材料工程基础答案教学内容
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顺序凝固，就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，而后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。措施：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口，同时增设冷铁等工艺措施。适用场合：结晶温度窄的合金，适用于对铸钢，白口铸铁及铝合金、铜合金铸件的补缩。
同时凝固：采取工艺措施保证铸件结构上的各部分之间没有温差或温差很小，使各部分同时凝固。措施：将内浇口开在铸件的薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件的厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。适用场合：（1）结晶温度宽的合金，容易产生缩松的合金，对气密性要求不高时，可采用同时凝固原则，使工艺简化。（2）壁厚均匀的铸件，倾向用同时凝固，尤其是均匀薄壁铸件，消除缩松有困难，应采用同时凝固原则。（2）从合金性质看，适合采用顺序凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可以采用同时凝固原则。
8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等
铁水中：C饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的P。
4炼钢有哪些主要方法？炼钢过程的主要反应是什么？
主要方法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法
电炉炼钢：电弧炉炼钢法
平炉炼钢
炼钢过程的主要反应：
脱C
Si、Mn的氧化
脱P
脱S
脱O
5说明连铸机的组成及作用。
钢的连铸机由钢包，中间包，结晶器，结晶振动装置，二次冷却装和铸坏导向装置，拉坯矫直装置，切割装置、出坯装置等部分组成。
炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色
特种生铁：高锰、高硅生铁
（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等
（3）炉渣
3高炉炼铁的主要理化过程有哪些？主要的反应有哪些？
1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑
CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑
2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑
适用范围：
6.金属型铸造有何优越性？为什么它不能完全取代砂型铸造？
金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高；铸件精度高、表面粗糙度值低。
工序：原浆的制备—高压溶出—压煮矿浆的稀释、赤泥洗涤及分离—晶种分解—氢氧化铝的分级—氢氧化铝的焙烧—母液蒸发和苏打苛化
7说明火法炼铜的基本原理与工艺，造锍熔炼的目的是什么？
基本原理：
工艺：造锍熔炼-吹炼-火法精炼-电解精炼
造锍熔炼的目的是使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以FeS形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣；其次使冰铜与炉渣分离。
2高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么？
原料：铁矿石：含铁矿物+脉石=机械混合物
天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种
产品：（1）生铁-----不是纯铁！！
含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素组成的合金。w(C)在2%左右，实际上可达3.5%-4.5%
铸造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色
二、金属的液态成型
1.合金的铸造性能有哪些？
铸造性能是合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能，是保证铸件质量的主要因素，是衡量铸造合金的主要指标。
铸造性能有充型能力与流动性、收缩性ຫໍສະໝຸດ Baidu吸气性和偏析等。
2.什么是铸造应力？铸造应力对铸件的质量有何影响？生产中常采用哪些措施来防止和减少应力对铸件的危害？
铸造应力：铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。
作用:连铸就是通过连铸机直接把钢液凝固成钢坯，从而可以逐步代替传统的锭模浇注和钢坯开坯工序，实现钢铁生产的连续化和自动化。
6简要叙述拜耳法生产氧化铝的原理和工序。
（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。
（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
影响：
3.缩孔和缩松是如何形成的？采用何种措施进行防止？
液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。容积比较大且集中的孔洞称为缩孔，细小且分散的的孔洞称为缩松。
缩孔、缩松的防止措施
采用冒口、冷铁的顺序凝固（结晶温度窄的合金）
4.什么是顺序凝固和同时凝固？各需要采用什么措施来实现？它们分别适用于哪些场合？
6简述熔模铸造的工艺过程、生产特点和适用范围。
工艺过程：母模—压型—融蜡—铸造蜡模—单独蜡模—组合蜡模—结壳、溶出蜡模—填砂、浇注
生产特点：可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；铸件精度高，表面质量好；能够铸造各种合金铸件；生产批量不受限制；工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本比砂型铸件高。
3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)
FeO＋C——Fe＋CO（直接还原）
4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散
过程，使铁水被C所饱和。
5）其他元素的还原:
Mn，Si部分被还原，被还原后进入铁水中
Al不被还原，只能和熔剂形成渣
6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO
7）P还原：Ca3(PO4)2＋5C－3CaO＋2P＋5CO
材料工程基础答案
一、金属材料的制备
1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。
高炉本体是冶炼生铁的主体设备。由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。
5.浇注系统一般有哪几个基本组元组成？各组元的作用是什么？
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，通常有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。
（1）浇口杯（外浇口）：浇注时外浇口应保持充满状态，以便熔融金属比较平稳的流到铸型內并使熔渣上浮。（2）直浇道：利用其高度产生一定的液态静压力，使熔融金属产生充填能力。（3）横浇道：将熔融金属分配进入内浇道并起挡渣作用。（4）内浇道：控制熔融金属流入型腔的速度与方向。
同时凝固：采取工艺措施保证铸件结构上的各部分之间没有温差或温差很小，使各部分同时凝固。措施：将内浇口开在铸件的薄壁处，以减缓其冷却速度；而在铸件的厚壁处放置冷铁，以加快其冷却速度。适用场合：（1）结晶温度宽的合金，容易产生缩松的合金，对气密性要求不高时，可采用同时凝固原则，使工艺简化。（2）壁厚均匀的铸件，倾向用同时凝固，尤其是均匀薄壁铸件，消除缩松有困难，应采用同时凝固原则。（2）从合金性质看，适合采用顺序凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可以采用同时凝固原则。
8）造渣：SiO2、Al2O3、CaO等
铁水中：C饱和，溶有部分Mn，Si，S以及全部的P。
4炼钢有哪些主要方法？炼钢过程的主要反应是什么？
主要方法：转炉炼钢：氧气转炉炼钢法
电炉炼钢：电弧炉炼钢法
平炉炼钢
炼钢过程的主要反应：
脱C
Si、Mn的氧化
脱P
脱S
脱O
5说明连铸机的组成及作用。
钢的连铸机由钢包，中间包，结晶器，结晶振动装置，二次冷却装和铸坏导向装置，拉坯矫直装置，切割装置、出坯装置等部分组成。
炼钢生铁：即白口生铁，碳以Fe3C形式存在，断面呈银白色
特种生铁：高锰、高硅生铁
（2）高炉煤气：含CO、CO2、CH4、H2等
（3）炉渣
3高炉炼铁的主要理化过程有哪些？主要的反应有哪些？
1）燃烧过程:C＋O2——CO2↑
CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑
2）溶剂分解:CaCO3——CaO＋CO2↑
适用范围：
6.金属型铸造有何优越性？为什么它不能完全取代砂型铸造？
金属型铸造一型多铸，生产率高，劳动条件好；铸件的组织致密、晶粒细小，机械性能高；铸件精度高、表面粗糙度值低。
工序：原浆的制备—高压溶出—压煮矿浆的稀释、赤泥洗涤及分离—晶种分解—氢氧化铝的分级—氢氧化铝的焙烧—母液蒸发和苏打苛化
7说明火法炼铜的基本原理与工艺，造锍熔炼的目的是什么？
基本原理：
工艺：造锍熔炼-吹炼-火法精炼-电解精炼
造锍熔炼的目的是使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以FeS形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣；其次使冰铜与炉渣分离。
2高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么？
原料：铁矿石：含铁矿物+脉石=机械混合物
天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种
产品：（1）生铁-----不是纯铁！！
含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素组成的合金。w(C)在2%左右，实际上可达3.5%-4.5%
铸造生铁：即灰口生铁，碳以游离石墨形式存在，断面呈灰色
二、金属的液态成型
1.合金的铸造性能有哪些？
铸造性能是合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能，是保证铸件质量的主要因素，是衡量铸造合金的主要指标。
铸造性能有充型能力与流动性、收缩性ຫໍສະໝຸດ Baidu吸气性和偏析等。
2.什么是铸造应力？铸造应力对铸件的质量有何影响？生产中常采用哪些措施来防止和减少应力对铸件的危害？
铸造应力：铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。
作用:连铸就是通过连铸机直接把钢液凝固成钢坯，从而可以逐步代替传统的锭模浇注和钢坯开坯工序，实现钢铁生产的连续化和自动化。
6简要叙述拜耳法生产氧化铝的原理和工序。
（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。
（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。
影响：
3.缩孔和缩松是如何形成的？采用何种措施进行防止？
液态合金在凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。容积比较大且集中的孔洞称为缩孔，细小且分散的的孔洞称为缩松。
缩孔、缩松的防止措施
采用冒口、冷铁的顺序凝固（结晶温度窄的合金）
4.什么是顺序凝固和同时凝固？各需要采用什么措施来实现？它们分别适用于哪些场合？
6简述熔模铸造的工艺过程、生产特点和适用范围。
工艺过程：母模—压型—融蜡—铸造蜡模—单独蜡模—组合蜡模—结壳、溶出蜡模—填砂、浇注
生产特点：可生产形状复杂、轮廓清晰、薄壁铸件；铸件精度高，表面质量好；能够铸造各种合金铸件；生产批量不受限制；工序繁多，生产周期较长，铸件不能太长、太大，铸件成本比砂型铸件高。
3）铁的还原:FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)
FeO＋C——Fe＋CO（直接还原）
4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散
过程，使铁水被C所饱和。
5）其他元素的还原:
Mn，Si部分被还原，被还原后进入铁水中
Al不被还原，只能和熔剂形成渣
6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO
7）P还原：Ca3(PO4)2＋5C－3CaO＋2P＋5CO
材料工程基础答案
一、金属材料的制备
1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。
高炉本体是冶炼生铁的主体设备。由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护；高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力。根据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣体聚集区。
5.浇注系统一般有哪几个基本组元组成？各组元的作用是什么？
浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道，通常有浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成。
（1）浇口杯（外浇口）：浇注时外浇口应保持充满状态，以便熔融金属比较平稳的流到铸型內并使熔渣上浮。（2）直浇道：利用其高度产生一定的液态静压力，使熔融金属产生充填能力。（3）横浇道：将熔融金属分配进入内浇道并起挡渣作用。（4）内浇道：控制熔融金属流入型腔的速度与方向。