金属学练习题及部分答案

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

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