2006合肥工业大学材料成型原理期末试卷

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其液相的成分为C0,其固相成分为C0/ K0。
命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷 A”、“试卷 B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。 2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。
合肥
2008~2009 学年第 1 学期 课程代码 专业班级(教学班) 材料成型 2006-000
D.
形核晶体与基底的润湿角越小,非均质形核的功ΔG
∗ he
越大。
4、钢中 S、P、C、Mn 四元素影响凝固热裂纹的正确表述为: A. S,P,C 增加钢的凝固热裂纹倾向,而 Mn 在一定条件下抑制热裂纹倾向。 B. S,P,C,Mn 均增加钢的凝固热裂纹倾向。 C. S,P 增加钢的凝固热裂纹倾向,而 Mn、C 在一定条件下抑制凝固热裂纹倾向。 D. S,P,C,Mn 均有利于降低钢的凝固热裂纹倾向。
10、焊接熔渣可分为“长渣”与“短渣”。“(24)渣”是指随温度升高而粘度下降速度缓慢 的熔渣。碱性渣为“(25) 渣”,含SiO2多的酸性渣为“(26)渣”。
11、FeO在熔渣及钢液中的分配常数L随温度升高而减小,根据分配定律: L=(FeO)/[FeO], 焊接时FeO在熔滴过渡阶段和熔池前部高温区容易向 (27) 中过渡;酸性氧化物使熔渣中 FeO活度减小,因此酸性渣中脱氧元素的扩散脱氧能力较(28)。
2008~2009 学年第 1 学期 课程代码 专业班级(教学班) 材料成型 2006-000
课程名称 材料成形原理 学分 3.5 课程性质:必修 、选修 、限修 考试形式:开卷 、闭卷
考试日期
命题教师
系(所或教研室)主任审批签名
2、 右图为某不易淬火钢焊接热循环中在Y方向的最 高温度分布曲线,TG为该钢的奥氏体晶粒开始粗化 温度。A、B、C、D分别为热影响区的不同区域,其 中A为半熔化区(即熔合区)。 (1) 指出T1、T2对应何种温度;(2 分) (2) 分别说明 B、C、D 区域的名称,及其最终 组织与性能特点(不需分析)。(6 分)
5、 当T<Tm时,固-液体积自由能之差:ΔGV = GS-GL为 (12) 值,ΔGV称为凝固的相变 驱动力。过冷度ΔT (13) ,凝固相变驱动力ΔGV越大。
6、 a≤2 的物质,凝固时固-液微观界面为 (14) ,晶体按“ (15) 长大”方 式生长,其生长方向为界面的法线方向。若共晶两相α-β均为粗糙界面(非小晶面-非小晶 面),则共晶组织属于“ (16) 共晶”类型,共晶反应以共生方式进行,凝固速度 (17) ,层片状共晶的片层距就会越小。
%的固相量时,便结成一个连续的网络,流动就会停止。 D. 尽管“充型能力”与合金的“流动性”紧密相关,合金的“流动性”与“充型能力”是
两个不同的概念。
2、下面哪一种说法的是错误的? A. 对于溶质平衡分配系数K0<1,K0越小,最终凝固组织的成分偏析越严重。 B. 假设液相线及固相线为直线,则随温度的变化,溶质平衡分配系数K0为常数。 C. 合金的固相线、液相线张开程度越大,则K0越小。 D. 成分为C0的合金,按照平衡相图,当温度由液态降低至TL而开始析出单相固溶体α相时,
5、总结钢的冷裂纹三.方.面.影响因素的作用规律,进而简述如何防止焊接冷裂纹。(9 分)
命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷 A”、“试卷 B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。 2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。
2008 年材料成形原理(上)期末考试答案
合 肥 工 业 大 学 试 卷 ( A、 B) 共 第 页
2008~2009 学年第 1 学期 课程代码 专业班级(教学班) 材料成型 2006-000
课程名称 材料成形原理 学分 3.5 课程性质:必修 、选修 、限修 考试形式:开卷 、闭卷
考试日期
命题教师
系(所或教研室)主任审批签名
一、填空题:(每空1分,共30分)
一、填空题:(每空1分,共30分)
1、 液体最显著的表观性质是具有 流动 性,即不能够象固体那样承受剪切应力。实 际液态金属存在着能量、 结构 和成分三种起伏 。
2、 通常,物质内部原子间结合力越大,其液体的表面能和表面张力越大,其液体的 粘度也越大。而两相质点间结合力越大,界面张力就越小,润湿角越小,表示两 相间润湿性越好。
(2) 在图上标出临界晶核半径r*的位置,以及均质形核的形核功ΔG*;(4 分)
(3)
并以形核功 ΔG∗
=
16π 3

σ
3 SL
⎜⎛ ⎝
VS Tm ΔH m ΔT
⎟⎞2 公式为依据,简述为什么物质凝固必须要有一 ⎠
定过冷度。(2 分)
4、 根据“型壁激冷晶脱落、游离、增殖”机制(不需先阐述机制),(直接)讨论K0、浇注 过程液流冲刷作用、浇注温度T浇对获得铸件内部等轴晶的影响规律。(9 分)
12、缩孔及缩松形成的根本原因是凝固阶段的液态收缩和凝固收缩之和(29)于固态收缩。 逐层凝固特性的合金,容易产生 (30) 。
二、选择题(每题 2.5 分,共 25 分)
1、下面哪一种说法的是错误的? A. 纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金,在相同过热度情况下,比具有宽凝固温度区
间的流动性好。 B. 在合金成分及浇注条件特定的情况下,合金液在金属型中的充型能力比砂型中好。 C. 根据结晶温度范围宽的合金的停止流动机理,当向前流动的液态金属的前端析出 15~20
二、选择题(每题 2 分,共 20 分)
1、[ B ] 2、[ D ]3、[ B ]4、[ A ]5、[ D ]6、[ C ]7、[ B ]8、[ C ]9、 [ D ] 10、[ C ]
3、 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 (6) ,凝 固过程越倾向于 (7) 凝固方式,缩松形成倾向越 (8) ,热裂倾向越 (9) 。
4、 公式 R = V1 A1
中, V1与A1可理解为一般形状铸件的体积与表面积,R表示铸件的
(10)

铸件凝固时间随其模数(11) 而延长。
9、关于普通钢(非超低碳钢)的氧化脱碳精炼的正确表述为:
A. 脱碳精炼目的是为了去除钢液中的夹杂及有害气体。
B. 脱碳精炼是为了降低碳量。
C. 脱碳精炼可采用吹氧工艺。
D. A 和 C。
10、右图中 1、2、3、4 溶质分布曲线,
溶质浓度
属于“液相中部分混合”的情况为:
A. 曲线 1 B. 曲线 2 C. 曲线 3 D. 曲线 4
5、在共晶合金的凝固中,可能出现的现象是: A. 非共晶成分的合金也可以得到 100%的共晶组织。 B. 共晶成分的合金,一定可以得到 100%的共晶组织。 C. 共晶成分的合金,也可能得不到 100%的共晶组织。 D. A 和 C 。
6、以下与凝固过程中溶质再分配无关的缺陷是: A. 析出性气孔。 B. 夹杂。 C. 缩孔。 D. 热裂纹。
8、 在熔渣中含FeO相同的情况下,碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性 更强 。实际 焊接钢时,碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的 低 。
9、 根据熔炼钢脱磷反应原理,提高脱磷效率的原则是希望较 低 的温度、高碱 度、 强 氧化性(FeO)熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。
10、焊接熔渣可分为“长渣”与“短渣”。“ 长 渣”是指随温度升高而粘度下降 速度缓慢的熔渣。碱性渣为“ 短 渣”,含SiO2多的酸性渣为“ 长 渣”。 11、FeO在熔渣及钢液中的分配常数L随温度升高而减小,根据分配定律: L=(FeO) /[FeO],焊接时FeO在熔滴阶段和熔池前部高温区容易向 钢液 中过渡;酸性氧化 物使熔渣中FeO活度减小,因此酸性渣有利于熔渣中脱氧元素的扩散脱氧。 12、缩孔及缩松形成的根本原因是凝固阶段的液态收缩和凝固收缩之和 大 于固态 收缩,逐层凝固特性的合金,容易产生缩 孔。
1、 液体最显著的表观性质是具有
性,即不能够象固体那样承受剪切应力。实际液态
金属存在着能量、 (2) 和成分三种起伏 。
2、 通常,物质内部原子间结合力 (3) ,其液体的表面能和表面张力越大,其液体的 粘度也越大。而两相质点间结合力越大,界面张力 (4) ,则润湿角越小,表示两相 间润湿性 (5) 。
工 业 大 学 试 卷 ( A 、 B ) 共共 3 页第第 2 页 页
课程名称 材料成形原理 学分 3.5 课程性质:必修 、选修 、限修 考试形式:开卷 、闭卷
考试日期
命题教师
系(所或教研室)主任审批签名
3、下面哪一种说法的是正确的?
A. 一般来说,实际合金凝固形核是以均质形核方式进行的。
B. 晶核形成时,“液-固体积自由能之差” ΔGV 为凝固相变的驱动力。 C. 由于非均质形核的临界半径 r*小于与均质形核的 r*,故非均质形核更容易发生。
6、 a≤2 的物质,凝固时固-液微观界面为粗 糙 面,晶体生长按“连 续长大”方式, 其生长方向为界面的法线方向。若共晶两相α-β均为粗糙界面(非小晶面-非小晶 面),则共晶组织属于“规 则共晶”类型,共晶反应以共生方式进行,凝固速度越 快,层片状共晶的片层距就会越小。
7、 对于气体在金属中溶解为吸热反应的,气体的溶解度随温度 升高 而升高。氢 在合金液中溶解度随焊接气氛氧化性的 增强 而降低。
C0 1
3
2
k0C0
4c
凝固开始端
1 距离
3 1
凝固终止端
三、解答题
1、 如图,自左向右凝固的固-液界面温度为 Ti,因成分富集,界面前沿液相线以T L(X’) 曲线所示。G1与G2分别是柱状树枝晶所需成分 过冷的上、下临界温度梯度,ΔThe为异质形核所 需过冷度。设当前温度梯度在G1与G2之间: (1) 根据“液态只有扩散”的成分过冷判 别式(需写出),若工艺因素(R、GL)不变,如 何改变合金性质的参数C0、K0,使固-液界面 按胞状晶进行凝固?(6 分) (2) 若合金性质不变,如何改变工艺因素 使之发生内部等轴晶“内生生长”?(4 分)
7、 对于气体在金属中溶解为吸热反应的,气体的溶解度随温度 (18) 而升高。氢在合 金液中溶解度随焊接气氛氧化性的 (19) 而降低。
8、 在熔渣中含FeO相同的情况下,碱性渣比酸性渣对钢液的氧化性 (20) 。实际焊接钢 时,碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条的 (21) 。
9、 根据熔炼钢脱磷反应原理,提高脱磷效率的原则是希望较 (22) 的温度、 高碱度、 (23)氧化性(FeO)熔渣、熔渣的粘度低及足够的渣量。
T, 0C
T 1
T 2 T G AC3 AC1
Z
焊缝
A BC D 离开焊缝 中心线的距离 ,Y
3、 均质形核时系统自由能变化 ΔG 由两部分组成,即体积自由能项和界面自由能项。
(1) 试以自由能为纵坐标、球形晶体半径 r 为横坐标,分别示意画出体积自由能项、界
面自由能项以及系统自由能变化 ΔG 对 r 的三条关系曲线;(3 分)
7、如图所示的铸件在凝固冷却到室温后,厚度不同的
Leabharlann Baidu
两部分中产生的纵向残余应力状态是:

A. Ⅰ中为拉应力,Ⅱ中为压应力。

B. Ⅰ中为压应力,Ⅱ中为拉应力。
C. Ⅰ和Ⅱ中均为压应力。

D. Ⅰ和Ⅱ中均为拉应力。
8、下面哪一种说法的是错误的? A. 易淬火钢焊接热影响区可分为:完全淬火区,不完全淬火区,回火软化区。 B. 热影响区的完全淬火区,靠近熔合线的组织较粗大,而靠 AC3 的组织较为细小。 C. 易淬火钢的不完全淬火区的组织大小均匀。 D. 热影响区的温度超过焊前调质时的回火温度,则发生软化现象。
3、 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 差 ,凝固过程越倾向于体积凝固方式,缩松形成倾向越 大 ,热裂倾向越 大 。
4、 公式 R = V1 中, V1与A1可理解为一般形状铸件的体积与表面积,R为铸件的模数。
A1
铸件凝固时间随其模数增大而延长。
5、 当T<Tm时,固-液体积自由能之差:ΔGV = GS-GL为负 值,ΔGV称为凝固的相 变驱动力。过冷度ΔT越大,凝固相变驱动力ΔGV越大。
T (C ) L0
T (X')
GL
T
1
ΔThe
T i
G 2
G 3
X'
命题教师注意事项:1、主考教师必须于考试一周前将“试卷 A”、“试卷 B”经教研室主任审批签字后送教务科印刷。 2、请命题教师用黑色水笔工整地书写题目或用 A4 纸横式打印贴在试卷版芯中。
合 肥 工 业 大 学 试 卷 ( A、 B) 共 第 页
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