铸造成型原理简答题

第一篇：铸造成型原理简答题

1、可以通过哪些途径研究液态的金属的结构

答，间接，通过固液，固气转变后一些物理性能变化判断液态金属原子间结合状况，直接，通过液态金属的X射线或中子线结构分析研究。

2、怎样理解液态金属“进程有序远程无需”

答。液态金属中的原子排列在几个原子间距内，与固态原子排列基本一致，有规律，而距离远的原子排列不同与固态，无序。这称为。

3、阐述实际液态金属结构，能量，结构及浓度三种起伏。

答。实际金属含有大量的杂质，他们存在方式是不同。能量起伏，表现为各个原子间的能量不同各个原子的尺寸不同，浓度起伏，表现为各个原子团成分不同，游动的原子团时聚时散此起彼伏形成结构起伏。

4、液态金属粘滞性本质，及影响因素

答。本质，是质点间（原子间）结合力的大小，影响因素：温度，熔点，杂质。共晶合金粘度低。

5、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施。

答：

1、金属性能方面，合金的成分，结晶潜热，金属的热物理性能，粘度，表面张力。

2、铸型性能方面，铸型的蓄热系数，铸型的温度，铸型中的气体，3、浇筑方面、浇注温度，充型压头，浇筑系统的结构

4、铸件结构方面。措施：1正确选择合金成分多少

2、合理的熔炼工艺

3、适当降低砂型中的水量和发起物质含量，增加砂型通气性。

6、某工厂的生产铝镁合金机翼（壁厚3mm，长1500mm）采用粘土砂型，常压下浇筑，常因浇筑不足而报废，怎样提高铸件的成品率。

答：可以采用小蓄热系数的铸型，采用预热，提高浇筑温度，加大充型压力，改变浇筑系统，提高金属液充型能力。

7、如何得到动态凝固曲线及如何利用动态凝固曲线分析铸件的性质 答、先绘制出铸件的温度场，然后给出合金液相线跟固相线温度，...8、如何理解凝固区域的结构中的“补缩边界”、傾出边界 答铸件在凝固的过程中除纯金属和共晶成分的合金外，在断面上一般分为3个区域，即固相区，凝固区，液相区。用傾出发做实验时，晶体能够随液态金属一起被傾出，因此液固部分和固液部分的边界叫傾出边界。固液部分靠近固体的部分固相占绝大部分，已经连接为牢固的晶体，靠近傾出边界的那部分液态占大部分，这两部分中间形成小的熔池，体积收缩，得不到液态的补充叫补缩边界。

9、铸件的凝固方式及其影响因素。

答：方式：逐层凝固方式、体积凝固方式、中间凝固方式，其凝固方式决定于凝固区域的宽度。影响因素：是由合金结晶温度范围tc与温度降t的比值决定的。比值远小于1时，铸件的凝固趋向于逐层凝固方式，大于1时趋向于体积凝固方式 第二章

10、论述均质形核与非均质形核之间的区别与联系。并分别从临界形核半径。形核功这两个方面阐述外来沉底的润湿能力对临界形核过冷度的影响。

答：;均质形核与非均质形核临界半径相等，非均质形核功是均质形核功Xf（o）。非均质形核所需体积小，即相起伏原子少。两种形核都需要克服形核功。但非均质形核小。润视角增大，非均质形核的过冷度增大，f(o)减小，非均质形核功减小，导致能量起伏减小，过冷度减小。

11、从原子角度看，决定固液界面微观结构的条件是什么？ 答;热力学因素α<=2粗糙界面α>2时平整界面；动力学因素：动力学过冷度Tk大连续生长，产生粗糙界面，小时平整界面。

12、阐述各种界面微观结构与其生长机理和生长速度之间的关系，并指出他们的生长方向各有什么特点？

答：A，粗糙界面;连续生长R=U△Tk；完整平整界面;二位生核R=Ue（b/△Tk）；非平整界面：

1、螺旋生长R=U△Tk²

2、旋转单晶，反射单晶。△Tk上升。B、生长方向：粗糙界面，各项同性的非晶体单晶等，生长方向与热流方向相同。平整界面，密排线相交的小晶面。C、生长表面：粗糙表面，因是各项同行，光滑生长表面。平整界面，棱角分明的秘排小晶面。

13、试述成分过冷与热过冷的含义以及他们之间的区别于联系？

答：只有的当界面液相一侧形成负温度梯度时，才能在纯金属界面前方熔体内获得过冷，这种仅由于熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷，对于一般合金由于存在溶质再分配，界面前方的液相线是随着成分变化而变化的，因此只要实际温度低于同一地点的液相线温度，也能在熔体前方获得过冷。这种由溶质再分配导致界面前方溶体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷，称为成分过冷。区别：热过冷与成分过冷之间的根本区别是前者仅受热传导过程的控制，后者则同时受热传导过程和传质过程的制约。

14、何为成分过冷判据？假设在不同条件下，推导其公式。

答：成分过冷判据：Gl

1、液相只有有限扩散条件下的成分过冷。对上式求导，令x=1的，dTl（x）/dx=-mc。（1-k。）R/Dlk。带入有Gl/R<-mC。（1-k。）/k。Dl；

2、液相部分混合条件下的成分过冷Gl/R<-m平均Cl/Dl(k。/1-k。+e-R/Dl的儿它)。

15、论述成分过冷对单相合金结晶的影响、答;成分过冷对一般单项合金结晶过程与热过冷对纯金属影响本质相同，但由于同时存在着传质过程的制约，再无成分过冷的状态下，界面一平整界面生长，但随着成分过冷的出现和增大，界面前方一次以胞状晶、柱状晶、等轴晶形式进行。

16、阐述内生生长与外生生长的概念以及联系

答;概念：就合金的宏观结晶状态而言，平面生长，胞状生长和柱状枝晶生长皆属于一种晶体自型壁形核，然后由外向内单向延伸生长，称为外生生长，等轴枝晶在熔体内部自由生长的方式称内生生长。联系;成分过冷区的进一步加大，促使了外生生长向内生生长的转变。

17、细化枝晶与提高铸件质量之间有何联系。

答：枝晶间距是相邻同次分支之间的垂直距离，它是树枝枝晶组织细化程度表现，枝晶间距越小，组织就越细密，分布于期间的元素偏析范围也就越小，故铸件越容易通过通过热处理而均匀化，因而也就越利于铸件的质量提高。第三章

18、典型铸件的宏观组织包括哪几部分？它们的形成机理如何？

答：典型的铸件宏观组织包含表面细晶粒去区、柱状晶区、内部等轴晶区、等三个不同形态的晶区。表面细晶粒区形成机理：非均质形核和大游离的晶核提供了表面细晶粒区的晶核，型壁附近产生较大的过冷而大量生核，这些晶核相互接触并迅速长大，形成的无方向性的表面细等轴晶区。柱状晶区形成的机理：柱状晶区开始于稳定的凝固壳层的形成，结束于内部等轴晶区的形成，而稳定的凝固壳一旦形成处于凝固壳前言的晶粒在平行于热流方向下择优生长，逐渐淘汰不利于晶体晶体过程发展的柱状晶粒。内部等轴晶的形成机理：由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。

19、产生晶粒游离的途径有哪些？在实际应用中，如何采取工艺措施来强化晶粒游离的作用？

答：

1、液态金属的流动作用

2、直接来自过冷熔体中的非均质形核所引起的晶粒游离

3、型壁晶粒脱落所引起的晶粒游离

4、枝晶熔断和增殖所引起的晶粒游离

5、液面晶粒沉积所引起的晶粒游离。措施：

一、合理的控制热学条件

1、低温浇筑和采用合理的浇筑工艺。

2、合理的控制冷却条件（小的温度梯度，高的冷却速度）

二、孕育处理

1、孕育剂作用机理的合理选择a、强化形核作用b、强化成分过冷元素孕育剂

2、合理确定孕育工艺

三、动态晶粒的细化

1、机械震动

2、超声波

3、搅拌

4、流变铸造。

20、解释枝晶缩颈现象产生的原因及对晶粒游离作用的影响？

答：原因:晶粒生长过程中界面前沿液态凝固点降低，从而使其实际过冷度减小，生长速度减慢，又由于晶体根部紧靠壁型，富集的溶质不易排出，生长受到抑制，远离根部其它部位面临较大的过冷度，生长速度要快的多，从而产生缩颈现象。影响：生成的头大根小的晶粒，在流液的机械冲刷和温度波动下，熔点低而又脆弱的缩颈极易断开形成游离的晶粒。

21、等轴晶组织有何特点？在应用中，可以从哪些方面来获得及细化完全等轴晶组织？ 答：特点：等轴晶区的晶界面积大，杂质和缺陷分布比较松散，成各项同性，故性能均匀且稳定，缺点是枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。方法：

1、让熔体中加入强生核剂—孕育处理

2、控制浇筑条件，采用较低的浇筑温度和合理的浇筑工艺。

3、采用金属型铸造，提高铸型的激冷能力。

4、增大液态金属与铸型表面的润湿角，提高铸型表面的粗糙度。

5、采用物理的方法动态结晶细化晶粒。第四章

22、何为偏析现象？它对铸件质量有何影响？

答;合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析会对铸件的力学性能，切削性能、耐腐蚀性能等产生不同程度的影响，偏析也有有力的方面，比如可利用它来净化和提纯金属。

23、微观偏析有哪些表现形式？并解释其形成机理及消除措施？ 答：微观偏析安其形式分为胞状偏析、枝晶偏析、晶界偏析。

枝晶偏析：合金以枝晶形式生长，先结晶的枝干与后续生长的分支也同样存在着成分差异，称为枝晶偏析。胞状偏析：当成分过冷较小时，晶体呈胞状方式生长。胞状结构由一系列平行的棒状晶体所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面，由于凝固过程中的溶质再分配，当合金的平衡分配系数小于1则在胞壁处将富集溶质会贫化，这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。晶界偏析：第一种两晶粒并排生长，晶界平行于生长方向，由于表面张力平衡条件的要求，在晶界与液相线交界的地方，会出现一个凹槽，此处有利于溶质原子的富集，凝固后就形成了晶界偏析。第二种两个晶粒彼此面对面生长，在固液界面，溶质被排出，此外，其他低熔点的物质也会被排出在固液界面，当界面彼此相遇时，在它们之间富集大量溶质，从而造成晶界偏析。

24、举例说明常见的宏观偏析及其形成机理，进一步说明在生产过程中如何采取措施防止？ 答：宏观偏析：正常偏析、逆偏析V形偏析和逆V行偏析，带状偏析，密度偏析。

正常偏析：由于溶质再分配，当合金的溶质分配系数小于1，凝固界面将有一部分溶质被排出。随温度的降低，溶质浓度将逐渐增加，后结晶的固相溶质浓度高于先结晶的。否则相反.逆偏析：铸件凝固后，常常出现和正偏析相反的溶质分布情况，当溶质分配系数小于1时，表面或底部含溶质多，而中心部分，或上部分含溶质少。带状偏析;当固液界面过冷度降低，固液界面推进受到溶质偏析阻碍时，由于界面前方的冷却，从侧壁上可能产生新的晶粒并继续长大，从前方横切溶质浓化带。密度偏析：也称重力偏析，液体与固体共存或者互相混合的液相之间存在着密度差时产生的化学成分不均匀现象，多形成于金属凝固前，或刚刚开始凝固。

防止措施：逆偏析：采取细化晶粒，减小合金液的含气量。带状偏析：减少溶质的含量，采取孕育细化晶粒，加强固液界面前的对流和搅拌。密度偏析：增加铸件的冷却速度，使初生相来不及上下浮动。加入第三种合金，尽量降低合金的浇筑温度和浇注速度。

25、简述析出性气孔的特征，形成机理及主要防止措施？ 答：析出性气孔在铸件断面上大面积分布，靠近冒口、热节等温较高的区域，其分布较密集，形状呈团球形，裂纹多角形，断续裂纹状或混合形。机理：

1、凝固时溶质再分配导致气孔形成。结晶前沿特别是枝晶内部液相的气体浓度聚集区将超过它的饱和浓度，被枝晶封闭在液相内，其气体的过饱和度更大，有更大的析出压力，而液相界面处气体的浓度过高，此处有其他溶质偏析，易产生金属夹杂物，所以液固界面容易析出气泡，保留下来的气泡就形成气孔。

2、侵入性气孔形成：将金属浇入砂型中，由于各种原因会产生大量的气体，气体的体积随温度的升高二增大，当满足一定条件，气泡就能在凝固初期侵入金属液成为气泡，气泡上浮时就形成气孔。措施：

1、减少金属液的吸气量

2、对金属液进行除气处理

3、阻止金属液中气体的析出

4、型（芯）砂处理，减少其发气量。

26、说明反应性气孔的形成过程及特征？

答：

1、金属-铸型间反应性气孔。氢气说：金属浇入铸型后，由于金属液-铸型界面处气体含氢量高，是金属液表面氢气浓度增大，凝固过程中，液固表面前沿易形成过饱和气体浓度很高的气体析出压力，金属液中的氧化物，杂质等，能称为载体，表面层气泡一旦形成后，液相中氢气等气体都向气泡扩散，随着金属结晶沿枝晶间长大，形成皮下气孔。氮气说;铸型或型芯采用各种含氮树脂作为粘结剂，分解时造成界面处气相氮气浓度增加。提高树脂 及乌洛托品含量，也会导致含氮量增大，就产生了皮下气孔。CO说：CO气泡可以依附在晶体中的非金属夹杂物形成，这时氮气氢气均可扩散到气泡，气泡沿枝晶方向生长，形成皮下气泡。

2、金属液内反应性气孔。渣气孔液态金属与熔渣相互作用产生的气孔。CO气孔依附在FeO熔渣上就形成了气孔。金属夜中元素间反应性气孔，碳氧化反应气孔，钢液脱氧不全或铁液严重氧化，溶解的氧若与铁液中的碳相遇，将产生CO气泡而沸腾，CO气泡上浮，吸收氢气氧气，长大，凝固时来不及排出，形成气孔。水蒸气反应性气孔：金属液中溶解的[O]和【H】，如果遇见就会产生水气泡，来不及析出，就产生气泡。碳氢反应气孔：铸件最后凝固的部位液相中偏析，含有较高的【H】和【C】凝固中产生CH4形成局部气孔。

27、简述夹杂物的来源及其分类？

答：

1、原材料本身。

2、金属熔炼时，脱氧、脱硫孕育、球化等处理，产生大量MnO2、SiO2、Ai2O3等夹杂物。

3、液态金属与炉衬、浇包的耐火材料及熔渣接触时，会发生相互作用，产生大量MnO2、Al2O3等夹杂物。

4、在精炼后转包及浇注过程中，因金属液表面与空气接触，会形成一层氧化膜，会被卷入金属中，形成二次氧化夹杂物。

5、金属在凝固过程中，进行各种物理化学反应，生成夹杂物。分类：按来源分类：内在夹杂物和外来夹杂物。按夹杂物化学成分：氧化物，硫化物，硅酸盐。按夹杂物其形成时间：初生和二次氧化夹杂物以及偏析夹杂物。

28、分析缩孔形成的过程，说明缩孔与缩松的形成条件及形成原因的异同点？

答：过程：纯金属共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金，在一般的铸造条件下，按由表及里的逐层凝固方式凝固，由于其凝固前沿直接与液态金属接触，当液体金属凝固成固体而发生体积收缩时，可以不断得到液体的补充在铸件最后凝固的地方产生缩孔。异同点;形成缩松跟缩孔的原理是相同的，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。形成条件不同;：产生缩孔的条件是铸件由表及里逐层凝固，形成缩松是金属结晶范围较宽，倾向于体积凝固和同时凝固的方式。

名词解释

1、液态金属成型技术是将融融的金属或合金在重力场或其他外力场的作用下注入铸型型腔中，待其凝固后获得与型腔形状相似逐渐的一种方法，这种成型方法叫做铸造。

2、液态成型（铸造）是将融化成型的液态金属浇入住铸型后一次制成所需形状和性能的零件

3、金属塑性成形又称塑性加工，是利用金属的塑形，通过外力获得所需形状，尺寸与内部性能制品的一种加工方法。

4、表面张力：是表面上存在的一个平行于表面且各个方向大小相等的力。

5、表面自由能；是产生新的单位面积表面时自由能的增量。

6、液态金属充填铸型的能力：液态金属充满铸型型腔，获得完整、轮廓清晰的铸件的能力。

7、流动性;液态金属本身的流动性。与金属的成分、温度、杂质含量、铸件结构有关。

8、强迫对流：在凝固过程中可以外在激励使液相产生的流动

9、液态金属结晶：液态金属转变成晶体的过程称为液态金属结晶或金属一次结晶。

10、相变驱动力：只有当TGs时，结晶才可能自发进行，此时液固两自由能只差称为相变驱动力。

11、过冷度：t=t-t0称之为过冷度

12:、热力学能障：由界面原子所产生，能直接影响体系自由能的大小。

13、动力学能障：由原子穿越界面的过程中所引起的，其大小与相变驱动力无关，而决定于界面的结构和性质，前者对形核有影响，后者则在晶体生长过程中起关键作用。

14、均质形核：是在没有任何外来界面的均匀熔体中的形核过程。也成自发形核。

15、非均质形核：指在不均匀的熔体中依靠外来杂质或型壁界面的衬底进行形核的过程，也称非自发形核，异质形核G非=G均f（o），当0

16、晶体生长驱动力：固液界面处，固液两项体积自由能之差。晶体生长主要受界面生长动力学过程，传热过程，传质过程三方面的影响

17、原子角度看微观姑爷界面的结构可分为两大类粗糙界面(非小面界面)、平整界面（小面界面）

18、溶质在分配：从形核开始到结晶结束，整个过程中，固液两项内部进行着溶质元素的重新分布的过程。

19平衡结晶：对于结晶过程中，固液相都能通过充分传质而使成分完全均匀并达到平衡相图所对应的温度的平衡成分。

20、铸件的结晶组织，仅宏观状态而言，指的是铸态晶粒的状态、大小、取向喝和分布等情况。

21、游离晶：铸件结晶过程中，由于各种因素的影响，除直接借助于独立生核以外，还会通过其他方式在熔体内形成大量处于游离状态的自由小晶体，即游离晶。

22、晶体的择优生长：各个枝晶主干方向不同，主干于热流方向相同的枝晶生长更为迅速，他们优先生长并抑制其他方向枝晶生长，这个互相竞争淘汰的晶体生长过程称为晶体的择优生长。

23、通过强化非均质生核和促进晶粒游离以抑制凝固过程中柱状晶区的形成和发展，就能获得等轴晶区。

24、孕育处理;是向液态金属中，添加少量物质以达到细化晶粒，改善组织之目的的一种方法。

25、流变铸造：又称半固态铸造。是在凝固初期利用搅拌使金属液称为半固态的浆料，并进行挤压成型。

26、定向凝固：又称定向结晶，是使金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种工艺方法。

27、快速凝固：液态金属在凝固过程中，由液相到固相的相变过程进行的非常迅速，从而获得传统铸件的铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的过程。

28、偏析：合金在凝固过程中发生成分不均匀的现象。

29、偏析按照其范围大小分为：微观偏析和宏观偏析。

30、微观偏析：由称短程偏析，是指小范围内化学成分不均均匀现象。30、宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，是指较大尺寸范围内的化学成分不均匀现象。Cs>C。正偏析否则为逆偏析。Cs各部分的浓度C。原始浓度。按其表现形式分为：正常偏析，逆偏析，密度偏析等。

31、晶内偏析：晶内先结晶的部分溶质含量低，后结晶部分溶质含量高。这种成分的不均匀性就称为晶内偏析。

32、枝晶偏析：合金以枝晶形式生长，先结晶的枝干与后续生长的分支也同样存在着成分差异，称为枝晶偏析。

33、胞状偏析：当成分过冷较小时，晶体呈胞状方式生长。胞状结构由一系列平行的棒状晶体所组成，沿凝固方向长大，呈六方断面，由于凝固过程中的溶质再分配，当合金的平衡分配系数小于1则在胞壁处将富集溶质会贫化，这种化学成分不均匀性称为胞状偏析。

34、晶界偏析：两个晶粒彼此面对面生长，在固液界面，溶质被排出，此外，其他低熔点的物质也会被排出在固液界面，当界面彼此相遇时，在它们之间富集大量溶质，从而造成晶界偏析。

35、气体元素在金属中可以以固溶体，化合物及气态三种形式存在。

36、气孔分为析出性气孔、反应性气孔两类。

37、析出性气孔：金属液在凝固或冷却过程中，因气体溶解度下降，析出来的气体来不及从液面排出而产生的气孔。

38、反应性气孔：金属液和铸型之间或在金属液内部发生化学反应所产生的气孔。

39、收缩：把铸件在液态、凝固态和固态冷却工程中发生的体积减小现象称为收缩。

40、体收缩：金属从液态到常温的体积改变量。线收缩：金属在固态时从高温到常温的线尺寸该变量。

41、液态收缩：具有一定成分的铸造合金从浇注温度冷却到液相线发生的体收缩。

42、凝固收缩：金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩。

43、固态收缩：金属在固相线一下发生的体收缩。

44、缩孔：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部分出现空洞，称为缩孔，把尺寸较大而且集中的空洞称为集中缩孔，简称缩孔。缩孔的形状不规则，表面不光滑，可以看到发达的树枝晶末梢。尺寸细小的而且分散的空洞称为分散性缩孔，简称缩松。缩松安其形态分为宏观缩松（简称缩松）和微观缩松（或显微缩松）。

第二篇：铸造成型原理重点知识总结

第一章

1、可以通过哪些途径来研究液态金属的结构？ 间接方法：通过固---液、固---气态转变后，一些物理性质的变化判断液态的原子结合情况。直接方法：通过液态金属的X射线或中子线的结构分析研究液体的原子排列情况。

2、如何理解液态金属的“远程无序”“进程无序”结构？

从X射线衍射分析对液态金属铝结构的认识中可以看到，液态铝中的原子排列在几个原子间的小范围内，与其固态铝原子的排列基本一致，呈现一定的规则排列，而距离远的原子排列就不同于固态？了表现为无序状态，称为“远程无序”“进程无序”结构。3.试阐释实际液态金属的结构及能量结构及浓度等三种起伏特征

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，这种现象称为“能量起伏”。另外，液态金属中存在由大量不停“游动”着原子团组成，原子集团不断分化组合，这种现象称为“结构起伏”。由于同种元素及不同元素之间的原子结合力是不同的，即游动集团之间存在着成分不均匀性，称之为“浓度起伏”。4.液态金属黏涝性的本质及影响因素有哪些方面？

本质：是质点间结合力的大小，即原子间做相对运动时产生的阻力。影响因素：温度。熔点。夹杂。

5、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施都有哪些？

（1）金属性能方面的因素：合金的化学成分。结晶潜热。金属的热处理性能（比热容，密度和热导率）④黏度。⑤表面张力。措施：正确选择合金成分。合理的熔炼工艺。

（2）铸型性质方面的因素：铸型的蓄热系数。铸型的温度。铸型中的气体。措施：适当降低型砂中的含水量和发气物质的含量。提供砂型的透气性。

（3）浇筑方面的因素：浇筑的温度。充型压头。浇筑系统的结构。措施：在一定范围内提高温度。增发液态金属在流动方向上所受的压力。铸件结构方面的因素是铸件的折算厚度和复杂程度。

6、你认为可以采用哪些工艺措施来提高该铸件的成品率？

利用高温出炉低温浇筑工艺。预热铸型。增加金属液静压头。④分析浇筑系统，合理安排内浇道在铸件上的位置，选择恰当的浇筑系统结构和各组元的断面积，尽量简化浇筑系统。⑤选择正确的浇筑位置。⑥适当提高浇筑温度。

7、铸件的凝固方式及其影响的因素？

铸件凝固方式：逐渐凝固方式。体积凝固方式。中间凝固方式。影响因素：凝固区域的宽度，即铸件的凝固方式是由合金的结晶温度范围ΔT与温度降低ξt（可以近似的表示为温度梯度）的比值确定。第二章

1、论述均质形核与非均质形核之间的区别与联系，并分别从临界形核半径，形核功这两个方面阐述外来衬底的湿润能力对临界形核过冷度的影响。

区别与联系：相同点1）形核的驱动力和阻力相同；2）临界晶核半径相等；3）形成临界晶核需要临界功；4)结构起伏和能量起伏是形核的基础；5）形核需要一个临界过冷度；6）形核率在达到极大值之前，随过冷度增大而增加；

与均质性和相比，非均质性和的特点：1）非均质形核与固体杂质接触，减少了表面自由能的增加；2）非均质形核的晶核体积小，形核功小，形核所需结构起伏和能量起伏就小，形核容易，临界度过小；3）非均质形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定，临界晶核半径相同时，接触角越小，晶核体积越小，形核越容易；4）非均质形核的形核率随过冷度增加而增大，当超过极大值后下降。

2、从原子角度看，决定固——液界面微观结构的条件是什么？ 热力学因素：a(L/kT00)(/)(Sm/R)(/)

a作为固态围观界面结构的判据

a<2形成粗糙界面a>2半整界面

动力学因素Tk大→连续生长——粗糙平面结构

Tk小→平整界面生长。

3、阐述各种界面微观结构与其生长机理和生长速度之间的联系，并指出它们的生长表面和生长方向各有的特点。（1）粗糙界面是连续生长方式

R1DL0Tk/RT0Tk生长过程中几乎不存在21热力学能障 易为较小的动力学过冷所驱动（2）完整平整界面的生长是二维形核生长方式R22eb/Tk

动力学能障 大需较大的动力学过冷驱动（3）非完整界面的生长是从缺

23陷处生长方式

大大减少热力学能障 R3TK

螺旋式的台阶在生长过程中不会消失，加快生长速度。

4、试述成分过冷与热过冷的含义以及它们之间的区别与联系。

成分过冷的含义：合金在不平衡凝固时，使凝固界面前沿的液相中形成溶质富集层，因富集层中各处的合金成分不同，具有不同的熔点，造成凝固前沿的液相处于不同的过冷状态，这种由于液固界面前沿合金成分不同造成的过冷。

热过冷的含义：界面液相侧形成的负温度梯度，使界面前方获得大于Tk的过冷度

区别：热过冷液固界面前沿的液相具有正的温度梯度液相中各微区的熔点和实际温度之间产生的并且与溶质浓度相关的过冷称为成分过冷。

热过冷：纯金属实际开始结晶的温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为热过冷。

5、论述成分过冷对单相合金结晶的影响

1)在传质过程的无成分过冷或负温度梯度时合金同纯金属一样，界面为平面和树枝状形态： 2)在正的温度梯度时，晶体的生长方式产生多样性：当稍有成分过冷时为胞状生长；随着成分过冷的增加（即温度梯度下降），晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状枝晶和自由树枝晶（等轴晶）。

6、细化枝晶间距与提高铸件质量之间有何联系 枝晶间距是相邻同次分枝之间的垂直距离，它是树枝晶组织细化程度的表征，枝晶距离越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围也就越小，故铸件越容易通过热处理而均匀化，因而也就越有利与铸件质量的提高。第三章

1、典型铸件的宏观组织包含那几个部分？他们形成的机理如何？

①典型铸件的宏观组织包含：表面细晶粒区、柱状晶区、内部等轴晶区②表面细等轴的形成机理：非均质形核和大量游离晶粒提供了表面细等轴晶区的晶核，型壁附近产生较大过冷面大量生核，这些晶核迅速长大并且无相接触，从而形成无方向性的表面细等轴晶区。中间柱状晶的形成机理：柱状晶主要从表面细等轴晶区形成并发展而来，稳定的凝固壳层一旦形成处于在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下，便转而以枝晶狀延伸生长，由于择优生长，在逐渐淘汰掉取向不利的晶粒过程中发展成柱状晶组织。内部等轴晶的形成是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。

2、产生晶粒游离的途径有哪些？在实际应用中，如何采取工艺措施来强化晶粒游离作用？ ⑴①液态金属流动的作用②直接来自过冷熔体的非均质生核③型壁晶粒的脱落④枝晶熔断和增值⑤液面晶粒沉积 ⑵一，合理控制热学条件①低的浇注温度及合适的浇注工艺②合理控制冷却条件二，孕育处理①孕育剂的作用机理合理选用②合理确定孕育工艺三，动态晶粒细化

3、解释枝晶缩颈现象产生的原因及对晶粒游离作用的影响

⑴①晶粒生长过程中界面前沿液态金属凝固点降低从而使其实际过冷度减小，生长速度减慢，又由于晶体根部紧靠型壁，富集的溶质不易排出，生长受到抑制②远离根部的其他部位面临较大过冷，生长速度快点多⑵缩颈极易断开，晶粒自型壁脱落而导致晶粒游离

4、等轴晶组织有何特点？在应用过程中，可从哪些方面来获得及细化完全等轴晶组织？ ㈠特点：等轴晶去的晶界面积大，杂志和缺陷分布比较分散，呈各向同性，故性能均匀又稳定，缺点是枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。㈡①向熔体加入强生核剂——孕育处理；②控制浇注条件：采用较低的浇注温度和合适的浇注工艺；③采用金属型铸造，提高铸型的激冷能力；④增大液态金属与铸型表面的湿润角，提高铸型表面的粗糙度；⑤采用物理方法动态结晶细化等轴晶：震动、搅拌、旋转铸型、撞击等等均可引起固液相对运动，有效减少消除柱状晶区，细化等轴晶。第四章

1、何谓偏析现象？它对铸件质量有何影响？

合金在凝固过程中发生化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析会对铸件的力学性能切削性能耐腐蚀性能产生不同程度的不利影响。偏析的有利方面，可以用它净化提纯金属。

2、微观偏析有哪些表现形式？并解释共形成机理及消除措施？

枝晶偏析：因冷却速度过快，扩散过程难以充分进行，使凝固过程偏离平衡条件，形成不平衡结晶。

胞状偏析：胞壁处的溶质的量过多或过少，这种化学不均匀性称为胞状偏析。

晶界偏析：第一种，两个晶粒并排生长，在晶界与液相交界的地方出现一个凹槽有利于原子的富集，凝固后就形成晶界偏析。第二种，两个晶粒面对面生长，溶质被排出，晶界再相遇时他们之间富集大量溶质造成晶界偏析。消除措施：对晶界偏析用均匀化退火方法，对氧化物和硫化物引起的晶界偏析采用减少合金的氧、硫含量。

3、举例说明常见的宏观偏析及其形成机理，并进一步说明在生产中如何采取措施防止。正常偏析：由于溶质再分配，当合金的溶质分配系数K0<1时，温度降低则溶质的浓度增加，后结晶的固相溶质浓度高于先结晶部分，当K>1时与此相反，这种符合溶质再分配规律的偏析称为正常偏析。

逆偏析：与正常偏析相反的溶质分布情况，当K<1时，表面或底部含溶质元素多，面中心部分或上部含溶质较少，这种现象称为逆偏析。防治措施：在合金中加入细化一次分枝的元素，采用细化晶粒的措施，减少合金液的含气量。带状偏析：当固界面过冷度降低，固液界面推进收到溶质偏析的阻碍时，由于界面前方的冷却，从侧壁上可能产生新的晶粒并继续长大，从前方横切溶质浓化带。

防治措施：减少溶质的含量，采取孕育措施细化晶粒，加强固液界面前的对流和搅拌。密度偏析：密度偏析时金属凝固前或刚开始凝固时，当液体和固体共存或者是互相不混合的液相之间存在着密度差产生的偏析。防治措施：增加铸件冷却速度，加入第三种合金元素，尽量降低合金的浇注温度和浇筑速度。

4、简述析出性气孔的特征，形成机制及主要的防治措施 特征：析出性气孔数量多，尺寸小，形状呈圆形、椭圆形或针状，在铸件断面呈大面积均匀分布，主要是氢气孔和氮气孔

形成机制：金属在凝固过程中，结晶前沿，被枝晶封闭的液相内气体的饱和浓度值更大，有大的析出压力，而液固面气体的浓度最高，易产生金属夹杂物，所以液固界面更容易析出气泡，凝固后形成气孔 防止措施：①减少金属液的吸气量②对金属液进行除气处理③阻止金属液中气体析出，提高铸件冷却速度④型（芯）砂处理，减少砂（芯）型在浇注时的发气量

5、说明反应性气孔的形成过程及特征

⑴①氢气说：金属液浇入铸型后，由于金属液—铸型界面处气相中含氢量较高，在凝固过程中，金属液表面的各种氧化物以及铸铁中的石墨固相能使气体附着形成气泡，液相中的氢向气泡扩散，随着金属结晶沿枝晶间长大，形成皮下气泡②氮气说：铸型或铸芯的含氮粘结剂分解造成界面处氮气浓度增加，当含氮量达到一定浓度，就会产生皮下气泡③CO说：CO气泡可依附晶体中的非金属夹杂物形成。这是氢、氮均可扩散进入气泡，气泡沿枝晶生长方向长大形成皮下气孔

6、简述夹杂物的来源及其分类。

来源：原材料本身所含有的夹杂物。金属熔炼时，脱氧，脱硫，孕育，球化等处理过程。液态金属与耐火材料以及熔渣接触。④精炼后转包及浇筑过程形成二次氧化夹杂物。⑤金属凝固过程中的物理化学反应。

分类：(1)按来源：内在夹杂物和外在夹杂物。（2）按化学成分：氧化物。硫化物。硅酸盐。（3）按形成时间：初生和二次氧化物以及偏析夹杂物。

7、分析缩孔的形成过程，说明缩孔与缩松的形成条件及形成原因的异同点。纯金属共晶成分合金和结晶温度范围窄的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固的方式凝固，由于金属和合金在冷却过程中发生的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而在铸件最后凝固的部位形成尺寸较大的集中缩孔。形成缩松和缩孔的基本原理是相同的，即金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩。但形成条件是不同的：产生缩孔的条件时铸件由表及里逐层凝固，形成缩松的条件是金属的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固和同时凝固方式。

第三篇：材料成型原理 重点整理

液态金属结构可以这样描述：液态金属由许多近程有序的原子集团组成，这些原子集团原子排列规则，有激烈的原子热运动和大量空穴，存在较大的能量起伏。同时，这些原子集团和空穴时聚时散，时大时小，处于瞬息万变的状态。

液态金属冷却到冷却到平衡结晶温度Tm（熔点）时，并没有开始结晶，而是冷却到低于Tm时，固相才开始结晶析出（形核并长大），这种现象叫做过冷

平衡结晶温度Tm与实际结晶温度T之间的温度差称为过冷度（△T），△T= Tm –T。金属凝固的驱动力，主要取决于过冷度△T。过冷度越大，凝固的驱动力越大。

液相内部出现晶核时系统自由能对变化：

当过冷液体中出现晶核时，系统自由能将产生变化。系统自由能的变化由两部分组成，一部分是体积自由能变化，即固、液相之间的体积自由能差△GV。它使系统的自由能降低，它是相变的驱动力；另一部分是界面能变化，由于晶核形成的同时，也形成了新的液一固相界面，因而产生了新的界面能△Gi。这部分能量将导致系统的自由能增大，它是相变的阻力。

图为在三种曲率不同的表面上形核的示意图，它们具有相同的润湿角和晶核曲率半径，但是显然包含的原子数不同。显然在凸面上形成的晶核包含原子数最多，平面上次之，凹面上最少。可见，即使是同一种物质作为形核基底，起形核能力也不同，跟界面的曲率方向和大小有关，凹面的形核能力最强。

一般来说形核剂应该满足以下几个条件：

1.失配度小、完全共格对应，方式的界面能最低，促进非自发形核的能

力最强，形核率也最大。

2.粗糙度大、在基底上存在凹坑时，形核能力较强。故表面粗糙不平的形核剂对促进形核有利。

3.分散性好、若形核剂聚集成团，大大降低了有效基底面积，对形核有

不利影响。

4.高温稳定性好，形核剂在高温熔体中使用，如发生分解、氧化，或者

与熔体发生一些化学反应，形核剂将发生变质，不能起到促进形核的作用。

金属结晶为什么需要过冷度呢？结晶在什么条件下才能自发进行呢？ 这是由结晶的热力学条件所决定的。从热力学观点来看，物质状态的稳定性取决于该状态的自由能高低：自由能越高，状态越不稳定；自由能越低，状态越稳定。物质总是自发地从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。所以，只有伴随着自由能降低的过程才能自发进行。对于凝固而言，只有当固态金属的自由能低于液态金属时，结晶过程才可能进行。

液相和由它析出的固相具有不同的成分，这种由于合金在结晶过程中，析出固相的溶质含量不同于液相，而使界面前沿溶质富集或者贫化的现象，叫做溶质再分配。

在一般凝固条件下，固—液界面前沿将发生溶质富集（k0 <1时），这种溶质富集，将导致液相凝固温度TL发生变化，与界面前沿实际温度Ta存在差别，从而引起过冷。引起这种凝固温度变化是由相图中的液相线决定的。相图中的液相线就是合金的平衡结晶温度（熔点），该温度随合金中溶质的含量而变化，对于k0 <1的合金，界面前沿液相中的溶质富集将引起液相线温度的降低，若熔体温度低于该合金的液相线温度时，则处于过冷状态，过冷度等于液相线温度与实际温度之差。

由溶质再分配导致界面前沿平衡凝固温度发生变化而引起过冷称为成分过冷。

成分过冷判据

宏观偏析通常指整个铸锭或铸件范围内产生的成分不均匀现象。一般将宏观偏析分为正偏析、逆偏析、比重偏析、V形偏析和逆V形偏析、带状偏析、区域偏析、层状偏析等

在不同的合金体系中，由于共晶两相在析出过程表现的相互关系不同，其结晶方式可分为共生生长和离异生长两种。

砂型铸造时，固、液边界线的间距很宽，在很长一段凝固时间内，固液共存的两相凝固区几乎贯穿了整个铸件断面，这种凝固方式称为糊状凝固； 金属型铸造时，固、液边界线的间距很窄，整个凝固过程中，仅有很薄一层两相共存区，凝固层由表面向中心逐渐加厚，这种方式称为逐层凝固。这两种凝固方式没有明显的界限，介于两者之间的称为中间凝固方式。

最初各枝晶的取向是很乱的，只有那些主干平行于热流方向的枝晶才能向前延伸，而将取向不的枝晶逐渐淘汰，这样柱状晶的生长方向越来越一致。晶体的这种相互竞争、相互淘汰的生长过程称为择优生长；

欲控制获得细等轴晶组织，采取的工艺措施有如下几条：(1)适当降低浇注温度

(2)合理运用铸型对液态合金的强烈激冷作用(3)孕育处理(4）动态晶粒细化

焊接过程中，改善凝固组织，防止粗晶产生的主要措施有：(1)变质处理。(2)振动结晶。(3)优化焊接工艺参数。

焊接热源有许多种，如电弧、气体火焰、摩擦热、电渣焊的熔渣电阻热等等。热源的性质不同，焊接时的温度场也不同。

在电弧焊条件下，25mm以上的钢板焊接时，就可以认为是点状热源；而100mm以上大厚度工件电渣焊时，只能认为是线状热源。

塑性加工 利用金属材料的塑性变形特性，用工模具加金属材料施加机械作用，使其发生塑性变形，达到所要求的形状、尺寸、精度和组织性能。该过程中尺寸形状和组织性能都同时改变。主要有： 成材的塑性加工：如轧制、挤压、拉拔等 成形的塑性加工：主要有锻造、拉深、冲压等 先进的塑性成形：主要有超塑性成形、液压胀形、电磁成形等

主应力图示

变形体某方向上一个线段(如长、宽、高)的起点和终点在垂直于该方向上也可能有位移差(切变量)，与线段原始长度之比，也是衡量变形程度的物理量。叫工程切应变。

《材料成形技术基础》第页第9、11、14、17题

变形机制：滑移、孪生、晶界滑动、扩散蠕变 组织性能演变：冷变形-、热变形-中 塑性与变形抗力：塑性与塑性变形、影响塑性的因素、超塑性、变形抗力的组成、应力状态对抗力的作用、应力应变关系曲线

1.每个晶粒都处于不同位向的晶粒的包围之中，晶粒在周围(邻居)的约束下变形，晶粒所受的应力状态发生变化；

2.各个晶粒的取向不同，受力状态不同，造成各晶粒之间变形的不同

时性和不均匀性；

3.相邻晶粒之间的变形在晶界上需要协调配合；造成晶界处多系滑移的提前开始和晶界上变形困难，造成晶界和晶内变形的不均匀。

孪生：晶体在外力的作用下，其一部分沿着一定的晶面和该晶面(孪生面)上的一定晶向(孪生方向)，产生均匀切变。孪生后，晶体的变形部分与未变形部分形成关于孪生面的镜面对称。镜面两侧晶体的相对位向发生了改变，但不改变晶体的晶格点阵类型。孪生变形部分称为“机械孪晶”。

滑移 孪生 原子相对移动距离： 等于 小于(变形方向上一个原子间距 金属在其再结晶及其以上(通常>0.5Tm)温度进行的加工叫热加工。其特点是：

生产变形的位错： 全位错 不全位错 原子移动方向： 双向 单向/有极性 变形均匀性： 集中在 在整个孪晶

滑移面上 带上均匀

移动部分晶体取向： 不变 改变/镜面对称 开动应力服从： H-P关系 H-P关系 开动条件服从： Schmid定律 Schmid定律

冷变形中金属组织变化

一、形成纤维组织

二、产生结构缺陷

三、产生晶体学择优取向

四、晶粒超细化、甚至非晶化，形成非平衡材料

冷变形中金属性能变化

一、加工硬化(应变强化)：随着变形程度的增加，金属的强度指标上升，塑性指标下降。这就是加工硬化。

二、各向异性

三、其他性能变化：冷加工还会造成：密度降低、导电性降低、导热性降低、耐蚀性变差以及磁性变化等多种物理、化学性能的变化。

拉深：法兰区坯料在切向压应力、径向拉应力作用下向直壁流动，形成筒形或带法兰的筒形零件的板成形过程。

1.变形温度高，加工硬化小； 2.变形抗力低、耗能少； 3.塑性好；加工变形量大； 4.不易产生裂纹等加工缺陷。

但：加工精度低；组织性能不均匀性大。

热塑性变形过时的基本软化过程包括：动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶等。

动态回复、动态再结晶是发生在变形过程中的回复和再结晶过程； 而静态回复和静态再结晶则在变形的间歇期间或热变形后发生。

热变形时金属组织性能变化：

1.消除缺陷：消除某些铸造缺陷，如使气孔、疏松锻合；消除或减轻

铸造偏析；

2.改善晶粒组织：均化和细化晶粒使性能(强度、塑性等)提高。3.改善第二相分布：破碎粗大第二相和化合物，改善夹杂物与脆性相的分布形态。

4.形成流线： 金属中存在的不溶性物质沿着主应变方向拉长，形成流线。沿着流线方向材料性能提高。5.形成带状组织：铸锭中原来存在枝晶偏析——合金元素的贫区与富

区。热加工时，这些沿主应变方向扩展，形成带状。合金元素含量的不同造成相变温度的差别，如贫锰区比富锰区发生A——F转变，将碳抛向富锰区，造成贫锰的带状区F比例大，而富锰的带状区P比例大，形成带状组织。塑性：材料在外力作用下能连续地生产塑性变形而不断裂的能力

溶质原子溶入溶剂点阵中，造成强度的提高，这就是固溶强化。

当合金中含有细小弥散的颗粒时，就会对位错运动造成障碍。运动的位错必须与其滑移面上的弥散颗粒交互作用，从而引起变形抗力的提高。这种作用叫作弥散强化。

手工电弧焊原理:用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。手工电弧焊特点（优点）:手工电弧焊的简便灵活，适应性强，手工电弧焊特点（不足之处）: 手工电弧焊对焊工的操作技术要求较高，焊接质量在一定程度上决定于焊工的操作技术。此外，手工电弧焊劳动条件差，生产率低。因此，手工电弧焊适用于焊接单件或小批量产品，短的和不规则的、各种空间位置的以及其它不易实现机械化焊接的焊缝。

埋弧自动焊特点（优点）

(1)生产率高 由于可用较大焊接电流，加上焊剂与熔渣的隔热作用熔深也大。不开坡口单面一次焊，熔深可达20mm。(2)焊缝质量高 熔渣隔绝空气的保护效果好。熔池金属与熔化的焊剂之间有较充分的时间进行冶金反应，较大限度地减少了焊缝中产生气孔、裂纹的可能性。

(3)劳动条件好 既无弧光辐射又无烟尘，劳动环境好。埋弧自动焊特点（不足之处）

埋弧自动焊的主要缺点一是由于采用颗粒状焊剂堆积形成保护条件，因此，一般只适用于平焊位置。其它焊接位置需采用特殊措施才能保证焊剂覆盖焊接区。二是焊接设备比手工电弧焊设备复杂，灵活机动性也较差，所以较适合于长焊缝的焊接，短焊缝显示不出生产率高的特点。

钨极氩弧焊特点（优点）

1)氩气本身不和金属产生化学反应又不溶于金属，且比空气重25％，能有效地隔绝电弧周围空气。因而可成功地焊接易氧化、氮化及化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

2)直流正极性电弧(工件接直流电源正极，钨电极接电源负极)稳定，即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板的焊接。

3)明弧无渣，熔池可见度好，便于控制，易于实现机械化、自动化和全位置焊接。

4)电弧热源与填充焊丝分别控制，易于实现单面焊双面成形，并由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。钨极氩弧焊特点（不足之处）

1)钨电极承受电流能力有限，所以熔深浅，熔敷率小，生产率低。2)焊接所用惰性气体(氩气、氦气)较贵，与其它电弧焊方法(手工电弧焊，埋弧焊，CO2气体保护焊)相比，生产成本较高。

3)由于此焊接方法是依靠氩气机械排开空气进行保护，所以焊前对焊件表面的清理工作要求严格。钨极氩弧焊用途

钨极氩弧焊几乎可以焊所有的金属和合金，但由于生产成本较高，一般仅用于不锈钢、耐热钢以及铜、钛、铝、镁等有色金属的焊接。对于低熔点(低沸点)和易蒸发的铅、锡、锌等金属则难以焊接。由于钨电极承受电流能力有限，从生产率考虑所焊板材范围以3mm以下为宜。对于某些厚壁重要构件(压力容器和管道)要求焊透的坡口打底焊、全位置焊和窄间隙焊也可采用钨极氩弧焊。

熔化极氩弧焊的特点（优点）

1)与钨极氩弧焊一样，它几乎可以焊接所有金属，尤其适合于焊接铝及铝合金，铜合金以及不锈钢等材料。

2)由于用焊丝作电极，电流密度大，因而焊接熔深大，填充金属熔敷速度快，用于焊接厚板铝、铜等金属时生产率比钨极氩弧焊高，焊件变形也小。3)常采用直流反接，焊接铝及铝合金时有良好的阴极雾化作用。

熔化极脉冲氩弧焊(MIGP)1)具有较宽的电流调节范围

2)可用较小的平均电流进行焊接，有利于实现全位置焊 3)可有效控制输入热量，改善接头性能

CO2气体保护焊的特点（优点）

1)生产率高。2)成本低。3)能耗低 4)适用范围广。5)抗锈能力强。

6)明弧无渣，熔池便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。

目前，CO2电弧焊由于有氧化性，合金元素易烧损主要用于低碳钢及低合金钢等黑色金属的焊接。对于不锈钢，由于对焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。因此，用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。

热轧钢及正火钢的焊接要点是： ①抗热裂性比较好。②有一定的冷裂倾向。

③沉淀强化的钢种(15MnTi、15MnVN、14MnMoV、18MnMoNb等)有产生再热裂纹的倾向。

④热轧钢在制造厚大件时，有层状撕裂的危险

⑤这类钢不存在热影响区软化问题，但有过热区脆化问题。

低碳调质钢的焊接要点是：

①一般含碳量低，而含锰量高，因此热裂倾向小。高镍低锰类低合金高强钢对液化裂纹比较敏感。

②冷裂纹倾向比较大，但只要工艺合适，冷裂纹是呵以避免的。

③有一定的再热裂纹敏感性(如14MnMoNbB钢中碳化物形成元素Mo、Nb、B共同作用结果使其易产生再热裂纹)。④对层状撕裂不敏感。

⑤有过热区脆化和热影响区软化问题。

以k0 <1的合金为例说明成分过冷的形成原因

在一般凝固条件下，固—液界面前沿将发生溶质富集（k0 <1时），这种溶质富集，将导致液相凝固温度TL发生变化，与界面前沿实际温度Ta存在差别，从而引起过冷

对于k0 <1的合金，界面前沿液相中的溶质富集将引起液相线温度的降低，若熔体温度低于该合金的液相线温度时，则处于过冷状态，过冷度等于液相线温度与实际温度之差。

由溶质再分配导致界面前沿平衡凝固温度发生变化而引起过冷称为成分过冷。石墨形态对灰口铸铁性能的影响

除微量溶于铁素体以外，绝大部分以石墨形式存在，断口呈灰色，是应用最广的铸铁。根据石墨形态不同又可分为普通灰口铸铁（片状）、蠕墨铸铁（蠕虫状）、可锻铸铁（团絮状）、球墨铸铁（球状）

普通灰口铸铁通常指具有片状石墨的铸铁，显微组织是由金属基体（铁素体及珠光体）与片状石墨组成。其抗拉强度、弹性模量比钢低，塑韧性接近于零，为脆性材料，不可锻、冲和焊接成形。但具有优良的铸造性能和切削加工性能。

球墨铸铁不仅具有与钢相近的力学性能，而且也具有良好的铸造性、减摩性及低的缺口敏感性等。

蠕墨铸铁石墨呈短片状，片端钝而圆，类似蠕虫，是介于片状和球状之间的一种过渡形态。承载时应力集中比灰口铁要小得多，但比球墨铸铁大。力学性能介于灰铁和球铁之间。导热性、抗高温生长及抗氧化性比其它铸铁好。

可锻铸铁石墨呈团絮状，大大减轻了石墨对基体的割裂及应力集中作用，因此强度和韧性较灰口铸铁有了很大提高，其抗拉强度最高可达700MPa，伸长率最高达12％，可锻铸铁因此而得名。

形核剂条件（1）失配度小（2）粗糙度高（3）分散性好（4）高温稳定性好

在设计铸件时，应考虑以下几个方面。1.合理设计铸件壁厚 2.铸件壁厚应尽可能均匀 3.铸件的转角应采用圆角联接 4.增设防裂筋

5.注意缓解收缩应力

铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号表示出工艺方案的图纸，主要包括：铸件的浇注位置、铸型分型面、型芯的数量、形状及其固定方法、加工余量、拔模斜度、收缩率、浇注系统、冒口、冷铁的尺寸和布置等。

第四篇：材料成型第二章 铸造复习纲要

第二章：铸造

一、铸造工艺基础

* 铸造合金的铸造性能（概念及衡量指标）

* 合金的流动性(概念，常用铸造合金的流动性，影响因素等)，液态合金流动性以什么来衡量，不同化学成分的合金为何流动性不同，流动性不好会产生什么缺陷。为什么要规定铸件的最小壁厚，铸铁件壁厚局部过薄会出现哪些问题。

* 铸件的凝固方式，铸造合金的收缩(收缩的三阶段，收缩造成的结果，缩孔、缩松形成的原因、形成的位置，防止缩孔、缩松的措施)。

* 铸件的同时凝固和顺序凝固原则(包括示意图)，工艺措施如何实现，各有什么优缺点。上述两种凝固原则各适用于哪些常用合金。

* 铸造内应力和变形、裂纹；（应力分析，变形分析，结构设计上如何避免），分析T形梁和床身导轨面的应力状态和变形方向。防止铸件变形的办法有哪些？什么是热裂和冷裂？

*

二、砂型铸造

* 如何制定铸造工艺图(包括浇注位置和分型面的选择，拔模斜度和结构斜度的概念、区别)

*铸件的结构工艺性。合金铸造性能对零件结构的要求。铸造工艺对零件结构的要求。

*

*

三、常用合金铸件的生产

* 铸铁的分类，石墨化过程，石墨化的影响因素，铸铁的牌号（灰口铸铁和球墨铸铁），球墨铸铁的生产（包括球化处理和孕育处理，孕育剂、球化剂是什么）；灰口铸铁和球墨铸铁的性能特点（力学性能和其它性能），各类铸铁的用途。

*

*

四、特种铸造

* 各种特种铸造的概念、特点和应用（最适合铸造的合金和结构）

* 什么是熔模铸造和消失模铸造，它们的工艺过程包括哪些，有哪些主要特点，其适用范围如何。

* 金属型铸造和压力铸造为何能改善铸件的力学性能

第五篇：成型控制铸造方向考研

材料成型专业的研究生分为锻压和铸造方向，一级学科为材料加工工程，这方面研究生比较好的学校有上海交大，哈工大，清华，华中科技大学，西北工业大学等学校，你可以具体去各个学校的网页查看相关老师的具体方向，再结合自己的兴趣进行选择。另外你还可以通过查询一级学科为材料加工工程的各学校研究生院的一些参考排名，在这就不详细给你说了

哈工大

沈阳铸造研究所、西北工业大学

哈哈，这方面的专业基本上每个工科为主的院校都有，而且基本实力都是比较强的，毕竟这个行业是基础工业，人才需求非常大的。如果你的成绩够好，当然选择清华、华中科技、上海交大这些名校啦，如果觉得稳妥一点，可以选择武汉理工大学、湖南大学、中南大学、华南理工大学这几所高校，都是实力不错的。上海交通大学 A+ 9 吉林大学 A 17 浙江大学 A哈尔滨工业大学 A+ 10 天津大学 A 18 四川大学 A清华大学 A+ 11 同济大学 A 19 兰州理工大学 A华南理工大学 A+ 12 西安交通大学 A 20 北京航空航天大学 A西北工业大学 A+ 13 大连理工大学 A 21 武汉理工大学 A北京科技大学 A 14 山东大学 A 22 北京工业大学 A华中科技大学 A 15 郑州大学 A 23 东南大学 A东北大学 A 16 太原理工大学 A

就材料加工而言,分不同的方向的。哈工大焊接很牛,全国第一。上海交通锻压很牛。西北工业大学铸造最好。华中科技模具最好。东北大学的轧钢很牛。