材料工程基础总复习题(含答案)

材料工程基础总复习题一、解释名词1、炉渣碱度:一种表示炉渣特性的指数,通常多用碱性氧化物与酸性氧化物的质量百分浓度的比值表示。2、偏析:合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析3、疏松:铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细小空洞4、白点:在钢的纵断面上呈光滑的银白色斑点，在侵蚀后的横断面上则呈较多的发丝状裂纹5、镇静钢:脱氧完全的钢,组织致密，偏析小，质量均匀.6、沸腾钢:脱氧不完全的钢,浇注时钢水在钢锭模内呈沸腾现象7、缩孔:液态合金冷凝过程中,由于液态收缩和凝固收缩的体积减小得不到补充,则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞,容积大而集中的称为缩孔8、缝焊:实际上是连续点焊,缝焊是将工件装配成搭接接头,置于两个盘状电极之间,盘状电极在焊件上连续滚动,同时连续或断续放电,形成一个个熔核相互叠加的连续焊缝9、氢脆:溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限,使钢的塑性特别是断面收缩率明显降低，而对其他力学性能影响不大.10、软钎焊：钎料的熔点在450℃以下，接头强度低，一般为60～190MPa，工作温度低于100℃，具较好的焊接工艺性，用于电子线路的焊接。11、硬钎焊:钎料的熔点在450℃以上,接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。用于机械零部件的焊接。12、镇静钢:13、回磷现象:炼钢过程中某一时期（特列是炉内预脱氧到出钢期间，甚至在盛钢桶中），当脱磷的基本条件得不到满足时，被脱除的磷重新返回到钢液中的现象.14、反挤压:金属流动方向与凸模运动方向相反的挤压方式。15、正挤压：金属流动方向与凸模运动方向相同的挤压方式。16、复合挤压：一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，另一部分金属流向相反的挤压方式。17、气焊：是利用可燃性气体与助燃性气体混合燃烧所释放初的热量作为热源进行金属材料的焊接。18、胎膜锻：是在自由锻设备上使用名为胎膜的单膛模具生产锻件的工艺方法。19、铁焦比：高炉炼铁的技术经济指标之一。即高炉每冶炼一吨合格生铁所耗用焦炭的吨数。20、高炉冶炼强度：是指单位体积高炉有效容积焦炭日消耗量，吨每立方米每天（t/(m3·d)），它是标志高炉作业强化程度的指标之一。21、拉深系数：把拉深零件的平均直径与拉深前毛坯直径之比称作拉深系数22、纵轧：轧棍的纵轴线相互平行，轧件运动方向和延伸方向与轧辊的纵轴线垂直。23、横轧：轧棍的纵轴线相互平行，轧件沿自己的横轴线方向运动前进，与轧辊的纵轴线垂直，金属主要沿轧件横轴线方向延伸。24、斜轧：两个轧辊的纵轴线倾斜呈一定监督，轧件边旋转边沿自身纵轴线方向前进，且前进方向与轧辊的纵轴线呈一定倾斜角度，金属主要沿轧件纵轴线方向延伸25、冲裁：是借助模具使板材分离的一种基本工序。27、拉深：是利用拉深模将平板胚料压制成各种形状的开口空心零件的冲压工艺方法。28、氩弧焊：是使用氩气保护电弧区及熔池进行焊接的方法。29、实型铸造：它是采用聚苯乙烯泡沫塑料代替木模或金属模进行造型。造型后模样不取出，浇入金属液后，模样燃烧气化消失，金属液填充模样的位置，冷却凝固成铸件的生产方法。30、熔模铸造：用可熔性材料制成尺寸精确、没有分型面的实体模样，并在模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经高温焙烧后进行浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。（失蜡铸造）二、填空题1、铜精矿火法冶金的主要工艺流程为造锍熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼。2、镇静钢锭的结构由表层细小等轴晶带、中间柱状晶带和中心粗大等轴晶带组成。3、硫、磷、氢一般是钢中有害的元素，硫使钢产生热脆缺陷，磷使钢产生冷脆缺陷，氢使钢产生氢脆和白点缺陷。4、拜尔法生产氧化铝的主要工艺流程包括铝土矿的浸出、铝酸钠溶液的晶种分解和氢氧化铝的煅烧及分解和母液的蒸发与苛化四个工序。5、高炉炼铁的原料有铁矿石、熔剂和燃料三种。6、高炉炼铁所得的产品有生铁、炉渣和高炉煤气三种。7、钢中非金属夹杂物主要是氧化物、硫化物、氮化物和硅酸盐四类。8、高炉炼铁所用的还原剂有CO作还原剂（间接还原）、固体碳作还原剂（直接还原）、氢作为还原剂三种。9、按所用工具的不同，锻造可分为自由锻造和模型锻造两大类。10、在熔化焊时，热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区、四个区域。11、砂型铸造完整的浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成。12、板材冲压分为分离工序和变形工序两大类，属于分离工序的有冲裁、修整、切断、切口，属于变形工序的有弯曲、拉深、翻边、成型。13、根据焊接操作方法的不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊两种。14、按轧件与轧棍的相对运动关系可把轧制分为纵轧、斜轧和横轧三种。15、熔模铸造的工艺过程是制作蜡模样、蜡模样结壳、熔化蜡模样、型壳的焙烧、浇注、脱壳和清理。16、纯金属、共晶合金的充型能力比具有一定结晶温度范围的合金充型能力越好；比热越大的合金，在相同的过热度下，充型能力越好；导热系数越小的合金，充型能力越好；预热铸型可使充型能力增强。17、根据金属流动方向和凸模运动方向的不同，挤压可以分为正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压四种。18、碱石灰烧结法生产氧化铝的主要工艺流程包括生料烧结、熟料溶化和铝酸钠液脱硅和碳酸化分解四个工序。19、砂型铸造常用的型砂有粘土型砂、水玻璃砂和有机粘结剂砂三类。20、自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扩孔、扭转、错移等。21、在气电焊、硬钎焊、摩擦焊几种焊接方法中，属于熔化焊的是气电焊，属于压力焊的是摩擦焊。22、根据模具工序的复合性，冲压模具可分为简单模、连续模和复合模三种类型。23、湿法冶金主要包括浸出、固液分离、溶液净化（富集）、金属或化合物提取等工序。24、火法冶金精炼的方法有物理精炼和化学化学两大类。其中，物理精炼包括熔锡精炼、精馏精炼、区域精炼等方法，化学精炼包括氧化精炼、硫化精炼、氯化精炼、碱法精炼等方法。25、根据电能转换形式的不同，电冶金分为电热冶金和电化学冶金两类。26、根据成形时温度的不同，挤压分为热挤压、冷挤压和温挤压三种。27、焊接接头的基本形式有对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头。三、问答题1、高炉炼铁过程的实质是什么？在高炉内发生那些基本冶金反应？炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。冶金反应:（1）还原剂的形成C＋O2＝CO2＋QCO2＋C＝2CO－Q（2）铁的还原Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2（3）炉渣的形成CaCO3＝CaO＋CO2CaO＋SiO2＝CaSiO32、高炉炼铁过程中造渣的目的是什么造渣是矿石中废料，燃料中灰分与熔剂熔合过程的产物。与熔融金属液不互熔，又比其轻，能浮在熔体表面，便于排出。炉渣具有重要作用：1）熔化各种氧化物，控制生铁合格成分。2）浮在熔融液表面，能保护金属，防止其过分氧化、热量散失或不致过热。3、高炉炼铁对铁矿石有什么要求？燃料（焦炭）和溶剂各起什么作用？对铁矿石的要求：含铁量愈高愈好；还原性好；粒度适中；脉石成分中碱性氧化物含量高；杂质含量少；有一定强度（2）熔剂作用：降低脉石熔点，生成熔渣；去硫（3）燃料作用：发热剂，提供热量；还原剂；料柱骨架；渗碳剂4、在高炉炼铁生产中，铁的还原所用还原剂有哪几种？写出还原反应式。①CO作还原剂：T＞570℃：3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO22Fe3O4＋2CO6FeO＋2CO26FeO＋6CO6Fe＋6CO2T＜570℃：3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO22Fe3O4＋2CO3Fe＋4CO2②固体碳作还原剂：FeO+CO=Fe+CO2+3250KJCO2+C=2CO—39600KJ综合以上反应结果相当于碳对氧化物的直接还原：FeO+C=Fe+CO③氢作为还原剂：当T570℃：3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2OFe3O4+H2=3FeO+H2OFeO+H2=Fe+H2O当T570℃：3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O3Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O5、炼钢生产中常采用的脱氧方式有哪两种方式？各有什么优缺点？①沉淀脱氧：速度快，效率高；但脱氧产物MnO、SiO2、Al2O3可留在钢液中。②扩散脱氧：该法速度慢，时间长，设备生产率低；但脱氧产物在熔渣中，不会污染钢液，钢液较为纯净。6、试说明电弧炉炼钢方法的主要优缺点。电弧炉炼钢方法优点：a)炉温和热效率高b)炉内既可造成氧化性气氛，又可造成还原性气氛C)设备简单，占地少，投资省，建厂快，污染易控制不足之处：电能消耗大，生产成本高；氢和氮的含量较高碱性电弧炉氧化法炼钢的基本过程：①补炉期：高温、快速、薄补②装料期：要求：速度快，密实地装料，合理布料，尽可能一次装完。③熔化期任务：首先保证炉料快速熔化，其次是尽快造好熔化渣，以除去钢液中约为30%～40%的磷，减轻氧化期的任务。④氧化期任务：氧化钢液中的碳，使其含量降低；继续氧化钢液中的磷，使其低于成品规格；去除钢液中的气体和夹杂；提高钢液温度。⑤还原期任务：脱氧；脱硫；根据钢种要求调整钢液成分和进行合金化；调整钢液温度。⑥出钢当钢液成分和温度合格，并用铝进行最终脱氧后即可出钢7、炼钢的实质是什么？在炼钢过程中发生哪些基本冶金反应？炼钢的实质是除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。8、写出炼钢过程中脱碳反应的反应式，并说明脱碳反应的作用。作用：降低碳含量，使之符合钢的成分要求；生成的CO气体排出时能够搅动熔池，促进化渣和传热，均匀温度和成分；加速金属和炉渣之间的物化反应，并能带走钢中的有害气体和非金属夹杂物，如氮、氢。[C]+[O]=CO↑+Q12[C]+O2=2CO↑+Q2[C]+(FeO)=[Fe]+CO↑-Q39、试说明碱性氧化法电弧炉炼钢的基本过程以及电弧炉钢的质量特点。1、补炉期2、装料期3、熔化期4、氧化期5、还原期6、出钢电弧炉钢的质量特点：a)电弧炉钢能夹杂物很少b)电弧炉炼钢c)电弧炉冶炼成分易控制最大限度地去除磷和硫10、试说明顶吹氧气转炉炼钢的基本过程以及顶吹氧气转炉钢的质量特点。1、装料2、吹炼3、造渣4、脱氧和出钢①钢中气体含量少②有害杂质元素磷、硫的含量较低；脱磷率为90~95%，脱硫率70~80%。③残余元素和非金属夹杂物含量低④机械性能好：冷加工性、抗时效性、锻造和焊接性能都较好11、磷和硫对钢有哪些危害？写出脱磷和脱硫的反应式。硫主要由炼钢原料、燃料中带入钢中，它是在冶炼时不能除尽的有害杂质，其影响主要有：a）恶化钢的热加工性能——热脆b）使钢的铸造性能和焊接性能变坏c）降低钢的使用性能①炉渣脱硫[FeS]+(CaO)→(FeO)+(CaS)-Q(FeS)+(CaO)→(FeO)+(CaS)-Q②气化脱硫[S]+2[O]→SO2气[S]+O2→SO2气[S]+2(FeO)→SO2气+2[Fe]磷也是钢过程中不能除尽的元素，它在大多数钢中是有害的，主要表现在：a）磷使钢的偏析严重b）磷含量高时钢会发生冷脆c）磷促进钢的回火脆性，还使钢的焊接性能变坏.反应：2[P]+5(FeO)=P2O5+5[Fe]P2O5+4(CaO)=(4CaO·P2O5)或P2O5+3(CaO)=(3CaO·P2O5)总式：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]或2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe]12、试分析炼钢过程中脱磷和脱硫的基本条件。在何种条件下出现回磷现象？应如何防止？炼钢过程中某一时期（特列是炉内预脱氧到出钢期间，甚至在盛钢桶中），当脱磷的基本条件得不到满足时，被脱除的磷重新返回到钢液中的现象。防止回磷的方法：在炼钢后期控制钢液温度不过高；减少钢液在钢包中的停留时间；提高钢包中的渣层碱度；用碱性炉衬钢包。脱硫的条件:高的炉温；高的炉渣碱度;还原渣脱磷的温度：较低的炉温；较高的炉渣碱度（3~4）；形成较高氧化铁浓度（15%~30%）的氧化性炉渣和造成氧化性炉内气氛;增大渣量或多次换渣操作。13、铝合金熔炼的特征有哪些？1）熔化时间长：