影响因素：材料热物理性能、膨胀系数、导热性、工艺因素、焊接热输入、焊接次序等。 防止方法：结构设计、工艺（反变形、刚性固定、预留收缩量）、矫正（机械、火焰）。

7. 简述低碳钢焊接时氧与金属作用的特点及其对焊接质量的影响。

低碳钢中能有限溶解氧，生成的氧化物能溶于相应的金属中。氧在铁液中以原子氧和FeO两种形式存在。氧对金属有氧化作用。

气体中氧与金属的作用：2FeO→2Fe+O2 实际焊接电弧区的氧化可以是： Fe+O→FeO Fe+CO2→FeO+CO Fe+H2O→FeO+H2

当温度升高，或O2、CO2、H2O增多时，[FeO]多 影响：氧化物性能变差（强度、塑性、韧性）、气孔 控制：纯化焊材、控制焊接工艺参数、冶金脱氧（脱氧剂）。

8.下图是不同焊接顺序时焊缝横向收缩引起的横向应力分布。试写出各图的焊接方向或顺序。 a)直通焊 b)从中间向两端焊 c)从两端向中间焊

9. 何谓塑性加工？它有何优点？

材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形。 与其他加工方法(如金属的切削加工、铸造、焊接等)相比，金属塑性成形有如下优点: (1) 组织、性能好； (2) 材料利用率高； (3) 尺寸精度高；

(4) 生产效率高，适于大批量生产。

10. 简述塑性变形的基本力学方程有哪几种？其作用如何？

有力平衡方程、几何方程、应变连续方程、屈服准则、应力—应变关系(本构关系)五种。 力平衡方程: 反映微元体的力平衡, 应力分量之间的关系。 几何方程: 位移与应变之间的关系。 应变连续方程: 应变分量之间的关系。

屈服准则: 材料产生初始屈服和后继屈服的判据。 应力—应变关系: 应变增量与应力偏量之间的关系。

11. 试写出摩擦应力计算的两种常用公式，并说明在塑性加工中的应用条件。 (1) 库伦摩擦条件

不考虑接触面上的粘合现象，认为摩擦符合库伦定律，即摩擦力与接触面上的正压力成正比，其数学表达式为

式中 T——摩擦力；

τ——摩擦切应力； Pn——接触面上的正压应力； μ——外摩擦系数(简称摩擦系数)。

适用于正压力不太大、变形量较小的冷成形工序

(2) 常摩擦力条件

接触面上的摩擦切应力τ与被加工金属的剪切屈服强度K成正比，即

式中， m——摩擦因子，取值范围为0~1。 在热塑性成形时，常采用最大摩擦力条件。

12. 试写出摩擦应力计算的两种常用公式，并说明在塑性加工中的应用条件。

Tresca屈服准则:

式中，σmax、σmin分别代表最大、最小的主应力。 K为材料屈服时的最大切应力值，也称剪切屈服强度。

意义: 当受力物体(质点)中的最大切应力达到某一定值时，该物体就发生屈服。

Mises屈服准则: 或

式中 : σs——材料的屈服点；

K——材料的剪切屈服强度。

意义: 在一定的变形条件下，当受力物体内一点的应力偏张量的第二不变量达到一定值时，该点就开始进入塑性状态。 B卷 焊 接

1. 答题要点：熔合比：焊缝金属中，熔入母材的金属所占的比例。 n=3

CWM=0.53*0.01+(1-0.53)*0.15=0.1325 即13.25%

2. 答题要点：

氢致裂纹易在中、高碳钢及合金钢、钛及钛合金、BCC材料有淬硬M相变材料等的焊接时产生。主要产生在HAZ粗晶区。常具有延迟特征。

裂纹形貌：端部尖锐，断口无氧化、液膜特征；穿晶。 形成机理：淬硬组织、氢、拘束应力。

防止措施：材料成份选择与控制；预热及后热、保温处理；降低扩散氢含量；降低残余应力水平；低强度匹配。

3. 答题要点：

与母材焊前热处理状态有关。

焊前为正火或退火状态，焊前母材为F+P组织。HAZ主要由完全淬火区和不完全淬火区组成。完全淬火区，M（或M+B），靠近焊缝高温区为粗大的M组织。不完全淬火区，M+F。

焊前为调质态，母材为回火组织，HAZ可分为完全淬火区、不完全淬火区和回火区。 性能变化：HAZ的硬化、脆化、软化及综合力学性能的变化。

调整措施：调整成分与HAZ组织状态；合理的焊接工艺（合理的线能量、预热）。

4. 答题要点：

在焊接中，根据熔渣的成分和性能可以分为三种：盐型熔渣（主要由金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成）、盐-氧化物型熔渣（主要由氟化物和强金属氧化物组成）、氧化物型熔渣（主要由金属氧化物组成）。 作用：

机械保护，与空气隔离，防止液态熔池氧化和氮化，防止高温时金属被氧化。 冶金处理作用，如脱O、S、P；去H；去杂质；合金化

改善焊接工艺性能，电弧易于引燃、稳定，易操作易脱渣；保证焊缝成形

C卷 金属塑性成形力学 1. 答题要点：

D卷 液态金属凝固学

1. 液态合金凝固时的热过冷和成分过冷有何区别？成分过冷对单相合金晶体生长方式有何影响？ 答题要点：

热过冷——液态凝固时所需过冷完全由传热所提供。

成分过冷：凝固时由于溶质再分配造成固液界面前沿溶质浓度变化，引起理论凝固温度的改变而在液固界面前液相内形成的过冷。

成分过冷对单相合金晶体生长方式影响：

(1) 无“成分过冷”的平面生长。当单相合金晶体生长条件符合： 界面前方不产生成分过冷。界面将以平向生长方式生长。宏观平坦的界面是等温的，以恒定的平衡成分向前推进。获得成分完全均匀的单相固溶体柱状晶甚至单晶体。

(2) 窄成分过冷区的胞状生长。当单相合金晶体生长符合条件： 时，界面前方产生一个窄成分过冷区，晶体生长以胞状晶方式生长。

(3) 较宽成分过冷区的柱状树枝晶生长。随着界面前方成分过冷区加宽，凸起晶胞将向熔体伸展更远；原来胞晶抛物状界面逐渐变得不稳定。晶胞生长方向开始转向优先的结晶生长方向，胞晶的横向也将受晶体学因素的影响而出现凸缘结构，当成分过冷加强时，凸缘上又会出现锯齿结构即二次枝晶。将出现二次枝晶的胞晶称为胞状树枝晶，或柱状树枝晶。

(4) 宽成分过冷区的自由树枝晶生长。当固一液界面前方液体中成分过冷的最大值大于液体中非均质生核所需要的过冷度ΔT异时,在柱状枝晶生长的同时，界面前方这部分液体将发生新的形核过程，导致晶体在过冷的液体中自由成核生长，并长成树枝晶，这称为自由树枝晶，此后的凝固过程便是等轴晶不断向液体内部推进的过程。 2. 解答步骤

根据题目提供的相图参数可知：

当凝固10%时，fs = 10%, fL = 90%, C0 = 40%

共晶体所占比例为为时的 故：

即凝固完毕时，共晶体所占比例为：44.4％ 成分的分布如图：