河北工程大學(xué)材料成型理論基礎(chǔ)試題A_第1頁
河北工程大學(xué)材料成型理論基礎(chǔ)試題A_第2頁
河北工程大學(xué)材料成型理論基礎(chǔ)試題A_第3頁
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…………密…………封…………線…………內(nèi)…………請…………不…………要…………答…………題………河北工程大學(xué)2009~2010學(xué)年第2學(xué)期期末考試試卷 (A)卷題號—一二三四五.六七八九十總分評分評卷教師一、填空題(每空1分,共30分)1?液體原子的分布特征為長程無序、短程有序,即液態(tài)金屬原子團的結(jié)構(gòu)更類似于固態(tài)金屬。鑄件的凝固方式可以分為逐層凝固、體積凝固和中間凝固三種不同形式。金屬結(jié)晶形核時,系統(tǒng)自由能變化△G由兩部分組成,其中相變驅(qū)動力為體積自由能的降低,相變阻力為表面能的升高。鑄件宏觀凝固組織一般包括表層細晶粒區(qū)、中間柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)三個不同形態(tài)的晶區(qū)。對于氣體在金屬中溶解為吸熱反應(yīng)的,氣體的溶解度隨該氣體分壓的增高而壇丄。氫在合金液中溶解度隨焊接氣氛氧化性的增強而降低。熔渣對于焊接、合金熔煉過程起的積極作用有:機械保護作用、冶金處理作用和改善成形工藝性能作用。在一個由金屬、金屬氧化物、和氧化性氣體組成的體系中,若金屬氧化物的分解壓為P0,氧的實際分2壓為叫}。則,當理宓時,金屬被氧化,當理U辱時,金屬被還原。通常,人們根據(jù)變形中金屬流動的特點把塑性成形工藝分為兩大類:體積成形 和板料成形。金屬熱塑性變形機理主要有: 晶內(nèi)滑移, 晶內(nèi)孿生,晶界滑移 ,擴散蠕變。塑性加工可以按照加工溫度分成熱加工和冷加工。熱加工是指在再結(jié)晶溫度以上進行的塑性加工。根據(jù)超塑性變形的特點,超塑性可分為細晶超塑性和相變超塑性兩大類。12?應(yīng)變張量存在三個應(yīng)變張量不變量、打、13,且對于塑性變形,由體積不變條件,£=丄殘余應(yīng)力分為三類:第一類殘余應(yīng)力存在于變形體各區(qū)域之間;第二類殘余應(yīng)力存在于各晶粒之間;第三類殘余應(yīng)力存在于晶粒內(nèi)部。根據(jù)塑性成形中坯料與工具表面之間的潤滑狀態(tài)的不同,摩擦可分為三類,即干摩擦 、邊界摩擦和流體摩擦 ,由此還可以派生出混合型摩擦。在主應(yīng)力空間中,通過坐標原點,并垂直于等傾線ON的平面稱為n平面。其方程為_=0T 2 316?塑性成形過程中的摩擦是非常復(fù)雜的,目前關(guān)于摩擦機理(即摩擦產(chǎn)生的原因)有三種學(xué)說。即:表面凹凸學(xué)說 、分子吸附學(xué)說 、粘附理論。17?金屬粉末冶金的基本工藝過程的三大工序為:金屬粉末的生產(chǎn)、粉末的成形、燒結(jié)。二、判斷題(對的打錯的打X,每題2分,共10分)物質(zhì)界面張力的大小與界面兩側(cè)質(zhì)點間結(jié)合力大小成正比,與其內(nèi)部質(zhì)點間結(jié)合力大小成反比(X)。在熔渣中含F(xiàn)eO相同的情況下,堿性渣比酸性渣對鋼液的氧化性更強,所以實際焊接鋼時,堿性焊條的焊縫含氧量比酸性焊條的高(X)。由于成分過冷的存在,使得固液界面前沿實際結(jié)晶的過冷度增大(X)。由于物體變形后仍然是連續(xù)的,因此,在三維空間內(nèi),三個切應(yīng)變分量一經(jīng)確定,線應(yīng)變分量也就確定。V)5?在真實應(yīng)力一應(yīng)變曲線上,過失穩(wěn)點所作的切線與橫坐標軸的交點到失穩(wěn)點橫坐標的距離為1。3三問答題(每題6分,共42分)為什么均質(zhì)生核和非均質(zhì)生核的臨界晶核半徑相同,而臨界生核功不同?答:臨界晶核半徑的含義:當晶核達到此半徑時,如液相原子向此堆砌生長,造成的表面能的增加比體積自由能的下降小,即自由能下降,此時,晶體生長是穩(wěn)定的,所以晶核能逐漸長大。(2分)如是均質(zhì)生核,臨界晶核是近似球形,其所包含的原子數(shù)較多,所需要的能量起伏較大,即生核功較大(2分);如是非均質(zhì)生核,臨界晶核的大小與潤濕角有關(guān),同樣的晶核半徑時,當晶體與襯底的潤濕角越小,晶核所包含的原子個數(shù)越少,因此所需的形核功越小。(2分)所以,雖然均質(zhì)生核和非均質(zhì)生核的臨界晶核半徑相同,而臨界生核功不同。某二元合金相圖如圖所示。合金液成分為W=40%,置于長瓷舟中并從左端開始凝固。溫度梯度大到足以使固液界面保持平面生長,假設(shè)固相無擴散,液相均勻混合。試求:a相與液相之間的平衡分配系數(shù)k;凝固后共晶體的數(shù)量占試棒長度的百分之幾?畫出凝固后的試棒中溶質(zhì)B的濃度沿試棒長度的分布曲線,并注明各特征成分及其位置。0C60E②共晶體所占的百分數(shù)應(yīng)該是,在共晶溫度時所剩余的液相,此時應(yīng)利用夏爾公式C*=Cfk0-1(1分)L0LC*=60%,C-40% 60%=40%Xf0.5-1 f=44.4%(1分)L0LL所以,共晶體占試棒長度的44.4%③(2分)請寫出煉鋼時擴散脫氧和沉淀脫氧的表達式,并簡述熔渣堿度對脫氧效果的影響。答:(1)擴散脫氧:[Fe0]f(Fe0),熔渣堿度提高,不利于擴散脫氧;(2分)(2)沉淀脫氧:[M]+[Fe0]f(M0)+[Fe]Mn脫氧時:[Mn]+[Fe0]f(Mn0)+[Fe],熔渣堿度提高,不利于脫氧;(2分)Si脫氧時:[Si]+2[FeO]f(SiO)+2[Fe],熔渣堿度提高,有利脫氧。(2分)2低碳鋼焊接熱影響區(qū)由哪幾部分構(gòu)成?分別敘述各區(qū)域的組織與性能特點。答:

…………密…………封…………線…………內(nèi)…………請…………不…………要…………答…………題………1) 熔合區(qū)焊縫與母材之間的過渡區(qū)域,介于液相線和固相線之間,具有明顯的化學(xué)成分不均勻性,從而引起組織、性能上的不均勻性,性能較差。2)過熱區(qū)(粗晶區(qū))溫度介于固相線到1100°C左右,處于過熱的狀態(tài),冷卻后組織粗大,塑性、韌性較差。3) 相變重結(jié)晶區(qū)(正火區(qū)或細晶區(qū))溫度介于1100C-A,在空氣中冷卻就會得到均勻而細小的珠光體和鐵素體,相當于熱處理時的正火組織,C3組織細密,塑性和韌性較好,是熱影響區(qū)中組織性能最佳的區(qū)段。4) 不完全重結(jié)晶區(qū)溫度介于A?A之間,只有一部分組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程,成為晶粒細小的鐵素體和珠光體,而另一C1C3部分未經(jīng)重結(jié)晶仍保留粗大晶粒。所以晶粒大小不一,組織不均勻,力學(xué)性能也不均勻。5?試根據(jù)Mises屈服準則判別下面兩個應(yīng)力狀態(tài)使材料處于彈性狀態(tài)還是處于塑性狀態(tài)。_-0.5g0 0 _-0.8g 0 0SSg=0 -5g 0(MPa),g=3 -0.8g 0ijaSijbS0 0 -4g0 0 -0.2gSS(MPa)。答:根據(jù)Mises屈服準則:G-G)2+G-G)2+G-G)2=2G2答:根據(jù)Mises屈服準則:1 2 2 3 3 1 S,該狀態(tài)不存在;(1)(-0.5 +5)2g2 +(-5+ 4)2g2 +(-4 +0.5)2g2 =33.5g2 >2a2,該狀態(tài)不存在;SSSSS(2)(-0.8 +0.8)2g2 +(-0.8+0.2)2g2 +(-0.2 +0.5)2g2 =0.72g2 <2g2,處于彈性狀態(tài)。SSSSS主應(yīng)力簡圖有哪幾種,分別畫出。答:九種主應(yīng)力圖如下所示應(yīng)力偏張量和應(yīng)力球張量的物理意義什么?答:應(yīng)力偏張量只使物體產(chǎn)生形狀變化,而不能產(chǎn)生體積變化。材料的塑性變形是由應(yīng)力偏張量引起的應(yīng)力球張量不能使物體產(chǎn)生形狀變化,而只能產(chǎn)生體積變化,即不能使物體產(chǎn)生塑性變形。四、計算題(2題,共18分)1?一圓柱體,側(cè)面作用有均布壓應(yīng)力中,試用主應(yīng)力法求鐓粗力F和單位流動壓力p(見圖)。(共1吩)

學(xué)院:機電學(xué)院 專業(yè)班級:材料成型071,2學(xué)院:機電學(xué)院 專業(yè)班級:材料成型071,2班學(xué)號: 姓名: 限小)。試求應(yīng)變增量的其余分量。(共8分)解:由levy-mises方程可知0.13de-丄(0.13de-丄(z2y+z),得z-50-丄(-150-350)2由此可解得,竺=2丄3z200所以其余分量為:dede0.1dede0.1200—150-丄(-50—350)=0.0253;2dede=ri( )z——\z+z

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