材料成型完整

复习思考题
1 材料加工方法的类型、材料加工的基本要素和流程。P1
材料加工的类型：
可分为：
（1）冷加工：车，铣，刨，钻，磨。
（2）热加工：a)铸：凝固（液态）成形；
b)锻：塑性成形；
c)焊：连接成形；
d)热处理，表面成形，粉末冶金加工。
也可分为：
（1）成形加工 用来改变材料的形状尺寸，或兼有改变材料的性能。如凝固成形、塑性成形、焊接成形、粉末压制成形和塑料成型等。
（2）切除加工 用来改变材料的形状尺寸，主要有车、铣、刨、钻、磨等传统的切削加工，以及直接利用电能、化学能、声能、光能进行的特殊加工，如电火花加工、电解加工、超声波加工和激光加工。
（3）表面成形加工 用来改变零件的表面状态和性能，如表面形变及淬火强化、化学热处理、表面涂层和气相沉积镀膜等。
（4）热处理加工 用来改变材料或零件的性能，如退火、正火、淬火和回火。
材料加工基本要素：材料，能量，信息。
材料加工流程：
一、材料流程：
材料流程系统可以分为三种重要类型：
直通流程 对应于质量不变过程，其特点是加工材料在初始时的质量等于或近似等于加工材料在过程结束时的最终质量。也就是说，材料在一定的受控条件下仅改变了几何形状或（和）性能。例如各种凝固成形、塑性成形、粉末压制、塑料成形和热处理等均属于这类过程特征。直通流程的材料状态可为固态、液态或颗粒态。
发散流程 对应于质量减少过程，其特点是零件最终的几何形状局限在材料的初始几何形状内。也就是说，材料改变是通过去除一部分材料形成的。相应的加工方法有传统的切削加工，电火花加工、电解加工、热切割和冲裁等。发散流程的材料只能是固态。
汇合流程 对应于质量增加过程，其特征是加工材料在过程结束时最终质量比过程开始时的质量有所增加。例如焊接、喷涂和气相沉积等。汇合流程的材料状态可为固态，也可以是固态和液态兼而有之。
在材料流程系统中，用来产生形状和（或）性能变化的过程，称为基本过程。根据对材料作用的性质，基本过程主要有以下三种类型：
机械过程 它包括弹性变形、塑性变形、脆性和韧性断裂、液体和粉末的流动等。
热过程 如加热、熔化、冷却、凝固等。
化学过程 如溶解、燃烧、沉积、相变、扩散等。
二、能量流程：
? 基本过程为机械过程的能量流程
⑴ 传递介质与加工材料之间的相对运动
⑵ 作用在加工材料上的压力差
⑶ 直接产生于加工材料中的质量力
? 基本过程为热过程的能量流程
热基本过程所

需热量通常由电能、化学能或机械能转化而得。
三、信息流程：
信息流程包括形状信息和性能信息两个方面。

2 凝固转化过程中，材料会有哪些变化？P7
材料所具有的热量通过传导、对流和辐射三种方式传递给铸型或环境，使其自身冷却。在此过程中一方面使材料的几何形状固定下来，另一方面赋于材料所希望的性能信息。从微观来看，凝固就是金属原子由“近程有序”向“远程有序”或“远程无序”的过渡，成为按规则排列的晶体或无序排列的非晶体；从宏观来看，就是把液体金属所具有的热量传递给环境而凝固成一定形状和性能的固件（铸件）。

3 凝固成形的基本问题和发展概况有那些？P7
基本问题：
液态金属的获得（金属熔炼）；
凝固组织的形成与控制；
铸造缺陷的防止与控制；
铸件尺寸精度与表面粗糙度的控制。
发展概况：
（1）凝固理论的发展；
（2）凝固技术的发展；
（3）计算机的应用及发展。

4 用于判断自发过程能否进行的判据有哪二个，其使用条件是什么？P25
自由能最低原理：ΔAT,V≤0
等温等容条件下，体系的自由能永不增大；自发过程的方向力图减小体系的自由能，平衡的标志是体系的自由能为极小。
自由焓判据：ΔGT,P≤0
等温等压条件下，一个只做体积功的体系，自由能永不增大（或）；自发过程的方向是使体系的自由能降低，当自由能降到极小值时，体系达到平衡。

5 凝固的本质驱动力是什么？P25
固-液相的自由能差△G。

6 自发形核对液相中的能量起伏有何要求？P29
自发形核的临界形核功ΔG*自等于临界晶核界面能的1/3 ，此即晶核体积自由能减小只能抵消表面能的2/3，剩下的1/3必须通过液相中的能量起伏提供。当过冷度达到熔点20％左右时，才能实现自发形核。

7 非自发形核的临界形核功为何与自发形核的临界形核功不同，二者在形核时对过冷度的要求一样吗？P29
非自发形核时在液体中存在固相基底，依附现有基底，可以大大降低临界形核功。非自发形核的临界晶核半径r*与自发形核的临界晶核半径相等，但非自发形核的临界晶核原子数n*非要少，因为一般来说0o＜θ＜180o，0＜f﹙θ﹚＜1。非自发形核的临界形核功ΔG*非比自发形核的临界形核功ΔG*自亦多了一个系数f﹙θ﹚，故ΔG*非一般也小于ΔG*自。
非自发形核比自发形核需要小得多的过冷度，自发形核时，需要ΔT*自≈0.2Tm。

8 对形核剂有何要求？P31
（1）失配度小；
（2）粗糙度大；
（3）分散性好；
（4）高温稳定性好。

9 何谓连续长大和侧面长大，连续长大产生于何种材料？侧面长大产生于何种材料？P35
“连

续长大” 的含义是只要原子沉积供应不成问题，长大过程可以连续不断地进行 。其生长方向为界面的法线方向，即垂直于界面生长。
“侧面生长” 的长大过程是非连续性的。只有在界面上出现台阶后，从液相扩散来的原子沉积在台阶边缘，依靠台阶向侧面长大。
台阶形成的方式有三种：a)形成二维晶核；b)螺型位错；c)孪晶面 。
晶体生长方式决定固液界面结构，一般粗糙界面对应于连续长大；光滑界面对应于侧面长大。这样能够维持界面能的增量为最小。

10、什么是溶质再分配？溶质再分配与热裂、成分过冷、晶体形貌及偏析间的关系是怎样的？P37
答：由于结晶界面的溶质分凝，以及固相和液相中的溶质扩散造成的晶体中成分的非均匀分布现象叫做溶质再分配。
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的过冷叫做成分过冷。
合金的结晶长大的形态主要与传热（?TK）及传质（成分过冷）有关：
在负温梯下，合金的情况与纯金属相似，合金固溶体结晶易出现树枝晶形貌。
在正温梯情况下，合金固溶体晶体生长形貌主要决定于“成分过冷”的程度。
其可分为：（1）平界面生长（2）胞状晶界面生长
金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象称为偏析。

11、偏析对铸件组织的性能有何影响？常见的偏析形式有哪几种？P43
答：常见的偏析形式包含两大类：微观偏析和宏观偏析。微观偏析对铸件机械性能的影响是明显的，由于成分上的不均匀造成组织上的差别，导致冲击韧性和塑形下降，增加铸件的热裂倾向性，有时还使铸件难以加工。
宏观偏析包括正常偏析、逆偏析和密度偏析。宏观偏析使铸件各部分的机械性能和物理性能产生很大差异，影响铸件的使用寿命和工作效果。

12、共晶结晶的方式有哪几种？共生生长的基本条件是什么？举例说明什么是离异生长。P45
答：共晶结晶的方式可分为共生生长和离异生长两种。
共生生长的基本条件：（1）两相生长能力要接近，且后析出的相要容易在先析出相上形核与长大；（2）A、B两组元在界面前沿的横向传输能保证两相等速生长的需要。
有的共晶合金两相生长时，并没有共同的生长界面，而是两相分离，并以不同的生长速率进行凝固，这就是所谓的离异生长方式。例如，w（Cu）=4%Al-Cu，在铸造状态下，非平衡共晶体中的α固溶体有可能依附在初生相α上生长，剩下共晶体中的另一相CuAl2则分布在晶界或枝晶间而得到离异共晶。

13、何谓逐层凝固及糊状凝固，实际铸造生产中，是否有完全的逐层凝固和糊状凝固？逐层凝固受哪些因素影响？P47
答：砂型铸造

时，固-液相线的间距很宽，在很长一段凝固时间内，固液共存的两相凝固区几乎贯穿于整个铸造件断面，这种凝固方式被称为糊状凝固；而金属型铸造时，固-液相线间距很窄，凝固的自始至终，仅有很薄的一层的两相共存凝固区，凝固壳由表面向中心逐渐加厚，这种凝固方式就是逐层凝固。
一般逐层凝固与糊状凝固之间并无明显的界限，因此实际铸造生产中没有完全的逐层凝固和糊状凝固。
影响逐层凝固的因素有：铸型、合金凝固的温度范围大小、合金热导率及合金本身的凝固温度。

14、充型能力受哪些因素影响？P52
答：（1）金属性质方面 (P52)
凝固潜热ΔHm、密度ρL、比热容cL、凝固温度TL、热导率λL与充型能力有关。
（2）铸型性质方面
密度ρm、比热容cm、热导率λm、初始温度Tm及涂料层厚度χT和涂料层热导率λT与充型能力有关。
（3）浇注条件方面
液态金属浇注温度Tp、浇注温度和浇注系统中压头阻力损失大小与充型能力有关。
（4）铸件结构方面 铸件的模数与充型能力有关。

15、铸件凝固方式有哪几种？各有何利弊？
答：铸件凝固方式有逐层凝固，糊状凝固、中间凝固。
逐层凝固时凝固液相补缩容易，但容易造成铸造开裂，出现裂纹；
糊状凝固时液相流动性下降，不利于补缩，易出现浇不足。

16、生产中如何控制铸件的宏观组织（至少举出5种方法）？P57
答：（1）适当降低浇注温度--- 一方面可以防止柱状晶生长和晶粒粗化；另一方面又可以使游离晶粒在过热较小的液相中保留下来。
（2）合理运用铸型对液态合金的强烈激冷作用
（3）孕育处理---孕育处理是向液态合金中添加少量物质，以达到细化晶粒、改善组织的一种常用方法。
（4）动态晶粒细化---在合金凝固初期，直接对合金液施以振动、搅拌或旋转，都可以在液相中产生大量的游离晶体，细化等轴晶。
（5）快速冷却

17、焊缝凝固有何特点？P59
答：（1）外延生长
熔池中液态金属开始凝固时熔池边界未熔的母材晶粒可以作为自发形核的现成基底，从而可以在很小的过冷度下，依附于母材晶粒逆着热流方向生长，形成方向性很强的柱状晶。
（2）弯曲柱状晶
（3）凝固界面生长形式多样性
焊接熔池中的温度梯度与凝固速度比值G/R，在不同的凝固阶段是不同的，其凝固生长界面亦可以从平界面生长过渡到树枝晶生长的形式。

18、什么是焊接热循环？什么是焊接接头？为什么说熔合区和过热区是接头中最差的区域？
答：在焊接热源的作用下，焊件上某一点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。焊接接头，指两个

或两个以上零件要用焊接组合的接点。或指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头，包括焊缝、熔合区和热影响区。
熔合区化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织，其性能常常是焊接接头中最差的；过热区是最高加热温度1100℃以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织，过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。所以说熔合区和过热区是焊接接头中最差的区域。

19 各种铸造方法的特点与应用。
1）砂型铸造在所有的凝固成形技术中是应用面最广的一种凝固成形方法。它几乎适用于所有不同大小、结构的零部件生产。
对于小批量多品种生产来说，砂型铸造仍不失其可取性。
砂型铸造从铸型的制造方法来分，有手工造型及机器造型两大类。手工造型以其组织生产灵活，设备投资低、对零件结构无特殊的工艺要求等优点而广泛用于大量的中、小型铸造工厂，对于大型铸件，或单件、小批量的铸件生产，手工造型更是首选的铸型制造方法。
机器造型适合大型铸造工厂的连续化大批量生产，在现代化的规模生产中起着非常重要的作用，且生产的铸件质量较手工造型稳定。
从凝固的角度出发，壁厚较大的铸件，其内部晶粒较粗大，易于产生组织及成分的偏析等，降低了材料的力学性能及性能的均一性。
2）金属型铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低；
金属型铸件的机械性能比砂型铸件高；
铸件的工艺收得率高、液态金属消耗少；
节约造型材料；
铸型的制造成本高；金属型不能透气，无退让性，易产生白口的铸件；
铸造工艺要求严格。
应用范围：金属型铸造主要用于铝、铜、镁等有色合金铸件的大批量生产，也少量用于一些铸铁件的生产。
3）压力铸造的特点
（１）铸件尺寸精度高，一般不需要机械加工；
（２）可压铸形状复杂的薄壁铸件或镶嵌件；
（３）压铸件组织致密，力学性能比砂型铸造的件高25%~30%
（４）生产率极高；
压铸的不足之处：
（１）压铸设备投资大，压铸型制造费用高，周期长；
（２）压铸合金的种类有局限性，对于一些高熔点合金，压型及压铸室的寿命短，难以适应；
（３）一般压铸件不能进行热处理。
压力铸造应用范围：压力铸造主要用于有色金属，薄壁小件的大批量生产。压铸件在汽车、拖拉机、仪器仪表、医疗机械、兵器等领域广泛应用。
4）低压铸造便于获得优质铸件，并可弥补压力铸造的使得某些不足：（1）浇注时压力和速度便于调节，故可适应各种不同的铸型（2）充型平稳，对铸型的冲刷力小，气体较易排除（3）便

于实现顺序凝固，以防止缩孔和缩松，尤能有效克服铝合金的针孔缺陷（4）铸件的表面质量高于金属型（CT6～9，Ra12.5～3.2μm），可生产出壁厚为1.5～2mm的薄壁铸件（5）由于不用冒口，金属的利用率可提高到90～98％；此外设备费用远较压铸低。（6）低压铸造目前主要用于铝合金铸件的大批量生产，气缸体、缸盖、曲轴箱、壳体、粗砂绽翼等，也可用于球墨铸铁、铜合金等较大铸件。
5）熔模铸造的特点及适用范围：（1）目前，熔模铸造已在汽车、拖拉机、机床、刀具、等制造行业等到了广泛的应用，并已成为少、无屑加工中最重要的工艺方法。（2）熔模铸造还适于将数个零件装配而成的组件改为整铸件一次制出，从而节省了切削加工及装配费用。（3）铸件精度高（4）可浇注形状复杂的薄壁铸件，最小壁厚可达0.6mm，最小铸出孔径为0.5mm。（5）生产批量不受限制，可以单件生产。（6）熔模铸造的主要缺点是：材料昂贵、工艺过程繁杂、生产周期长，铸件成本高，难以实现全盘机械化和自动化生产，且铸件还不能太大（或太长），一般为几十克到几十公斤。
应用范围：熔模铸造最适于高熔点合金精密铸件的成批，大量生产，它主要适用于形状复杂、难以切削加工的小零件。
PS：本题答案来自PPT，亦可参考课本165页的图表，那个相对简洁。

20 浇注位置和分型面的选择原则是什么？
浇注位置的选择原则：（1）铸件的重要加工面或工作面应朝下或位于侧面，以避免产生气孔、夹渣等铸造缺陷。
（2）铸件的大平面应尽量朝下，这是由于在浇注过程中金属液对型腔上表面有强烈的热幅射，铸型因急剧热膨胀和强度下降而拱起开裂，从而形成夹砂缺陷。
（3）铸件的大部分薄壁部分应位于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置，以防止产生浇不足或冷隔缺陷。（4）铸件较厚部位应尽量放在分型面附近的上部或侧面，以便在该处安置冒口进行补缩。（5）应尽可能避免使用吊砂或悬臂式砂芯。
铸型分型面的选择原则
（1）分型面应选在铸件的最大截面处，便于起模；
（2）应尽量使铸件的全部或大部置于同一铸型内，以保证铸件精度；
（3）应尽量减少分型面的数目；
（4）分型面应尽量选用平面；
（5）对受力件分型面的选择不应削弱铸件结构强度；
（6）尽量使型腔和主要型芯位于下箱，便于造型下芯、合箱和检验。
上述原则很难在某个铸件上得到全部满足，在实际生产中，应合理地协调它们之间的矛盾。

21 铸造工艺对铸件结构有何要求？
1.铸件外形力求简单，便于起模 。避免外部侧凹 ；分型面尽量平直；改进凸台、筋条结

构；去除不必要的圆角
2. 铸件的内腔设计。应尽量少用或不用型芯；应有足够的芯头使型芯定位牢固、排气通畅
3.铸件应有结构斜度

22 铸铁的牌号及含义。
（1）灰口铸铁的标准
GB9439 — 88中规定，灰口铸铁的牌号，按单铸30mm试棒的抗拉强度值划分六级
HT × × ×
灰口铸铁 最低抗拉强度值
灰口铸铁共分为HT100、HT150、HT200、HT250、HT300和HT350六个牌号。牌号
越高，抗拉强度越高。
（2）“QT”表示球墨铸铁，后面用两组数字分别表示最低抗拉强度（MPa）及最低伸长率（％）。如QT400－18，表示该球铁的最低抗拉强度为400MPa，最小伸长率为18％
（3）按退火方法的不同，将可锻铸铁分为： 黑心可锻铸铁“KTH”
其牌号: KTH － ×××－ ×× 如： KTH－300－ 06 珠光体可锻铸铁“KTZ”
其牌号为：KTZ －×××－ ×× 如： KTZ －550－ 04 白心可锻铸铁“KTB”

23 常见的熔焊方法有哪些？它们各自的特点与应用是怎样的？
药皮焊条电弧焊、埋弧自动焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊、电渣焊
（1）药皮焊条电弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢、低温用钢、铜及铜合金等金属材料的焊接以及铸铁补焊和各种材料的堆焊。活泼金属（如钛、铌、鋯）和难熔金属（如钽、钼等）由于机械保护效果不够理想，焊接质量达不到要求，一般不能采用手工电弧焊。而低熔点、低沸点的金属（如铅、锡、锌等）及其合金则由于电弧温度太高，引起蒸发而不能用于手工电弧焊焊接。
（2）埋弧自动焊的优点：生产效率高，焊缝质量高，劳动条件好；缺点：一般只适用于平焊和平角焊位置。设备复杂，灵活性也较差，短焊缝显示不出生产率高的特点。
埋弧自动焊的应用场合： 适合于焊接中厚板结构的长焊缝。在造船，锅炉及压力容器，桥梁，起重机械，铁路车辆，工程机械，冶金机械，输油（气）管线，核电站结构，海洋结构等制造部门有着广泛的应用。是当今焊接生产中使用最普遍的焊接方法之一。
（3）钨极氩弧焊几乎可焊接所有金属和合金，但对于低熔点（低沸点）和易蒸发的Pb、Sn、Zn则难以焊接。从生产率考虑所焊板材以3mm以下为宜。 对于某些厚壁压力容器 、管道 要求全焊透的结构进行打底焊道的焊接 。
钨极氩弧焊不足之处是：钨电极承受电流能力有限，熔深浅，熔敷率低，生产率低；生产成本较高；焊前对焊件表面的清理工作要求严格。
（4）熔化极气体保护焊对焊接区保护简单、方便，明弧无渣，焊接区便于观察，易于实现机械化、自动

化焊接和进行全位置焊接，而且生产率高，因此在生产中日益广泛地被应用。
（5）等离子弧焊：借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用, 获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法 。同钨极氩弧焊相比 , 等离子电弧的能量密度较高, 因此具有较高的电弧穿透能力和电弧稳定性 , 可用于质量要求较高的中、厚板的焊接 . 微束等离子弧焊可以在 0.1 A 的焊接电流下稳定燃烧, 因此可用于焊接超薄零件 。
（6）电子束焊：利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。
（7）激光焊：与电子束焊相比,激光焊无需真空环境且便于远距离输送, 因此在中、小形零件的精密焊接上得到广泛应用。
（8）电渣焊：利用电流流过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法 . 根据使用的电极形状, 可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔咀电渣焊等。

24.活性材料一般应采用什么焊接方法，材料厚度与焊接方法间有何关联?
活泼金属（如钛、铌、鋯）由于机械保护效果不够理想，焊接质量达不到要求，一般不能采用手工电弧焊。
适用于中厚板焊接的有，埋弧焊（热效率高，熔深大），熔化极氩弧焊（用焊丝做电极，电流密度大，熔深大），CO2气体保护焊（CO2电弧的穿透能力强），钨极氩弧焊（钨电极承受电流能力有限）。

25 埋焊自动焊和二氧化碳气电焊在应用上有何异同？
埋弧焊一般只适用于平焊位置，适合焊接5mm左右的中厚板结构的长焊缝，在造船，锅炉及压力容器，桥梁，起重机械，铁路车辆，工程机械，冶金机械，输油（气）管线，核电站结构，海洋结构等制造部门有着广泛的应用。是当今焊接生产中使用最普遍的焊接方法之一。
而二氧化碳气电焊适用范围广，不论何种焊接位置都可以施焊。薄板可焊到1mm左右，由于可采用多层焊，最厚几乎不受限制。CO2电弧焊由于具有氧化性，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，因此只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。
（课本P233及P244）

26 TIG和MIG在应用上有何异同？
（一般钨极氩弧焊简称TIG，熔化极氩弧焊以惰性气体Ar或Ar-He混合气体做保护气体时成为MIG焊）TIG钨极氩弧焊几乎可焊接所有金属和合金，但对于低熔点（低沸点）和易蒸发的Pb、Sn、Zn则难以焊接。从生产率考虑所焊板材以3mm以下为宜。 对于某些厚壁压力容器 、管道 要求全焊透的结构进行打底焊道的焊接 。
MIG也是几乎可以焊接所有的金属，尤其适合与焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等

材料，现亦广泛地用于低合金钢等黑色金属的焊接中。 （课本P238 ，P242）


27 在何种情况下焊接应考虑预热，预热的目的是什么？
预热和三个因素有关：
1 环境温度，环境温度低于5℃就需要预热，哪怕是低碳钢焊接也需要预热100-150℃；
2 钢材的属性，高碳钢、低合金钢、耐热钢、高合金钢都需要预热焊接，预热温度随材质的不同而不同；
3 钢材厚度，即使是低碳钢，钢板厚度超过30mm，理论上就需要预热100℃。

含碳量小于0.25%的低碳钢和低合金钢，焊接时不需要预热和焊后热处理。
重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。

焊前预热的主要作用如下：
（1）预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。
（2）预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度）。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。
（3）预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。
预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化 学成分有关，还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等有关，应综合考虑这些因素后确定。另外，预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会出现增大焊接应力的情况。

28 什么是阴极雾化作用，何种材料焊接时必须利用阴极雾化作用？
去除焊件表面氧化膜的作用叫做阴极雾化作用。
焊接铝、镁及其合金时需要用到。

29 电阻焊有哪几种？钎焊方法有哪些？
电阻焊：点焊 凸焊 缝焊 对焊
钎焊方法有：烙铁钎焊、火焰钎焊、金属浴钎焊、盐浴钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、保护气体炉中钎焊、真空炉中钎焊。（课本P250）

30 什么是硬钎焊？什么是软钎焊？
软钎焊：钎料熔点低于450*C
硬钎焊：钎料熔点高于450*C
（课本P250）

31 热轧钢及正火钢的焊接要点是什么？
答：（1）抗热裂性比较好 （2）有一定的冷裂倾向，且随强度级别的升高（或淬硬倾向的增加）而增大。（3）沉淀强化的钢种（如15MnTi、15MnVN、14MnMoV、18MnMoNb等）有产生再热裂纹的倾向，在消除应力热处理时，应

注意避免在600℃左右保温。（4）热轧钢在制造大厚件时，有层状撕裂的危险。（5）有过热区脆化问题。热轧钢含碳量越高脆化程度越严重。正火钢随焊接线能量的增大或钢中含钛量的增加，脆化程度严重。
（说明：答案来自ppt.第七章下）

32 中碳调质钢的焊接要点有哪些？
（1）钢的淬硬倾向大，近缝区易出现马氏体组织，冷裂倾向大。
（2）钢中碳及合金元素含量高，结晶温度区间大，偏析严严重，具有较大的热裂倾向。
（3）有再热裂纹倾向。
（4）热影响区有较大的淬硬脆化倾向。
（5）在调质状态下焊接时，焊后热影响区总有软化区。
（说明：答案来自ppt.第七章下）

33 不锈钢接头的腐蚀形式有哪些？产生情况怎样？如何防止？
1、一般腐蚀（均匀腐蚀）腐蚀的特点是接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐。受腐蚀的焊接结构截面不断减小，而最后破坏，其危险性不很大。
2、点蚀。点蚀属局部腐蚀，常见蚀点的尺寸小于1.0mm，深度往往大于表面孔径，轻者有较浅的蚀坑，严重的会形成穿孔。点蚀主要集中于金属表面合金成分或组织不均匀的部位，并且迅速向内部发展，最后腐蚀透。不锈钢表面常因C1—的吸附破坏了该处的氧化膜，形成了腐蚀坑。表面的气孔、硫化物夹杂等缺陷，也会引起点状腐蚀。点蚀也是导致应力腐蚀的开裂源。
3、晶间腐蚀。腐蚀是沿着晶界边缘深入到内部的一种腐蚀，是一种有选择性的腐蚀破坏。这类腐蚀失效危害性最大，因为它通常不引起金属外形的任何变化，却使力学性能急剧降低，以致发生突然性破坏。
4、应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹是拉应力和腐蚀介质共同作用所发生的一种延迟开裂现象。这种腐蚀根据
不同的腐蚀介质和金属搭配，破坏可能发生在晶间或晶内。
5、缝隙腐蚀。缝隙腐蚀是指在金属结构缝隙处发生斑点状或溃疡形的宏观蚀坑，属于局部腐蚀的一种。接触的表面间存在间隙或裂缝，而且溶液在此流动将发生迟滞现象，缝隙中Cl—的浓度与整体相比不断增加，形成“闭塞电池腐蚀”作用，表面钝化膜局部被破坏，金属被腐蚀。缝隙腐蚀和点蚀的形成是具有共同性质的一种腐蚀现象。它们可采用同样的方法进行防止。

34 热裂纹有哪几种？各自的产生机理如何？
焊接热裂纹可分为:凝固裂纹、液化裂纹，多边化裂纹和失塑裂纹4种。
凝固裂纹产生在焊缝金属凝固过程后期的脆性温度区间。此时焊缝金属结晶接近完 成，但晶粒间尚存在着很薄的液相层，塑性很低。当由 冷却不均匀收缩而产生的拉伸变形超过临界值时，即 沿晶界液相层开裂。这种裂纹大多起源

于树枝状晶的 最终汇合处，沿晶间扩展，严重时裂纹一直扩展到焊缝表面，因而凝固裂纹断口上可发现明显的氧化色。
液化裂纹在邻近焊接熔池的母材区或多层焊的 前一焊道上，因受焊接热影响而发生晶界液化，并在拉 伸应变下形成裂纹。造成液化裂纹的原因是:(l)金属 材料的晶粒边界聚集较多的低熔点物质。(2)由于快速 加热使某些金属化合物分解而来不及扩散，局部晶界 产生某些合金元素的富集而达到共晶成分，使局部组 织的熔点下降，在焊接热影响下促使局部晶界液化。
多边化裂纹在焊缝金属凝固结晶不平衡的条件 下，在低于固相线温度的高温区域，沿多边形化边界形 成的热裂纹。多边化裂纹形成的原因是:由 于焊接的高温过热和不平衡的结晶条件，使奥氏体结 晶中形成大量空位和位错，在一定温度和应力作用下 排列成亚晶界—多边形化晶界，当此晶界与有害杂 质富集区重合时，往往会在拉应力作用下形成多边化 裂纹。
失塑裂纹形成的原因为，在焊接热影响 区或多层焊的前一焊道上，因焊接热循环的作用致使 塑性陡降，在拉伸应力下沿二次结晶晶界形成的热裂 纹。其裂纹敏感温度区域略低于再结晶温度。
35 冷裂纹有哪几种？各自的产生机理如何？如何改善？
按裂纹形成原因，冷裂纹分为：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹；按加工方法分类，可分为：铸造冷裂纹、焊接冷裂纹。
延迟裂纹的形成温度在Ms以下200摄氏度至室温范围，它是在氢、钢材淬硬组织和拘束力共同作用下产生的，具有明显的延迟特征（即裂纹的产生存在潜伏期、缓慢扩展期和突然开裂三个过程，常发生在刚性较大的低碳钢、低合金钢的焊接结构中）
某些淬硬倾向大的钢种，热加工冷却到Ms至室温时，因发生马氏体相变而脆化，在拘束应力作用下即可产生开裂，这种裂纹为淬火裂纹，它的产生与氢的关系不大，基本无延迟现象。
低塑性脆化裂纹是某些低塑性材料冷却到较低温度时，由于体积收缩所引起的应变超过了材料本身所具有的塑性储备量时所产生的裂纹，基本也无延迟特征。
冷裂纹的控制总原则为三大要素，即降低扩散氢的含量、改善接头组织和减小拘束应力。具体措施为：① 选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 ② 减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水） ③ 避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度） ④ 降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等 ⑤ 焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6小时左右，使焊缝金属中的扩

散氢逸出金属表面）。