便利而有效率的方法就是提升浇筑温度。
9、金属的浇注温度越高，流动性越好，收缩越大。
10、合金的膨胀分成液态膨胀、凝结膨胀和固态膨胀三个阶段。
11、合金的液态、凝结膨胀就是构成铸件缩孔和缩松的基本原因。
13、同种合金，凝结温度范围越大，铸件产生缩松的女性主义小。
14、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩孔的倾向小。
15、顺序凝固、冒口补缩，增大了铸件应力的倾向。
16、为避免铸件产生缩孔，易于按摆冒口，铸件应当使用顺序凝结原则。
17、掌控铸件凝结的原则存有二个，即为顺序原则和同时原则。
18、按铸造应力产生的原因不同，应力可分为热应力和机械应力。
19、铸件厚壁处产生热应力就是扎形变。
铸件薄壁处产生热应力就是压形变。
20、铸件内部的压形变极易并使铸件产生弯曲变形。
21、铸件内部的扎形变极易并使铸件产生延长变形。
23、为防止铸件产生热应力，铸件应采用同时凝固原则。
24、避免铸件变形的措施除设计时并使壁薄光滑外，工艺上要实行反变形法。
25、为避免铸件氢氧化铵，应控铸钢、铸铁中不含s量。
26、为避免铸件冷裂，应控铸钢、铸铁中不含p量。
27、灰铸铁的石墨形态就是片状。
28、常见的铸造合金中，普通灰铸铁的收缩较小。
29、可锻铸铁的石墨形态是团絮状。
30、球墨铸铁的石墨形态是球形。
31、常见的铸造合金中，铸钢的收缩较大。
32、手工砂型铸造适用于小批量铸件的生产。
材料成型工艺学二复习思考题
材料成型⼯艺学⼆复习思考题第⼀章熔模铸造1.熔模铸造的特点是什么？普通熔模铸造件机械性能较差的主要原因是什么？优点：精度⾼，形状、合⾦⽆限制缺点：铸件性能不好，⼯艺复杂成本⾼，铸件尺⼨、批量受限制普通熔模铸造机械性能较差的主要原因是：铸态且为热浇（保证轮廓清晰），晶粒粗⼤2.简述熔模铸造的⼯艺过程。
3.熔模铸造中的“模”⽤什么材料制成，熔模铸造中对模料有何要求？通常使⽤的模料分为哪⼏类？各有何基本特点？熔模铸造中的“模”⽤“蜡”制成的。
制模材料的性能不单应保证⽅便的制得尺⼨精确和表⾯光洁度⾼、强度好、重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好的铸件创造条件，所以模料的性能应能满⾜以下要求:（1）、熔点要适中，通常希望60-100℃（2）、要求模料有良好的流动性和成型性（3）、⼀定的强度，表⾯硬度和韧性，防⽌变形损失。
（4）、⾼的软化点（5）、⼩⽽稳定的膨胀系数，保证制得的熔模尺⼨精确。
（6）、与耐⽕涂料有较好的润湿性，即使涂料有良好的涂挂性，⽽且与模料和耐⽕涂料不应该起化学作⽤。
（7）、其它：焊接强度⾼，⽐重⼩，灰份少，复⽤性好，价格便宜，来源丰实，对⼈体⽆害。
通常使⽤的模料有以下⼏类：（1）、蜡基模料。
特点：强度⾼、刚性好、熔点适中，但流动性、润湿性、膨胀系数⼤。
（2）、松⾹基模料。
特点：能与⽯蜡很好互溶。
软化点⾼、收缩率低，但黏度⼤，流动性差（3）、其他模料。
如聚苯⼄烯模料。
具有较⾼的强度，热稳定性好，收缩⼩及灰尘少，聚苯⼄烯制模⼯艺复杂，不宜制作薄壁及形状复杂的熔模，且熔模的表⾯光洁度差。
4.模料配制需要遵循哪些原则？蜡基模料配制有⼏种⽅式？原则：A应根据各组分的互溶性来确定加料顺序B严格控制温度上限和⾼温停留时间及合适的熔化装置⽅式：旋转浆叶搅拌法、活塞搅拌法5.回收的蜡基模料性能会发⽣哪些变化？造成回收模料性能变坏的原因是什么？在循环使⽤时，模料的性能会变坏：脆性增⼤，灰尘增多，流动性下降，收缩率增⼤，颜⾊由⽩变褐，原因：（1）蜡基模料中硬脂酸变质(发⽣皂化反应)（2）砂和涂料的污染（3）熔失熔模时过热，⽯蜡烧坏、氧化变质6.哪⼏种处理⽅法可以使旧的蜡基模料的性能得到⼀定程度的恢复？（1）盐酸（硫酸）处理法（2）活性⽩⼟处理法（3）电解法7.熔模铸造的型壳是如何制造的（由哪三个基本步骤组成）？熔模铸造制造⼀般铸件时型壳需要涂挂⼏层？型壳的制造⼯艺：涂覆涂料→撒砂→⼲燥硬化8.熔模铸造制造型壳时可以采⽤哪⼏种粘结剂，各种粘结剂有何特点？它们的硬化机理是什么，⼯业上分别采⽤什么⽅法硬化？第⼀种是硅酸⼄脂⽔解液。
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第二章凝固温度场第一节传热基本原理一、填空1. 温度梯度指温度随距离的变化率，对于一定温度场，沿等温面或等温线法线方向的温度梯度最大，图形上沿着该方向的等温面（或等温线）最密集。
2. 根据传热学的基本理论，热量传递的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。
在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传输称为热传导。
3. 铸造过程中液态金属在充型时与铸型间的热量交换以热对流为主，铸件在铸型中的凝固、冷却过程以热传导为主。
4. 不仅在空间上变化并且也随时间变化的温度场称为不稳定温度场。
熔焊时焊件各部位的温度随热源的施加及移动而变，属于不稳定温度场，又称之为焊接热循环。
5. 傅里叶定律是热传导过程的数学模型，求解该偏微分方程的主要方法有解析方法与数值方法，后者是用计算机程序来求解数学模型的近似解，最常用的数值解法是差分法和有限元法。
6. 在求解热传导过程中的温度场时需要根据具体问题给出导热体的边界条件，一般将边界条件分为三类，其中以换热边界条件最为常见。
对于不稳定温度场的求解，除了边界条件之外，还要提供导热体的初始条件。
二、单选题：1. 熔焊过程中热源与焊件间的热量传递方式属于：（4）（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部2. 熔焊过程中熔池内部的热量传递以（ 2 ）方式为主。
（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部3. 熔焊过程中焊件内部的热量传递以（ 1 ）方式为主。
（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部4. 熔焊过程中焊件表面与周围空气介质之间的热量传递方式属于：（4）（1）热传导（2）热对流（3）热辐射（4）以上全部三、简答1. 右图为某平板熔焊过程中焊件表面的温度分布状况，标出其最大温度梯度方向，并指出当前热源位置与移动方向。
答： 最大温度梯度方向： AB 方向； 当前热源位置：A 点上方；热源移动方向：AB 方向。
第二节 铸造过程温度场一、下面各题的选项中，哪一个是错误的：1. 在推导半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时进行了如下简化：（2）（1）热量沿着铸件与铸型的接触界面的法线方向一维热传导； （2）铸件与铸型内部的温度始终为均温； （3）不考虑凝固过程中结晶潜热的释放； （4）不考虑铸件与铸型界面热阻。
2. 使用半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时：（1） （1）铸件一侧的温度梯度始终高于铸型中的温度梯度； （2）铸件与铸型的蓄热系数始终不变；（3）铸件与铸型的接触界面的温度始终不变； （4）铸件向铸型一侧的散热速率逐渐降低。
3. 对于无限大平板铸件的凝固时间计算：（1） （1）没考虑铸件与铸型接触界面的热阻； （2）考虑了铸件凝固潜热的释放；（3）凝固时间是指从浇注开始至铸件凝固完毕所需要的时间； （4）凝固层厚度取铸件板厚的一半。
二、简答1. 已知某半无限大板状铸钢件的热物性参数为：导热系数λ=46.5 W/(m ·K)， 比热容C=460.5 J/(kg ·K)， 密度ρ=7850 kg/m3，取浇铸温度为1570℃，铸型的初始温度为20℃。
用描点作图法绘出该铸件在砂型和金属型铸模（铸型壁均足够厚）中浇铸后0.02h 、0.2h 时刻的温度分布状况并作分析比较。
铸型的有关热物性参数见表2-2。
解：（1）砂型： 1111ρλc b ==12965 2222ρλc b ==639界面温度： 21202101b b T b T b T i ++==1497℃铸件的热扩散率： ρλc a=1=1.310-5 m 2/s根据公式 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=t a xT T T T ii 11012erf 分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表1。
表1 铸件在砂型中凝固时的温度分布与铸型表面距离（m ） 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 温度 （℃）t=0.02h 时 1497 1523 1545 1559 1566 1569 t=0.20h 时149715051513152115281535根据表1结果做出相应温度分布曲线见图1。
（2）金属型： 1111ρλc b ==12965 2222ρλc b ==15434界面温度： 21202101b b T b T b T i ++==727.6℃同理可分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表2与图2。
表2 铸件在金属型中凝固时的温度分布与铸型表面距离（m ） 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 温度 （℃）t=0.02h 时 727.6 1030 1277 1438 1520 1555 t=0.20h 时727.6823915100510801159(3) 分析：采用砂型时，铸件金属的冷却速度慢，温度梯度分布平坦，与铸型界面处的温度高，而采用金属铸型时相反。
原因在于砂型的蓄热系数b 比金属铸型小得多。
图1 铸件在砂型中凝固时的温度分布曲线 图2 铸件在金属型中凝固时的温度分布曲线t=0.02h t=0.0h2.右图为大平板纯铝铸件在不同凝固工艺条件下的凝固曲线，分析它们间的凝固条件差别。
答：（1）线1与线2之间铸型散热能力不同；（2）线2与线3之间浇注温度不同；（3）线4为激冷下的凝固过程。
3. 右图为200mm厚度的25#钢大平板铸件分别在金属型与砂型中的动态凝固曲线，根据图形说明两种情况下的：（1）凝固方式；（2）凝固时间；（3）凝固过程中最宽的固液两相区；（4）距铸件表面50mm处的起始凝固时刻及凝固结束用时；（5）凝固组织差别；（6）如果铸件两侧的铸型分别采用金属型与砂型，会出现什么情况？解：（1）凝固方式：金属型---逐层凝固方式；砂型---- 体积凝固方式或中间凝固方式；（2）凝固时间：金属型---11min；砂型--- 47min ；（3）凝固过程中最宽的固液两相区：近30min 时刻，约80mm×2=160mm宽；（4）距铸件表面50mm处的起始凝固时刻：金属型---5min；砂型---17min；至凝固结束用时：金属型---7min；砂型---42min；（5）凝固组织：金属型---柱状晶；砂型---外层柱状晶，内部等轴晶；（6）靠金属型一侧的凝固速度较快，最终凝固的对合面靠近砂型一侧。
4. 在砂型中浇铸尺寸为30030020 mm的纯铝板。
设铸型的初始温度为20℃，浇注后瞬间铸件-铸型界面温度立即升至纯铝熔点660℃，且在铸件凝固期间保持不变。
浇铸温度为670℃，金属与铸型材料的热物性参数见下表：热物性材料导热系数λW/(m·K)比热容CJ/(kg·K)密度ρkg/m3热扩散率am2/s结晶潜热J/kg纯铝212 1200 2700 6.510-5 3.9105砂型 0.739 1840 1600 2.510-7试求：（1）根据平方根定律计算不同时刻铸件凝固层厚度ξ ,并作出τξ-曲线； （2）分别用“平方根定律”及“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间； （3）分析差别。
解：(1) 代入相关已知数解得：2222ρλc b =，=1475 ，()()[]S i T T c L T T b K -+ρπ-=10112022 = 0.9433 (m s m /)根据公式Kξτ=计算出不同时刻铸件凝固层厚度s 见下表,τξ-曲线见下图。
τ (s) 0 20 40 60 80 100 120 ξ (mm)4.226.007.318.449.4310.3(2) 利用“平方根定律”计算出铸件的完全凝固时间：取ξ ＝10 mm ， 代入公式解得： τ=112.4 (s) ； 利用“折算厚度法则”计算铸件的完全凝固时间：11A V R = = 8.824 (mm) 2⎪⎭⎫⎝⎛=K R τ = 87.5 (s)（3）采用“平方根定律”计算出的铸件凝固时间比“折算厚度法则”的计算结果要长，这是因为“平方根定律”的推导过程假设铸件仅沿板厚方向一维散热，而“折算厚度法则”考虑了铸件的三维方向散热。
5. 比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短。
解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A 球<A 块<A 板<A 杆根据 K R=τ 与 11A V R = τξ-关系曲线所以凝固时间依次为： t 球>t 块>t 板>t 杆。
6. 右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状，其厚度为30mm ，利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后凝固部位，并估计凝固终了时间。
解：将底座分割成A 、B 、C 、D 四类规则几何体。
查表2-3得：K=0.72(m in cm /)对A 有：R A = V A ／A A =1.23cmA=R A ²／K A ²=2.9min对B 有: R B = V B ／A B =1.33cmB=R B ²／K B ²=3.4min 对C 有：R C = V C ／A C =1.2cmC=R C ²／K C ²=2.57min对D 有：R D = V D ／A D =1.26cmD=R D ²／K D ²=3.06min因此最后凝固部位为底座中肋B 处，凝固终了时间为3.4分钟。
第三节 熔焊过程温度场一、填空1. 熔焊热源具有能量密度 高 、作用时间 短 的特点，可以使焊件局部温度 迅速上升 ，产生 熔化 。
通常熔焊热源相对于焊件以一定速度 移动 ，焊件上不同部位随着与热源距离的接近与远离而经历一次 温度上升与下降 的热循环。
2. 采用解析法求解焊接温度场时，根据焊件的几何特征将热源在焊件上的 作用部位 简化成 点 、 线 、 面 三类，之后热量以 热传导 方式向四周母材传播。
3. 采用相同的焊接规范在不同厚度的试板表面堆焊，随着板厚的增加，焊件的最高加热温度 降低 ，熔池的体积 减小 ，冷却速度 加快 。
4. 当电弧功率一定时，增大焊接速度，相同温度等温线椭圆所包围的范围 显著减小 ，椭圆的 长轴 被拉长；当焊接速度一定时，增大电弧功率，相同等温线椭圆所包围的面积 增大 ，而椭圆的形态 变化不大 。
二、改错A A AAB BCCC CDDD 1000160160601201. 对于厚板的焊接，可以将热源功率视为作用于一个点上，该点位于热源正下方的焊件表面，之后热量沿板厚方向进行热传导。
（改为“沿三维方向”）2. 对于薄板的焊接，可以将热源功率视为作用于热源正下方的焊件表面，之后热量沿板厚方向进行热传导。
（改为“热源正下方的垂直于焊件表面的一条线上”）3. 薄板或杆件的焊接，由于焊件的比表面积比厚板时大，因此表面散热作用较强，冷却速度较快。