材料加工工艺问答题含答案.docx

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，则尽量使热自处置于模组的边缘，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，同时低熔点磷共品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、缩松侦向。

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：

D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

D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品体。定向凝固由丁?消除了横向品界，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、单品和定向共品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、高的高温蠕变抗力利中温塑性等。

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。

.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。

.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Crl2钢：奥氏体和复合碳化物组成网状共晶体一莱氏体，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：

L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：在坯料倒角时一，拔长进给量很大，压下量相对很小，金属沿轴向流动少而