材料成型力学原理部分第十四章金属塑性变形的物理基础
1、塑形成形：利用金属的塑性，使金属在外力作用下成形的一种加工方法，亦称金属塑性加工或金属压力加工。
2、金属塑性成形的优点：生产效率高、材料利用率高、组织性能亦改变、尺寸精度高。
3、塑性成形工艺：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲裁、成型
4、金属冷塑形变形的形式：1、晶变形：滑移和孪生2、晶间变形：晶粒间发生相互滑动和转动
5、加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升，为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。（指应变对时间的变化率）
6、热塑性变形时金属组织和性能的变化1、改善晶粒组织2、锻合部缺陷3、破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析
7、织构的理解：多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构。
8、细化晶粒：1、晶粒越细小，利于变形方向的晶粒越多2、滑移从晶粒发生止于晶界处，晶界越多变形抗力越大
9、热塑性变形机理：晶滑移、晶界滑移和扩散蠕变
10、塑性：不可逆变形，表征金属的形变能力
11、塑性指标：金属在破坏前产生的最大变形程度
12、影响塑性的因素：1、化学成分和合金成分对金属塑性的影响2、组织状态对金属塑性的影响3、变形温度4、应变速率5、应力状态
13、单位流动压力P：接触面上平均单位面积上的变形力
14、碳和杂质元素的影响碳：其含量越高，塑性越差；磷：冷脆；硫：热脆性；氧：热脆性；氮：时效脆性、蓝脆、气孔；氢：氢脆、白点、气孔和冷裂纹等
15、合金元素的影响：塑性降低硬度升高
16、金属组织的影响（1）晶格类型（2）晶粒度（3）相组成(4)铸造组织
17、变形温度对金属塑性的影响：对大多少金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。但是这种增加并不是线性的，在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。（蓝脆区和热脆区）
18、变形抗力：指金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力一般用接触面上平均单位面积变形力来表示，又称单位面积上的流动压力
19、质点的应力状态：变形体某点任意截面上应力的大小和方向
20、对变形抗力的影响因素：①化学成分：纯金属和合金②组织结构：组织状态、晶粒大小和相变③变形温度④变形程度：加工硬化⑤变形速度⑥应力状态
21、金属的超塑性：细晶超塑性、相变超塑性
第十五章应力分析
1、研究塑性力学时的四个假设：①连续性假设：变形体不存在气孔等缺陷②匀质性假设:质点的组织、化学成分等相同③各向同性假设④体积不变假设
2、质点：有质量但不存在体积或形状的点
3、力：在外力作用下，物体各质点之间就会产生相互作用的力。
4、应力：单位面积上的力-----求法
5、点的应力状态：指变形体一点任意方位微小面积截面上所承受的应力状况，即应力的大小和方向（名词解释）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
z
zy
zx
yz
y
yx
xz
xy
x
σ
τ
τ
τ
σ
τ
τ
τ
σ
作用在x面上
作用在y面上
作用在z面上
作用方向为z
作用方向为y
作用方向为x
6、（名词解释）主平面：τ=0的微分面叫做主平面
7、（名词解释）主应力：主平面上作用的正应力即为主应力
8、（名词解释）应力主方向：主平面上的法线方向则称为应力主方向或应力主轴（主应力方向）
9、应力状态特征方程：0
3
2
2
1
3=
-
-
-J
J
Jσ
σ
σ
10、应力量不变量：、
、
11、斜微分面上的正应力和切应力：2
3
2
2
2
1
n
m
lσ
σ
σ
σ+
+
=
、
2
2
3
2
2
2
1
2
2
3
2
2
2
2
2
1
2)
(n
m
l
n
m
lσ
σ
σ
σ
σ
σ
τ+
+
-
+
+
=
、
2
2
3
2
2
2
2
2
1
2n
m
l
Sσ
σ
σ+
+
=
12、判断：主切应力面上的正应力是存在的Y；主平面上没有切应力Y。
13、主切应力平面：使切应力数值达到极大值的平面，其上所作用的切应力称为主切应力。（在主轴空间中，垂直一个主平面而与另两个主平面交角为45°的平面就是主切应力平面。）
14、主剪应力和最大剪应力：剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪应力。取应力主轴为坐标轴，则任意斜切面上的剪应力可求得：
2
2
3
2
2
2
1
2
2
3
2
2
2
2
2
1
2)
(n
m
l
n
m
lσ
σ
σ
σ
σ
σ
τ+
+
-
+
+
=
、23
2
2
2
1
n
m
lσ
σ
σ
σ+
+
=、223
2
2
2
2
2
1
2n
m
l
Sσ
σ
σ+
+
=
15、当时，是球应力状态，此时主剪应力为零，只有正应力，表明球应力状态下只有正应力作用。
16、主剪应力中绝对值最大的一个，也就是一点所有方向切面上剪应力的最大值，叫做最大剪应力,以τmax表示。如设σ1>σ2>σ3，则τmax=±(σ1-σ3)/2 应注意到，每对主剪应力平面上的正应力都是相等的。
17、应力量=应力偏量（形状）+应力球量（体积）：
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=
zz
yz
xz
zy
yy
xy
zx
yx
xx
ij
σ
τ
τ
τ
σ
τ
τ
τ
σ
σ
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
-
-
-
=
m
m
m
m
zz
yz
xz
zy
m
yy
xy
zx
yx
m
xx
σ
σ
σ
σ
σ
τ
τ
τ
σ
σ
τ
τ
τ
σ
σ
18、应力量、应力偏量、应力球量：、
、
（P309）
19、以受力物体任意点的应力主轴为坐标轴，在无限靠近该点作等倾斜的微分面上，其法线与三个主轴的夹角都相等； 20、等倾面：若斜截面的法线方向与三个坐标轴的夹角相等，则该面称为等倾面
21、八面体：在空间八个象限中，由8个这样的等倾面组成一个正八面体 22、
2
13232221)()()(σσσσσσ-+-+-
23、等效应力：将八面体剪应力取绝对值，并乘以系数2
3也称广义应力或应力强度。
24、
[]
2
132322218)()()(21
23σσσσσστσ-+-+-==
25、简答：等效应力的特点：1、等效应力是一个不变量2、
等效应力不能在特定为分平面上表示出来3、等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏量的综合应用
26、填空：求应力的三种方法：矩阵法、微元体法、应力莫尔圆法
27、应力平衡微分方程：无限接近的两个微分面上（近似平行）的应力增量是存在的
28、应力莫尔圆：应力状态的几何表示法，
29、P312切应力的正、负规定：在作应力莫尔圆时，顺时针方向作用于单元体上切应力为正，反之为负。 30、平面应力状态概念： 31、计算P313--15-1及P308
第十六章 应变分析
1、应变：是表示变形大小的物理量应变是由位移引起的
2、小变形：与本身几何尺寸相比是非常小的量，通常情况下之数量级不超过（10-3-10-2）的弹塑性变形
3、平面应力状态：平面问题和轴对称问题P327
4、大变形：应变增量、应变速率等
5、单元体的变形可分为两种形式：正应变：一种是线元长度的相对变化率
6、剪应变：一种是相交两线元的夹角在变形前后的变化
7、质点的应变状态：变形体某点任意截面上应变的大小和方向
8、主应变：通过一点，存在三个相互垂直的应变主方向（主轴），在主方向上的线元没有角度偏转，只有正应变，该正应变就叫主应变
9、一般以ε1 、 ε2 、 ε3 表示。如取应变主轴为坐标轴，
则应变量就简记为：
????
?
?????=32
10
00000
εεεεij 主应变可由应变量的特
征方程求得：
032213=---I I I εεε
10、主剪应变：与应变主方向成450
11、P319有个计算—广义应变或应变强度：将八面体剪应变γ8乘以系数2，所得之参量叫做等效应变，也称广义应变或应变强度。
22、小应变几何方程（要有思路）P320
z w y
v
x u z y x ??=??=
??=
εεε
??
?????????+??==??+??==??+??==)(21)(21)(21z u x w y w z v x v y u xz
zx zy yz yx xy γγγγγγ 用角标符号可简记为：
????
??
????+??=i j j i ij x u x u 21ε
12、全量应变：单元体在某一变形过程或变形过程的某个阶段终了时的变形大小
13、应变增量：变形过程中某一极短阶段的无限小应变。（以
物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基础
上发生的无限小应变就是应变增量。）
14、平面变形问题P327（Z 轴上没有应力分量）
第十七章 屈服准则
1、连续：材料中没有空隙裂缝； 均质：各质点性能相同；
各向同性：材料在各个方向的性能都一样； 各向异性： 材料在各个方向的性能不同； 理想弹性材料：弹性变形时应力与应变完全成线性关系的材料。
2、理想塑性材料：塑性变形时不产生硬化的材料； 硬化材料：在塑性变形时要产生硬化的材料； 弹塑性材料：需考虑塑性变形之前弹性变形 理想弹塑性材料：考虑弹变忽略硬化 弹塑性硬化材料：考虑弹变和硬化的材料
刚塑性材料： 在塑性变形之前，材料象刚体一样不产生弹性变形.
理想刚塑性材料：忽略弹变和加工硬化 刚塑性硬化材料：不考虑弹变、考虑硬化
3、（必考）P340屈服准则（重）：定义：只有当各应力分量与材料性能之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态，这种关系就叫屈服准则，也称塑性条件或塑性方程。
4、表达式：屈服准则的数学表达式是应力分量的函数，f(σ
ij )=C
5、质点：各向同性的理想塑性材料
6、Tresca 屈服准则（最大剪应力不变条件）表述如下：当材料（质点）中的最大剪应力达到某一定值时，材料就屈服。Tresca 屈服准则表达式：| σ1 – σ3 |= C=σs 或| σ1 – σ3 |=2K 在事先不知道主应力的大小顺序时，Tresca 屈服准
则的普通表达式应为：
??
??
?≤-≤-≤-S S S σσσσσσσσσ133221
7、Mises 屈服准则表述为:①当应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的定值时，材料就屈服；②当应力偏量的第二不变量J2’达到某定值时，材料就会屈服。③材料处于塑性状态时，等效应力始终是一不变的定值。 23、Mises 屈服准则的表达式为：
()()()[]
s σσσσσσσσ=-+-+-=
21323222121
或
8、屈服表面： 在σ1 σ2 σ3坐标系中，屈服准则都是空间曲面叫做屈服表面。
9、屈服轨迹：把屈服准则表示在各种平面坐标系中，则它们都是封闭曲线，叫做屈服轨迹。 10、计算P342重、
11、（重点判断）两准则有何区别？1物理意义不同2、数学表达式不同3、几何意义不同
12、（重点）在什么状态下两准则相同？什么状态下差别最大？1、单向应力状态，两个准则一致2、两个主应力、大小相等，方向一致，两个准则一致3、在平面应力状态下，两个准则区别最大
13、π平面上的屈服轨迹：定义：在主应力空间中，通过原点并垂直于等倾线ON 的平面叫做 π平面，它的方程是：σ1 +σ2+σ3=0
15、P344（重点）两个屈服准则的统一表达式：
()()
2
2)
()
()(313
12312132σσσσσσσσσσσ
σμ-+-----=
=
通式：
S
βσσσ=-31、155.1~11
==ββ密席斯准则：
屈雷斯加准则： 计算：P342
第十八章 材料本构关系P349~352
1、本构关系：应力应变之间的关系
2、（考试简答题）弹性应力应变关系有如下特点：1） 应力与应变成线性关系。2） 弹性变形是可逆的，应力应变关系是单值对应的。3） 弹性变形时，应力球量使物体产生体积变化5.0<ν，泊松比。4）应力主轴与应变主轴重合。
3、塑性应力与应变关系有如下特点：1） 应力与应变之间的关系是非线性的。2） 塑性变形是不可逆的，应力应变关系不是单值对应的，与应变历史有关。3） 塑性变形时可认为体积不变，即应变球量为零，泊松比5.0<ν 。4）全量应变主轴与应力主轴不一定重合。
4、 增量理论又称流动理论，是描述材料处于塑性状态时，应力与应变增量或应变速率之间关系的理论，它是针对加载过程的每一瞬间的应力状态所确定的该瞬间的应变增量。
5、P354计算：
第十九章 金属流动方向——最小阻力定律
1、容：当变形体质点有可能沿着不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。
2、影响金属塑形变形和流动的因素：1、摩擦2、工具形状
3、金属各部分间的关系：局部变形
4、金属本身性质的不均匀 3、摩擦的分类:干摩擦、边界摩擦、流体摩擦
4、残余应力：引起附加应力的外因去除后，在物体仍残存的应力。
5、不均匀变形：相对于均匀变形而言，塑性变形时，由于金属本身的性质不均匀，摩擦和工具形状的影响，以及不同变形区之间的相互制约。
6、附加应力：由于变形体各部分之间的不均匀变形受到整体性的限制，在各部分之间必将产生相互平行的应力。
7、主应力法分析问题的基本过程：1、沿模具作用力的方向选取坐标系2、取单元体并受力分析3、沿某个坐标方向写出平衡微分方程4、引入塑性条件和摩擦条件5、由边界条件确定积分常数，最后得到问题的解
6、P362塑性成型时的计算（掌握）
①库仑摩擦条件：当两个接触表面有相对滑动，且接触面上的粘合现象可以不考虑时，单位面积上的摩擦力与接触面上的正应力成正比时：N
μστ=；τ是接触面上的摩擦切应力，
N σ接触面的正应力，μ摩擦系数；用来分析金属的冷变形，
如板料冲压、冷挤压等
②最大摩擦力条件：当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状态时，单位摩擦力（τ）等于变形金属流动时的临界切应力k ，即：Y 2
K β
τ==;
K 最大切应力，Y 为屈服应力；
适用于热塑性成形。
③摩擦力不变条件：常数摩擦条件认为接触面间的摩擦力，与被加工金属的剪切屈服强度K 成正比，即mK =τ
，m
为摩擦因子；适用于用上限法或有限元法分析塑性变形过程、变形量大的镦粗和模锻等。
第二十章 滑移线的基本概念（计算题）
1、滑移线：塑性变形体各点最大剪应力的轨迹。
2、滑移线网：由于最大剪应力成对正交，因此滑移线在变形体成两族互相正交的线网，α线和β 线。
3、滑移线场：由滑移线网所覆盖的区域
4、滑移线法：适用于理想刚塑性材料的平面变形问题
5、（重点）沿线特性：沿同一条滑移线平均应力的变化与滑移线转过的角度成正比
ab mb ma 2K -ωσσ±=；沿α
线为+2K ，沿β线为-2K 。均匀应力场对应直线场。
6、Hencky 方程：
7、求外力的方法：1.主应力法2.滑移线法3.上线法4.板料成型理论5.有限元法
8、滑移线法解题步骤:1 建立滑移线场,确定x,y 坐标轴；2 在变形区取点,分析应力状态
ya
xa σσ,；3 确定平均应力,确定
滑移线及与x :
()a ya xa ma ωσσσ,21
+=
；4 应用汉基
（Hencky ）应力方程求未知点的平均应力:)
(22)(22线沿线沿βη
ωσωσαξ
ωσωσ=+=+=-=-b mb a ma b mb a ma K K K K ；5 求未知点的应力分量:
???
?
?
=+=-=ω
τωσσωσσ2cos 2sin 2sin K K K xy m y m x
9、平面变形应力状态的特点：沿某一坐标轴的应变为零 10、第一主方向：指将一点的代数值最大的主方向所指的方向；
11、确定α线与β线的方法：将第一主方向顺时针旋转45°确定α线，逆时针旋转45°确定β线。
材料成型过程中的凝固与冶金原理
第一章 液态金属的结构和性质
1、原材料（固相）（经熔化/提纯）——液相（包含杂质、原子、分子、原子团、空穴、气泡）——浇注（经凝固）——固相
2、纯金属的液态结构：原子集团、游离原子、空穴组成
3、实际金属的液态结构-合金：原子集团、游离原子、空穴、杂质及气泡
4、近程有序和长程无序
5、结构起伏：指液态金属中晶坯尺寸不断变化的现象或规则排列的原子集团时聚时散的现象
6、能量起伏：处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也随时间不停变化时高时低的不均匀现象
7、浓度起伏：各原子团间成分的不同
8、液体的性质：物理性质：熔点、沸点、粘度、电导率、热导率等
物理化学性质：比热容、熔化和气化潜热、表面力等 热力学性质：蒸汽压、膨胀和压缩系数等 9、黏度：液态金属的粘滞性
10、本质：原子间结合力的大小
11、影响粘度的因素：结合能、原子间距、温度、非金属夹杂物
12、粘度在成形中的意义：对液态合金流动阻力的影响、对液态合金对流的影响、对液态金属净化的影响
13、表面力：是表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的力；本质：质点间作用力不平衡引起
14、凝固：指在一定压强下，液态的晶体物质温度略微低于熔点时，微粒便规则地排列成为稳定的结构，由液体变为固体。
15、润湿角：液相向固相铺展的能力
16、影响界面力的因素：原子间结合力、温度：大多数金属随温度升高而降低，少部分反之、溶质元素及杂质 第二章 液态金属的充型能力
1、流动性：液态金属本身的流动能力
2、充型能力：指液态金属充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力 第三章 凝固温度场
1、温度场（重）：指某一瞬时焊件或铸件上各点的温度分布区域（围）
2、温度梯度：指等温线间单位距离的温差
3、不稳定温度场：温度随时间和空间变化；稳定温度场：不随时间变化的温度场等温线
4、热传递的基本方式：传导、对流和辐射
12、凝固过程中的传热特点： 传导；液体以对流为主 13、热传导微分方程（P38有推导过程）：
222222
2
()T T T T
T t c x y z λαρ????=++=?????
14、凝固温度场的求解方法：实测法 、解析法、数值法——数值模拟
15、凝固过程中的传热特点：“一热二迁三传”
16、凝固时间：液态金属充满铸型的时刻至凝固完毕所需的时间
17、凝固速度：单位时间凝固层的增长厚度
18、（P46有分析题重点）几种典型铸型条件下的温度分布：1、 铸件在绝热铸型中凝固2、 铸件在金属-铸型界面热阻为主的金属型中凝固3、 厚壁金属型中凝固 二者都有明显的温度梯度4 、非金属铸件在金属铸型中的凝固铸件中有较大的温度梯度
19、凝固方式：逐层凝固、体积凝固、中间凝固
20、影响焊接温度场的因素（重P50）：1热源的种类与焊接规2焊件的形态尺寸与热物理性能的影响 21、热传导微分方程P52 第四章 晶体形核与生长
1、凝固（结晶）：指物质由液态转变为固态的过程
2、凝固包括：① 由液体向晶态固体转变-----结晶②由液体
向非晶态固体转变------玻璃转变
3、凝固是系统自由能由高向低变化的过程；过冷度是凝固的驱动力。过冷度越大，所需凝固驱动力就越大,越不易形核 22、形核的驱动力：
4、过冷度：液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。理论结晶温度与实际结晶温度的差ΔT 称过冷度。ΔT= Tm –T1
5、过冷的五种形式：1动力学过冷2曲率过冷3热过冷4成分过冷5压力过冷
6、（重）凝固理论将晶体形核分为均质形核与非均质形核 均质形核：依靠液态金属部自身的结构自发形核
异质形核：依靠外来质点（杂质）或型壁界面提供的衬底进行形核
7、（填空）晶体宏观长大方式：1正温度梯度—平面长大2负温度梯度—树枝晶方式长大
8、微观长大方式：固－液界面的自由能 Jackson 因子 9、晶体微观长大方式（固相50%）：①粗糙界面----连续生长机理----非小平（晶）面
②光滑界面-----1二维生长/2从缺陷处生长----小平（晶）面
10、P79组元：组成体系的每一种能独立存在的物质
相：在一个体系中，具有同一聚集状态/组织/性质均匀的部分
组织：由一种相或多钟相构成的部分混合物
固溶体：一种组分溶解其他组分而仍旧保持单一均匀的相的固体称为固溶体。
端际固溶体：以两个组元组成固溶体，一个溶于另一个相中，得到的新相与其中一个组织和性能相似
第五章 单相合金凝固（P80）
1、固-液界面前沿溶质原子的富集或贫乏——引起成分过冷
2、凝固过程中的溶质再分配的产生：液固两相共存区——共存两相成分不同——随温度下降平衡成分变化——溶质原子在界面前沿富集（或贫乏）——溶质含量重新分布
3、富集或贫乏——表面粗糙度——台阶/空位的数目——随温度下降平衡或成份变化
4、溶质再分配：富集在固液界面前沿的原子再分配
5、溶质平衡分配系数K0：指在给定温度T*下，固相合金成分浓度Cs*与液相合金成分浓度CL*达到平衡时的比值。只是在固液界面处的瞬时平衡
6、什么叫平衡凝固：是指在凝固过程中液相及固相溶质成分完全达到平衡相图对应温度的平衡成分；是一种理想状态并不能达到
7、（P85）近平衡凝固条件下的溶质再分配：1、固相无扩散液相充分均匀混合的溶质再分配2、固相无扩散而液相只有有限扩散的溶质再分配（重）3、固相无扩散而液相部分混合的溶质再分配
8、成分过冷：指由溶质富集引起的固-液界面前沿熔体成分及其液相线温度发生变化而导致的过冷
9、“成分过冷”的形成条件分析：①界面前沿形成溶质富集层②实际温度梯度必须达一定值
10、逐层凝固：固液两相共存区小；糊状凝固（体积凝固）固液两相共存区大
11、无成分过冷→平面生长;窄成分过冷→胞状晶；较宽成分过冷→胞状树枝晶/柱状树枝晶；宽成分过冷→部等轴晶（达到异质形核的过冷度）。
12、成分过冷对单相合金凝固过程的影响：1外生生长：晶体自形壁生核，后由外向生长1如胞状晶、柱状树枝晶2生生长：液体部自由生长
13、成分过冷与热过冷的区别：① 热过冷只影响形核过程，而成分过冷影响晶体生长方式和生长形貌。② 从影响区域看，热过冷作用于整个溶体上，而成分过冷只作用于界面前沿的局部区域。③ 从静动态观点看，热过冷是静止的；成分过冷是动态的，随界面的推进及溶质原子富集程度变化而变化
14、枝晶间距：指相邻同次枝晶间的垂直距离。 15、意义：枝晶间距小—— 1细晶强化效果显著2成分区域均匀化3缩松、夹杂物等小且分散4热裂倾向小——改善材料性能
16、细晶强化
第六章多相合金的凝固
1、（判断）规则共晶：金属－金属相或金属－金属间化合物相——非小平面+非小平面——相的形态：规则的棒状或层片状——特点：固－液界面在原子尺度上是粗糙的
非规则共晶：金属－非金属或非金属－非金属相——（非）小平面+小平面——相的形态：据凝固条件的不同而不同——特点：①固－液界面在原子尺度上是光滑的②二维生长方式2、非小平面：又称非小晶面，微观上，固－液相界面为粗糙界面，50％的地方被固体原子所占据。
小平面：又称小晶面，微观上固－液原子排列光滑
3、共晶合金的凝固方式：1共生生长（互相影响、互相作用）：初生相（先形核的）和领先相（后期长大速度快的）2离异生长（各过各的）
4、层片状共晶的生长：长大：搭桥式共生生长
5、棒状共晶：该组织中一个组成相以棒状或纤维状形态沿着生长方向规则地分布在另一相的连续基体中。
6、棒状或层状结构出现的依据：①两相界面力相差较大，界面力小的以棒状方式生长
②界面力相近或相同时1两相体积含量也相近，层片状；2
某一相的体积分数远小于另一相时，或某相的体积分数小于30%时，该相以棒状方式生长；③第三组元的影响：据第三组元在两相中的溶解度不同，层片状向棒状转变——第三组元的影响
7、非规则共晶凝固：小平面相对凝固条件高度敏感，其组织形态复杂。
8、Fe-C合金中渗碳体的非规则生长：激冷条件：奥氏体+渗碳体-----（白口铸铁）
缓冷条件：石墨+奥氏体—----灰口铸铁
9、灰口铸铁中的石墨①片状——灰铁②球状——球墨铸铁③
中间状态蠕虫状——蠕墨铸铁
第七章铸件与焊缝宏观组织及其控制
1、（填空题）铸件的宏观组织：激冷晶区、柱状晶区和部等轴晶
2、获得部等轴晶的方式：1游离晶（表面细晶区及部等轴晶）2非自发形核（成分过冷）3增殖
3、表面细晶粒区的形成①非均质形核②游离晶；柱状晶区的形成择优取向；部等轴晶区的形成①过冷熔体非自发生核理论：成分过冷理论②晶粒脱落、枝晶熔断和增殖理论
4、合理的浇注工艺、浇注方式和冷却条件：①浇注工艺﹙1﹚降低浇注温度：避免游离晶重熔，促进等轴晶形成；降低液态金属流动性——导致浇不足、冷隔
②合理控制冷却条件：为了形成宽的凝固区和获得大的过冷；薄壁铸件-提高激冷能力，产生大的过冷；厚壁铸件-主要是游离晶，增大成分过冷区，小的温度梯度
5、孕育处理——加入生核剂：浇注之前或浇注过程中向液态金属中添加少量物质以达到细化晶粒、改善宏观组织的一种工艺方法
6、孕育剂的作用机理：﹡非自发形核作用﹡促进枝晶熔断和游离，细化晶粒﹡直接作为非自发形核的物质﹡孕育剂与液相中某些元素（最好为要细化相的原子）反应生成较稳定的化合物而产生非自发形核﹡在液相中造成很大的微区富集而迫使结晶相提前析出而生核
7、动力学细化：固相与液相的相对运动①铸型震动：离心铸造②液相搅拌：机械搅拌、电磁搅拌、气泡搅拌③液相搅拌
④流变铸造
8、焊接接头的组成：焊缝金属、融合区、热影响区
9、HAZ（热影响区）：焊缝周围未熔化的发生了组织与性能变化的区域
10、焊接熔池：熔化了的母材和焊条金属搅拌混合而形成的具有一定形状的液态金属区域
11、熔池特征：①体积小,冷速快:约2-3cm3②温度高：2300℃
③液态金属处于运动状态：动态凝固④液态金属对流激烈
12、熔池结晶特征：①联生结晶外生生长②晶体生长的弯曲柱状晶③熔池凝固组织形态的多样性
13、熔池结晶组织的细化：加入形核剂；振动：抑制柱状晶生长；焊接工艺：减少热输入等14、为什么控制温度浇注会出现等轴晶？
降低浇注温度可避免在浇铸过程中及凝固初期形成的激冷等轴晶在向部游离过程中不致因炉体温度过高而重熔，从而促进等轴晶的形成。
第八章特殊条件下的凝固成形
1、快速凝固---RSP基本原理：提高冷却速度
2、快速凝固晶态合金的一般特点
（1）微观组织结构特点：细化、成分均匀化、亚稳相
（2）主要性能特点：
3、快速凝固技术：模冷技术；雾化技术；表面熔化与沉积技术
第九章液态金属与气相的相互作用
1、焊接区气体的来源：1）焊接材料：造气剂2）焊接区周围的气体：空气、保护气体及水分3）材料表面吸附的气体：焊丝和母材表面上的油锈等杂质、焊条表面吸附的水分4）金属和熔渣的蒸发产生的气体
2、焊接区气体的产生：1）有机物的分解与燃烧；2）除水反应生成气体；3）碳酸盐的分解
3、液态成形中气体的来源：1）熔炼过程：各种炉料的铁锈和水分2）浇注过程：型腔未及时排出的气体3）铸型：吸附水等
4、（P186）N在液态金属中的存在形式：a、氮原子形式b、当气相中存在氮和氧气时：会发生反应生成NO,溶入金属液中c、当电离度高时：N+
5、N 对焊接质量的影响：（1）引起时效脆化（2）造成气孔
6、N 的控制：1）加强保护2）焊接工艺参数的影响：焊接电流，焊接电压3）合金元素的影响：脱氮如Ti
7、（P189）氢存在形式：H和H+
8、氢对焊接质量的影响：1)氢脆：氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象2)白点：在气孔或夹杂物周围的局部脆化3)形成气孔4)产生冷裂纹：聚集在缺陷处
9、控制氢的措施：a、限制焊接材料的含H量：烘干b、严格清理工件及焊丝c、冶金处理：在药皮和焊剂中加氟化物；增加焊接材料中的氧化性；在药皮和焊芯中加入微量的稀土元素硒、碲脱氢d、控制工艺过程：减小焊接电流、加大焊接电压等e、焊后脱氢处理加热焊件350°C,保温1h 使H 扩散外逸
10、氧存在形式：以氧原子和氧化亚铁形式溶于液态铁
11、氧对焊接质量的影响：a、力学性能下降b、物理化学性能变差c、使合金元素烧损d、产生CO气孔使焊接工艺性能变差
12、控制氧的措施：A、纯化焊接材料B、控制焊接工艺参数
C、脱氧反应
13、熔渣的黏度：熔渣的黏度越小，流动性越好，则扩散越容易，对冶金反应的进行就越容易。从焊接工艺的实际出发，焊接熔渣的黏度不能过小，否则容易流失，影响对熔池的成型和保护。
第十章液态金属与熔渣的相互作用
1、（填空）熔渣作用：①机械保护②冶金处理③改善焊接工艺性能；
2、熔渣的成分和分类：氧化物型、盐-氧化物型熔渣、盐型熔渣
3、熔渣的碱度定义：熔渣碱性与酸性的强弱程度，判断碱性渣、酸性渣和中性渣
4、P19411熔渣的碱度2熔渣的黏度3熔渣的表面力及界面力4熔渣的氧化性5置换氧化
熔渣的性质？熔渣的碱度；熔渣的粘度；熔渣的熔点；表面力；密度；熔渣的线膨胀系数和导电性。
第十一章液态金属的净化与精炼
1、脱氧：①药皮反应阶段（先期脱氧）②熔滴反应区及③熔池反应区（沉淀脱氧）
2、脱氧剂TI AL SI MN
3、脱硫：沉淀脱硫熔渣脱硫
4、脱磷：①熔渣中的氧化亚铁将钢液中的磷氧化成P2O5 ②使之与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐。
5、液态金属S、P含量超标的影响？
第十二章焊接热影响区的组织与性能
1、焊接接头：焊缝熔合区热影响区未变化的母材
2、焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。
3、焊接热循环的参数：1、加热速度2、最高加热温度3、相变温度以上的停留时间
4、冷却速度（填空）
4、调质处理：淬火+高温回火
5、焊接过程的特殊性：1、加热温度高2、加热速度快3、高温停留时间短4、自然条件下连续冷却5、加热的局部性和移动性
6、在应力状态下进行组织转变
6、焊接加热过程的组织转变：1、相变温度提高2、奥氏体均质化不充分3、高温区晶粒急剧长大
7、P218组织名词解释：组织变化:
第十三章缺陷的形成与控制
1、气孔：因气体分子聚集而产生的孔洞
2、析出性气孔：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
3、侵入性气孔：铸型和型芯等在液态金属高温作用下产生的气体侵入金属部所形成的气孔
4、反应性气孔：液态金属部或与铸型之间发生化学反应而产生的气孔
习题：
1、何谓成分过冷？其形成条件？
答：成分过冷：指由溶质富集引起的固-液界面前沿熔体成分及其液相线温度发生变化而导致的过冷
“成分过冷”的形成条件分析：①界面前沿形成溶质富集层
②实际温度梯度必须达一定值
2、随着成分过冷的增加，单相合金的生长方式如何？
答：成分过冷对单相合金凝固过程的影响：1外生生长：晶体自形壁生核，后由外向生长1如胞状晶、柱状树枝晶2生生长：液体部自由生长
3、规则共晶和非规则共晶的区别？
答：规则共晶：金属－金属相或金属－金属间化合物相——非小平面+非小平面——相的形态：规则的棒状或层片状——特点：固－液界面在原子尺度上是粗糙的
非规则共晶：金属－非金属或非金属－非金属相——（非）小平面+小平面——相的形态：据凝固条件的不同而不同——特点：①固－液界面在原子尺度上是光滑的②二维生长方式4、铸件宏观凝固组织的特征是什么？
答：铸件的宏观组织：激冷晶区、柱状晶区和部等轴晶
表面细晶粒区的形成①非均质形核②游离晶；柱状晶区的形成择优取向；部等轴晶区的形成①过冷熔体非自发生核理论：成分过冷理论②晶粒脱落、枝晶熔断和增殖理论
5、H、N、O对焊缝分别产生怎么的影响？
答：N 对焊接质量的影响：1）引起时效脆化2）造成气孔
H对焊接质量的影响：1)氢脆：氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象2)白点：在气孔或夹杂物周围的局部脆化3)形成气孔4)产生冷裂纹：聚集在缺陷处
O对焊接质量的影响：1)力学性能下降2)物理化学性能变差3)使合金元素烧损4)产生CO气孔使焊接工艺性能变差
6、熔渣的作用是什么？
答：①机械保护②冶金处理③改善焊接工艺性能；
7、熔渣的性质包括哪些？对焊缝质量有怎样的影响？
答：性质：熔渣的碱度；熔渣的粘度；熔渣的熔点；表面力；密度；熔渣的线膨胀系数和导电性。
影响：
期中：
1、金属热塑性变形时的组织和性能有什么变化？10分
答：热塑性变形时金属组织和性能的变化1、改善晶粒组织2、锻合部缺陷3、破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析
2、何谓屈服准则？常用屈服准则有哪两种？试比较其异同点？20分
答：只有当各应力分量与材料性能之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态，这种关系就叫屈服准则；Tresca屈服准则、Mises屈服准则；
两准则有何区别？1物理意义不同2、数学表达式不同3、几何意义不同
在什么状态下两准则相同？什么状态下差别最大？1、单向应力状态，两个准则一致2、两个主应力、大小相等，方向一致，两个准则一致3、在平面应力状态下，两个准则区别最大
3、用主应力法（工程法或切块法）求解塑性成形问题的思路？20分
答：1、沿模具作用力的方向选取坐标系
2、取单元体并受力分析
3、沿某个坐标方向写出平衡微分方程
4、引入塑性条件和摩擦条件
5、由边界条件确定积分常数，最后得到问题的解
4、什么是主应力、本构方程、主剪应力、点的应力状态、理想塑性材料？10分
答：主应力：主平面上作用的正应力即为主应力；
本构关系：应力应变之间的关系
主剪应力和最大剪应力：剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪应力。
点的应力状态：指变形体一点任意方位微小面积截面上所承受的应力状况，即应力的大小和方向
理想塑性材料：塑性变形时不产生硬化的材料；
5、变形温度对金属塑性影响的基本规律是什么？10分
答：就大多数金属而言，其总体趋势是：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并不是简单的线性上升；在加热过程中的某些温度区间，往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。在一般情况下，温度由绝对零度上升到熔点时，可能出现几个脆性区，包括低温的、中温的和高温的脆性区。
6、什么是等效应力？其特点是什么？10分
答：等效应力：将八面体剪应力取绝对值，并乘以系数2
3也称广义应力或应力强度。
等效应力的特点：1、等效应力是一个不变量2、等效应力不能在特定为分平面上表示出来3、等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏量的综合应用
7、试画出镦粗时摩擦力为零的接触面上的应力边界条件？20分
答：
判断填空名词解释简答（2个）分析题计算题（固相不扩散/液相不扩散）
计算：应力分布题①主应力法/滑移线法（例题）②判断塑形还是弹性状态
第十九章思考与练习 1.主应力法的基本原理和求解要点是什么？ 答：主应力法（又成初等解析法）从塑性变形体的应力边界条件出发，建立简化的平衡方程和屈服条件，并联立求解，得出边界上的正应力和变形的力能参数，但不考虑变形体内的应变状态。其基本要点如下： ⑴把变形体的应力和应变状态简化成平面问题（包括平面应变状态和平面应 力状态）或轴对称问题，以便利用比较简单的塑性条件，即 G -二=七S。对于形状复杂的变形体，可以把它划分为若干形状简单的变形单元，并近似地认为这些单元的应力应变状态属于平面问题或轴对称问题。 ⑵根据金属流动的方向，沿变形体整个（或部分）截面（一般为纵截面）切取包含接触面在 内的基元体，且设作用于该基元体上的正应力都是均布的主应力，这样，在研究基元体的力的平衡条件时，获得简化的常微分方程以代替精确的偏微分方程。接触面上的摩擦力可用库仑摩擦条件或常摩擦条件等表示。 ⑶在对基元体列塑性条件时，假定接触面上的正应力为主应力，即忽略摩擦 力对塑性条件的影响，从而使塑性条件大大简化。即有二X- J y=叙（当二X > 二y） ⑷将经过简化的平衡微分方程和塑性条件联立求解，并利用边界条件确定积分常数，求得接 触面上的应力分布，进而求得变形力。 由于经过简化的平衡方程和屈服方程实质上都是以主应力表示的，故而得名“主应力法”。 2 .一20钢圆柱毛坯，原始尺寸为-5Qmm 50mm ,在室温下镦粗至高度h=25mm 设接触表面摩擦切应力E =0.2丫。已知Y =746 ￡2Q MPa ,试求所需的变形力P和单位流动压力P O
解：根据主应力法应用中轴对称镦粗得变形力算得的公式 . Y 而本题.=0.2Y 与例题.=mk , k =—相比较得：m=0.4,因为该圆柱被压缩至 2 h=25mm 根据体积不变定理，可得r e =25 ,2 , d=50 2 ,h=25 又因为 Y = 746 ；0.2 （1 -—2 ） 15 3 .在平砧上镦粗长矩形截面的钢坯，其宽度为 a 、高度为h ,长度 l a ,若接触面上的摩擦条件符合库仑摩擦 定律，试用主应力法推导单位流动压力 P 的表 达式。 解：本题与例1平面应变镦粗的变形力相似，但又有 其不同点，不同之处在于■= U^y 这个摩擦条件，故在 2U ；二 y ^y LdX 中是一个一阶微分方程， J 算得的结果不一样，后面的答案也不 h 一样， 4 .一圆柱体，侧面作用有均布压应力 G ,试用主应力法求镦粗力 P 和单位流动压力p （见图19-36） 解：该题与轴对称镦粗变形力例题相似，但边界条件不一样，当r =r e ,二 re -J 0 而不是二re =0 ,故在例题中，求常数C 不一样: 2 . C = X e ? 2k 飞0 h 2τ ■ -y （X -X e ） 2k — h m d P = 丫（1 图 19-36
T—0908--01 剪板下料通用工艺规范 编制/日期： 审核/日期： 批准/日期：
剪板机下料通用工艺规范 1、总则 本标准根据结构件厂现有的剪床，规定了剪板机下料应遵守的工艺规范，适用于在剪板机上下料的金属材料。剪切的材料厚度基本尺寸为0.5~13mm（不同设备剪切的板厚不同），料宽最大为2500mm。 2 引用标准 GB/T 16743-1997 冲裁间隙 JB/T 9168.1-1998 切削加工通用工艺守则下料 3 下料前的准备 3.1 熟悉图纸和有关工艺要求，充分了解所加工的零件的几何形状、尺寸要求，及材质、规格、数量等。 3.2 核对材质、规格与派工单要求是否相符。材料代用时是否有代用手续。 3.3 查看材料外观质量（疤痕、夹层、变形、锈蚀等）是否符合质量要求。 3.4 为了降低消耗，提高材料利用率，要合理套裁下料。 3.5 厚板件有材质纤维方向要求的应严格按工序卡片要求执行。 3.6 下料前要按尺寸要求调准定尺挡板，并保证工作可靠，下料时材料一定靠实挡板。 3.7 熟悉所用的设备、工具的使用性能，严格遵守安全操作规程和设备维护保养规则。 3.8 操作人员应按有关文件的规定，认真做好现场管理工作。对工件和工具应备有相应的工位器具，整齐地放置在指定地点，防止碰损、锈蚀。 3.9 操作前，操作人员应准备好作业必备的工具、量具、样板，并仔细检查、调试所用的设备、仪表、量检具、样板，使其处于良好的状态。剪板机各油孔加油。 3.10 下料好的物料应标识图号与派工单一同移工。 4 剪板下料 4.1 剪床刀片必须锋利及紧固牢靠，并按板料厚度调整刀片间隙。 4.2 钢板剪切时，剪刃间隙符合JB/T 9168.1标准要求，见表1。 表1：钢板剪切时剪刃间隙（单位：mm） 4.3 先用钢笔尺量出刀口与挡料板两断之间的距离，反复测量数次，然后先试剪一块小料核对尺寸正确与否，如尺寸公差在规定范围内，即可进行入料剪切，如不符合公差要求，应重新调整定位距离，直到符合规定要求为止。然后进行纵挡板调正，使纵与横板或刀口成90°并紧牢。 4.4 剪切最后剩下的料头必须保证剪床的压料板能压牢。 4.5 下料时应先将不规则的端头切掉，切最后剩下的料头必须保证剪床的压料板能压牢。 4.6 切口端面不得有撕裂、裂纹、棱边，去除毛刺。 4.7 剪床上的剪切
材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断
红字不要求，蓝字是补充！不排除错别字啊！ 2.1 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况 浇注系统：浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道（各组成部份的作用）P11 浇口杯：①承载来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注； ②减轻液流对型腔的冲击； ③分离熔渣和气泡； ④增加充型压力头。 影响浇口杯内水平蜗旋的主要原因：①浇口杯内液面的深度；②浇注高度；③浇注方向； ④浇口杯的结构。 液面浅和浇注高度大时，偏离直浇道中心的水平流速较高，因而易出现水平旋涡（避免）。垂直旋涡能促使熔渣和气泡浮至液面，对挡渣和分离冲入的气泡有利。 直浇道：将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。 横浇道：连接直浇道和内浇道的中间通道，功用：①稳流②流量分配③挡渣 内浇道：浇注系统中把液体金属引入型腔。功用：①控制充型速度和方向②分配液态金属③调节铸件各部位的温度分布和凝固次序④对铸件有一定的补缩作用。 2.2 浇注系统的设计P19 按截面积分：收缩式浇注式（定义，特征），扩张式浇注系统（定义，特征）， 收缩式浇注系统 定义：直浇道、横浇道和内浇道的横截面积依次缩小的浇注系统。 特征：液态金属在这种浇注系统中流动时，由于浇道截面积越来越小，流动速度越来越大，从内浇道进入型腔的液流，流动速度很大，对型壁产生冲击，易引起喷溅和剧烈氧化。但此种浇注系统在充型的最初阶段直至整个充型过程，都保持充满状态，金属液中的熔渣易于上浮到横浇道上部，避免进入型腔。此外，这种浇注系统所占体积较小，减少了合金的消耗。这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。 扩张式浇注系统 定义：直浇道、横浇道和内浇道截面积依次扩大的浇注系统。 特征：金属液在横浇道和内浇道中流速较慢，在进入型腔时流速平稳。不足之处是横浇道在充型初期不易充满，在开始段浮渣作用较差。易氧化的铝合金和镁合金要求液流平稳，大、中型铸件一般都采用扩张式浇注系统。 液态金属导入位置：顶注式（定义，特征），底注式（定义，特征）， 顶注式 定义：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统。 优点：①液态金属从铸型型腔顶部引入，在浇注和凝固过程中，铸件上部的温度高于下部，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。 ②液流流量大，充型时间短，充型能力强。 ③造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。 缺点：液体金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷。 底注式 定义：内浇道设在铸件底部的浇注系统。 优点：①合金液从下部充填型腔，流动平稳。 ②无论浇口比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣。型腔内的气体能
工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。
熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。
第一章习题 1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明 （2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明： ①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积变化?V m/V为3%~5%左右， 表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。 ②金属熔化潜热?H m约为气化潜热?H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。 2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？ 答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。 N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。 r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。 3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。 答：（1）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。 近程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 （2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证 ①偶分布函数的特征
7.简述铸造成型的实质及优缺点。 答：铸造成型的实质是：利用金属的流动性，逐步冷却凝固成型的工艺过程。优点：1.工艺灵活生大，2.成本较低，3.可以铸出外形复杂的毛坯 缺点：1.组织性能差，2机械性能较低，3.难以精确控制，铸件质量不够稳定4.劳动条件太差，劳动强度太大。 8.合金流动性取决于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力 合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。 9.何谓合金的收缩，影响合金收缩的因素有哪些？ 答：合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象 影响因素：1.化学成分 2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件 11.怎样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？ 答：裂纹可以分为热裂纹和冷裂纹。 热裂纹的特征是：裂纹短、缝隙宽，形状曲折，裂纹内呈氧化色。 防止方法：选择凝固温度范围小，热裂纹倾向小的合金和改善铸件结构，提高型砂的退让。 冷裂纹的特征是：裂纹细小，呈现连续直线状，裂缝内有金属光泽或轻微氧化色。 防止方法:减少铸件内应力和降低合金脆性，设置防裂肋 13.灰铸铁最适合铸造什么样的铸件？举出十种你所知道的铸铁名称及它们为什么不用别的材料的原因。 答：发动机缸体，缸盖，刹车盘，机床支架，阀门，法兰，飞轮，机床，机座，主轴箱 原因是灰铸铁的性能：[组织]：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。 [力学性能]：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 [其他性能]：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 14.可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？ 答：制造可锻铸铁必须采用碳、硅含量很低的铁液，以获得完全的白口组织。 可锻铸铁件的壁厚不得太厚，否则铸件冷却速度缓慢，不能得到完全的白口组织。 17. 压力铸造工艺有何缺点？它熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同？ 答：压力铸造的优点： 1.生产率高 2.铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低，并可直接铸出极薄件或带有小孔、 螺纹的铸件 3.铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件的强 度、硬度高 4.便于采用嵌铸法 压力铸造的缺点： 1.压铸机费用高，压铸型成本极高，工艺准备时间长，不适宜单件、不批生产。 2.由于压铸型寿命原因，目前压铸尚不适于铸钢、铸造铁等高熔点合金的铸造。
. 工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断前的最大承载能力。 7.。发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10.
11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。 文档资料Word . 15.原子在空间呈规则排列的固体物质称为晶体，晶体具有固定的熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。
第一章铸造 1.铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型：溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力（合金流动性） 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素： （1）合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 （2）化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； （3）杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6.金属的凝固方式： ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 （１）化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 （２）浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 （３）铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。 （4）铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。
名词解释 1溶质平衡分配系数;特定温度T*下固相合金成分浓度C*S与液相合金成分C*L达到平衡时的比值。 2缩孔：纯金属火共晶合金铸件中最后凝固部位形成的大而集中的孔洞； 缩松:具有宽结晶温度温度范围的合金铸件凝固中形成的细小而分散的缩孔； 3沉淀脱氧：将脱氧元素（脱氧剂）溶解到金属液中以FeO直接进行反应而脱氧，把铁还原的方法。 4均质形核:形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，所以也成“自发形核”（实际生产中均质形核是不太可能的）非均质形核:依靠外来质点或型壁界面而提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”或“非自发形核”。 5.简单加载:是指在加载过程中各应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变。 6.冷热裂纹:冷裂纹是指金属经焊接或铸造成形后冷却到较低温度时产生的裂纹，热裂纹是金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的开裂现象 7.最小阻力定律:当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动. 填空 1.动力学细化四个内容:铸型振动、超声波振动、液相搅拌、流变铸造 2.铸件宏观凝固组织一般包括表层细晶粒区、中间柱状晶区和内部等轴晶区三个不同的形态的晶区 3.细化铸件宏观凝固组织的措施有合理地控制浇注工艺和冷却条件、孕育处理、动力学细化等三个方面 4.微观偏析的两种主要类型为晶内偏析与晶界偏析，宏观偏析按由凝固断面表面到内部的成分分布，有正常偏析与逆偏析两类 5.铸造过程中的气体主要来源是熔炼过程和浇注过程和铸型 6.我们所学的特殊条件下的凝固包括快速凝固和失重条件下凝固和定向凝固 7.液态金属（合金）凝固的驱动力由过冷度提供，而凝固时的形核方式有：均质形核和非均质形核两种 8.晶体的生长方式有连续生长和台阶方式生长两种 9.凝固过程的偏析可分为：微观偏析和宏观偏析两种 10.液体原子的分布特征为:长程无序，短程有序，即液态金属原子团的结构更类似于固态金属 11.Jakson因子α可以作为固液界面微观结构的判据，凡α<=2的晶体，其生长界面为粗糙，凡α>5的晶体，其生长界面为光滑 12.液态金属需要净化的有害元素包括碳氧硫磷 13.塑形成形中的三种摩擦状态分别是干摩擦、流体摩擦、边界摩擦 14.对数应变的特点是具有真实性、可靠性、和可加性 15.就大多数金属而言，其总的趋势是随着温度的升高，塑形增加 16.钢冷挤压时，需要对胚料表面进行磷化、皂化润滑处理 选择题1.塑形变形时，工具表面粗糙度对摩擦系数的影响（A）工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A大于B等于C小于 2.塑形变形时，不产生硬化的材料叫做（A）A理想塑形材料B理想弹性材料C硬化材料 3.用近似平衡微分方程和近似塑形条件求解塑形成形问题的方法称为（B）A解析法B主应力法C滑移线法 4.韧性金属材料屈服时（A）准则较符合实际的 A密席斯B屈雷斯加C密席斯与屈雷斯加 5.塑形变形之前不产生弹性变形（或者忽略弹性变形）的材料叫做（B）A理想弹性材料B理性刚塑形材料C塑形材料 6.硫元素的存在使碳钢易产生（A）A热脆性B冷脆性C兰脆性 7.应力状态中的（B）应力，能充分发挥材料的塑形A拉应力B压应力C拉应力与压应力 8.平面应变时，其平均正应力σs（B）中间主应力σz.A大于B等于C小于 9.钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑形、韧性（B）.A提高B降低C没有变化 简答题1.简述顺序凝固原则和同时凝固原则的优缺点和适用范围 答：（1）铸件的顺序凝固原则是采取各种措施保证铸件各部分按照距离冒口的远近，由远及近朝着冒口方
1，P1，冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。（判断：表1和表2） 2，P18，硬化定义：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。N称为材料的硬化指数，是表明材料冷变形硬化性能的重要参数。硬化指数n大时，表现在冷变形过程中材料的变形抗力随变形的增加而迅速增大，材料的塑性变形稳定性较好，不易出现局部的集中变形和破坏，有利于提高伸长类变形的成形极限。P30，成形破裂：胀形（a破裂）和扩孔翻边破裂（B破裂）。3，P32（了解）硬化指数n值：材料在塑性变形时的硬化强度。N大，说明该材料的拉伸失稳点到来较晚。塑性应变比r值：r值反映了板材在板平面方向和板厚方向由于各向异性而引起应变能力不一致的情况，它反映了板材在板平面内承受拉力或压力时抵抗变薄或变厚的能力。 4，P45，冲裁过程的三个阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。 5，P48，断面的4个特征区：圆角带，光亮带，断裂带，毛刺。（简答）影响断面质量的因素：1，材料力学性能的影响。材料塑性好，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大，圆角也大；反之则反。2，模具间隙的影
响。间隙过小时，最初形成的滞留裂纹，在凸模继续下压时，产生二次剪切，会在光亮带中部形成高而薄的毛刺；间隙过大时，使光亮带所占比列减小，材料发生较大的塌角，第二次拉裂使得断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以去除，使冲裁件断面质量下降。3，模具刃口状态的影响。刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小；刃口磨损后，压缩力增大，毛刺增大。4，断面质量还与模具结构、冲裁件轮廓形状、刃口的摩擦条件等有关。 6，P50，降低冲裁力的方法：阶梯凸模冲裁（缺点：长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口夜间麻烦），斜刃口冲裁，加热冲裁。 7，P52，F卸：从凸模上将零件或废料卸下来所需要得力。 F推：顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力。 F顶：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力。 设h为凹模孔口直臂的高度，t为材料厚度，则工件数：n=h|t。刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模总压力：F总=F冲+F推 弹性和下出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F推 弹性和上出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F顶（选择）8，P53，冲裁间隙：冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。分双边（C）和单边（Z）两种。 间隙的影响：（1）对冲裁件质量的影响。间隙较大时，材料所受的拉伸作用增大，冲裁完毕后材料弹性恢复，冲裁件尺寸向实体
高分子材料加工成型原理题库 一、填空： 1．聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的可模塑性，可挤压性，可纺性和可延性。 正是这些加工性，正是这些加工性质为聚合物材料提供了适于多种多样加工技术的可能性。 2．熔融指数是评价聚合物材料的可挤压性这一加工性质的一种简单而又实用的方法，而螺旋流动试验是评价聚合物材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实用的方法。3．在通常的加工条件下，聚合物形变主要由高弹形变和粘性形变所组成。从形变性质来看包括可逆形变和不可逆形变两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的相对差异。 4．PS、PP、PVC、PC、HDPE、PMMA和PA分别是聚合物聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺的缩写。 5．聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生粘性形变，也有弹性效应，当Tg 浙江省2010年4月自考塑料成型工艺与模具设计试题 课程代码：02220 一、填空题(本大题共5小题，每空1分，共10分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.按塑料中合成树脂的分子结构及热性能分为______________和______________。 2.注射模塑工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的______________、注射______________、制品的后处理。 3.侧向分型和抽芯机构按其动力来源可分为______________、______________、气动和液压三大类。 4.排气是制品______________的需要，而引气则是制品______________的需要。 5.塑料的使用性能包括：物理性能、______________、______________、热性能、电性能等。 二、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。 1.加强筋的筋与筋之间的间隔距离应小于塑件壁厚。( ) 2.一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直、倾斜或平行于合模方向。 ( ) 3.溢式压缩模适用于压制扁平及对强度和尺寸无严格要求的塑件。( ) 4.用固定式压缩模压制塑件时，其推出一般由压机顶出机构来完成，压机顶出机构通过尾轴或中间接头和拉杆等零件与模具推出机构相连。( ) 5.填充剂是塑料中必不可少的成分。( ) 6.冷却水道与型腔表壁的距离越近冷却效率越高。( ) 7.为了减少分流道对熔体流动的阻力，分流道表面必须修的光滑。( ) 8.浇口的主要作用之一是防止熔体倒流，便于凝料和塑件分离。( ) 9.大多数情况下利用分型面或模具零件配合间隙自然排气。当需开设排气槽时，通常开设在分型面的凹槽一侧。( ) 10.推件板推出时，由于推件板与型芯接触的部位，需要有一定的硬度和表面粗糙度要求，为防止整体淬火引起的变形，常用局部镶嵌的组合结构。( ) 三、名词解释(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 1.热固性塑料 2.流动性 第一章铸造 1. 铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状 和尺寸的毛坯或零件的方法。 2. 充型：溶化合金填充铸型的过程。 3. 充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4. 充型能力的影响因素： 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5. 影响合金流动性的因素： (1 )合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2 )化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； (3)杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6. 金属的凝固方式： 1 2 3 7收缩 收缩 能使铸件产生 缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8. 合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、 缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形 等缺陷的主要原因。 9. 影响收缩的因素 (1) 化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 (2) 浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 (3) 铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结 果对铸件收缩产生阻碍。 (4) 铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10. 缩孔及缩松：铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞，按照孔洞的大小和分布可分为 缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成：主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的 条件下。 缩松的形成：主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状 晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越厚，缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。 11?缩孔、缩松的防止方法： 课件版本： 冒口、冷铁和补贴的综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。 （1） 使缩松转化为缩孔的方法 ： ① 尽量选择凝固区域较窄的合金，使合金倾向于逐层凝固； ② 对凝固区域较宽的合金，可采用增大凝固的温度梯度办法。 逐层凝固方式 体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 中间凝固方式 :液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 第十三章思考与练习 简述滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。 答：滑移是指晶体在外力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生相对移动或切变。滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。 孪生变形时，需要达到一定的临界切应力值方可发生。在多晶体内，孪生变形是极其次要的一种补充变形方式。 设有一简单立方结构的双晶体，如图13-34所示，如果该金属的滑移系是{100} <100>，试问在应力作用下，该双晶体中哪一个晶体首先发生滑移？为什么？ 答：晶体Ⅰ首先发生滑移，因为Ⅰ受力的方向接近软取向， 而Ⅱ接近硬取向。 试分析多晶体塑性变形的特点。 答：①多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性。 ②多晶体金属的塑性变形还体现出晶粒间变形的相互协调性。 ③多晶体变形的另一个特点还表现出变形的不均匀性。 ④多晶体的晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大， 金属的强度高。金属的塑性越好。 4. 晶粒大小对金属塑性和变形抗力有何影响？ 答：晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。 5. 合金的塑性变形有何特点？ 答：合金组织有单相固溶体合金、两相或多相合金两大类，它们的塑性变形的特点不相同。 单相固溶体合金的塑性变形是滑移和孪生，变形时主要受固溶强化作用， 多相合金的塑性变形的特点：多相合金除基体相外，还有其它相存在，呈两相或多相合金，合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然是滑移和孪生。 根据第二相又分为聚合型和弥散型，第二相粒子的尺寸与基体相晶粒尺寸属于同一数量级时，称为聚合型两相合金，只有当第二相为较强相时，才能对合金起到强化作用，当发生塑性变形时，首先在较弱的相中发生。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相时，称为弥散型两相合金，这种弥散型粒子能阻碍位错的运动，对金属产生显着的强化作用，粒子越细，弥散分布越均匀，强化的效果越好。 6. 冷塑性变形对金属组织和性能有何影响？ 答：对组织结构的影响：晶粒内部出现滑移带和孪生带； 晶粒的形状发生变化：随变形程度的增加，等轴晶沿变形方向逐步伸长，当变形量很大时，晶粒组织成纤维状； 晶粒的位向发生改变：晶粒在变形的同时，也发生转动，从而使得各晶粒的取向逐渐趋于一致（择优取向），从而形成变形织构。 对金属性能的影响：塑性变形改变了金属内部的组织结构，因而改变了金属的力学性能。 随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性和韧性相应下降。即产生了加工硬化。 7. 产生加工硬化的原因是什么？它对金属的塑性和塑性加工有何影响？ 答：加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升。为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。这种现象称为加工硬化。 加工硬化产生的原因主要是由于塑性变形引起位错密度增大，导致位错之间交互作用增强，大量形成缠结、不动位错等障碍，形成高密度的“位错林”，使其余位错运动阻力增大，于是塑性变形抗力提高。 8. 什么是动态回复？动态回复对金属热塑性变形的主要软化机制是什么？ 答：动态回复是层错能高的金属热变形过程中唯一的软化机制。 对于层错能高的金属，变形位错的交滑移和攀移比较容易进行，位错容易在滑移面间转移，使异号位错互相抵消，其结果是位错密度下降，畸变能降低，达不到动态再结晶所需的能量水平。 9. 什么是动态再结晶？影响动态再结晶的主要因素有哪些？ 第十九章思考与练习 1．主应力法的基本原理和求解要点是什么？ 答：主应力法（又成初等解析法）从塑性变形体的应力边界条件出发，建立简化 的平衡方程和屈服条件，并联立求解，得出边界上的正应力和变形的力能参数，但不考虑变形体内的应变状态。其基本要点如下： ⑴把变形体的应力和应变状态简化成平面问题（包括平面应变状态和平面应力状态）或轴对称问题，以便利用比较简单的塑性条件，即13s σσβσ-=。对于形状复杂的变形体，可以把它划分为若干形状简单的变形单元，并近似地认为这些单元的应力应变状态属于平面问题或轴对称问题。 ⑵根据金属流动的方向，沿变形体整个（或部分）截面（一般为纵截面）切取包含接触面在内的基元体，且设作用于该基元体上的正应力都是均布的主应力，这样，在研究基元体的力的平衡条件时，获得简化的常微分方程以代替精确的偏微分方程。接触面上的摩擦力可用库仑摩擦条件或常摩擦条件等表示。 ⑶在对基元体列塑性条件时，假定接触面上的正应力为主应力，即忽略摩擦力对塑性条件的影响，从而使塑性条件大大简化。即有 x y Y x y σσβσσ-=（当＞） ⑷将经过简化的平衡微分方程和塑性条件联立求解，并利用边界条件确定积分常数，求得接触面上的应力分布，进而求得变形力。 由于经过简化的平衡方程和屈服方程实质上都是以主应力表示的，故而得名“主应力法”。 2．一20钢圆柱毛坯，原始尺寸为mm 50mm 50?φ，在室温下镦粗至高度 h =25mm ，设接触表面摩擦切应力Y 2.0=τ 。已知MPa 74620 .0ε =Y ，试求所需的 变形力P 和单位流动压力p 。 解：根据主应力法应用中轴对称镦粗得变形力算得的公式)61(h d m Y p + = 而本题Y 2.0＝τ与例题2 ,Y k mk =＝τ相比较得：m=0.4,因为该圆柱被压缩至 h=25mm 根据体积不变定理，可得225=e r ， d=502 ,h=25 又因为Y ＝746) 15 221(2.0+ ε 3．在平砧上镦粗长矩形截面的钢坯，其宽度为a 、高度为h ，长度 l a ，若接触面上的摩擦条件符合库仑摩擦 定律，试用主应力法推导单位流动压力p 的表达式。 解：本题与例1平面应变镦粗的变形力相似，但又有 其不同点，不同之处在于y u στ＝这个摩擦条件，故在 dx h u d y y σσ 2- =中是一个一阶微分方程，y σ 算得的结果不一样，后面的答案也不 一样， 4．一圆柱体，侧面作用有均布压应力0 σ，试用主应力法求镦粗力P 和单位流动压力p (见图19-36)。 解：该题与轴对称镦粗变形力例题相似，但边界条件不一样，当e r r = ,0σσ=re 而不是0=re σ，故在例题中，求常数c 不一样： 22στ++=k x h c e 2)(2σ τσ ++-- =∴k x x h e y 图 19-36 一、焊接部分 1.焊接是通过局部加热或同时加压，并且利用或不用填充材料，使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。实质——金属原子间的结合。 2.应用：制造金属结构件；2、生产机械零件；3、焊补和堆焊。 3.特点：与铆接相比1 . 节省金属；2 . 密封性好；3 . 施工简便，生产率高。与铸造相比 1 . 工序简单，生产周期短；2 . 节省金属； 3 . 较易保证质量 4.焊条电弧焊：焊条电弧焊（手工电弧焊）是用电弧作为热源，利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法，简称手弧焊，是应用最为广泛的焊接方法。 5.焊接电弧：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象，即局部气体有大量电子流通过的导电现象。电极可以是焊条、钨极和碳棒。用直流电焊机时有正接法和反接法. 6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧 7.常见接头形式：对接搭接角接T型接头 8.保护焊缝质量的措施：1、对熔池进行有效的保护，限制空气进入焊接区（药皮、焊剂和气体等）。2、渗加有用合金元素，调整焊缝的化学成分（锰铁、硅铁等）。3、进行脱氧和脱磷。 9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类 10.焊缝由熔池金属结晶而成。冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。 11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区 12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。 13.改善焊接热影响区性能方法：1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时，热影响区较窄，焊后不处理即可保证使用。2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件，要用焊后热处理方法消除热影响区。3.碳素钢、低合金结构钢构件，用焊后正火消除。4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件，要正确选择焊接方法与焊接工艺。 14.常见的焊接缺陷裂纹夹渣未焊透未熔合焊瘤气孔咬边 15.焊接应力的产生及变形的基本形式收缩变形弯曲变形波浪变形扭曲变形角变形 16.焊接应力与变形产生的原因焊接过程中，对焊件进行了局部不均匀的加热是产生焊接应力与变形。 17.防止和减少焊接变形的措施：可以从设计和工艺两方面综合考虑来降低焊接应力。在设计焊接结构时，应采用刚性较小的接头形式，尽量减少焊缝数量和截面尺寸，避免焊缝集中等。 18.矫正焊接变形的方法机械矫正法火焰加热矫正法 19.坡口：焊件较薄时，在焊件接头处只需留出一定的间隙，用单面焊或双面焊，就可以保证焊透。焊件较厚时，为保证焊透，需预先将接头处加工成一定几何形状的坡口。 20.焊缝位置：熔焊时，焊缝所处的空间位置称为焊接位置。它有平焊、立焊、横焊和仰焊等四种。 21.埋弧自动焊的焊接电弧是在熔剂下燃烧，其引弧，维持一定弧长和向前移动电弧等主要焊接动作都由机械设备自动完成，故称为埋弧自动焊。 22.埋弧自动焊特点：1.生产率高2.焊缝质量好3.节省焊接材料和电能4.改善了劳动条件5.焊件变形小6.设备费用一次性投资较大。但由于埋弧焊是利用焊剂堆积进行焊接的，故只适用于平焊和直焊缝,不能焊空间位置焊缝及不规则焊缝。 23.自动焊工艺：仔细下料、清洁表面、准备坡口和装配点固。 24.气体保护焊：用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。按照保护气体的不同，气体保护焊分为两类：使用惰性气体作为保护的称惰性气体保护焊，包括氩弧焊、氦弧焊、混合气体保护焊等；使用CO2气体作为保护的气体保护焊，简称CO2焊。特点：保护气体廉价，成本低；热量集中，焊速快，不用清渣，生产率高；明弧操作，焊接方便；热影响区小，质量好，尤其适合焊接薄板。主要用于30mm 以下厚度的低碳钢和部分合金结构钢。缺点是熔滴飞溅较为严重，焊缝不光滑，弧光强烈操作不当，易产生气孔。焊接工艺规范：采用直流反接，低电压（小于36V）和大电流密度。塑料成型工艺与模具设计试题及答案总结(doc 25页)
材料成型技术基础知识点总结
材料成型基本原理课后答案
材料成型基本原理第十八章答案
材料成型知识点归纳总结
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