铸造应力按生产原因的分类
有色金属熔炼与铸锭习题集答案
有色金属熔炼与铸锭习题集答案一、填空题1.铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区;2.液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流;3.气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔;4.连铸主要可分为立式、卧式、立弯、弧型;5、氧化物的生成自由焓变量、分解呀、生成焓、和反应的平衡常数相互关联,因此,通常用和的大小来判断金属氧化反应的趋势和方向、限度;6、当,时,生成氧化膜一般致密,连续,有保护作用,内扩散为限制性环节;7、气体在金属中的存在形态：固溶体、化合物、气孔8、吸气过程即气体在金属中的溶解过程,,分为：吸附、溶解两个过程;9、非金属夹杂物的分类：氧化物、硫化物、氯化物、硅酸盐;10、除渣精炼原理：密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用;11、根据脱气机理的不同,脱气精炼可分为：分压差脱气、化合脱气、电解脱气、预凝固脱气;12、配制合金所用的炉料一般包括：新金属料、废料、中间合金;13、熔炉准备工作包括四个方面：烘炉、清炉、换炉、洗炉;14、在熔池中间最深处的1/2处取样;15、补料一般用中间合金;16、根据凝固区宽度划分,凝固方式分为：顺序凝固、同时凝固、中间凝固;17、随着成分过冷由弱到强, 单相合金的固/液界面生长方式依次为：平面状、胞状、胞状----树枝状、树枝状;18、铸锭的晶粒组织常由三个区域组成：表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区;19、细化晶粒的方法有：增大冷却强度、加强金属液流动、变质处理;20、热裂形成的机理有：液膜理论、强度理论、裂纹形成功理论;21、铸造应力按其形成的原因分为：热应力、相变应力、机械应力;22、防止裂纹的途径：合理控制成分、选择合适工艺、变质处理;23、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为：表面气孔、皮下气孔、内部气孔;24、产生缩孔和缩松的最直接的原因,是金属凝固过程中发生凝固体的收缩;25、铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区______________;26、液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流;27、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔;28、连铸主要可分为立式、卧式、立弯和弧型;29、配料和加料的基本原则包括成分原则、质量原则、工艺原则、经济原则 ________和物料平衡原则 ;30、影响金属凝固传热的因素包括金属性质、锭模涂料性质和浇注工艺 ;31、准备炉料的作业称为配料;32、配料计算时出现错误,原料配比不当,在熔炼铸造时会产生化学成分废料;33、有些熔剂同时兼有清渣和精炼的作用;34、水平连铸法生产紫铜产品时,熔化炉通常是使用木炭来做为覆盖剂的;35、脱氧过度的铜液生产的产品更容易发生裂纹 ;36、铜液还原精炼的作用是去除铜液中的气体,并还原铜液中多余的氧化亚铜;37、紫铜在连续熔炼时,应根据熔炼炉内木炭烧损的情况,及时更换和添加,并确保覆盖厚度适当;38、黄铜比较容易熔炼,主要是由于合金中的锌对熔体有脱氧作用;39、铸锭正常晶粒组织可分为_表面细等轴区表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区____三个区域;40、液体金属的对流方式可分为动量对流、自然对流和强制对流;41、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔;42、气体在铸锭中存在形式有固溶体、化合物和气孔三种;43、气体在金属中溶解过程主要为吸附和扩散两个阶段;44、除渣精炼的主要原理有比重差作用、吸附作用、溶解作用、__化合作用、机械过滤作用5种;铸锭凝固的方式有顺序凝固、同时凝固和中间凝固;45、配制合金所用的炉料一般包括新金属料 _ 、废料和中间合金三种;46、常见的铸锭缺陷有偏析、缩孔、裂纹、气孔和非金属夹杂物等5种;47、铸锭中化学成分不均匀的现象叫偏析;假设大气压强为100KPa,系统压强为,则真空度为 KPa;二、选择题1—5 ABBAD 6—10 AABBA 11-15：DCABC三、判断题1.×2.×3.√4.√5.×6.√7. √8.×9.× 10.×11、X 12、X 13、X 14、√ 15、√ 16、√ 17、√ 18、√ 19、X 20、X 21.× 22.× 23.√ 24.√ 25.× 26.√ 27. √ 28.× 29.× 30.×四、名词解释1、致密度：解答：氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子的体积之比2、平衡分布系数：解答：同一温度下固相成分Cs与相平衡时的液相成分的比值3、过冷度解答：理论结晶温度与实际结晶温度的差值;4、悬浮晶解答：是指夹在正常柱状晶区或等轴晶区中的粗大晶粒;5、枝晶偏析解答：由于铸锭冷凝较快,固液两相中溶质来不及扩散均匀,枝晶内部先后结晶部分的成分不同;6、缩孔解答：在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方,常常有一些宏观和显微的收缩空洞,统称缩孔;7、铸造应力：解答：铸锭在凝固和冷却过程中,收缩受到阻碍而产生的应力;8、正偏析：解答：在顺序凝固条件下,的合金铸锭,先在凝固的表层和底部的溶质含量低于合金的平均成分;9、反偏析：解答：与正偏析相反,是高于合金的平均成分;10、非金属夹杂物：解答：金属中的非金属化合物,如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在,统称为非金属夹杂物,一般简称为夹杂或夹渣;11、顺序凝固：解答：纯金属和共晶合金的结晶温度范围等于零,在凝固过程中只出现固相区和液相区,没有凝固区,铸锭在凝固过程中,随温度降低,平滑的固/液界面逐步向铸锭中心推进;12、成分过冷：解答：界面前面液体由于溶质再分布而导致实际温度低于液相线温度的现象;13、缩孔与缩松：解答：在铸锭中部、头部、晶界和枝晶间等地方,常有一些宏观和显微的收缩孔洞,称为缩孔;体积大而集中的缩孔称为集中缩孔,细小而分散的缩孔称为缩松;14、中间合金：解答：是指预先制好的,以便在熔炼合金时带入某些元素而加入炉内的合金半成品;四、简答题1.叙述偏析的种类;答：显微偏析：枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析;宏观偏析：正偏析、反偏析、带状偏析、重力偏析、V形偏析;2.简述铝合金晶粒细化技术;答：增大冷却强度：采用水冷模和降低浇温;加强金属流动：改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌;变质处理：向金属液内添加少量物质,促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法; 3.成分过冷及其导致的凝固组织特点答：在固溶体合金凝固时,在正的温度梯度下,由于固液界面前沿液相中的成分有所差别,导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度,从而产生的过冷称为成分过冷;随着成分过冷由弱到强,单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状和树枝状四种形式,得到的晶体相应为平面柱状晶、胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶;4.铝合金变质处理的目的及其机理答：目的是为了获得细小的晶粒尺寸,改善合金的铸造性能和加工性能,提高合金的强度和塑性;机理：一是以不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用；二是以溶质的偏析及吸附作用;5.枝晶偏析和晶界偏析及其成因;防止偏析的主要途径;比较连铸、铁模铸锭和砂模铸锭这三种工艺的组织偏析状况;答：在生产条件下,由于铸锭冷凝较快,固液两相中溶质来不及扩散均匀,枝晶内部先后结晶部分的成分不同,这就是枝晶偏析;K＜1的合金凝固时,溶质会不断自固相向液相排出,导致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质,即形成晶界偏析;防止偏析的主要途径：增大冷却强度,搅拌,变质处理,采用短结晶器,降低浇温,加强二次水冷,使液穴浅平等;连铸的偏析很低,铁模铸锭的偏析也较低,而砂模铸锭的偏析较高;6.为什么黄铜的夹杂含量要好于紫铜;答：黄铜含大量易挥发和氧化的锌,在熔炼温度下的蒸气压相当高;含锌量越高,越易氧化和挥发熔损;在960℃时,锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出;因此黄铜的夹杂含量很低;紫铜中铜的纯度达到%,杂质只能通过静置法和扩散除去,夹杂量比较高;因此黄铜的夹杂含量要好于紫铜;7.铝合金返回料通常只能降级使用,讲讲其中的原因;答：铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用,会带入新的杂质元素,以及随着熔炼次数的增加,杂质含量会逐步地累积,使原本的杂质含量超标,因此铝合金返回料通常只能降级使用;8、降低氧化烧损的方法有哪些答：选择合理炉型、采用合理地加料顺序和炉料处理工艺、采用覆盖剂、正确控制炉温、正确控制炉气性质、合理地操作方法、加入少量致密度大于一的表面活性元素;9、金属的吸气由那几个过程组成答：第一步,气体分子碰撞到金属表面；第二部,在金属表面气体分子离解为原子；第三部,以气体原子状态吸附在金属表面上；第四部,气体原子扩散进入金属内部;10、减少杂质对金属污染的途径有哪些答：一, 选用化学稳定性高的耐火材料；二,在可能条件下采用纯度较高新金属料以保证某些合金的纯度要求；三,火焰炉选用低硫燃料；四,所有与金属材料接触的工具,尽可能采用不会带入杂质的材料制作；五,变料或转换合金时,应根据前后两种合金的纯度和性能的要求,对熔炉进行必要的处理；六,注意辅助材料的选用；七,加强炉料的管理；11、氧化精炼应具备哪些条件答：基体金属的氧化物能溶解于自身的金属液中,并能氧化杂质元素；杂质元素氧化物不溶于金属熔体中,并与后者分离；基体金属氧化物可用其他元素还原；12、液体金属的对流是一种动量传输过程,按其产生的原因可分为哪三种答：第一种：浇注时流体冲击引起的动量对流；第二种：金属液内温度和浓度不均引起的自然对流；第三种：电磁场或机械搅拌及振动引起的强制对流；13、什么是成分过冷现象答：溶质在分布的结果,使溶质在固/液界面前沿发生偏析;的合金,界面前沿溶质富集；的合金,界面前沿溶质贫化;二者使界面前沿液体的平衡液相线温度降低;与此同时,如果界面前沿液体的实际温度低于,则这部分液体处于过冷状态;这种现象称为成分过冷;14、细化晶粒的原因答：细小等轴晶组织各向异性小,加工时变形均匀,且使易聚集在晶界上的杂质、夹渣、低熔点共晶组织分布更均匀,因此具有细小等轴晶组织的铸锭,其力学性能和加工性能均较好;15、防止缩孔和缩松的途径答：基本途径是,根据合金的体积收缩性、结晶温度范围大小及铸锭结构等,制定正确铸锭工艺,在保证铸锭自下而上顺序凝固条件下,尽可能使分散缩孔或缩松转化为铸锭头部集中的缩孔;16、金属脱氧时,脱氧剂应该满足哪些要求答：①脱氧剂与氧的亲和力应明显大于基体金属与氧的亲和力,他们相差越大,脱氧的效果就越好;②脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能;③脱氧剂要有适当的熔点和密度,通常多用基体金属与脱氧元素组成的中间合金作为脱氧剂;④脱氧产物应不溶于金属熔体中,易于凝固,上浮而被出去;⑤脱氧剂来源广、无毒、与环境的相容性好;17、铸锭中气体的来源及在铸锭中的存在形式答：①来源：大气中,氢的分压极其微小;可以认为,除了金属原料本身含有气体以外,金属熔体中的气体主要来源于与熔体接触的炉气以及熔剂、工具带入的水分和碳氢化合物等;炉料,金属炉料中一般都溶解有不少气体,表面有吸附的水分,电解金属上残留有电解质,特别是在潮湿季节或露天堆放时,炉料吸附的水分更多;炉气,非真空熔炼时,炉气是金属中气体的主要来源之一;耐火材料,其表面吸附有水分,停炉后残留炉渣及熔剂也能吸附水分;熔剂,许多熔剂都含有结晶水,精炼用气体中也含有水分;操作工具,与熔体接触的操作工具表面吸附有水分,烘烤不彻底时,也会使金属吸气;②存在形式：固溶体,气体和其他元素一样,多以原子状态溶解于晶格内,形成固溶体；化合物,若气体与金属中某元素间的化学亲和力大于气体原子间的亲和力,则可与该元素形成化合物；气孔,超过溶解度的气体及不溶解的气体,则氦气体分子吸附于固体夹渣上,改以气孔形态存在;18、为什么提高浇注温度有可能形成较大的等轴晶、较长的柱状晶答：提高浇注温度,游离晶重熔的可能性增大,故有利于形成较长的柱状晶,同时,浇注温度提高延长了形成稳定凝壳的时间,温度起伏大,故有利于等轴晶的形成,浇注温度提高,合金凝固结晶时间长,晶粒有充分的时间长大,固形成较大的等轴晶;19、为什么黄铜的夹杂含量要低于紫铜答：黄铜含大量易挥发和氧化的锌,在熔炼温度下的蒸气压相当高;含锌量越高,越易氧化和挥发熔损;在960℃时,锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出;因此黄铜的夹杂含量很低;紫铜中铜的纯度达到%,杂质只能通过静置法和扩散除去,夹杂量比较高;因此黄铜的夹杂含量要低于紫铜;20、说说对流对金属凝固组织的影响;答：金属的对流能引起金属液冲刷模壁和固液界面,造成温度起伏,导致枝晶脱落和游离,促进成分均匀化和传热;对流造成的温度起伏,可以促使枝晶熔断;在对流的作用下,熔断的枝晶将脱离模壁或凝壳,并被卷进铸锭中部的液体内,如它们来不及完全重熔,则残留部分可作为晶核长大成等轴晶;对流的冲刷作用也可促使枝晶脱落;因为铸锭在凝固过程中,由于溶质的偏析,枝晶根部产生缩颈,此处在对流的冲刷作用下易于断开,从而出现枝晶的游离过程;晶体的游离有利于金属液内部晶核的增殖,因而有利于等轴晶的形成;如果能抑制金属液内的对流,则可促进柱状晶的形成;施加稳定磁场,可消弱或抑制金属液内部的对流,阻止晶体的游离,有利于得到柱状晶;21、向金属熔体中吹入惰性气体,有什么精炼作用为什么如何提高其精炼效果答：充入惰性气体会产生吸附作用向金属熔体中导入惰性气体或加入的熔剂能产生中性气体,在气泡上浮过程中,与悬浮状态的的夹渣相遇时,夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体;熔剂的吸附能力取决于化学组成,当增大金属与熔剂间的界面张力,金属与夹渣间的界面张力,降低夹渣与熔剂间的界面张力会加速金属与夹渣的分离;22、简述晶粒细化技术及防止偏析的主要措施;答：晶粒细化技术：增大过冷度；加强金属液流动改变浇注方式、周期性振动、搅拌；变质处理;23、简述金属氧化过程的三个主要环节及金属氧化烧损的影响因素;答：增大过冷度；搅拌；变质处理；降低浇温；加强二次冷却内扩散；外扩散；发生化学反应;金属和氧化物的性质；熔炼温度；炉气性质；炉料状态；熔炉结构及操作方法;五、问答题1.金属在熔炼过程中会发生高温氧化熔损,叙述影响金属氧化的因素及降低氧化的方法;答：影响金属氧化烧损的因素：金属及氧化物的性质纯金属氧化烧损的大小主要取决于金属的亲和力和表面氧化膜的性质;熔炼温度熔炼温度越高,氧化烧损就越大;炉气性质炉气的氧化性强,一般氧化烧损程度也大;其他因素使用不同的炉型,其熔池形状、面积和加热方式不同,氧化烧损程度也不同；在其他条件一定时,熔炼时间越长,氧化烧损也越大;降低氧化烧损的方法：选择合理炉型采用合理的加料顺序和炉料处理工艺采用覆盖剂正确控制炉温正确控制炉气性质合理的操作方法加入少量α＞1的表面活性元素;2. 熔剂在熔炼中的作用,铝合金常用熔剂配方及铜合金常用熔剂配方;答：熔剂与金属熔体直接接触,参与其间的物理化学反应和传热过程;通过对所使用的熔剂成分、性能和加入量的调整,可以提高除渣脱气精炼效果,减少金属氧化、吸气、挥发和与炉衬的相互作用,提高金属质量和收得率以及延长炉衬寿命;同时还可借熔剂来加入合金微量元素和作变质剂,以抑制一些微量杂质的有害作用,改善合金的工艺性能;此外,电渣炉中的熔剂作为电阻发热体,起着重要的精炼意义;铝合金覆盖剂50%NaCl+50%KCl 精炼剂细化剂45%NaCl+40%NaF+15%Na3AlF6铜合金常用木炭和米糠作覆盖剂;3.金属在熔炼过程常产生夹渣,请叙述夹渣种类和来源和除渣精炼原理及这些原理应用在何种合金冶炼中;答：种类：按夹渣的化学成分不同可分为氧化物、复杂氧化物、氮化物、硫化物、氯化物、氟化物、硅酸盐、碳化物、氢化物及磷化物等;按夹渣的形状可分为薄膜状和不同大小的团块状或粒状夹渣;来源：外来夹渣,由原材料带入的或在熔炼过程中进入熔体的耐火材料、溶剂、锈蚀产物、炉气中的灰尘以及工具上的污物等;内生夹渣,在金属加热及熔炼过程中,金属与炉气和其他物质相互作用生成的化合物;原理：A比重差作用,当金属熔体在高温静置时,非金属夹杂物与金属熔体比重不同,因而产生上浮或下沉;比重差作用原理主要适用于Cu及Cu合金中;B吸附作用,向金属熔体中导入惰性气体或加入溶剂产生的中性气体,在气泡上浮过程中,与悬浮状态的夹渣相遇时,夹渣便可能被吸附在气泡表面而被带出熔体;通常适用于Al及Al 合金中;C溶解作用,非金属夹杂物溶解于液态溶剂中后,可随溶剂的浮沉而脱离金属熔体;适用于Al及Al合金中;D化合作用,化合作用是以夹渣和溶剂之间有一定亲和力并能形成化合物或络合物为基础的;适用于熔炼温度较高的铜、镍等合金;E机械过滤作用,当金属熔体通过过滤介质时,对非金属夹杂物的机械阻挡作用;过滤介质间的空隙越小,厚度越大,金属熔体流速越低,机械过滤效果越好;适用于含有与熔体密度相差不大、粒度甚小而分散度极高的非金属夹杂物的金属;4.对流对金属凝固组织的影响;答：金属的对流能引起金属液冲刷模壁和固液界面,造成温度起伏,导致枝晶脱落和游离,促进成分均匀化和传热;对流造成的温度起伏,可以促使枝晶熔断;在对流的作用下．熔断的枝晶将脱离模壁或凝壳,并被卷进铸锭中部的液体内,如它们来不及完全重熔,则残留部分可作为晶核长大成等轴晶;对流的冲刷作用也可促使枝晶脱落;因为铸锭在凝固过程中,由于溶质的偏析,枝晶根部产生缩颈,此处在对流的冲刷作用下易于断开,从而出现枝晶的游离过程;晶体的游离有利于金属液内部晶核的增殖,因而有利于等轴晶的形成;如果能抑制金属液内的对流,则可促进柱状晶的形成;施加稳定磁场,可消弱或抑制金属液内部的对流,阻止晶体的游离,有利于得到柱状晶;5、常用铸造有色合金包括铸造铝合金、铸造镁合金、铸造铜合金、铸造锌合金及铸造轴承合金,下同的分类、合金牌号及其特点、掌握合金材质选用及其熔铸工艺确定的原则；6、简述Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Z n系铸造合金的主要特点及其用途;答：铸造用的铝合金主要是由Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn四个二元基本合金系以及在此基础上,再添加少量其他元素形成的多元合金系组成的;1Al-Si合金系≥5%Si 该系合金具有良好的铸造性能,铝中添加硅后,能明显提高铝液的流动性和铸造充填性能；减少收缩和热裂倾向;含有较多硅的合金热膨胀系数小、耐磨性能优良;含有少量的Mg、Cu等合金元素组成的多元Al-Si合金通过热处理有明显析出强化的效果,适用于多种铸造方法;现在铸造铝铸件大多数都是采用该系合金,它是铸造铝合金中牌号最多,应用最广泛的一类合金;2Al-Cu合金系≥4%Cu该系合金添加的Cu起固溶强化的作用,所以合金具有较高的强度和耐热性能；但密度大,耐蚀性能和铸造性能较差,易产生热裂,常用于制造较高温度下<300℃工作的高强度的零件,如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等;3Al-Mg≥５%Mg该系合金具有优异的耐蚀性、强度高、密度小、切削及抛光性能也较好；但其铸造性能差,合金液易氧化,熔炼和铸造工艺较复杂;主要用于制造在大气和海水中工作的耐腐蚀性高且承受一定冲击载荷、形状较简单的零件,如船舶配件和机械壳体等;4Al-Zn合金系Zn5-13%该系合金是研究应用最早的铸造铝合金,其主要特点是价格较低,制备工艺简单,不需要热处理就能得到较高的强度；但密度大,耐蚀性能和铸造性能较差,高温性能低;主要用于制造压铸仪表壳体类零件、模具和模板等;7、以ZL102合金为例,分析其组织形态在变质处理前后的变化;答:基本成分Si10-13%；变质处理：钠盐变质—二元变质剂;铝硅合金室温下组织为αAl和βSi两相组成;未变质时,Al-Si合金中的相呈针片状或粗大块状导致铝合金力学性能不高;变质后共晶组织为：共晶体α+β;8、试分析亚共晶和过共晶Al-Si合金变质剂及其处理特点;答: 亚共晶Al-Si合金常采用钠变质剂;特点：1变质效果稳定；2变质效果保持时间短,变质剂易吸潮,腐蚀铁质坩埚;锶变质剂属于长效变质剂;过共晶Al-Si合金的变质处理：1采用磷变质剂,在熔体中磷与铝化合形成难熔的AlP小颗粒,其晶体结构与硅相似,可作为初生硅晶体的异质晶粒；2变质工艺有三类—磷铜中间合金、含赤磷的盐类混合物和不含赤磷的盐类复合变质剂；3影响其变质效果的有关因素; 9、为什么铸造铝合金铸件容易产生气针孔缺陷如何防止此种缺陷的产生答:1在铝液凝固冷却过程中,氢原子、氢分子和化合物态氢元素分别以不同形式析出；气泡从铝液中上浮析出时,其中一部分未能上浮至液面逸出,则留在铝液内使铸件产生气孔;2防止措施：防止水分进入熔炉最大限度地清除炉料、熔剂、工具和熔炉等所附着的水分,防止合金熔炼时吸氢和氧化；排除已进入铝液中的氢气和氧化夹杂物；加大凝固时的压力或采用快速凝固的方法;10、铝合金氧化夹杂物的来源是什么常用的精炼措施有哪些答:1铝合金液的氧化：熔炼时,铝液与炉气中诸成分O2、CO2、CO、H2O接触时均产生氧化反应,反应产物Al2O3化学稳定性极高,是铝铸件中的主要氧化夹杂物;2铝液中的夹杂物：在浇注前已在铝液中形成的氧化夹杂物称为一次氧化夹杂,它在铸件中分布无规律；在浇注或转包过程中形成的氧化夹杂物成为二次氧化夹渣,大多分布在铸件壁的转角处或最后凝固的部位;3常用的精炼措施有：吸附精炼与非吸附精炼;吸附精炼：1浮游法通N2、Ar、Cl2、氯盐、无毒精炼剂；2溶剂法覆盖剂、精炼用熔剂；3过滤法精炼;非吸浮精炼：真空精炼、振动去气除渣处理;11、试分析ZL101合金T6热处理的工艺及其目的;答: ZL101合金T6热处理的工艺：固溶处理加人工时效;固溶处理：加热温度535±5℃,保温时间2-6h,冷却介质及温度：水60-100℃；人工时效：。
铸造复习题新(带答案)
一、填空题1、常见毛坯种类有铸件、压力加工件、和焊接件。
其中对于形状较复杂的毛坯一般采用铸件。
2、影响合金充型能力的因素很多，其中主要有___合金流动性____、__浇铸条件_和_铸型的充填条件__三个方面。
3、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。
4、铸件应力过大会引起变形、裂纹等缺陷。
因此，进行铸件结构设计时应注意使铸件的壁厚尽量均匀一致。
5、液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。
6、铸件上各部分壁厚相差较大，冷却到室温，厚壁部分的残余应力为拉应力，而薄壁部分的残余应力为压应力。
7、任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段，即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
8、影响合金收缩的因素有化学成分、浇铸温度、铸件结构与铸型条件9、合金的结晶温度范围愈__小__，其流动性愈好。
10、根据生产方法的不同，铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类11、制造砂型时，应用模样可以获得与零件外部轮廓相似的铸件外形，而铸件内部的孔腔则是由型芯形成的。
制造型芯的模样称为芯盒。
12、为使模样容易从砂型中取出，型芯容易从芯盒中取出，在模样和芯盒上均应做出一定的拔模斜度。
13、浇注系统是金属熔液注入铸型型腔时流经的通道，它是由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
14、铸件常见的缺陷有浇不足、冷隔、气孔、砂眼和缩孔等。
15、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。
16、孕育铸铁的生产过程是首先熔炼出碳和硅含量较低的原始铁水，然后铁水出炉时加孕育剂。
17、可锻铸铁是先浇铸出白口铸铁，然后进行石墨化退火而获得的18、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力应力和机械应力。
19、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔、缩松。
20、控制铸件凝固的原则有二个，即顺序凝固和同时凝固。
21影响铸铁石墨化最主要的因素是化学成分和冷却速度。
机械作业
机械作业一、1. 简述铸造成型的概念及优缺点;铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
铸造是生产金属零件和毛胚的主要形式之一。
铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：a)铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
b)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯。
c)铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
d)铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。
e)铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。
缺点：a)铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松，气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧性低于同种材料的锻件；b)铸件质量不够稳定。
2. 何为充型能力？影响充型能力的因数有哪些？考虑铸型及工艺因素影响的熔融金属流动性叫合金的充型能力。
即液态合金充满铸型，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。
影响因数：合金的流动性，铸型的填充条件，浇注温度等。
3. 合金流动性取决于哪些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响?合金流动性取决于: 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力4.铸型的导热能力5.铸型的阻力合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。
4. 何谓合金的收缩,影响合金收缩的因素有哪些?合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象影响因素：1.化学成分2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件5. 何谓同时凝固原则和定向凝固原则，其主要作用和目的？同时凝固原则：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。
铸造应力的分类
铸造应力的分类
1. 热应力：由于铸件在铸造过程中的激烈冷却以及不均匀收缩，导致不同部分温度和体积的差异，产生的应力。
2. 冷却应力：铸件在铸造完成后冷却过程中，由于不同部分的收缩速度不一致，导致的应力。
3. 凝固应力：在铸造过程中，液态金属逐渐凝固，形成晶粒，晶粒的体积变化引起应力。
4. 化学应力：在合金铸造中，由于不同组分的化学成分差异，产生的化学反应引起的应力。
5. 内应力：在熔融金属冷却过程中，由于原材料中存在的或形成的缺陷、气包等不均匀性，产生的局部应力。
6. 大气应力：铸造完工的产品暴露在大气环境中，与环境中的温度、湿度等因素相互作用，引起的应力。
7. 机械应力：在铸件冷却完毕后，由于剪切、磨削、切割等机械加工过程中的应变造成的应力。
8. 环境应力：铸件在使用过程中，与周围环境温度、湿度、压力等因素相互作用，产生的应力。
9. 应力集中：在铸造过程中，由于形状、尺寸等因素的变化，导致铸件某些部位应力集中，产生较高的应力。
10. 残余应力：在铸造过程完成后，因冷却和凝固过程中温度、体积等因素的变化，导致的残余应力。
机械制造基础 金属工艺学复习题
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。
12、铸件中的缩孔（松）是由于合金的液态收缩和凝固收缩造成的。
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、定向（顺序）凝固、冒口补缩，增大了铸件应力的倾向。
16、为充分发挥冒口的补缩作用，减少缩孔，铸件常采用定向（顺序）凝固方式。
17、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。
18、控制铸件凝固的原则有二个，即顺序原则和同时原则。
20、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。
21、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。
23、铸件内部的压应力易使铸件产生伸长变形。
24、铸件内部的拉应力易使铸件产生缩短变形。
25、为防止铸件产生热应力，铸件应采用同时凝固原则。
26、机床床身由于热应力影响，其变形方向为向下凸。
27、防止铸件变形的措施除设计时使壁厚均匀外，还有反变形法。
28、为防止铸件热裂，应控铸钢、铸铁中含 S 量。
29、为防止铸件冷裂，应控铸钢、铸铁中含 P 量。
30、灰铸铁的石墨形态是片状。
31、灰铸铁和球铁孕育处理时，常加入孕育剂是 75Si-Fe 。
32、常见的铸造合金中，普通灰铸铁的收缩较小。
合金熔炼学习知识重点情况总结
合金熔炼知识点总结1.铸造性能：流动性，充型能力，收缩性，偏析。
气体及夹杂物等2.合金的流动性与充型能力的区别1）充型能力是液态金属充满型腔获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。
2）流动性好的合金，其充型能力强3）流动性影响因素：合金的种类，化学成分及结晶特点3.收缩性：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩性。
1）收缩的三个阶段;液态收缩阶段，凝固收缩阶段，固态收缩阶段。
2）收缩方法：体收缩，线收缩3）影响收缩的因素：化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件4）收缩对铸件质量的影响：产生缩松和缩孔[主要原因是液态收缩和凝固收缩]防治措施：调整化学成分，降低浇注温度和减少浇注速度，增加补缩能力，增加铸型激冷能力。
6.铸造应力：铸件在凝固冷却的过程中因温度的下降而产生收缩使铸件和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力称为铸造应力。
1）铸造应力按其产生的原因可分为三种：热应力，固态相变应力，收缩应力2））铸造应力的防止和消除措施：采用同时凝固的原则提高铸型温度改善铸型和型芯的退让性进行去应力退火7.铸铁：铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称[铁，碳，硅，锰，磷，硫及其其他合金元素]1）铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在2）.影响铸铁组织和性能的因素：a.碳和硅[铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨就愈多、愈粗大]b.硫[强烈阻碍石墨化,增加热脆性，恶化铸铁铸造性能硫含量限制在0.1-0.15%以下]c.锰[弱阻碍石墨化，具有提高铸铁强度和硬度的作用锰含量控制在0.6~1.2%之间]d.磷[对铸铁的石墨化影响不显著。
含磷过高将增加铸铁的冷脆性磷含量限制在0.5%以下]8.铸铁分类：1）按碳存在形式分：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁2）按石墨存在形式分：灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁3）按化学成分分：普通铸铁，合金铸铁4）按性能分：耐热铸铁，耐磨铸铁，耐腐蚀铸铁9.灰铸铁（HT)：指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。
铸造应力产生的原因
铸造应力产生的原因铸造应力是指金属在铸造过程中产生的内应力，其产生的原因主要有以下几个方面：1. 温度梯度引起的热应力：在铸造过程中，金属液体首先接触到模具的壁面，由于模具的温度较低，金属液体在接触面上迅速冷却凝固，而内部金属液体温度较高。
这样就会在金属件内部产生温度梯度，从而引起热应力。
当金属件表面和内部的温度梯度过大时，会使金属产生较大的热应力。
2. 冷却收缩引起的应力：金属在铸造过程中，由于冷却收缩而产生体积变化。
当金属凝固时，由于温度的降低，金属的体积会收缩。
而在铸造过程中，由于金属液体与模具接触，受到模具的限制而不能自由收缩，从而产生应力。
这种应力主要集中在金属的外层，如果收缩阻力较大，就会产生较大的应力。
3. 金属凝固过程中的相变引起的应力：在金属凝固过程中，由于相变的发生，会引起体积的变化，从而产生应力。
例如，当金属凝固时，晶粒从液态相变为固态相，由于晶粒的体积较大，就会产生应力。
这种应力主要集中在晶粒的界面上，如果晶粒的体积变化较大，就会产生较大的应力。
4. 金属流动引起的应力：在金属液体从浇口流入模腔的过程中，由于金属液体的流动速度不同，就会产生流动应力。
当金属液体流动速度较大时，由于惯性的作用，就会产生较大的流动应力。
这种应力主要集中在金属液体的表面层，如果流动速度较大，就会产生较大的应力。
5. 内部缺陷引起的应力：金属在铸造过程中，由于内部存在缺陷，如气孔、夹杂物等，就会在凝固过程中引起应力集中。
这些缺陷会使金属的力学性能降低，并且在受力作用下容易产生断裂。
以上是铸造应力产生的几个主要原因。
在铸造过程中，应合理控制这些应力的产生，采取相应的措施来减小应力的影响。
例如，可以通过合理设计模具，控制金属液体的流动速度，减小热应力的产生；在金属凝固过程中，可以采取适当的降温措施，减小冷却收缩引起的应力；同时，还可以通过改善金属的化学成分和净化金属液体，减小内部缺陷的产生，从而减小应力的影响。
铸造加工中的变形和应力分析
铸造加工中的变形和应力分析在铸造加工生产中，变形和应力分析是一项非常重要的任务。
通过对铸造加工过程中的变形和应力进行分析，我们可以更好地了解铸造加工的特性，优化设计和工艺，提高生产效率和质量。
首先，让我们来看一下铸造加工中的变形分析。
铸造加工过程中，金属材料经过加热、注模、凝固和冷却等过程，会产生一定的变形。
这些变形通常由以下几个因素引起：1.物理因素：如热膨胀、收缩等。
2.化学因素：如内部应力、晶格结构等。
3.加工因素：如注模压力、铸模温度、施力方向等。
为了减少这些变形，我们需要采取一些措施。
比如，可以通过合理控制铸造材料的成分、加热温度和加工过程中的操作方法等来减少变形。
此外，还可以使用一些辅助工具，如模具夹具、加热器等来帮助控制变形。
另外，对于一些需要高精度的零件，可以采用精密投影仪和坐标测量系统等工具来精确测量和控制变形。
除了变形分析外，应力分析也是铸造加工中不可忽视的一环。
在铸造加工过程中，很容易产生各种应力，如热应力、内应力、剪切应力等。
这些应力会产生许多不利的影响，如导致零件变形、影响零件的强度和韧性等。
为了减少这些应力，我们需要采取一些措施，例如选择合适的材料和设计合理的零件结构、调整加工过程中的参数等。
此外，我们还可以使用一些辅助工具来帮助进行应力分析和控制。
例如，可以使用有限元分析软件、应力测试仪等工具来帮助进行应力分析和控制。
在实际的铸造加工中，有效的变形和应力分析可以帮助我们更好地预测和控制铸造加工过程中的变形和应力，从而提高生产效率和零件质量。
另外，它也可以给我们提供一些有价值的信息，帮助我们优化设计和工艺，从而进一步提高铸造加工生产的效率和质量。
总之，变形和应力分析是铸造加工生产中非常重要的一环。
通过对变形和应力的分析和控制，我们可以更好地了解铸造加工的特性，提高生产效率和质量。
因此，在铸造加工生产中，我们应该充分重视变形和应力分析，并采取一些有效的措施来进行分析和控制。
铸造技师理论考试试题
铸造技师理论考试试题一、判断题（对画√，错画×）1、金属的流动性是熔融金属固有的特性。
（√）2、金属的流动性仅与金属的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关。
（√）3、铸铁中提高流动性的元素为Mn、Cr；降低流动性的元素有P、Si、Cu、Ni等。
（×）4、稀土镁有脱硫、去气和排除杂质净化铁液的作用，因此在任何情况下球墨铸铁比灰铸铁的流动性要好（×）5、铸钢的浇注温度高，因此铸钢的流动性比灰铸铁要好。
（×）6、固态收缩阶段是铸件产生应力和变形的根本原因。
（√）7、当合金从t液冷却到t固所产生的体收缩称为凝固体收缩，其收缩只与状态改变有关。
（×）8、当合金从t固冷却到t室所产生的收缩，称为固态收缩，其收缩表现为铸件的各个方向上线尺寸的缩小，所以固态收缩一般采用线收缩率表示。
（√）9、合金的固态收缩率（εV固）与线收缩率（εL）之间有着一定的关系，即3εV固≈εL。
（×）10、在浇注温度和铸型工艺因素等条件正常的情况下，铸型的形状越复杂，壁厚越薄，则对液态金属的流动阻力越大，流动系数μ值越小。
（√）11、铸型对液态金属流动的影响，主要是：铸型的型腔特点、铸型的导热能力、铸型中的气体及铸型温度等。
（√）12、铸件的模数M越大，充型能力就越差。
（×）13、按内浇道在铸件上的位置可分为中柱式、顶注式、底注式、分层注入式和阶梯式等。
（×）14、铸件的凝固方式一般分为三种类型，即逐层凝固方式、体积凝固方式和中间凝固方式。
（√）15、凝固区域宽度可以根据凝固动态曲线上的“液相边界”与“固相边界”之间的横向距离直接进行判断。
（×）16、在实际生产中，铸件的收缩受到外界阻力的影响，对同一合金而言，受阻收缩率大于自由收缩率。
（×）17、铸造应力按期产生的原因分为三种：热应力、相变应力和收缩应力。
（√）18、由于收缩应力是在弹性状态下产生的，当形成应力的原因消除后，应力也随之消失，所以收缩应力是一种临时应力。
铸造热应力产生的原因
铸造热应力产生的原因
铸造热应力是在铸造过程中产生的应力，主要由以下几个原因造成：
1.温度梯度引起的收缩差异： 铸造过程中，熔融金属在冷却过程中会逐渐凝固并收缩，而不同部位的金属凝固速度不同。
这会导致不同区域的金属产生不同的收缩量和收缩速度，形成温度梯度，从而引发热应力。
2.凝固收缩： 熔融金属从液态到固态的转变过程伴随着凝固收缩。
当金属冷却凝固时，原子结构从液态结构变为固态结构，体积会发生变化。
这种凝固收缩在不同区域和不同方向上的不同程度，会产生热应力。
3.金属及模具的变形和膨胀： 在铸造过程中，金属液态状态下具有较高的温度，在与模具接触的同时，金属会对模具施加一定的压力。
同时，金属冷却凝固时也会发生微小的形变和膨胀，这些变形和膨胀也会导致热应力的产生。
4.不均匀冷却和凝固速度： 铸件不同部位的厚度、形状和金属性质会导致其冷却和凝固速度不同，这种不均匀性也是产生热应力的原因之一。
这些因素共同作用下，导致了铸造过程中铸件内部和表面产生应力，若这些应力超出了材料的承受范围，则可能导致铸件产生缺陷或破裂。
因此，为了减轻铸造热应力，通常采取一些措施，如设计合理的铸件结构、选用合适的冷却方式、优化铸造工艺等。
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铸造-应力、变形、冷裂
第二章铸件的应力前一章内容总结前一章主要讲解“铸件宏观凝固组织及控制”，通过一系列的工艺措施，可以尽可能多地得到细小的等轴晶粒组织，这样可以保证得到强度和韧性都非常良好的铸件。
得到了理想的细晶组织，是否铸件的成型就完成了？完美金相就拿这个暖气片来说，天气太冷，老板通过市场调查，让你开发暖气片，还答应你，干好了先让你用。
你高兴，美梦。
你在生产过程中，采取了各种措施，得到了一个具有理想组织的铸件，但是当你将铸件往一块装配的时候，这两个口应该对起来，但是如果铸件产生变形，一个距离长，一个距离短，两个照不起来，铸件报废。
另外一个问题，你看着铸件的外表没有什么问题，你把这个铸件装配起来，结果一通压力，漏水了。
美梦变恶梦什么原因造成的？这些都是在后面要讲的。
首先：介绍铸件中的应力2.1 概述2.1.1 金属（合金）→冷却降温→凝固（收缩膨胀）→继续降温→固态相变（体积收缩或膨胀）→体积变化→体积变化受阻→铸件内产生应力→内应力2.1.2铸造应力的分类：应力铸造应力：铸件在铸造过程中在内部所产生的应力。
临时应力：铸造过程中，产生应力的原因消除后应力消失：残余应力:：铸造过程中，产生应力的原因消除后应力依然存在，这种应力称为：（铸造）残余应力。
以上两种应力是从时间上分类的。
按应力产生的原因有以下三种：热应力、相变应力、机械阻碍应力、关于这几种应力，我们在后面将逐一给以详细的介绍。
2.1.3应力对铸件的影响低于弹性极限：铸件中产生应力，同时在应力的作用下，产生有限的变形（弹性变形）高于屈服极限：铸件产生塑性变形；高于强度极限：铸件中出现裂纹。
因此，在这一章中，将应力、变形、裂纹放在一起讲解。
在应力的作用下，铸件如何变形和出现裂纹，也将在后面相应的章节中介绍。
2.2热应力：2.2.1概念热应力：铸件冷却过程中，由于各部分冷却速度不同，收缩时间及收缩量不同，铸件由于结构所限，相互制约，不能完成各自的理论变形，结果：在铸件内所产生的应力。
金属加工工艺复习资料
⾦属加⼯⼯艺复习资料题型：填空（20*0.5）判断（10*1）名词解释（6*3）简答（8*5）问答（18）实验分析（4）第1-2章：⼀、名词解释1、缩孔、缩松：液态⾦属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现⼤⽽集中的孔洞，称缩孔；细⼩⽽分散的孔洞称分散性缩孔，简称为缩松。
2、顺序凝固和同时凝固：顺序凝固是采⽤各种措施保证铸件结构上各部分，从远离冒⼝的部分到冒⼝之间建⽴⼀个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒⼝的部分最先凝固，向冒⼝的⽅向顺序地凝固，使缩孔移⾄冒⼝中，切除冒⼝即可获得合格的铸件。
同时凝固是指采取⼀些技术措施，使铸件各部分温差很⼩，⼏乎同时进⾏凝固。
因各部分温差⼩，不易产⽣热应⼒和热裂，铸件变形⼩。
3、宏观偏析、微观偏析：宏观偏析也称为区域偏析，其成分不均匀现象表现在较⼤尺⼨范围，主要包括正偏析和逆偏析。
微观偏析指微⼩范围内的化学成分不均匀现象，⼀般在⼀个晶粒尺⼨范围左右，包括晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。
4、流动性、充型能⼒：流动性指熔融⾦属的流动能⼒,它是影响充型能⼒的主要因素之⼀。
液态合⾦充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰铸件的能⼒,称合⾦的充填铸型能⼒，简称合⾦的充型能⼒。
5、正偏析、逆偏析：如果是溶质的分配系数k>1的合⾦，固液界⾯的液相中溶质减少，因此愈是后来结晶的固相，溶质的浓度愈低，这种成分偏析称之为正偏析。
当溶质的分配系数k<1的合⾦进⾏凝固时，凝固界⾯上将有⼀部分溶质排向液相，随着温度的降低，溶质的浓度在固浓界⾯处的液相中逐渐增加，愈是后来结晶的固相，溶质浓度越⾼，这种成分偏析称之为逆偏析。
6、⾃由收缩、受阻收缩：铸件在铸型中的收缩仅受到⾦属表⾯与铸型表⾯之间的摩擦阻⼒时，为⾃由收缩。
如果铸件在铸型中的收缩受到其他阻碍，则为受阻收缩。
7、析出性⽓孔、反应性⽓孔、侵⼊性⽓孔：溶解于熔融⾦属中的⽓体在冷却和凝固过程中，由于溶解度的下降⽽从合⾦中析出，当铸件表⾯已凝固，⽓泡来不及排除⽽保留，在铸件中形成的⽓孔，称析出⽓孔。
应力框铸件中铸造应力产生的原因
应力框铸件中铸造应力产生的原因应力框铸件的铸造应力是指在铸造过程中，由于组织形态、内部结构及温度变化引起的内部应力。
这些应力在铸件内部层与外部结构之间产生拉伸、压缩、扭曲、剪切等力。
不同的应力产生不同的影响和破坏效果。
因此，了解应力框铸件中铸造应力产生的原因是非常重要的。
一、铸造过程温度变化引起的应力在铸造过程中，铸液从进料口进入模型，流动过程中发生快速冷却，从而导致铸件中心的内部金属温度变化，由于温度变化引起了内部应力的产生。
铸造过程中，由于再结晶、初晶体生长等金属变形组织的改变，引起了应力场的变化。
这种热塑性变形引起的应力称为形变应力，主要由于金属热膨胀系数、熔点、相变热等因素引起。
二、铸造过程中固态相变引起的应力铸造过程中，液态铸造合金逐渐凝固，由于凝固过程中，组织结构的变化和固态相变的发生引起了应力产生。
例如，在铜铝合金中，由于固态晶体结构的变化引起了单向挤压应力的增加。
这些应力产生的原因主要与合金化学组成、过冷度、膨胀系数、热导率等因素有关。
三、应力框铸件中热应力的原因热应力是由于铸造过程中的温度变化引起的应力。
当液态合金在铸造过程中存在于热点区域中，产生高温下的热应力。
与此同时，冷却时产生的由于非均匀热变和热弹性杜瓦的应力引起了冷态应力的增加。
这些应力的产生与铸型材质、注入速度、冷却速率和温度梯度等因素有关。
四、应力框铸件中非均匀组织结构的原因在铸造过程中，由于组织变形、晶格变化等各种原因，导致合金组织不均匀，这会引起应力。
例如，在合金的高应力区域会产生残余应力。
铸造时费纲图等应用软件可以对不均匀变形进行预测，从而减小残余应力的产生。
以上介绍了应力框铸件中铸造应力产生的原因，每一种应力的产生与合金化学成分、铸造工艺、铸型材料和模具设计等因素有关。
由于铸造应力会影响铸件和工业制品的性能、寿命和质量，因此在铸造技术和模具设计中应引起足够的重视，采取相应的预防措施来降低这种应力的产生。
铸造应力的定义
一、铸造应力的定义、分类和危害1、定义：铸造应力(casting stress)：金属在凝固和冷却过程中体积变化受到外界或其本身的制约，变形受阻，而产生的应力。
2、分类：A. 按应力形成的原因分：(1) 热应力(thermal stress)：铸件各部分厚薄不同，在凝固和其后的冷却过程中，冷却速度不同，造成同一时刻各部分收缩量不一致，铸件各部分彼此制约，产生的应力。
(2) 相变应力(phase transformation stress)：固态发生相变的合金，由于铸件各部分冷却条件不同，它们到达相变温度的时刻不同，且相变的程度也不同而产生的应力。
(3) 机械阻碍应力(mechanism hindered stress)：铸件收缩受到铸型、型芯、箱挡和芯骨等机械阻碍所产生的应力。
B. 按应力存在的时间分：(1)临时应力(temporary stress)：产生应力的原因消失，应力便消失。
(2)残余应力(residual stress)：产生应力的原因消除后，仍然存在的应力。
3、应力的危害：铸造应力和铸件的变形对铸件质量的危害很大。
铸造应力是铸件在生产、存放、加工以及使用过程中产生变形和裂纹的主要原因，它降低铸件的使用性能。
例如，当机件工作应力的方向与残余应力的方向相同时，应力叠加，可能超出合金的强度极限，发生断裂。
有残余应力的铸件，放置日久或经机械加工后会变形，使机件失去精度。
产生变形的铸件可能因加工余量不足而报废，为此需要加大加工余量。
在大批量流水生产时，变形的铸件在机械加工时往往因放不进夹具而报废。
此外，挠曲变形还降低铸件的尺寸精度，尤其对精度要求较高的铸件，防止产生变形尤为重要。
二、金属凝固和冷却过程中产生的应力在不考虑机械阻碍时，该合金铸件中的瞬时应力就是热应力。
以应力框为例(图9-1),讨论瞬时应力的发展过程。
应力框由杆I，杆Ⅱ以及横梁Ⅲ组成。
为便于讨论，作如下假设：1) 金属液充满铸型后，立即停止流动，杆I和杆Ⅱ从同一温度tL开始冷却，最后冷却到室温t0。
材料成型技术基础_模拟试题_参考答案
材料成型技术基础模拟试题参考答案一、填空题：1、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。
2、铸造车间中，常用的炼钢设备有电弧炉和感应炉。
3、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力和机械应力。
4、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔。
5、控制铸件凝固的原则有二个，即同时凝固和顺序凝固原则。
6、冲孔工艺中，周边为产品，冲下部分为废料。
7、板料冲裁包括冲孔和落料两种分离工序。
8、纤维组织的出现会使材料的机械性能发生各向异性，因此在设计制造零件时，应使零件所受剪应力与纤维方向垂直，所受拉应力与纤维方向平行。
9、金属的锻造性常用塑性和变形抗力来综合衡量。
10、绘制自由锻件图的目的之一是计算坯料的质量和尺寸。
二、判断题：1、铸型中含水分越多，越有利于改善合金的流动性。
F2、铸件在冷凝过程中产生体积和尺寸减小的现象称收缩。
T3、同一铸件中，上下部分化学成份不均的现象称为比重偏折。
T4、铸造生产中，模样形状就是零件的形状。
F5、模锻时，为了便于从模膛内取出锻件，锻件在垂直于分模面的表面应留有一定的斜度，这称为锻模斜度。
T6、板料拉深时，拉深系数m总是大于1。
F7、拔长工序中，锻造比y总是大于1。
T8、金属在室温或室温以下的塑性变形称为冷塑性变形。
F9、二氧化碳保护焊由于有CO2的作用，故适合焊有色金属和高合金钢。
F10、中碳钢的可焊性比低强度低合金钢的好。
F三、多选题：1、合金充型能力的好坏常与下列因素有关A, B, D, EA. 合金的成份B. 合金的结晶特征C. 型砂的退让性D. 砂型的透气性E. 铸型温度２、制坯模膛有A, B, D, EA. 拔长模膛B. 滚压模膛C.预锻模膛 D. 成形模膛 E. 弯曲模膛 F. 终锻模膛３、尺寸为φ500×2×1000的铸铁管，其生产方法是A, CA. 离心铸造B. 卷后焊接C.砂型铸造 D. 锻造四、单选题：1、将模型沿最大截面处分开，造出的铸型型腔一部分位于上箱，一部分位于下箱的造型方法称A. 挖砂造型B. 整模造型C.分模造型 D. 刮板造型2、灰口铸铁体积收缩率小的最主要原因是由于A. 析出石墨弥补体收缩B. 其凝固温度低 C. 砂型阻碍铸件收缩D. 凝固温度区间小３、合金流动性与下列哪个因素无关A. 合金的成份B. 合金的结晶特征C. 过热温度D. 砂型的透气性或预热温度4、下列合金中，铸造性能最差的是A. 铸钢B. 铸铁C. 铸铜D. 铸铝5、确定分型面时，尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中，其主要目的是A. 利于金属液充填型腔B. 利于补缩铸件C. 防止错箱 D. 操作方便6、各中铸造方法中，最基本的方法是A. 金属型铸造B. 熔模铸造C.砂型铸造 D. 压力铸造7、合金化学成份对流动性的影响主要取决于A. 熔点B. 凝固温度区间C.凝固点 D. 过热温度8、确定浇注位置时，将铸件薄壁部分置于铸型下部的主要目的是A. 避免浇不足B. 避免裂纹C.利于补缩铸件 D. 利于排除型腔气体9、确定浇注位置时，应将铸件的重要加工表面置于A. 上部B. 下部C. 竖直部位D. 任意部位10、铸件形成缩孔的基本原因是由于合金的A. 液态收缩B. 固态收缩C.凝固收缩D. 液态收缩和凝固收缩11、单件生产直径1米的皮带轮，最合适的造型方法是A. 整模造型B. 分开模造型C.刮板造型 D. 活块造型12、控制铸件同时凝固的主要目的是A. 减少应力B. 消除缩松C.消除气孔防止夹砂13、自由锻件控制其高径比（H/D）为1.5-2.5的工序是A. 拨长B. 冲孔C. 镦粗D. 弯曲14、金属材料承受三向压应力的压力加工方法是A. 轧制B. 挤压C. 冲压D. 拉拔15、绘制自由锻锻件图时，为简化锻件形状，需加上A. 敷料B. 余量C. 斜度D. 公差16、锻造前加热时应避免金属过热和过烧，但一旦出现，A. 可采取热处理予以消除B. 无法消除C. 过热可采取热处理消除，过烧则报废。
第二部分复习题(工业工程)
第2篇铸造一、判断题（）1. 除金属型以外的其它铸型都只能单次使用。
（）2. 机器造型不能进行三箱造型或使用活块，遇外形复杂的铸件时，要采取增设外型芯等措施。
（）3. 单件小批生产时,中间截面小或结构复杂的铸件可采用三箱造型。
（）4. 型芯往往都经过烘干处理，其目的是增加其强度和透气性，减少发气量.（）5. 在过热度等条件都相同的情况下，共晶成分的铁碳合金流动性最好，收缩也小. （）6. 收缩率较大的合金、壁厚差异悬殊或有热节的铸件,对气密性要求高的铸件应采用顺序凝固。
（）7. 铸件的变形方向是厚的部分向内凹，薄的部分向外凸。
（）8. 球墨铸铁的机械性能主要取决于它的基体，通过调质也能提高它的综合机械性能。
（）9. 孕育铸铁的机械性能比普通灰铸铁高的主要原因是它的石墨细化并分布均匀. （）10. 铸造时型芯撑可以重复使用,而芯骨不能重复使用。
（）11. 型芯都是用来形成铸件内部型腔的。
（）12. 离心铸造可以不设浇注系统.（）13. 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称为液态金属的充型能力。
（）14. 减小和消除铸造内应力的主要方法是对铸件进行时效处理。
（）15. 低压铸造存在的主要问题是升液导管寿命短.（）16. 灰口铸铁件壁越厚，强度愈高。
（）17. 熔模铸造不受形状复杂程度的限制。
（）18. 离心铸造不易产生比重偏析.（）19. 大批生产薄壁、复杂的铸铝件时，宜采用金属型铸造。
（）20. 可锻铸铁是可以锻造的铸铁。
二、单项选择题（）1. 摩托车发动机罩盖壁薄形状复杂,其材料为ZL114，大批量生产时需采用A、离心铸造B、压力铸造C、熔模铸造D、金属型铸造（）2. 下列成分的铁碳合金中流动性最好的是A、3。
5％B、4％C、4。
3％D、5％（）3. 生产批量较大时，可用假箱造型代替A、挖砂造型B、地坑造型C、刮板造型D、活块造型（）4. 提高型（芯）砂的耐火性、降低浇注温度等可防止铸件产生A、夹砂B、粘砂C、夹渣D、砂眼（）5. 生产大、中型铸件常用的紧砂方法是A、压实紧实B、震实紧实C、震压紧实D、抛砂紧实（）6. 形状简单、高度不大的铸型常用的起模方法是A、顶箱起模B、漏模起模C、翻转起模D、B和C （）7. 单件小批生产，铸件上有局部不高的凸出部分,阻碍起模时常用的造型方法是 A、整模造型 B、挖砂造型 C、活块造型 D、刮板造型（）8. 铸件中产生应力，变形和裂纹的原因是A、液态收缩B、凝固收缩C、固态收缩D、A和B（）9. 机械制造中，形状复杂的箱体零件或支架零件常选用A、锻件B、型材C、铸件D、焊接件（）10. 铸件顺序凝固的目的是A、减少应力B、消除裂纹C、消除气孔D、消除缩孔三、填空题1.在机器造型中,紧砂方法有、、、等四种基本形式，其中以应用最广。
铸件、锻件、焊接件残余应力的产生和时效方法
铸件、锻件、焊接件残余应力的产生和时效方法铸件、锻件、焊接件残余应力的产生和时效方法金属构件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中产生残余应力,高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用;如降低构件的实际强度、降低疲劳极限,造成应力腐蚀和脆性断裂,由于残余应力的松弛,使零件产生变形,大大的影响了构件的尺寸精度。
因此降低和消除构件的残余应力就十分必要了。
一、残余应力的产生1.铸造应力的产生(1)热应力铸件各部分的薄厚是不一样的,如机床床身导轨部分很厚,侧壁.筋板部分较薄,其横向端面如图一所示。
铸后,薄壁部分冷却速度快收缩大,而厚壁部分,冷却速度慢,收缩的小。
薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍,所以薄壁部分受拉力,厚壁部分受压力。
因纵向收缩差大,因而产生的拉压也大。
这时铸件的温度高,薄厚壁都处于塑性状态,其压应力使厚壁部分变粗,拉应力使薄壁部分变薄,拉压应力,随塑性变形而消失。
铸件逐渐冷却,当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时,压应力使厚壁部分产生塑性变形,继续变粗,而薄壁部分只是弹性拉长,这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。
铸件仍继续冷却,当薄厚壁部分进入弹性区时,由于厚壁部分温度高,收缩量大。
但薄壁部分阻止厚壁部分收缩,故薄壁受压应力,厚壁受拉应力。
应力方向发生了变化。
这种作用一直持续到室温,结果在常温下厚壁部分受拉应力,薄壁部分受压应力。
这个应力是由于各部分薄厚不同。
冷却速度不同,塑性变形不均匀而产生的,叫热应力。
在导轨或侧壁的同一个截面内,表层与内心部,由于冷却快慢不同,也产生相互平衡拉压的应力,用类似与上述方法分析,可知在室温下表层受压应力,心部受拉应力,并且截面越大,应力越大,此应力也叫热应力。
(2)相变应力常用的铸铁含碳量在2.8-3.5%,属于亚共晶铸铁,由结晶过程可知①:厚壁部分在1153℃共晶结晶时,析出共晶石墨,产生体积膨胀,薄壁部分阻碍其膨张,厚壁部分受压应力,薄壁部分受拉应力,薄辟部分受拉应力。
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铸造应力按生产原因的分类
1、铸造应力的产生
通常说的铸造应力，有时是泛指，即不论产生应力的原因如何，凡铸件冷却过程中尺寸变化受阻，产生的应力都称作铸造应力。
但通常指的铸造应力多指残余应力。
铸件有残余应力时，经机械加工后可能产生新的变形，使零件精度降低或尺寸超差；若铸件承受的工作应力与残余应力方向相同而叠加，就可能超过材料强度极限而破坏；有残余应力的铸件在长期存放后，会产生变形；若在腐蚀介质中存放或工作时，还会产生应力腐蚀而开裂。
因此，应尽量减少铸件冷却过程中产生的残余应力并设法消除之。
铸件凝固结束后，铸件都要随着温度的下降发生固态收缩或相变，在固态相变的同时，有相变体（线）膨胀或收缩，由于厚壁铸件外层比内层冷却的快，壁厚不同的铸件厚壁冷的慢，薄壁冷的快。
从而导致外层与内层，厚壁与薄壁固态线收缩率（mm/s）不一致，使厚壁的外层和内层、厚壁与薄壁就相互制约收缩，发生拉伸或压缩变形。
在固态冷却前期，薄壁降温比厚壁快，产生的收缩量较大，从而使薄壁部位受到拉伸变形，产生拉应力，而在厚壁部位形成压缩变形，产生压应力；在冷却后期，厚壁的降温又比薄壁快，产生的收缩量较薄壁部位大，所以又在厚壁部位形成拉伸变形，产生拉应力，而在薄壁部位形成压缩变形，产生压应力。
如果在冷却前期和冷却后期形成的应力能相互抵消，则铸件最终不产生应力，而只在冷却过程中表现出来的应力称为临时应力。
如果两种应力不能相互抵消，则有一部分应力会残留在铸件上，这种应力称为残余应力。
除此之外，铸件的固态线收缩还受到外部因素的阻碍（如砂芯、冒口、浇注系统等），如果外部因素退让性不足，温度下降时不能实现应有的收缩值，铸件将产生拉应力。
在冷却过程中，固态收缩由于上述各种因素的影响，使铸件的收缩受阻，发生变形而产生应力，这种应力为铸造应力。
铸造应力包括：热应力、相变应力、收缩应力三种。
2、铸造残余应力
铸件清理完后，仍然存在宏观的残余应力。
残余应力也称“内应力”。
铸件残余应力不是一种铸造缺陷，但对铸件产生裂纹和变形起着重要的作用。
铸件的残余应力（拉应力）大于材料的抗拉强度时，就会使铸件产生裂纹；当铸件存在残余应力时，会使铸件变“脆”；残余应力还会使铸件产生应力腐蚀开裂。
铸件残余应力有宏观和微观之分，按形成原因可分为热应力型残余应力、相变型残余应力、收缩应力型残余应力。
生产实践表明铸件残余应力主要为热应力型，即为残余热应力。
1、铸造应力的产生
通常说的铸造应力，有时是泛指，即不论产生应力的原因如何，凡铸件冷却过程中尺寸变化受阻，产生的应力都称作铸造应力。
但通常指的铸造应力多指残余应力。
铸件有残余应力时，经机械加工后可能产生新的变形，使零件精度降低或尺寸超差；若铸件承受的工作应力与残余应力方向相同而叠加，就可能超过材料强度极限而破坏；有残余应力的铸件在长期存放后，会产生变形；若在腐蚀介质中存放或工作时，还会产生应力腐蚀而开裂。
因此，应尽量减少铸件冷却过程中产生的残余应力并设法消除之。
铸件凝固结束后，铸件都要随着温度的下降发生固态收缩或相变，在固态相变的同时，有相变体（线）膨胀或收缩，由于厚壁铸件外层比内层冷却的快，壁厚不同的铸件厚壁冷的慢，薄壁冷的快。
从而导致外层与内层，厚壁与薄壁固态线收缩率（mm/s）不一致，使厚壁的外层和内层、厚壁与薄壁就相互制约收缩，发生拉伸或压缩变形。
在固态冷却前期，薄壁降温比厚壁快，产生的收缩量较大，从而使薄壁部位受到拉伸变形，产生拉应力，而在厚壁部位形成压缩变形，产生压应力；在冷却后期，厚壁的降温又比薄壁快，产生的收缩量较薄壁部位大，所以又在厚壁部位形成拉伸变形，产生拉应力，而在薄壁部位形成压缩变形，产生压应力。
如果在冷却前期和冷却后期形成的应力能相互抵消，则铸件最终不产生应力，而只在冷却过程中表现出来的应力称为临时应力。
如果两种应力不能相互抵消，则有一部分应力会残留在铸件上，这种应力称为残余应力。
除此之外，铸件的固态线收缩还受到外部因素的阻碍（如砂芯、冒口、浇注系统等），如果外部因素退让性不足，温度下降时不能实现应有的收缩值，铸件将产生拉应力。
在冷却过程中，固态收缩由于上述各种因素的影响，使铸件的收缩受阻，发生变形而产生应力，这种应力为铸造应力。
铸造应力包括：热应力、相变应力、收缩应力三种。
2、铸造残余应力
铸件清理完后，仍然存在宏观的残余应力。
残余应力也称“内应力”。
铸件残余应力不是一种铸造缺陷，但对铸件产生裂纹和变形起着重要的作用。
铸件的残余应力（拉应力）大于材料的抗拉强度时，就会使铸件产生裂纹；当铸件存在残余应力时，会使铸件变“脆”；残余应力还会使铸件产生应力腐蚀开裂。
铸件残余应力有宏观和微观之分，按形成原因可分为热应力型残余应力、相变型残余应力、收缩应力型残余应力。
生产实践表明铸件残余应力主要为热应力型，即为残余热应力。
来自国际铸业网。