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材料成形基本原理上复习总结

第一章

1.液体与固体及气体比较的异同点

相同点

不同点

液体

具有自由表面;可压缩性很低

具有流动性,不能承受切应力;远程无序,近程有序

固体

不具有流动性,可承受切应力;远程有序

液体

完全占据容器空间并取得容器内腔形状;具有流动性

远程无序,近程有序;有自由表面;可压缩性很低

气体

完全无序;无自由表面;具有很高的压缩性

2.长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的,液体结构宏观上不具备平移、对称性。

有序是指相对于完全无序的气体,液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团

3.如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征?

答:

理想纯金属是不存在的,即使非常纯的实际金属中总存在着大量杂质原子。

实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇、空穴所组成,同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物,而且还表现出能量、结构及浓度三种起伏特征,其结构相当复杂。

能量起伏是指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也在随时间不停地变化,时高时低的现象。

结构起伏是指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断地分化组合,由于“能量起伏”,一部分金属原子(离子)从某个团簇中分化出去,同时又会有另一些原子组合到该团簇中,此起彼伏,不断发生着这样的涨落过程,似乎原子团簇本身在“游动”一样,团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。

浓度起伏是指在多组元液态金属中,由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别,结合力较强的原子容易聚集在一起,把别的原于排挤到别处,表现为游动原子团簇之间存在着成分差异,而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象。

4.总结温度、原子间距(或体积)、合金元素或微量元素对液体粘度η高低的影响。

答:

粘度η与温度T的关系受两方面(正比的线性及负的指数关系)所共同制约,但总的趋势随温度T而下降。

粘度随原子间距δ增大而降低,与

成反比。

合金组元或微量元素对合金液粘度的影响比较复杂。

通常,表面活性元素使液体粘度降低,非表面活性杂质的存在使粘度提高。

5.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。

答:

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。

但表面张力的影响因素不仅仅只是原子间结合力,与上述论点相反的例子大量存在。

6.表面张力与界面张力有何异同点?

界面张力与界面两侧(两相)质点间结合力的大小有何关系?

答:

界面张力与界面自由能的关系相当于表面张力与表面自由能的关系,即界面张力与界面自由能的大小和单位也都相同。

表面与界面的差别在于后者泛指两相之间的交界面,而前者特指液体或固体与气体之间的交界面,但更严格说,应该是指液体或固体与其蒸汽的界面。

广义上说,物体(液体或固体)与气相之间的界面能和界面张力为物体的表面能和表面张力。

当两个相共同组成一个界面时,其界面张力的大小与界面两侧(两相)质点间结合力的大小成反比,两相质点间结合力越大,界面能越小,界面张力就越小;两相间结合力小,界面张力就大。

相反,同一金属(或合金)液固之间,由于两者容易结合,界面张力就小。

7.液态金属的表面张力有哪些影响因素?

试总结它们的规律。

答:

液态金属的表面张力的影响因素有:

(1)原子间结合力

原子间结合力越大,表面内能越大,表面张力也就越大。

但表面张力的影响因素不仅仅只是原子间结合力,研究发现有些熔点高的物质,其表面张力却比熔点低的物质低。

此外,还发现金属的表面张力往往比非金属大几十倍,而比盐类大几倍。

这说明单靠原子间的结合力是不能解释一切问题的。

对于金属来说,还应当从它具有自由电子这一特性去考虑。

(2)温度

液态金属表面张力通常随温度升高而下降,因为原子间距随温度升高而增大。

(3)合金元素或微量杂质元素

合金元素或微量杂质元素对表面张力的影响,主要取决于原子间结合力的改变。

向系统中加入削弱原子间结合力的组元,会使表面张力减小,使表面内能降低,这样,将会使表面张力降低。

(4)溶质元素的自由电子数目

大凡自由电子数目多的溶质元素,由于其表面双电层的电荷密度大,从而造成对金属表面压力大,而使整个系统的表面张力增加。

化合物表面张力之所以较低,就是由于其自由电子较少的缘故。

8.试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别,并分析合金成分及结晶潜热对充型能力的影响规律。

答:

(1)液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件的能力,即液态金属充填铸型的能力,简称为液态金属充型能力。

液态金属本身的流动能力称为“流动性”,是液态金属的工艺性能之一。

液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力,同时又受外界条件,如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响,是各种因素的综合反映。

9、以图示及文字描述纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围很窄的合金停止流动机理。

并说明此类合金或纯金属流动性好的原因。

对于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围很窄的合金,其停止流动机理如右图所示。

在金属的过热量未散失尽以前为纯液态流动(图中a),为第Ⅰ区。

金属液继续流动,冷的前端在型壁上凝固结壳(图中b),而后的金

属液是在被加热了的管道中流动,冷却强度下降。

由于液流通过Ⅰ区终点时,尚具有一定的过热度,将已凝固的壳重新熔化,为第Ⅱ区。

所以,该区是先形成凝固壳,又被完全熔化。

第Ⅲ区是未被完全熔化而保留下来的一部分固相区,在该区的终点金属液耗尽了过热热量。

在第Ⅳ区里,液相和固相具有相同的温度---结晶温度。

由于在该区的起点处结晶开始较早,断面上结晶完毕也较早,往往在它附近发生堵塞(图中c)。

因为此类合金或纯金属在固定的凝固温度下,已凝固的固相层由表面逐步向内部推进,固相层内表面比较光滑,对液体的流动阻力小,直至如图所示的第Ⅳ区的截面完全凝固,合金才停止流动,这类合金液流动时间长,所以流动性好。

 

第二章

1.简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律

折算厚度(模数)ξ=V1/S1,τ=ξ2/K2,即金属凝固时间与凝固层厚度的平方成正比。

K为凝固系数,可由试验测定。

当凝固结束时,ξ为大平板厚度的一半。

2.铸件凝固方式的分类及影响因素

根据固、液相区的宽度,可将凝固过程分为逐层凝固方式与体积凝固方式(或糊状凝固方式)。

当固液相区很窄时称为逐层凝固方式,反之为体积凝固方式。

固液相区宽度介于两者之间的称为“中间凝固方式”。

影响因素:

合金的凝固温度区间和凝固时铸件中的温度梯度。

3.右图为200mm厚度的25#钢大平板铸件分别在金属型与砂型中的动态凝固曲线,根据图形说明两种情况下的:

(1)凝固方式;

(2)凝固时间;

(3)凝固过程中最宽的固液两相区;

(4)距铸件表面50mm处的起始凝固时刻及凝固结束用时;

(5)凝固组织差别;

(6)如果铸件两侧的铸型分别采用金属型与砂型,会出现什么情况?

解:

(1)凝固方式:

金属型---逐层凝固方式;砂型----体积凝固方式或中间凝固方式;

(2)凝固时间:

金属型---11min;砂型---47min;

(3)凝固过程中最宽的固液两相区:

近30min时刻,约80mm×2=160mm宽;

(4)距铸件表面50mm处的起始凝固时刻:

金属型---5min;砂型---17min;

至凝固结束用时:

金属型---7min;砂型---42min;

(5)凝固组织:

金属型---柱状晶;砂型---外层柱状晶,内部等轴晶;

(6)靠金属型一侧的凝固速度较快,最终凝固的对合面靠近砂型一侧。

第三章

1.均质形核与非均质形核

均质形核:

形核前母相液体中无外来固相质点,而从液相自身发生形核过程,所以也称自发形核。

非均质形核:

依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行形核过程,这种形核亦称为异质形核或非自发形核。

2.非均质形核与均质形核的比较

rhe*=

对某种晶体而言,VS、

均为定值,ΔG*∝ΔT-2,过冷度ΔT越小,形核功ΔG*越大,ΔT→0时,ΔG*→∞,这表明过冷度很小时难以形核,所以物质凝固形核必须要有一定过冷度。

非均质形核时的球缺的临界曲率半径与均质形核时的相同,但新生固相的球缺实际体积却比均质形核时的晶核体积小得多,所以,从本质上说,液体中晶胚附在适当的基底界面上形核,体积比均质临界晶核体积小得多时便可达到临界晶核半径。

由于通常情况下,接触角

远小于180o,所以,非均质形核功ΔG

远小于均质形核功ΔG

,非均质形核过冷度ΔT*比均质形核的要小得多。

综合上述几方面原因,所以异质形核比均质形核容易得多。

(2)影响异质形核的基本因素如下:

首先,非均质形核必须满足在液相中分布有一些杂质颗粒或铸型表面来提供形核基底。

其次,接触角

°,因为当

°时,

=ΔGho*,此时非均质形核不起作用。

影响异质形核的其它条件:

a.基底晶体与结晶相的晶格错配度的影响。

(aN—结晶相点阵间隔,aC—杂质点阵间隔)

错配度δ越小,共格情况越好,界面张力σSC越小,越容易进行非均质形核。

b.过冷度的影响。

过冷度越大,能促使非均匀形核的外来质点的种类和数量越多,非均匀形核能力越强。

3.Jackson因子

作为两类固-液界面结构的判据:

≤2时,晶体表面有一半空缺位置时自由能最低,此时的固-液界面(晶体表面)为粗糙界面;

>5时,此时的固-液界面(晶体表面)为光滑界面;

=2~5时,此时的固-液界面(晶体表面)常为多种方式的混合,Bi、Si、Sb等属于此类。

第四章

1.怎样理解溶质平衡分配系数K0的物理意义?

答:

(1)K0的物理意义如下:

平衡分配系数KO的物理意义

溶质平衡分配系数K0定义为:

特定温度T*下固相合金成分浓度C

与液相合金成分浓度C

达到平衡时的比值:

K0=

K0<1时,固相线、液相线构成的张角朝下,K0越小,固相线、液相线张开程度越大,开始结晶时与终了结晶时的固相成分差别越大,最终凝固组织的成分偏析越严重。

K0>1时,固相线、液相线构成的张角朝上,K0越大,固相线、液相线张开程度越大,开始结晶时与终了结晶时的固相成分差别越大,最终凝固组织的成分偏析越严重。

2.结晶过程中的溶质再分配:

是指在结晶过程中溶质在液、固两相重新分布的现象。

溶质再分配不仅由平衡分配系数K0决定,还受自身扩散性质的制约,液相中的对流强弱等因素也将影响溶质再分配。

当相图上的液相线和固相线皆为直线时K0为一常数,证明如下:

如上题图所示:

液相线及固相线为直线,假设其斜率分别为mL及mS,虽然C

、C

随温度变化有不同值,但

=

=常数,

此时,K0与温度及浓度无关,所以,当液相线和固相线为直线时,不同温度和浓度下K0为定值。

3.试写出“固相无扩散,液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据,并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。

“固相无扩散,液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据:

下列条件有助于形成“成分过冷”:

(1)液相中温度梯度GL小,即温度场不陡。

(2)晶体生长速度快(R大)。

(3)液相线斜率mL大。

(4)原始成分浓度C0高。

(5)液相中溶质扩散系数DL低。

(6)K0<1时,K0小;K0>1时,K0大。

4.写出成分过冷判别式(在“固相无扩散,液相为有限扩散”条件下),讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响,并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。

答:

成分过冷判别式为:

(1)随着C0增加,成分过冷程度增加;

(2)随着R增加,成分过冷程度增加;

(3)随着GL减小,成分过冷程度增加;

如图所示,当C0一定时,GL减小,或R增加,晶体形貌由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶;而当GL、R一定时,随C0的增加晶体形貌也同样由平面晶依次发展为胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶。

5.“成分过冷”对单相固溶体组织形貌的影响:

随着“成分过冷”程度的增大,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)。

6.“成分过冷”对共晶凝固组织形貌的影响:

1)共晶成分的合金,在冷速较快时,不一定能得到100%的共晶组织,而是得到亚共晶或过共晶组织,甚至完全得不到共晶组织;

2)有些非共晶成分的合金在冷速较快时反而得到100%的共晶组织;

3)有些非共晶成分的合金,在一定的冷速下,既不出现100%的共晶组织,也不出现初晶+共晶的情况,而是出现“离异共晶”。

7.四种方式凝固过程中溶质再分配条件下固相成分的分布曲线:

 

 

8.外生生长:

晶体自型壁生核,然后由外向内单向延伸的生长方式,称为“外生生长”。

平面生长、胞状生长和柱状树枝晶生长都属于外生生长。

内生生长:

等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式则称为“内生生长”。

如果“成分过冷”在远离界面处大于异质形核所需过冷度(ΔT异),就会在内部熔体中产生新的晶核,造成“内生生长”,使得自由树枝晶在固-液界面前方的熔体中出现。

外生生长向内生生长的转变的前提是:

成分过冷区的进一步加大。

决定因素:

外生生长向内生生长的转变是由成分过冷的大小和外来质点非均质生核的能力这两个因素所决定的。

大的成分过冷和强生核能力的外来质点都有利于内生生长并促进内部等轴晶的形成。

9.共晶凝固过程中的共生生长与离异生长:

共生生长-是指在共晶合金结晶时,后析出的相依附于领先相表面而析出,进而形成相互交叠的双相晶核且具有共同的生长界面,依靠溶质原子在界面前沿两相间的横向扩散,互相不断地为相邻的另一相提供生长所需的组元,彼此偶合的共同向前生长。

离异生长-两相的析出在时间上和空间上都是彼此分离的,因而形成的组织没有共生共晶的特征。

这种非共生生长的共晶结晶方式称为离异生长,所形成的组织称离异共晶。

10.解释共晶共生区的概念及其意义

对应相图上发生共生共晶生长的区域称为共晶共生区。

(见课本详解)

第五章

1.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?

答:

铸件的宏观组织通常由激冷晶区、柱状晶区和内部等轴晶区所组成。

表面激冷区的形成:

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。

柱状晶区的形成:

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(也可能直接从型壁处长出),又由于固-液界面处单向的散热条件(垂直于界面方向),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,发展成柱状晶组织。

内部等轴晶的形成:

内部等轴晶区的形成是由于熔体内部晶核自由生长的结果。

随着柱状晶的发展,熔体温度降到足够低,再加之金属中杂质等因素的作用,满足了形核时的过冷度要求,于是在整个液体中开始形核。

同时由于散热失去了方向性,晶体在各个方向上的长大速度是相等的,因此长成了等轴晶。

2.试分析影响铸件宏观凝固组织的因素,列举获得细等轴晶的常用方法。

答:

铸件的三个晶区的形成是相互联系相互制约的,稳定凝固壳层的形成决定着表面细晶区向柱状晶区的过度,而阻止柱状晶区的进一步发展的关键则是中心等轴晶区的形成,因此凡能强化熔体独立生核,促进晶粒游离,以及有助于游离晶的残存与增殖的各种因素都将抑制柱状晶区的形成和发展,从而扩大等轴晶区的范围,并细化等轴晶组织。

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。

3.熔池结晶的特点:

联生结晶-熔池边界未熔母材晶粒表面,非自发形核就依附在这个表面,在较小的过冷度下以柱状晶的形态向焊缝中心生长,称为联生结晶(也称外延生长)。

择优生长-那些主干取向与热流方向平行的枝晶,较之取向不利的相邻枝晶生长得更为迅速。

它们优先向内伸展并抑制相邻枝晶的生长。

在逐渐淘汰趋向不利的晶体过程中发展成柱状晶组织。

这种互相竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。

第七章

1.哪些因素影响气体在金属中的溶解度,其影响因素如何?

答:

气体在金属中的溶解度与压力,温度,合金成分等因素有关:

(1)当温度一定时,双原子的溶解度与其分压的平方根成正比

(2)当压力一定时,溶解度与温度的关系决定于溶解反应类型,气体溶解过程为吸热反应时,△H为正值,溶解度随温度的升高而增加;金属吸收气体为放热反应时,△H为负值,溶解度随温度的上升而降低。

(3)合金成分对溶解度的影响:

液态金属中加入能提高气体含量的合金元素,可提高气体的溶解度;若加入的合金元素能与气体形成稳定的化合物(即氮、氢、氧化合物),则可降低气体的溶解度。

此外,合金元素还能改变金属表面膜的性质及金属蒸气压,从而影响气体的溶解度。

(4)电流极性的影响:

直流正接时,熔滴处于阴极,阳离子将向熔滴表面运动,由于熔滴温度高,比表面积大,故熔滴中将溶解大量的氢或氮;直流反接时,阳离子仍向阴极运动,但此时阴极已是温度较低的溶池,故氢或氮的溶解量要少。

(5)焊接区气氛性质的影响:

气体分子或原子受激后溶解速度加快;电弧气氛中的阳离子N+或H+可直接在阴极溶解;在氧化性电弧气氛中形成的NO,遇到温度较低的液态金属时可分解为N和O,而N能迅速溶入金属。

2.CO2、H2O和空气在高温下对金属的氧化性哪个大?

答:

在液态铁存在的温度,空气对金属的氧化性是最大的,而H2O气的氧化性比CO2小。

第八章

1.本章介绍了熔渣的哪些物理性能?

这些性能与熔渣的组成或碱度有什么联系?

答:

1)主要介绍了熔渣的凝固温度和密度,熔渣的粘度,熔渣的表面张力及界面张力及性能。

熔渣的凝固温度和密度主要取决于熔渣的成分,以一定比例构成的复合渣可使凝固温度大大降低,一般保持熔渣熔点低于金属熔点100~200摄氏度,熔渣的粘度与它的化学成分有关,含SiO2多的渣粘度大,含TiO2多的熔渣粘度小,熔渣表面张力主要取决与熔渣组元间化学键键能,酸性渣一般为共价键,表面张力小,碱性渣多为离子键,表面张力大,碱度大,表面张力大。

2.为什么Feo在碱性渣中活度系数比在酸性渣中大?

这是否说明碱性渣的氧化性高于酸性渣?

为什么?

答:

1)渣中SiO2、TiO2等酸性氧化物较少,Feo大部分以自由态存在,即Feo在渣中活度系数比在酸性渣中大。

2)但这并不能说明碱性渣的氧化性大于酸性渣

3)虽然碱性渣中FeO的活度系数大,但碱性渣中FEO的含量并不高,因此碱性渣对液态金属的氧话性比酸性渣小

3.采用碱性焊条施焊时,为什么要求严格清理去焊件坡口表面的铁锈和氧化皮,而用酸性焊条施焊或CO2焊时对焊前清理的要求相对较低?

答:

这种现象可以用熔渣的分子理论来解释。

碱性渣中SiO2、TiO2等酸性氧化物较少,FeO大部分以自由状态存在,即FeO在渣中的活度系数大,因而容易向金属中扩散,使液态金属中增氧。

所以在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质,并要求焊接时严格清除在焊件表面上的氧化皮和铁锈,否则将使焊缝增氧并可能产生气孔等的缺陷。

而在酸性渣中,SiO2、TiO2等的酸性氧化物较多,它们能与FeO形成复杂的化合物(如FeO、SiO2),使自由的FeO减少,故在熔渣中FeO含量相同的情况下,扩散到金属中的氧较少,CO2焊采用Mn,Si沉淀脱氧,CO2焊脱氢能力强,所以用酸性焊条施焊或CO2焊时对焊前清理的要求相对较低。

4、熔渣的碱度-是熔渣中的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值(分子理论)或液态熔渣中自由氧离子的浓度(或氧离子的活度)(离子理论)。

5、长渣和短渣-熔渣的粘度随温度增高而急剧下降(快速)变化的渣称之为短渣;反之为长渣。

熔渣的氧化和还原能力-是指熔渣向液态金属中传入氧(或从液态金属中导出氧)的能力。

第九章

1、何谓沉淀脱氧?

试述生产中常用的几种沉淀脱氧反应。

答:

(1)沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用,使其转化为不溶于液态金属的氧化物,并析出转入熔渣的一种脱氧方式。

(2)生产中几种常用的沉淀脱氧反应:

a锰的脱氧反应,[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)

b硅的脱氧反应,[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2)

c硅锰联合脱氧反应。

2、综合分析熔渣的碱度对脱氧、脱磷、脱硫的影响。

脱氧:

在熔渣脱氧时,碱度高不利于脱氧,但在用硅沉淀脱氧时,碱度高可以提高硅的脱氧效果。

脱硫:

熔渣的还原性和碱度渣中氧化钙的浓度高和氧化亚铁的浓度低都有利于反应的行因此,在还原期中脱硫是有利的。

熔渣碱度高也有利于脱硫。

脱磷:

脱磷的有利条件是高碱度和强氧化性的、粘度小的熔渣,较大的渣量和较低的温度。

3、扩散脱氧-是在液态金属与熔渣界面上进行的,利用(FeO)与[FeO]能够互相转移,趋于平衡时符合分配定律的机理进行脱氧。

气体的溶解度—在一定温度和压力条件下,气体溶入金属的饱和浓度。

影响溶解度的主要因素是温度及压力、气体的种类和合金的成分。

(熔渣脱氧与之相似)

第十章

1、焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响?

怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ的组织性能?

答:

(1)对组织的影响:

A不易淬火钢的热影响区组织:

在一般的熔焊条件下,不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特征,可分为以下四个区

1)熔合区:

焊缝与母材之间的过渡区域。

范围很窄,常常只有几个晶粒,具有明显的化学成分不均匀性。

2)过热区(粗晶区):

加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度(约为1100℃左右)范围内的区域叫过热区。

由于金属处于过热的状态,奥氏体晶粒发生严重的粗化,冷却后得到粗大的组织,并极易出现脆性的魏氏组织。

3)相变重结晶区(正火区或细晶区):

该区的母材金属被加热到AC3至1100℃左右温度范围,其中铁素体和珠光体将发生重结晶,全部转变为奥氏体。

形成的奥氏体晶粒尺寸小于原铁素体和珠光体,然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体,相当于热处理时的正火组织,故亦称正火区。

4)不完全重结晶区:

焊接时处于AC1~AC3之间范围内的热影响区属于不完全重结晶区。

因为处于AC1~AC3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程,成为晶粒细小的铁素体和珠光体,而另一部分是始终未能溶入奥氏体的剩余铁素体,由于未经重结晶仍保留粗大晶粒。

B易淬火钢的热影

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