重庆理工大学材料成型原理09考试试卷B-答案

重庆工学院考试试卷（B）（答案）

一、填空题（每空1分，共 34 分）

1、铸件由于收缩产生的缺陷有 缩孔 与 缩松。

2、氧化夹杂物按照组成可分为氧化物、硫化物 与 硅酸盐。按照夹杂物形成的时间可以分为 一次 和二次 夹杂物。

3、凝固过程产生的气孔包括 析出性气孔、侵入性气孔和反应性气孔。 4、凝固过程的偏析可分为微观偏析 和 宏观偏析 两种。

铸造过程中的气体的主要来源是 熔炼过程 、 浇注过程和 铸型。 5、影响液态金属的充型能力因素有 金属性质、 铸型性质 和 浇注条件 、 铸件结构四个方面。

6、晶体的生长方式有 连续生长 和 台阶方式生长 两种。 7、根据固液相区的宽度可将凝固过程分为 逐层凝固 和糊状凝固。 8、凝固理论将形核分为 均质形核 与 非均质形核。

9、孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 生核过程 ，而变质则主要改变 晶体的生长过程 。 10、塑性变形时不产生硬化的材料叫做。 11、 韧性金属材料屈服时，准则较符合实际的。

12、 硫元素的存在使得碳钢易于产生。 13、 应力状态中的应力，能充分发挥材料的塑性。 14、 平面应变时，其平均正应力 ｍ 等于 中间主应力 ２。

15、材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫 超塑性 。

16、 材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为 １＝０.1，第二次的真

实应变为 ２＝０.25，则总的真实应变 ＝ 0.35 。 二、判断题（对打√，错打×，每题1分，共 13 分）

1. 合金元素使钢的塑性增加，变形拉力下降。 （ × ） 2. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的。 （ × ） 3. 弹性变形对组织和性能有影响：；塑性变形对组织和性能无影响。 （ × ） 4. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构。 （ √ ） 5. 屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上，两个准则是一致的。 （ × ） 6. 变形速度对摩擦系数没有影响。 （ × ） 7. 静水压力的增加，有助于提高材料的塑性。 （ √ ） 8. 弹性变形的变形机理是原子间距的变化；塑性变形的变形机理是位错运动为主。 （ √ ） 9. 塑性是材料所具有的一种本质属性。 （√ ） 10.

在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料。 （√ ）

11. 12. 13.

塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线。 （× ） 二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂。 （× ） 碳钢中碳含量越高，碳钢的塑性越差。 （√ ）

三、名词解释（每题4分，共 8 分）

1、溶质分配系数：

K0定义为恒温T*下固相合金成分浓度C*s与液相合金成分浓度C*L 达到平衡时的比值。

2、快速凝固：

快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。

四、简答题（每题7分，共 21 分）

1.铸造过程中的气体来源于何处？它们是如何产生的？

答： 铸造过程中的气体：熔炼过程，气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。浇注过程，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。

2、简述顺序凝固原则和同时凝固原则各自的优缺点和适用范围。

答：（1）顺序凝固原则

铸件的顺序凝固原则是采取各种措施，保证铸件各部分按照距离冒口的远近，由远及近朝着冒口方向凝固，冒口本身最后凝固（见右图）。铸件按照这一原则凝固时，可使缩孔集中在冒口中，获得致密的铸件。

顺序凝固原则的优点：可以充分发挥冒口的补缩作用，防止缩孔和缩松的形成，获得致密

铸件。其缺点为：顺序凝固时，铸件各部分存在温差，在凝固过程中易产生热裂，凝固后容易使铸件产生变形。此外，由于需要使用冒口和补贴，工艺出品率较低。

其适用范围为：凝固收缩大、结晶温度范围小的合金。

（2）同时凝固原则

温度

冒口

浇口

距离

顺序凝固方式示意图

同时凝固原则是采取工艺措施保证铸件各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固，如右图所示。

同时凝固原则的优点：同时凝固时铸件温差小，不容易

产生热裂，凝固后不易引起应力和变形。其缺点为：同时凝固条件下，扩张角φ等于零，没有补缩通道，无法实现补缩。其适用范围为：

1）碳硅含量高的灰铸铁，其体收缩较小甚至不收缩，合金本身不易产生缩孔和缩松。

2）结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用这一原则，以简化工艺。

3）壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件，倾向于同时凝固，消除缩松困难，应采用同时凝固原则。

4）球墨铸铁件利用石墨化膨胀进行自补缩时，必须采用同时凝固原则。

5）某些适合采用顺序凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，可采用同时凝固原则。

同时凝固方式示意图

3、.简述提高金属塑性的主要途径。

答：一、提高材料的成分和组织的均匀性 二、合理选择变形温度和变形速度 三、选择三向受压较强的变形方式 四、减少变形的不均匀性

五、计算题(每题12分，共24分)

1．已知一点的应力状态为： ij=

1.2 s 0 0

00.1 s0

0 0 0

将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中，并试用屈雷斯加屈服准则判断应力是否存在？如果存在，材料处于弹性还是塑性变形状态（材料为理想塑性材料，屈服强度为 s）。

X 答案：

解：由屈雷斯加屈服准则：

max 1 2 ,

2 3 , 3 1 2k得：

1 1.2 s, 2 0.1 s, 3 0 1 2 1.2 s 0.1 s s,

由于为理想塑性材料，屈服强度为 s，故此应力不存在。

2．圆板坯拉深为圆筒件 , 如图所示 。 假设板厚为 t , 圆板坯为理想刚塑性材料，材料的真实应力为S，不计接触面上的摩擦 ,且忽略凹模口处的弯曲效应 , 试用主应力法证明图示瞬间的拉深力为：

P d0t Sln

2R0

d0

解：在工件的凸缘部分取一扇形基元体，如图所示。沿负的径向的静力平衡方程为：

d

rrd t ( r d r)(r dr)d t 2 sindrt 0

2

展开并略去高阶微量，可得

dr

d r ( r )

r由于 r是拉应力， 是压应力，故 1 r, 3 ， 得近似塑性条件为 1 3 r s 联解得： r lnr C 式中的 为 s的积分中值， =S 当R=R0时， r 0得：

a) 拉深示意图 b) 单元体

C lnR0

最后得拉深力为：P d0t Sln

2R0

d0