(3) 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、 试分析溶质再分配对游离晶粒的形成及晶粒细化的影响。

溶质再分配引起界面前沿液体成分和密度的变化，导致自然对流的产生，使得游离晶粒漂移和堆积。游离晶粒是内部等轴晶晶核的来源，因此对于晶粒细化有着重要影响。

3、 采取工艺措施提高铸锭中等轴晶的比例。

薄壁铸件的快速冷却 ①薄壁铸件的快速冷却； ② 具有显微激冷作用的悬浮铸造； ③ 强成分过冷孕育剂和稀土孕育剂的应用；

④ 低温浇注有利于加快冷却速度，因而也能在一定程度上细化二次枝晶间距。 高温度梯度和小的非平衡结晶温度范围--细化二次枝晶间距（对等轴晶的形成是不利的）

4、 液态金属中的流动是如何产生的？流动对内部等轴晶的形成及细化有何影响？

液态金属中的流动分为浇注过程中的流动以及凝固期间的对流。后者分为自然对流和强迫对流。自然对流主要指铸型附近液体温度低、密度大而下沉，中心部分液体温度高、密度小而上浮所形成的一种对流。强迫对流是由外加电磁搅拌或机械搅拌作用形成。液态金属对流导致游离晶粒的漂移和堆积，使各种晶粒游离得以不断进行，而内部等轴晶核来源于浇注及凝固初期的游离晶，因此加强对流能够细化晶粒。

5、 常用生核剂有哪些种类？其作用条件和机理如何？

常用生核剂有以下几类： (1) 直接作为外加晶核的生核剂。

(2) 通过与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物。

(3) 通过在液相中造成很大的微区富集，造成结晶相通过非均质形核而提前弥散析出的生核剂。

(4) 含强成份过冷的生核剂。 作用条件和机理：

1类：这种生核剂通常是与欲细化相具有界面共格对应的高熔点物质或同类金属、非金属碎粒，他们与欲细化相间具有较小的界面能，润湿角小，直接作为衬底促进自发形核。 2类：生核剂中的元素能与液态金属中的某元素形成较高熔点的稳定化合物，这些化合物与欲细化相间界面共格关系和较小的界面能，而促进非均质形核。 3类: 如分类时所述。

4类：强成分过冷生核剂通过增加生核率和晶粒数量，降低生长速度而使组织细化。

6、 作为增加形核率的形核剂，对其特性有什么要求？

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（1）应能保证结晶相在衬底物质上形成尽可能小的润湿角

（2）形核剂应在液态金属中保持稳定，并且具有最大的表面积和最佳期的表面特性。

7、 试分析影响铸件宏观凝固组织的因素，列举获得细等轴晶的常用方法。

答：影响铸件宏观凝固组织的因素：液态金属的成分、铸型的性质、浇注条件、冷却条件。

获得细等轴晶的常用方法： (1)向熔体中加入强生核剂。

(2)控制浇注条件：○1采用较低的浇注温度；○2采用合适的浇注工艺。

(2)铸型性质和铸件结构：○1采用金属型铸造；○2减小液态金属与铸型表面的润湿角；○3提高铸型表面粗糙度。

(4)动态下结晶细化等轴晶：振动、搅拌、铸型旋转等方法。

8、 何谓“孕育衰退”？如何防止？

孕育衰退：大多数孕育剂有效性均与其在液态金属中的存在时间有关，即存在着随着时间的延长，孕育效果减弱甚至消失。

解决办法：在保证孕育剂均匀溶解的前提下，应采用较低的孕育处理温度。

9、 简述析出性气孔的特征、形成机理及主要防止措施。

析出性气孔的特征：（1）形状特征：多为分散小圆孔，直径0.5～2mm，或者更大，肉眼能观察到麻点状小孔，表面光亮。（2）位置分布：在铸坯断面上呈大面积、均匀分布，而在最后凝固的部位较多。（3）气体成分：氢气、氮气。（4）出现规律：往往一炉金属液中全部或多数出现这种气孔。（5）敏感合金：铝合金和钢比较容易出现这种气孔。（6）伴生现象：冒口中缩孔减小，并有不同程度的冒口上涨现象。

形成机理：（1）溶解气体的析出：随温度降低，气体溶解度降低，当开始凝固温度时，一般溶解度骤降。上述原因导致溶解在金属液中的气体析出，并形成气胞核。（2）气泡核的长大：气泡核能否长大取决于气泡内的压力是否大于外部压力之和。（3）气孔的形成：气泡形成后来不及排除，金属液已经开始凝固，留在金属内成为气孔。

主要防止措施：（1）减少原料含气量（2）除气处理（3）阻止气体析出

10、 分析初生夹杂物、次生夹杂物及二次氧化夹杂物是如何形成的？主要防止措施有哪些？

初生夹杂物：是在金属熔炼及炉前处理过程中产生的。次生夹杂物：是在金属凝固过程中产生的。二次氧化夹杂物：而在浇注过程中因氧化而产生的夹杂物称为二次氧化夹杂物。

排除初生：（1）加熔剂在液态金属表面覆盖一层能吸收上浮夹杂物的熔剂（如铝合金精炼时加入氯盐），或加入能降低夹杂物密度或熔点的熔剂（如球墨铸铁加冰晶石），有利于夹杂物的排除。（2）过滤法使液态金属通过过滤器以去除夹杂物。（3） 排除和减少液态金属中气体的措施。

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防止二次措施：（1）正确选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量。（2）采取合理的浇注系统及浇注工艺，保持液态金属充型过程平稳流动。（3）严格控制铸型水分，防止铸型内产生氧化性气氛。还可加入煤粉等碳质材料，或采用涂料，以形成还原性气氛。（4）在液态金属表面加入熔剂，促使氧化物夹杂的排除，保护型内金属表面不被氧化。（5）对要求高的重要零件或易氧化的合金，可以在真空或保护性气氛下浇注。

11、 某厂生产的球墨铸铁曲轴，经机加工和抛丸清理后，发现大量直径1~3mm的球状、椭圆状或针孔状、内壁光滑的孔洞，有的均匀分布，有的呈蜂窝状分布，试对此缺陷产生的原因进行分析，并提出防止措施。

12、 何谓体收缩、线收缩、液态收缩、凝固收缩、固态收缩、收缩率、顺序凝固和同时凝固？

13、 试分析缩孔、缩松形成条件及形成原因的异同点。

14、 试分析灰铸铁及球墨铸铁间生缩孔及缩松的倾向性及影响因素。 15、 简述顺序凝固原则及同时凝固原则分别适用于哪些情况？

顺序凝固是使逐渐远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固。同时凝固原则是尽量减少铸件各部位间的温度差，使其均匀的冷却。 顺序凝固原则适用于铸件壁厚相差大或者凝固过程远离共晶点。 同时凝固原则适用于铸件壁厚相差不大或者金属凝固过程接近共晶点

16、何谓晶内偏析、晶界偏析、正偏析、逆偏析、V形偏析、逆V形偏析、带状偏析？

1 正常偏析 以溶质分配系数k<1为例，合金凝固时，凝固界面的液相中将有一部分被排○

挤出，随着温度的降低，溶质浓度将逐渐增加，最后凝固的固相，溶质浓度最高。这是溶质在凝固界面再分配的结果，是正常现象，故称之为正常偏析。

2 逆偏析 以溶质分配系数k<1为例，合金凝固时，铸件先凝固的部分溶质元素较多，而○

中心部位或上部含溶质较少，这种现象称之为逆偏析。结晶温度区间宽的固溶体合金和粗大的树枝晶易产生逆偏析。

3 V形和逆V形偏析 V形偏析和逆V形偏析常常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析○

带中含有较高的碳，以及硫和磷等杂质。

4 带状偏析 由于固-液界面前沿液相中存在溶质富集层，且晶体生长速度发生变化，使得○

凝固界面产生溶质贫乏或富集带，称之为带状偏析。

5.晶内：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。

6.晶界：在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物富集于晶界，使晶界与晶内的化学成分出现差异这种成分不均匀现象。

16、 分析偏析对铸件质量的影响。

液态合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀的现象称之为偏析。

17、 分析影响铸件中产生正偏析和逆偏析的因素。如何防止它们的产生及消除措施如何？

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防止措施：逆偏析：采取细化晶粒，减小合金液的含气量。

18、 生产中如何防止重力偏析的形成？

重力偏析：在重力或离心力作用下，因密度差使金属液分离为互不溶合的金属液层，或在铸件内产生的成分和组织偏析。

防止：减轻或防止重力偏析的方法有：浇注时充分搅拌，合金中加入阻碍初晶浮沉的元素，降低浇注温度，加快凝固速度等。

19、 为什么铸铁易形成冷裂纹？防止措施有哪些？

铸件的冷裂是铸件处于弹性状态，铸造应力超过材料的抗拉强度时产生的裂纹。

1 晶内偏析 指在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于具有一定结晶温度范围、○

能够形成固溶体的合金中。

2 晶界偏析 在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物富集于晶界，使晶界与晶内的○

化学成分不均匀的现象，称之为晶界偏析。

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三种。

试分析T形梁铸件在冷却过程中的应力和变形。

铸件在冷却过程中产生的应力，按照其产生原因可分为热应力、相变应力、和机械阻碍应力

1 热应力 铸件冷却过程中，由于各个部位温度的差异以及冷却速度的不同，因而同一时○

刻的收缩量不等，互相制约形成的应力。

2 相变应力 是铸件冷却过程中，发生固态相变的合金，因各个部位达到相变温度的时刻○

不同，相变程度也不同，组织之间相互制约形成的应力。

3 机械阻碍应力 铸件收缩过程中，受到诸如铸型、型芯、箱带等外部的机械阻碍作用而○产生的应力。

21、 22、 论述常见的凝固组织，及形成的过程和条件。 描述缩孔、气孔形成的原因和区别。

液态金属凝固时体积收缩，若铸件在凝固过程中得不到液体的补充，则必然会出现金属不足，通过金属流动使收缩集中到铸件最后凝固的部位形成大的集中缩孔。

气孔形成有两种类型：析出性气孔和反应性气孔。析出性气孔—金属的冷却过程中，溶解度随着温度下降的下降而降低。当金属冷却到开始结晶时，溶解度发生大幅下降，析出气泡，若气泡的上浮速度小于金属的凝固速度，则将生成气孔。反应性气孔—由液态金属中的冶金反应产生的气体。气孔形成后上浮受阻即保留于凝固金属中，形成气孔。 常见的冶金缺陷有哪些？

偏析；非金属夹杂物；缩孔与缩松；气孔；氢白点；热裂纹；冷裂纹；应力腐蚀裂纹

特殊条件下的凝固：

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