单号作业题汇总
一、（1）缩孔，缩松是铸件中的常见缺陷，哪些因素影响其形成，如何采取措施进行防止，举例说明合金成分对形成缩孔和缩松的影响。(高铭希） 影响缩孔和缩松形成的因素
1） 合金本身的液态收缩率和凝固收缩率 2） 铸件结构的设计、型壳的散热能力 3） 浇注系统和浇注条件 4） 合金的导热率和结晶温度范围 采取何种措施防止
根本：利于铸件的顺序凝固和进行充分地补缩 具体措施：
1） 在满足铸件性能要求的前提下，尽量选择液态收缩和凝固收缩小的合金；
2） 改进铸件的结构。确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液，冒口的尺寸和数量要适当，力求做到顺序凝固；
3） 改善局部散热条件。如合理组模，每组多件时，使蜡模之间保持适当的距离，每组单件时，则尽量使热节处置于模组的边缘，以利于铸件的顺序凝固和充分补缩；
4） 浇注温度不能过高。浇注温度过高会使合金液态收缩增加，若补缩不充分，将增加缩孔的体积；
5） 选择合适的浇注条件，如高温出炉，低温浇注，对于大组模宜采用先快后慢，再补浇的办法，以利于铸件的顺序凝固和浇冒口对铸件的补缩；
6） 必要时采用冷铁与补铁来改变铸件的温度分布，以利于顺序凝固。 举例： 球墨铸铁
1） 碳：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩；
2） 磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向；
3） 稀土和镁：残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，当它们的含量较高时，会增加缩孔、缩松倾向。
一、（2）热应力产生的原因，举例说明如何采取措施减少应力对铸件性能的影响。（高铭希） 热应力产生的原因：
铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力，为铸造残留应力。 措施：
1） 合理地设计铸件的结构：铸件的形状愈复杂，各部分壁厚相差愈大，冷却时温度愈不均匀，铸造应力愈大。因此，在设计铸件时应尽量使铸件形状简单、对称、壁厚均匀； 2） 采用同时凝固的工艺：使铸件各部分温差很小，几乎同时进行凝固。因各部分温差小，不易产生热应力和热裂，铸件变形小； 3） 时效处理：如去应力退火等 举例
1） 机械法消除航空铝合金结构件残余应力
利用机械拉伸时内层金属变形速度比表层金属快，表层金属将牵制内层金属变形，即表层金属产生拉应力，在内层金属产生压应力，与淬火后板材的残余应力符号相反，如果拉伸量选择恰当，可消除绝大部分内应力。 2） 深冷处理法消除航空铝合金残余应力
将铝合金锻件浸入液氮中，待冷透后迅速取出，采用高温高压蒸汽喷射，进行“向上淬火”，来消除航空铝合金锻件(向下)淬火引起的残余应力。
二、查阅文献，举例分析合金定向凝固的特点，简述其力学性能特征。（王则宜） 定义：定向凝固时在熔模铸造型壳中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。
定向凝固的特点：采用定向凝固技术可获得生长方向与主应力方向一致的单向生长的柱状晶体。定向凝固由于消除了横向晶界，从而提高了材料抗高温蠕变和疲劳的能力。 定向凝固获得组织：定向凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种。
举例：采用定向凝固技术可以生产具有优良的抗热冲击性能较长的疲劳寿命较好的蠕变抗力和中温塑性的薄壁空心涡轮叶片，能使涡轮叶片的使用温度提高10～30，涡轮进口温度提高20～60，从而提高发动机的推力和可靠性，并延长使用寿命。
定向凝固合金力学性能：
力学性能表现出各向异性。纵向力学性能优异，具有优良的抗热冲击性能、长的疲劳寿命、高的高温蠕变抗力和中温塑性等。
三、（1）热锻过程可以改善铸锭的哪些缺陷？请举例说明（罗赛）
1.焊合空洞性缺陷：在热锻作用下，铸锭内部的缩松、缩孔、微裂纹、气孔等空洞性缺陷会缩小到完全焊合。
2.降低偏析：枝晶偏析和晶间偏析降低或消除；钢锭中粗大网状或片状碳化物破碎，形成细小均匀的碳化物分布。
3.细化晶粒：晶体组织发生再结晶，变成细小的等轴晶粒。
举例：高速钢和Cr12钢：奥氏体和复合碳化物组成网状共晶体→莱氏体，这种组织硬而脆，机械性能低，易崩裂和磨损。热锻产生塑性变形，金属沿变形最大方向流动，碳化物颗粒逐渐分散。不同方向的变形和弯曲作用使得碳化物颗粒被折断而逐渐碎裂，并使碳化物均匀分布，从而有高的机械性能，可制成刀具和模具。
三、（2）坯料拔长过程中容易产生哪些缺陷？怎样解决缺陷？（罗赛） 拔长缺陷：
1.内部横向裂纹：送进量过小或一次压下量过小。变形区在上下表面层，拔长区变形出现双鼓形，中心不能锻透，且会出现轴向拉应力，产生内部横向裂纹
2.内部纵向裂纹：在坯料倒角时，拔长进给量很大，压下量相对很小，金属沿轴向流动少而横向流动大，造成内部纵向裂纹。
3.表面裂纹和角裂：在塑性低的材料拔长时，如果送给量过大或压下量过大，在锻件的截面出现类似鐓粗的单鼓形。另外，锻件角部除了受到变形影响外，由于温度降低比其他部位快，所以还会产生温度应力，增加拉应力，从而产生角部裂纹。 4.表面折叠：送给量相对压下量过小引起。 解决措施：
内部横向裂纹： 适当增加相对送进量，控制下一次压下量，改变变形区的变形特征，避免双鼓型，使坯料变形区应力分布均匀。
内部纵向裂纹：选择合理的进给量，使金属轴向流动大于横向流动；也可以采用V型占拔长，以减小横向流动的金属在锻件中心造成的拉应力；对于方形截面的坯料，在倒角时应采用轻击，减小一次变形量；对于塑性较差的材料，可采用圆形占进行倒角。
表面裂纹和角裂：在拔长操作中控制好参数，送进量和一次压下量，对于角部还要及时倒角，以减小温降，改变角部的应力状态，避免裂纹产生。
表面折叠：每次单面压缩后，不要使毛坯压缩得太扁，应使坯料宽度和高度之比b/h不小于2~2.5，或者采用其他方法进行拔长。
四、解释板料n值，r值的物理意义，举例说明它们对板料成形有哪些影响（方超） n值：也称硬化指数n，它表示材料在塑性变形中的硬化程度。
n值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力增加得多。n值大时，在伸长类变形过程中可以使变形均匀化，具有扩展变形区，减少毛坯的局部变薄和增大极限变形程度等作用。 对于深拉延成形件，局部有突起或拉延筋，高n值是有利的。而对于浅拉延成形件，高的n值可以使整个变形趋于均匀化。如铝合金的O材及T4材的n值一般为0.15~0.35，与软钢大致接近。对传统汽车用钢板来说，硬化指数n值越大，胀形性能越好。
从变形过程中板料的受力情况来看，n值较大时，拉伸失稳点延迟出现，因而伸长类零件能够获得较大的极限变形，而且大的硬化指数可以使塑性变形更加均匀，减轻板料的局部变薄现象，避免局部裂纹的过早出现。对于汽车覆盖件成形，当板料局部变形较大而导致变形分布不均时，板料n值的作用更为显著。 n值越大，材料冲压成形性能好
r值：即板厚方向性系数r，它是板料式样单向拉伸实验中宽度应变与厚度应变之比，反映了板料在板内平面方向和板厚度方向上的变形难以程度，r值有时也被成为塑性应变比。 厚向异性系数r值大，表示板料不易在厚度方向上产生变形，即不易出现变薄或者增厚，r值对压缩类变形的拉深影响较大，当r值较大时，板料易于在宽度方向变形，不易起皱，而板料受拉处厚度不易变薄，不易出现破裂，极限拉深深度增加。因此，r值大的板料拉深成形性能好
较高的塑性应变比r值对深拉延成形有利，铝合金的r值为0.5~0.9，比钢小；对传统的汽车用钢板来说，各向异性系数r值越大，拉深性能越好，
五、（1）说明电弧焊，气焊，电阻焊，电渣焊和摩擦焊所用热源，并分析它们的加热特点。（李成）
电弧焊：焊条和工件之间通过瞬时短路引燃电弧，电弧热使焊件和焊条端部同时熔化，熔滴与熔化的母材形成熔池。
电阻焊：用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接。 电渣焊：利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源。 气焊：利用可燃气体燃烧的高温火焰来熔化木材和填充金属。
摩擦焊：利用焊件接触端面相互摩擦产生的热量，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种固相压焊方法。
五、（2）结合Fe-C相图，分析低碳钢（0.2C %）热影响区的金相组织变化和对其力学性能的影响。（李成）
焊接热影响区主要有：熔合区、过热区、正火区（相变重结晶区）、部分相变区（不完全重结晶区）和再结晶区。
熔合区：即焊缝和母材相邻的部位，又称半熔化区，此区温度处于固液相线之间。该区内化学组成组织性能都有较大的不均匀性，所以该区对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响，常常是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
过热区：由于加热温度很高，一些难熔质点也都熔入奥氏体中，因此奥氏体晶粒严重长大，冷却后获得粗大的过热组织，塑性大大降低，易产生裂纹。
正火区（相变重结晶区）：该区的组织特征是由于在加热和冷却过程中经受了两次重结晶相变的作用，使该区冷却下来后的组织为均匀而细小的铁素体和珠光体。相当于热处理中的正火组织，是综合力学性能最好的区段。
不完全重结晶区（部分相变区）：该区部分金属经历了重结晶相变，剩余部分为未经重结晶的原始铁素体，它是一个粗晶体和细晶体的混合区。冷却后晶粒大小和分布不均匀，因此材料力学性能不均匀。
材料加工工艺作业题汇总
