材料成型(缩版)

材料成型(缩版) 材料成型(缩版)分析物质表面张力产生的原因以及与物质原子间结合力的关系。 表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均所造成。 由于液体或固体的表面原子受内部的作用力较大，而朝着气体的方向受力较小，这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高。 因此，物体倾向于减小其表面积而产生表面张力。 原子间结合力越大，表面内能越大，表面张力也就越大。 控制凝固速度改变铸件的浇注温度、浇铸方式与浇铸速度；选用适当的铸型材料和起始（预热）温度；在铸型中适当布置冷铁、冒口与浇口；在铸型型腔内表面涂敷适当厚度与性能的涂料。 热过冷的涵义:界面液相侧形成的负温度剃度，使得界面前方获得大于Tk的过冷度。 成分过冷与热过冷的区别:热过冷是由于液体具有较大的过冷度时，在界面向前推移的情况下，结晶潜热的释放而产生的负温度梯度所形成的。 可出现在纯金属或合金的凝固过程中，一般都生成树枝晶。 成分过冷是由溶质富集所产生，只能出现在合金的凝固过程中，其产生的晶体形貌随成分过冷程度的不同而不同，当过冷程度增大时，固溶体生长方式由无成分过冷时的“平面晶”依次发展为胞状晶柱状树枝晶内部等轴晶（自由树枝晶）。 联系:对于合金凝固，当出现“热过冷”的影响时，必然受“成分过冷”的影响，而且后者往往更为重要。 即使液相一侧不出现负的温度梯度，由于溶质再分配引起界面前沿的溶质富集，从而导致平衡结晶温度的变化。 在负温梯下，合金的情况与纯金属相似，合金固溶体结晶易于出现树枝晶形貌。 细化等轴晶的常用方法 （1）合理的浇注工艺合理降低浇注温度是减少柱状晶、获得及细化等轴晶的有效措施；通过改变浇注方式强化对流对型壁激冷晶的冲刷作用，能有效地促进细等轴晶的形成； （2）冷却条件的控制对薄壁铸件，可采用高蓄热、快热传导能力的铸型；对厚壁铸件，一般采用冷却能力小的铸型以确保等轴晶的形成，再辅以其它晶粒细化措施以得到满意的效果； （3）孕育处理影响生核过程和促进晶粒游离以细化晶粒。 （4）动力学细化铸型振动;超声波振动;液相搅拌;流变铸造，导致枝晶的破碎或与铸型分离，在液相中形成大量结晶核心，达到细化晶粒的目的。 焊接和铸造过程中的气体何处？它们是如何产生的？焊接区内的气体焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂，高价氧化物及有机物的分解气体，母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分，空气中的气体、水分，保护气体及其杂质气体铸造过程中的气体熔炼过程，气体主要各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO 2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。 铸型中的气体主要是型砂中的水分。 浇注过程，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。 脱氧方式及特点 （1）先期脱氧熔焊过程中先期脱氧的特点是脱氧过程和脱氧产物与高温的液态金属不发生直接关系，脱氧产物直接参与造渣 （2）沉淀脱氧这种方法的优点是脱氧速度快，脱氧彻底。 但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。 （3）扩散脱氧脱氧产物留在熔渣中，液态金属不会因脱氧而造成夹杂。 缺点是扩散过程进行的缓慢，脱氧时间长。 （4）真空脱氧在一般真空处理条件下，碳只能起到部分脱氧的作用，尽管如此，用碳脱氧，脱氧产物不留在钢液中，所以对提高钢液质量有明显的效用。 熔渣脱硫的原理及影响因素 （1）熔渣脱硫的原理与扩散脱氧相似,。 根据它是利用FeS在熔渣中和金属液中的分配定律，通过在熔渣中脱S，达到对金属的脱S作用。 （2）影响因素a、熔渣的还原性和碱度。 在熔渣还原期中和熔渣的碱度高时都有利于脱硫。 b、粘度。 粘度小有利于脱硫。 c、温度。 脱硫反应是吸热反应，因此温度高有利于脱硫。 d、硫的活度。 硫的活度大，容易从金属液中析出，有利于脱硫。 改善HAZ组织性能的措施1）母材焊后选择合理的热处理方法（调质、淬火等）。 2）选择合适的板厚、接头形式及焊接方法等。 3）控制焊接线能量、冷却速度和加热速度。 焊接热影响区的脆化类型有几种？如何防止？ （1）粗晶脆化应采用适当提高焊接线能量和降低冷却速度的工艺措施。 （2）析出脆化控制加热速度和冷却速度，加入一些合金元素阻止碳化物，氮化物等的析出。 （3）组织脆化控制冷却速度，控制合金元素的含量，控制母材的含碳量 （4）HAZ的热应变时效脆化:焊接工艺上控制加热速度和最高加热温度以及焊接线能量。 析出性气体的特征、形成机理及主要防止措施。 液态金属在冷却凝固过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及逸出而产生的气孔称为析出性气孔。 这类气孔主要是氢气孔和氮气孔。 析出性气孔通常分布在铸件的整个断面或冒口、热节等温度较高的区域。 焊缝金属产生的析出性气孔多数出现在焊缝表面。 析出性气体的形成机理是结晶前沿，特别是枝晶间的气体溶质聚集区中，气体的含量将超过其饱和量，被枝晶封闭的液相内则具有更大的过饱和含量和析出压力，而液-固界面处气体的含量最高，并且存在其他溶质的偏析及非金属夹杂物，当枝晶间产生收缩时，该处极易析出气泡，且气泡很难排除，从而保留下来形成气孔。 防止析出性气体的措施 （1）消除气体2）采用合理的工艺 （3）对液态金属进行除气处理4）阻止液态金属内气体的析出焊缝中的气孔有哪几种类型？有何特征？析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔。 特征 （1）析出性气孔为液态金属冷却时因溶解度下降析出的气体，主要为氢气孔和氮气孔。 该气孔主要出现在焊缝表面 （2）侵入性气孔一般为水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、氢、氮和碳氢化合物。 其数量较少、体积较大、孔壁光滑、表面有氧化色。 （3）反应性气孔主要为H 2、CO和N2。 主要是由液态金属内部合金元素之间或与非金属夹杂物发生化学反应产生的蜂窝状气孔铸件典型宏观凝固组织是由哪几部分构成的，它们的形成机理如何由激冷晶区、柱状晶区和内部等轴晶区所组成。 表面激冷区当液态金属浇入温度较低的铸型中时，型壁附近熔体由于受到强烈的激冷作用，产生很大的过冷度而大量非均质生核。 这些晶核在过冷熔体中也以枝晶方式生长，由于其结晶潜热既可从型壁导出，也可向过冷熔体中散失，从而形成了无方向性的表面细等轴晶组织。 柱状晶区在结晶过程中由于模壁温度的升高，在结晶前沿形成适当的过冷度，使表面细晶粒区继续长大，又由于固-液界面处单向的散热条件，处在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，以表面细等轴晶凝固层某些晶粒为基底，呈枝晶状单向延伸生长，那些主干取向与热流方向相平行的枝晶优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长，在淘汰取向不利的晶体过程中，发展成柱状晶组