材料成型原理 復習題

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1、材料成型原理復習題第二章材料成形熱過程1、與熱處理相比，焊接熱過程有哪些特點？答：（1）焊接過程熱源集中，局部加熱溫度高（2）焊接熱過程的瞬時性，加熱速度快，高溫停留時間短（3）熱源的運動性，加熱區(qū)域不斷變化，傳熱過程不穩(wěn)定。2、影響焊接溫度場的因素有哪些？試舉例分別加以說明。?熱源的性質?焊接工藝參數(shù)?被焊金屬的熱物理性質?焊件的板厚和形狀3、何謂焊接熱循環(huán)？答：焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間的變化過程，即焊接過程中熱源沿焊件移動時，焊件上某點溫度由低而高，達到最高值后，又由高而低隨時間的變化。焊接熱循環(huán)具有加熱速度快、峰值溫度

2、高、冷卻速度大和相變溫度以上停留時間不易控制的特點3、焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)有哪些？它們對焊接有何影響？?加熱速度?峰值溫度?高溫停留時間?冷卻速度或冷卻時間決定焊接熱循環(huán)特征的主要參數(shù)有以下四個：（1）加熱速度ωH　焊接熱源的集中程度較高，引起焊接時的加熱速度增加，較快的加熱速度將使相變過程進行的程度不充分，從而影響接頭的組織和力學性能。（2）峰值溫度Ｔmax　。距焊縫遠近不同的點，加熱的最高溫度不同。焊接過程中的高溫使焊縫附近的金屬發(fā)生晶粒長大和重結晶，從而改變母材的組織與性能。（3）相變溫度以上的停留時間tH　在相變溫度TH以上停留時間越長，越有利于

3、奧氏體的均勻化過程，增加奧氏體的穩(wěn)定性，但同時易使晶粒長大，引起接頭脆化現(xiàn)象，從而降低接頭的質量。（4）冷卻速度ωC(或冷卻時間t8/5)　冷卻速度是決定焊接熱影響區(qū)組織和性能的重要參數(shù)之一。對低合金鋼來說，熔合線附近冷卻到540℃左右的瞬時冷卻速度是最重要的參數(shù)。也可采用某一溫度范圍內(nèi)的冷卻時間來表征冷卻的快慢，如800～500℃的冷卻時間t8/5，800～300℃的冷卻時間t8/3，以及從峰值溫度冷至100℃的冷卻時間t100。4、3、焊接熱循環(huán)中冷卻時間、、的含義是什么？焊接熱循環(huán)中的冷卻時間表示從800°C冷卻到500°C的冷卻時間。焊接熱循環(huán)中

4、的冷卻時間表示從800°C冷卻到300°C的冷卻時間。焊接熱循環(huán)中的冷卻時間表示從峰值冷卻到100°C的冷卻時間。4、影響焊接熱循環(huán)的因素有哪些？試分別予以說明。?焊接熱輸入的影響?預熱溫度的影響?焊件形狀尺寸的影響?接頭形式的影響?焊道長度的影響?冷卻條件的影響8、已知某半無限大板狀鑄鋼件的熱物性參數(shù)為：導熱系數(shù)λ=46.5W/(m·K)，比熱容C=460.5J/(kg·K)，密度ρ=7850kg/m3，取澆鑄溫度為1570℃，鑄型的初始溫度為20℃。試求該鑄件在砂型和金屬型鑄模（鑄型壁均足夠厚）中澆鑄后0.2h時刻,鑄型表面和距鑄型表面0.1m處的溫

5、度并作分析比較。（鑄型的有關熱物性參數(shù)見表2-2。）解：（1）砂型：=12965=639界面溫度：=1497℃鑄件的熱擴散率：=1.3′10-5m2/s根據(jù)公式分別計算出兩種時刻鑄件中的溫度分布狀況見表1。表1鑄件在砂型中凝固時的溫度分布與鑄型表面距離（m）00.020.040.060.080.10溫度（℃）t=0.02h時149715231545155915661569t=0.20h時149715051513152115281535根據(jù)表1結果做出相應溫度分布曲線見圖1。（2）金屬型：=12965=15434界面溫度：=727.6℃同理可分別計算出兩種

6、時刻鑄件中的溫度分布狀況見表2與圖2。表2鑄件在金屬型中凝固時的溫度分布與鑄型表面距離（m）00.020.040.060.080.10溫度（℃）t=0.02h時727.610301277143815201555t=0.20h時727.6823915100510801159t=0.02ht=0.0h圖2鑄件在金屬型中凝固時的溫度分布曲線圖1鑄件在砂型中凝固時的溫度分布曲線(3)分析：采用砂型時，鑄件金屬的冷卻速度慢，溫度梯度分布平坦，與鑄型界面處的溫度高，而采用金屬鑄型時相反。原因在于砂型的蓄熱系數(shù)b比金屬鑄型小得多。9、凝固速度對鑄件凝固組織、性能與凝固

7、缺陷的產(chǎn)生有重要影響。試分析可以通過哪些工藝措施來改變或控制凝固速度？解：①改變鑄件的澆注溫度、澆鑄方式與澆鑄速度；②選用適當?shù)蔫T型材料和起始（預熱）溫度；③在鑄型中適當布置冷鐵、冒口與澆口；④在鑄型型腔內(nèi)表面涂敷適當厚度與性能的涂料。10、比較同樣體積大小的球狀、塊狀、板狀及桿狀鑄件凝固時間的長短。解：一般在體積相同的情況下上述物體的表面積大小依次為：A球t塊>t板>t桿。11、右圖為一灰鑄鐵底座鑄件的斷面形狀，其厚度為30mm，利用“模數(shù)法”分析砂型鑄造時底座的最后凝固部位，并估計凝固終了時間.解：將

8、底座分割成A、B、C、D四類規(guī)則幾何體（見右下圖）100016016060012