2014材料成型技术基础知识点含答案

知识点1

1、凝固成形的方法包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、熔模铸造等。 2、宏观偏析可分为正常偏析，逆偏析和密度偏析等。

3、进行铸件设计时，不仅要保证其工作性能和力学性能要求，还必须认真考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。

4、铸件的缺陷类型包括缩孔、缩松、裂纹、变形等。

5、冲压模具工作零件是指对坯料直接进行加工的零件；定位零件是指用来确定加工中坯料正确位置的零件。

6、挤压按金属的流动方向和凸模的运动方向可分为正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。

7、手工电弧焊焊条药皮的主要作用有保护作用、冶金作用、提高焊接工艺性能。 8、焊接残余变形总体变形分纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形和扭曲变形。 9、氩弧焊按电极可分为 钨极氩弧焊 和 熔化极氩弧焊 两种.

10、形核时，仅依靠液相内部自发形核的过程，一般需要较大的过冷度才能得以完成；而实际凝固过程中，往往依靠外来质点或容器壁面形核，这就是所谓的非自发形核过程。 11、一般凝固温度间隔大的合金，其铸件往往倾向于糊状凝固,否则倾向于逐层凝固。 12、焊接接头由 焊缝 和 热影响区 两部分组成.

13、挤压成形按成形温度可分为热挤压、温挤压、冷挤压。

14、材料的体积变化是由应力球张量引起的，材料的塑性变形是由应力偏张量引起的。 15、焊接内应力按其产生的原因可分为：热应力、相变应力和机械阻碍应力。

16液态金属凝固方式一般由合金固液相线温度间隔和凝固件断面温度梯度两个因素决定。 17、晶体生长方式决定于固一液界面结构。一般粗糙界面对应于连续长大；光滑界面对应于侧面长大。

18.设计铸造模样时,要考虑 加工余量，收缩余量，起模斜度和铸造圆角等四个方面. 19.焊条的选用原则是,结构钢按 等强度原则 选择,不锈钢和耐热钢按 同成分原则 选择.

20.合金的凝固温度范围越宽的合金,其铸造性能越 差 ,越容易形成 缩松缺陷. 21.合金在凝固过程中的收缩可分为三个阶段,依次为 液态收缩 ， 凝固收缩 ， 固态收缩 .

22.冲压的基本工序有 冲裁 ， 弯曲 ， 拉深 ， 成形 等.

23.常见焊接缺陷主要有 焊接裂纹 ， 未焊透 ， 气孔 ， 夹渣 ， 咬边 等. 24.焊缝的主要接头形式有 对接接头 ， 角接接头 ， T形接头 ， 搭接接头 等四种. 25.锻造加热时的常见缺陷有 过热 ， 过烧 ， 脱碳 ， 氧化 开裂等.

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26.铸造时设置冒口的作用是 补缩、排气、集渣 ,设置冷铁的作用是 加大铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序 .

27.金属坯料经热变形后会形成再结晶组织,且变形程度愈大,这种组织愈 粗大 ,它使金属的机械性能能带来力学性能下降.

28.按焊条药皮的类型,电焊条可分为 酸性焊条 和 碱性焊条 两大类. 知识点2

1、为什么说非自发形核比自发形核容易？(所需的临界形核功小，因而对能量起伏的要求小；非自发形核借助外来杂质或衬底，有利于形核)

2、逐层凝固与糊状凝固之间有何区别？（其凝固的温度范围不同，逐层凝固的温度范围窄，而糊状凝固的温度相对较宽，其凝固后所得组织也不同）

3、焊接热过程的特点是什么？(体积小，冷却速度大；过热温度高；对流强烈；动态下凝固)

4、多道焊为什么可以提高焊缝金属的塑性？（后一道焊接对前一道有预热作用） 5、米泽斯屈服准则与屈雷斯加屈服准则有何差别？在什么状态下两个屈服准则相同？*（轴对称状态）什么状态下差别最大？（平面状态）

6、铸铁合金中石墨形态共有几种？一般可通过什么方法改变石墨形态？ 7、板料成型模具一般有哪几部分组成（凹凸模）？每部分各起到什么作用？

8、锤上模锻（上模具固定在垂头上，下模具固定在衡垫，通过上模的运动直接对坯料施加力来获得所需形状尺寸）与压力机（锻造力是压力，变形程度低，可以锻造低塑性材料；锻造时行程不变，每个变形工步在一次行程中完成，便于机械化、自动化；滑块精度高，起模斜度，加工余量锻造公差小；振动和噪声小，改善了劳动条件）模锻变形特点有何不同？

9、手工电弧焊的原理（利用电能在焊条与工件间产生的电弧热将焊条和工件熔化而焊接。可在室内、野外、高空下作业，设备简单，易于维护，焊钳小，广泛运用于有色金属和黑色金属）、特点是什么？ 10、

成分过冷（由于溶质再分配导致的界面前沿平衡凝固温度发生变化而产生的过冷）与热过冷（界面液相侧形成的负温度剃度，使得界面前方获得大于ΔTk的过冷度）有什么区别？（热过冷是由于液体具有较大的过冷度时，在界面向前推移的情况下，结晶潜热的释放而产生的负

温度梯度所形成的。可出现在纯金属或合金的凝固过程中，一般都生成树枝晶。

成分过冷是由溶质富集所产生，只能出现在合金的凝固过程中，其产生的晶体形貌随成分过冷程度的不同而不同，当过冷程度增大时，固溶体生长方式由无成分过冷时的“平面晶”依次发展为：胞状晶→柱状树枝晶→内部等轴晶（自由树枝晶）。）

11、 热塑形变形对金属组织有何影响？（改善晶粒组织；段合内部缺陷；破碎并改善

碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布；形成纤维组织）

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12、

13、

已知材料的真实应力一应变曲线方程为，若试样已有伸长率??0.25，

试问试样还要再增加多少?才会发生缩颈？ （0.242）

何谓热过冷和成分过冷？成分过冷的本质是什么?（溶质再分配）

焊接熔池有何特征？（体积小，冷却速度大；过热温度高；动态下凝固；对流强等效应力有何特点（能使复杂的三维应力等效为单向的拉伸应力）？写出其数学奥氏体不锈钢熔焊的主要问题是什么？预防措施有哪些？

简述钨极氩弧焊的优点？（可以焊接多种金属；焊接品质好，可靠性高；无飞溅，简述焊接工艺参数对焊接温度场的影响。（加热速度vH:影响材料的相变点，随之

14、 15、 16、 17、 18、

烈） 表达式。

烟尘少，在氩气的保护下焊接，防止了空气的进入，保护焊接接口；）

升高而升高；对奥氏体的匀质化有影响；使碳化物的分解重熔受影响；峰值温度tH:直接影响其组织和性能，过高将使晶粒长大，甚至产生过热魏氏组织；影响应力应变，形成较大的参与应力变形等） 19、 20、

试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。（一般晶粒越细小时其塑性好和变液态合金的流动性（是指合金本身在熔融状态下流动的难易程度，流动距离的长形抗力大）

短，一般以浇铸的“螺旋形试样”的长度值来衡量）和充型能力（液态金属浇满型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力）有何异同？如何提高液态金属的充型能力？ 21、

焊接熔池有何特征？对凝固过程有何影响？（体积小，冷却速度大；过热温度高；对流强烈；动态下凝固）（冷却速度大，温度梯度大，过热温度高，柱状晶得到充分发展） 22、

简述焊接熔池的凝固组织形态(形成柱状晶，)，并分析结晶速度（速度大时，形成垂直柱状晶，小时形成弯曲柱状晶）、温度梯度和溶质浓度对组织形态的影响。 知识点3

?423???1、设某点应力状态?ij??261?，试求其主应力，主切应力、最大切应力、等效应力，

??315??并分别采用屈雷斯加屈服准则和米塞斯屈服准则判断材料处于弹性状态还是塑性状态（应

力单位：10MPa，材料屈服应力100MPa）。

答：将各应力分量带入第一、第二、第三应力张量不变量

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??222J2??(?x?y??y?z??z?x)??xy??yz??zx?

222?J3??x?y?z?2?xy?yz?zx?(?x?yz??y?zx??z?xy)?得 J1?15；J2??60；J3?54（3分） 代入应力状态特征方程得：

?3?15?2?60??54?0（2分）

解方程得：?1?9；?2?3?3；?3?3?3（单位为10MPa）

主切应力为：

J1??x??y??z?12???1??22??6?3?6?3 ;?23??3;?31??22

最大切应力为三个主切应力绝对值最大的一个，因此，

?max?6?3 2等效应力为：

113??(?1??2)2?(?2??3)2?(?3??1)2?90?10

222带入Mises屈服准则得（单位为10MPa）：

(?1??2)2?(?2??3)2?(?3??1)2?(6?3)2?(23)2?(6?3)2?90 2?s2?2?102?200

可以看出，应力状态没有达到屈服，材料处于弹性状态。

带入米塞斯屈服准则（单位为10MPa）：

?max?6?3?3.8 2小于材料屈服应力10（10Mpa）,因此，材料处于弹性状态。 2、设物体在变形过程中某一极短时间内的位移场为

u??10?0.1xy?0.05z??10?3 v??5?0.05x?0.1yz??10?3 w??10?0.1xyz??10?3

试求：点（1，l，1)的应变分量、主应变、主应变方向和等效应变。 解:由几何方程式得应变分量为

?w1?w?u?z???0.1?10?3xy,?zx?(?)?0.025?10?3?0.05?10?3yz

?z2?x?z第 4 页 共 12 页

?y??v?0.1?10?3z,?y?u?0.1?10?3y,?x?yz?(1?v?w?)?0.05?10?3y?0.05?10?3xz 2?z?y1?u?v?)?0.05?10?3x?0.025?10?3 2?y?x?x??xy?(代入点A的坐标值 (1, 1, 1) ，得其应变值

?z??0.1?10?3,?zx??0.025?10?3

?x?0.1?10?3,?xy?0.05?10?3?0.025?10?3?0.025?10?3 ?y?0.1?10?3,?yz?0 （3分）

求应变张量不变量：

I1??x??y??z?0.1?10?3

I2??(?x?y??y?z??z?x)?122?6(?xy??2??)?0.01?10 yzzx411222I3??x?y?z??xy?yz?zx?(?x?yz??y?zx??z?xy)??0.001?10?9

44所以，应变状态的特征方程为：?3?0.1?2?0.01??0.001?0 等效应变为：

???23222[(?x??y)2?(?y??z)2?(?z??x)2]?(?xy??yz??zx)9223[0.04?10?6??0.000625?10?6?2]?0.0866?10?392

3、对于Oxyz直角坐标系，已知受力物体内一点的应力张量为

0?5??5??ij??0?50???5???50?

求出该点的主应力、主切应力、最大切应力、等效应力、应力偏张量及应力球张量。 解：主应力的特征方程为

5??0?50?5??0?50=0 5???5???2???5?2??0 ??5??????5?????????10??0（3分）

所以：?1?10；?2?0；?3??5

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