材料成型原理 复习题

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1、材料成型原理复习题第二章材料成形热过程1、与热处理相比，焊接热过程有哪些特点？答：（1）焊接过程热源集中，局部加热温度高（2）焊接热过程的瞬时性，加热速度快，高温停留时间短（3）热源的运动性，加热区域不断变化，传热过程不稳定。2、影响焊接温度场的因素有哪些？试举例分别加以说明。•热源的性质•焊接工艺参数•被焊金属的热物理性质•焊件的板厚和形状3、何谓焊接热循环？答：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，即焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变

2、化。焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间不易控制的特点3、焊接热循环的主要参数有哪些？它们对焊接有何影响？•加热速度•峰值温度•高温停留时间•冷却速度或冷却时间决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个：（1）加热速度ωH　焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快的加热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能。（2）峰值温度Ｔmax　。距焊缝远近不同的点，加热的最高温度不同。焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织与性能

3、。（3）相变温度以上的停留时间tH　在相变温度TH以上停留时间越长，越有利于奥氏体的均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化现象，从而降低接头的质量。（4）冷却速度ωC(或冷却时间t8/5)　冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重要参数之一。对低合金钢来说，熔合线附近冷却到540℃左右的瞬时冷却速度是最重要的参数。也可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢，如800～500℃的冷却时间t8/5，800～300℃的冷却时间t8/3，以及从峰值温度冷至100℃的冷却时间t100。4、3、焊

4、接热循环中冷却时间、、的含义是什么？焊接热循环中的冷却时间表示从800°C冷却到500°C的冷却时间。焊接热循环中的冷却时间表示从800°C冷却到300°C的冷却时间。焊接热循环中的冷却时间表示从峰值冷却到100°C的冷却时间。4、影响焊接热循环的因素有哪些？试分别予以说明。•焊接热输入的影响•预热温度的影响•焊件形状尺寸的影响•接头形式的影响•焊道长度的影响•冷却条件的影响8、已知某半无限大板状铸钢件的热物性参数为：导热系数λ=46.5W/(m·K)，比热容C=460.5J/(kg·K)，密度ρ=7850kg/m3

5、，取浇铸温度为1570℃，铸型的初始温度为20℃。试求该铸件在砂型和金属型铸模（铸型壁均足够厚）中浇铸后0.2h时刻,铸型表面和距铸型表面0.1m处的温度并作分析比较。（铸型的有关热物性参数见表2-2。）解：（1）砂型：=12965=639界面温度：=1497℃铸件的热扩散率：=1.3´10-5m2/s根据公式分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表1。表1铸件在砂型中凝固时的温度分布与铸型表面距离（m）00.020.040.060.080.10温度（℃）t=0.02h时1497152315451559156615

6、69t=0.20h时149715051513152115281535根据表1结果做出相应温度分布曲线见图1。（2）金属型：=12965=15434界面温度：=727.6℃同理可分别计算出两种时刻铸件中的温度分布状况见表2与图2。表2铸件在金属型中凝固时的温度分布与铸型表面距离（m）00.020.040.060.080.10温度（℃）t=0.02h时727.610301277143815201555t=0.20h时727.6823915100510801159t=0.02ht=0.0h图2铸件在金属型中凝固时的温度分布

7、曲线图1铸件在砂型中凝固时的温度分布曲线(3)分析：采用砂型时，铸件金属的冷却速度慢，温度梯度分布平坦，与铸型界面处的温度高，而采用金属铸型时相反。原因在于砂型的蓄热系数b比金属铸型小得多。9、凝固速度对铸件凝固组织、性能与凝固缺陷的产生有重要影响。试分析可以通过哪些工艺措施来改变或控制凝固速度？解：①改变铸件的浇注温度、浇铸方式与浇铸速度；②选用适当的铸型材料和起始（预热）温度；③在铸型中适当布置冷铁、冒口与浇口；④在铸型型腔内表面涂敷适当厚度与性能的涂料。10、比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间

8、的长短。解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A球t块>t板>t杆。11、右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状，其厚度为30mm，利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后凝固部位，并估计凝固终了时间.解：将底座分割成A、B、C、D四类规则几何体（见右下图）100016016060012