1、采用急冷技术的的快速凝固方法主要分几类?简述它们的工艺特点。
答:一,液滴技术:把金属或合金熔体分散成小液滴(雾化技术、乳化技术或喷射成形技术)以使这些小液滴在凝固前达到很大的过冷度。
二,旋转技术:使液流保持一个很小的截面,并与高效冷却(散热)器接触(熔体旋转法或薄截面连续铸造法)。
三,表面熔化技术:使材料的一个薄层快速熔化并与无限大散热器紧密接触,散热器通常是同一种材料或相关材料(如电子或激光束表面脉冲/移动熔化)。
2、焊接和铸造过程中的气体**于何处?它们是如何产生的?
答:一,焊接过程中气体**。
1)焊接材料:如焊条药皮、药芯焊丝、焊剂中的造气剂,**氧化物和水分等。
2)气体介质:热源周围空气;气体保护焊时的保护气体和其中的杂质(o2、n2、h2o等)。
3)表面:焊材和母材坡口表面附着的吸附水、油、锈和氧化皮。
4)焊接区内的物理化学反应:1,有机物的分解和燃烧:反应生成气态产物主要有co2、co、h2、烃和水蒸气。
2,碳酸盐和**氧化物的分解:焊接材料中常用碳酸盐有caco3(545℃)、mgco3(325℃);常用的**氧化物有fe2o3、mno2。反应结果生成大量o2、co2和低价氧化物feo和mno。
3,材料的蒸发:焊接过程中,除水分蒸发外,金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会蒸发而形成蒸气(使气相成分和冶金反应复杂、合金元素烧损、焊接缺陷、焊接烟尘等)。
二,铸造过程中气体**。
1)熔炼过程:气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、溶剂及周围气氛中的水、n、h、o、co2、so2、co和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。
2)浇注过程:浇包未烘干;系统设计不当;铸型透气性差;浇注温度控制不合理;气体不能及时排出等。
3)铸型:主要是型砂中的水分。此外,有机物(粘结剂等)的燃烧也会产生大量气体。
4)铸型内的气体:浇注时,液态金属与铸型界面将发生化学反应而产生大量气体。
1、高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气。2、固体碳燃烧,产生co和co2气体。
3、砂型组分分解,高温下砂型组分解释放出气体;树脂砂中的尿素等化合物在高温下,首先分解生成nh3,然后继续分解。4、烷烃的分解。
3、h、o、n对金属的质量有何影响?如何有效控制铸件或焊缝。
中的h、o、n?
答:1,使材料脆化:钢材中h、n、o含量增加时,其塑性和韧性都将下降,尤其是低温韧性下降更为严重。
氮在高温下以两种形式存在:一部分以过饱和形式存在于固溶体中,另一部分以针状fe4n析出,分布于晶界和晶内,使金属强度和硬度升高,塑性和韧性降低。氢导致钢材脆化主要表现在两个方面:
氢脆和白点。白点中心常有夹杂物或气孔。金属中含氢量越高,出现白点的可能性越大。
一旦产生白点,金属塑性便会大大降低。氧在金属中多以氧化物夹杂存在,使金属强度、塑性和韧性明显下降。氧含量增加还会引起金属红脆、冷脆和时效硬化。
2,形成气孔:h和n均能使金属产生气孔。溶解在液态金属中的与c反应生成co来不及逸出也会产生气孔。
气孔的存在不仅会增加缺口敏感性,还会降低金属疲劳强度和气密性。
3,产生冷裂纹:h是促使产生冷裂纹的主要因素之一。
4,引起氧化和飞溅:o可使钢中有益合金元素烧损,导致金属性能下降;焊接时若熔滴中含有较多o和c,则反应生成co气体因受热膨胀会使熔滴**而造成飞溅,影响焊接稳定性。
控制具体措施:
1,限制气体的**:(1)氮主要**于空气,控制氮的首要措施是加强对液态金属的保护,防止空气与金属接触。熔炼时造渣覆盖(真空、惰性气体)保护;焊接时,惰性气体或气渣联合保护。
(2)氢主要**于水分,包括原材料(炉料、造渣材料、焊接材料、母材等)本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及铁锈或氧化膜中的结晶水、化合水等。材料内的碳氢化合物和材料表面的油污等也是氢的重要**。限制措施为焊材存放中防吸潮、焊前烘干和去油污。
(3)氧主要**于焊材,在焊接要求比较高的合金钢和活泼金属时,应尽量选用不含氧或氧含量少的焊接材料,如采用高纯度的惰性保护气体,采用低氧或无氧的焊条、焊剂等。
2,控制工艺参数:(1)增大电弧电压时,保护效果变差,液态金属与空气接触机会增多,使焊缝中氮、氧的含量增加。应尽量采用短弧焊。
(2)焊接电流增加时,熔滴过渡频率增加,气体与熔滴作用时间缩短,焊缝中氮、氧含量减少。此外,焊接方法、熔滴过渡特性、电流种类等也有一定的影响。(3)铸造过程中控制液态金属的保温时间、浇注方式和冷却速度,可在一定程度上减少金属中氮、氢、氧的含量。
3,冶金处理:采用冶金方法对液态金属进行脱氮、脱氧、脱氢等除气处理,是降低金属中气体含量的有效方法。
材料加工原理2章作业
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