材料成型原理第六章答案

2022-09-15 22:18:08 字數 4634 閱讀 7382

第六章1.焊接和鑄造過程中的氣體**於何處?它們是如何產生的?

答: 焊接區內的氣體:焊條藥皮、焊劑、焊芯的造氣劑,**氧化物及有機物的分解氣體,母材坡口的油汙、油漆、鐵鏽、水分,空氣中的氣體、水分,保護氣體及其雜質氣體

鑄造過程中的氣體:熔煉過程,氣體主要來自各種爐料、爐氣、爐襯、工具、熔劑及周圍氣氛中的水分、氮、氧、氫、co2、co、so2和有機物燃燒產生的碳氫化合物等。來自鑄型中的氣體主要是型砂中的水分。

澆注過程,澆包未烘乾,鑄型澆注系統設計不當,鑄型透氣性差,澆注速度控制不當,型腔內的氣體不能及時排除等,都會使氣體進入液態金屬。

2. 氣體是如何溶解到金屬中的?電弧焊條件下,氮和氫的溶解過程一樣嗎?

答:氣體溶解到金屬中分四個階段:(1)氣體分子向金屬-氣體介面上運動;(2)氣體被金屬表面吸附;(3)氣體分子在金屬表面上分解為原子;(4)原子穿過金屬表面層向金屬內部擴散。

電弧焊條件下,氮和氫的溶解過程不一樣,氫在高溫時分解度較大,電弧溫度下可完全分解為原子氫,其溶解過程為分解 — 吸附 — 溶入 。在電弧氣氛中,氮以分子形式存在,其溶解過程為吸附 — 分解 — 溶入 。

3.哪些因素影響氣體在金屬中的溶解度,其影響因素如何?

答:氣體在金屬中的溶解度與壓力,溫度,合金成分等因素有關:

(1)當溫度一定時,雙原子的溶解度與其分壓的平方根成正比

(2)當壓力一定時,溶解度與溫度的關係決定於溶解反應型別,氣體溶解過程為吸熱反應時,△h為正值,溶解度隨溫度的公升高而增加;金屬吸收氣體為放熱反應時,△h為負值,溶解度隨溫度的上公升而降低。

(3)合金成分對溶解度的影響:液態金屬中加入能提高氣體含量的合金元素,可提高氣體的溶解度;若加入的合金元素能與氣體形成穩定的化合物(即氮、氫、氧化合物),則可降低氣體的溶解度。此外,合金元素還能改變金屬表**的性質及金屬蒸氣壓,從而影響氣體的溶解度。

(4)電流極性的影響:直流正接時,熔滴處於陰極,陽離子將向熔滴表面運動,由於熔滴溫度高,比表面積大,故熔滴中將溶解大量的氫或氮;直流反接時,陽離子仍向陰極運動,但此時陰極已是溫度較低的溶池,故氫或氮的溶解量要少。

(5)焊接區氣氛性質的影響:氣體分子或原子受激後溶解速度加快;電弧氣氛中的陽離子n+或h+可直接在陰極溶解;在氧化性電弧氣氛中形成的no,遇到溫度較低的液態金屬時可分解為n和o,而n能迅速溶入金屬。

4. 電弧焊時,氣體在金屬中的溶解度是否服從平方根定律?為什麼?

答:當溫度一定時,雙原子氣體的溶解度與其分壓的平方根成正比,這一規律稱為平方根定律,但是電弧焊時,金屬液體的溫度是變化的,所以氣體在金屬中的溶解度不服從平方根定律。

5. co2、h2o和空氣在高溫下對金屬的氧化性哪個大?

答:在液態鐵存在的溫度,空氣對金屬的氧化性是最大的,而h2o 氣的氧化性比 co2小。

6. 控制鑄件或焊縫氮含量的重要措施是什麼?

答:1.限制氣體的**氮主要**於空氣,控制氮的首要措施是加強對金屬的保護,防止空氣與金屬接觸。

2.控制工藝引數金屬中氮的含量與工藝引數密切相關。應盡量採用短弧焊。焊接電流增加時,熔滴過渡頻率增加,氣體與熔滴作用時間縮短,焊縫中氮含量減少。

此外,焊接方法、熔滴過渡特性、電流種類等也有一定的影響。

3.冶金處理採用冶金方法對液態金屬進行脫氮除氣處理,是降低金屬中氣體含量的有效方法。液態金屬中加入ti、al和稀土等對氮有較大親和力的元素,可形成不溶於液態金屬的穩定氮化物而進入溶渣,從而減少金屬的氮含量。

7. 氮、氫、氧對金屬的質量有何影響?

答:1.使材料脆化鋼材中氮、氫或氧的含量增加時,其塑性和韌性都將下降,尤其是低溫韌性下降更為嚴重。

2.形成氣孔氮和氫均能使金屬產生氣孔。液態金屬在高溫時可以溶解大量的氮或氫,而在凝固時氮或氫的溶解度突然下降,這時過飽和的氮或氫以氣泡的形式從液態金屬中向外逸出。當液態金屬的凝固速度大於氣泡的逸出速度時,就會形成氣孔。

3.產生冷裂紋冷裂紋是金屬冷卻到較低溫度下產生的一種裂紋,其危害性很大。氫是促使產生冷裂紋的主要因素之一。

4.引起氧化和飛濺氧可使鋼中有益的合金元素燒損,導致金屬效能下降;焊接時若溶滴中含有較多的氧和碳,則反應生成的co氣體因受熱膨脹會使熔滴**,造成飛濺,影響焊接過程的穩定性。此外應當指出,焊接材料具有氧化性並不都是有害的,有時故意在焊接材料中加入一定量的氧化劑,以減少焊縫的氫含量,改善電弧的特性,獲得必要的熔渣物化效能。

8.如何控制鑄件或焊縫氫的含量?

答:控制鑄件或焊縫氫的含量的措施有:

1.限制氣體的**:氫主要**於水分,包括原材料本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及鐵鏽或氧化膜中的結晶水、化合水等。此外材料內的碳氫化合物和材料表面的油汙等也是氫的重要**。

因此原材料使用前均應進行烘乾、去油、除鏽等處理;爐膛、除鋼槽、澆包等均應充分乾燥。

2.控制工藝引數:應盡量採用短弧焊,控制液態金屬的保溫時間、澆注方式、冷卻速度,或調整焊接工藝引數,控制熔池存在時間和冷卻速度等,可在一定程度上減少金屬中氫的含量。3.冶金處理採用冶金方法對液態金屬進行脫氮、脫氧、脫氫等除氣處理,是降低金屬中氣體含量的有效方法。

在金屬冶煉過程中,常常通過加入固態或氣態除氣劑進行除氫。

9.比較熔焊與熔煉過程中熔渣作用的異同點。

熔渣對於焊接、合金熔煉的積極作用主要有機械保護作用,冶金處理作用和改善成形工藝效能作用。

在焊接、合金熔煉過程中,熔渣對液態金屬的機械保護方面的作用是相同的,熔渣比重輕於液態金屬,高溫下浮在液體表面,避免液態金屬中合金元素氧化燒結,防止氣相中氮氫氧硫溶入,減少液態金屬散熱損失。

而在熔焊過程中,熔池凝固後,熔渣凝固形成渣殼,覆蓋在焊縫上,還可繼續保護處在高溫下焊縫金屬免疫空氣的有害作用。

在熔渣的冶金處理作用方面,熔焊過程和合金熔煉過程中,均可利用熔渣與液態金屬之間發生物化反應,去除金屬中有害雜質,如脫氧、脫硫、脫磷,去氫等,熔渣還可以起到吸附或溶解液態金屬中非金屬夾雜物作用。而在熔焊過程,還可以通過熔渣向熔縫中過度合金。

在熔焊過程中,熔渣還有改善焊縫成形性的作用,適當熔渣對電弧引燃,穩定燃燒,減少飛濺,改善脱渣效能及焊接外觀成形等,對焊接工藝有利。

10.由熔渣的離子理論可知,液態鹼性中自由氧離子的濃度遠高於酸性渣,這是否意味著鹼性渣的氧化性要比酸性渣更強?為什麼?

答:不一定比酸性渣強。因為離子理論把液態熔渣中自由氧離子的濃度定義為鹼度。

渣中自由氧離子的濃度越大,其鹼度就越大,雖然液態鹼性渣中自由氧離子的濃度遠大於酸性渣,但是它不一定與熔渣中的某些物質反應,進而不能體現出其具有氧化性,而酸性渣則可以,熔渣的氧化性通常是用渣中含有最不穩定的氧化物feo 的高低及該氧化物在熔渣中的活度來衡量的。

11.本章介紹了熔渣的哪些物理效能?這些效能與熔渣的組成或鹼度有什麼聯絡?

答:1)主要介紹了熔渣的凝固溫度和密度,熔渣的粘度,熔渣的表面張力及介面張力及效能。

2)熔渣的凝固溫度和密度主要取決於熔渣的成分,以一定比例構成的復合渣可使凝固溫度大大降低,一般保持熔渣熔點低於金屬熔點100~200攝氏度,熔渣的粘度與它的化學成分有關,含sio2多的渣粘度大,含tio2多的熔渣粘度小,熔渣表面張力主要取決與熔渣組元間化學鍵鍵能,酸性渣一般為共價鍵,表面張力小,鹼性渣多為離子鍵,表面張力大,鹼度大,表面張力大。

12.熔渣的物理效能對熔焊質量有什麼影響?

答:1) 熔渣的熔點過高,在金屬熔煉和熔焊的過程中,將不能均勻覆蓋在液態金屬表面,保護效果差,還會影響焊縫外觀成型,產生氣孔和夾雜,一般熔渣熔點低於焊件熔點100~200攝氏度。

2) 熔渣密度影響熔渣與液態金屬間的相對位置與相對速度,要保證熔渣與金屬密度接近防止形成夾雜。

3) 熔渣的粘度越小,流動性越好,擴散越容易對冶金反應進行有利,從焊接工藝要求出發,焊接熔渣粘度不能過小,否則容易流失,影響熔池在全位置焊時的成形和保護。

4) 熔渣的表面張力與液態金屬間介面張力對於冶金過程動力學及液態金屬中熔渣等雜質相的排出有重要影響。它還影響到熔渣對液態金屬的覆蓋效能,並由此影響隔離保護效果及焊縫外觀成型。

13.為什麼feo在鹼性渣中活度係數比在酸性渣中大?這是否說明鹼性渣的氧化性高於酸性渣?為什麼?

答:1)渣中sio2、tio2等酸性氧化物較少,feo大部分以自由態存在,即feo在渣中活度係數比在酸性渣中大。

2)但這並不能說明鹼性渣的氧化性大於酸性渣

3)雖然鹼性渣中feo的活度係數大,但鹼性渣中feo的含量並不高,因此鹼性渣對液態金屬的氧話性比酸性渣小

14.冶煉與熔焊過程中熔渣的氧化性強會造成什麼不良的後果?

答;熔渣氧化性強,渣中的feo更易向金屬中擴散,使液態金屬中增氧,熔煉液態金屬增氧容易侵蝕爐襯,焊縫中增氧可能產生氣孔等缺陷。

15.採用鹼性焊條施焊時,為什麼要求嚴格清理去焊件坡口表面的鐵鏽和氧化皮,而用酸性焊條施焊或max co2焊時對焊前清理的要求相對較低?

答:這種現象可以用熔渣的分子理論來解釋。鹼性渣中sio2、tio2等酸性氧化物較少,feo大部分以自由狀態存在,即feo在渣中的活度係數大,因而容易向金屬中擴散,使液態金屬中增氧。

所以在鹼性焊條藥皮中一般不加入含feo的物質,並要求焊接時嚴格清除在焊件表面上的氧化皮和鐵鏽,否則將使焊縫增氧並可能產生氣孔等的缺陷。而在酸性渣中,sio2、tio2等的酸性氧化物較多,它們能與feo形成複雜的化合物(如feo、sio2),使自由的feo 減少,故在熔渣中feo含量相同的情況下,擴散到金屬中的氧較少,co2焊採用mn,si沉澱脫氧,co2焊脫氫能力強,所以用酸性焊條施焊或co2焊時對焊前清理的要求相對較低。

16.有人說:「焊接過程中熔渣對液態金屬的氧化反應比熔煉過程劇烈,但反應程度不如熔煉時徹底。」你認為這句話對嗎?請說明原因。

答:這句話是對的。因為熔焊時由於熔渣在高溫狀態下的存在時間短暫,因此擴散氧化程度一般遠不能達到平衡狀態,而熔煉過程中的擴散氧化進行的較充分。

第六章答案

確保會計資料真實可靠。通過財產清查,可以查明各項財產物資的實存數,將實存數與賬存數進行核對,如果發現不符,確定盤盈或盤虧數,及時調整賬簿記錄,使得賬實相符,以保證賬簿記錄的真實正確,為經濟管理提供可靠的資料資料。保護財產物資的安全完整。財產清查是會計核算的一項專門方法,又是一項行之有效的會計監督措施...

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