合肥工业大学材料成型原理期末试卷(pdf 6页).pdf

合 肥 工 业 大 学 试 卷 A B 合 肥 工 业 大 学 试 卷 A B 共 共 第 第 页页 2008 2009 学年第 1 09 学年第 1 学期 课程代码 学期 课程代码 课程名称 材料成形原理 课程名称 材料成形原理 学分 3 5 学分 3 5 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 考试日期 考试日期 命题教师 命题教师 系 所或教研室 主任审批签名 系 所或教研室 主任审批签名 一 填空题 每空一 填空题 每空1分 共分 共30分 分 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 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 1 1 A V R 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 5 当T Tm时 固 液体积自由能之差 GV GS GL为 12 值 GV称为凝固的相变 驱动力 过冷度 T 13 凝固相变驱动力 GV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 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 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 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 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 每题二 选择题 每题 2 5 分 共分 共 25 分 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 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 相时 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 工 业 大 学 试 卷 A B 合 肥 工 业 大 学 试 卷 A B 共 共 第 第 页页 2008 2009 学年第 1 09 学年第 1 共共 3 页第页第 2 页页 学期 课程代码 学期 课程代码 课程名称 材料成形原理 课程名称 材料成形原理 学分 3 5 学分 3 5 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 考试日期 考试日期 命题教师 命题教师 系 所或教研室 主任审批签名 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 为凝固相变的驱动力 V G 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 D 形核晶体与基底的润湿角越小 非均质形核的功 G越大 he 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 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 D S P C Mn 均有利于降低钢的凝固热裂纹倾向 5 在共晶合金的凝固中 可能出现的现象是 1 1 1 3 3 4c 2 距离 凝固开始端 凝固终止端 C0 k0C0 溶质浓度 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 G 3 G 2 G 1 T he T i T L C0 T L X T X A 析出性气孔 B 夹杂 C 缩孔 D 热裂纹 7 如图所示的铸件在凝固冷却到室温后 厚度不同的 两部分中产生的纵向残余应力状态是 A 中为拉应力 中为压应力 B 中为压应力 中为拉应力 C 和 中均为压应力 D 和 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 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 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 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 The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 合 肥 工 业 大 学 试 卷 A B 合 肥 工 业 大 学 试 卷 A B 共 共 第 第 页页 2008 2009 学年第 1 09 学年第 1 学期 课程代码 学期 课程代码 课程名称 材料成形原理 课程名称 材料成形原理 学分 3 5 学分 3 5 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 课程性质 必修 选修 限修 考试形式 开卷 闭卷 专业班级 教学班 材料成型 2006 000 考试日期 考试日期 命题教师 命题教师 系 所或教研室 主任审批签名 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 焊缝 A B CD Z TG AC1 AC3 T2 T1 T 0C 离开焊缝 中心线的距离 Y 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 3 均质形核时系统自由能变化系统自由能变化G 由两部分组成 即体积自由能项和界面自由能项界面自由能项 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 界 面自由能项以及系统自由能变化系统自由能变化G 对 r 的三条关系曲线 3 分 2 在图上标出临界晶核半径临界晶核半径r 的位置 以及均质形核的形核功形核功 G 4 分 3 并以形核功形核功 2 3 3 16 TH TV G m mS SL 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 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 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能量 结构 和成分成分三种起伏起伏 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 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 1 1 A V R 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 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 GV GS GL为负 值 GV称为凝固的相 变驱动力 过冷度 T越大 凝固相变驱动力 GV越大 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 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 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 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 三 解答题 1 答 1 成分过冷判别式 R GL 0 00 1 K K D Cm L L 因此 若工艺因素 R GL 不变 降低合金成分C0和 或增大K0 可降低成分过冷程度 使之进行胞状晶生长 2 若合金性质不变 降低GL和 或增大生长速度R 可增大成分过冷程度 促进内 部等轴晶 内生生长 2 答 1 T1 T2分别对应何液相线温度TL及固相线温度TS 2 B 区域为过热区 最终得到粗大的组织 故该区的塑性 韧性较差 液相中形成球形晶胚时自由能变化 C 区域为正火区 或完全重结晶区 该区最 终组织细小 力学性能最佳 G 界面自由能项 D 区域为不完全重结晶区 该区最终组织晶 粒大小不一 组织不均匀 因此力学性能也 不均匀 G r r3 答 1 三条关系曲线如图所示 2 r 的位置 以及形核功形核功 G 如图 3 G T 2 过冷度 T越小 形核功 G 越大 T 0 时 G 这表明 过冷度很小时难以形核 也从数学上证明了 为什么物质凝固必须要有一定过冷度 体积自由能项 4 答 K0越小 晶体与型壁的交会处越容易形成溶质的偏析 而溶质的偏析容易使晶 体在与型壁的交会处产生 脖颈 就容易冲断而游离到型腔内部促进内部等轴晶 浇注过程液流冲刷作用越强 激冷晶就越