2025年材料成型基础复习考试题教案资料附答案

2025年材料成型基础复习考试题教案资料附答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种铸造方法属于特种铸造？（）A.砂型铸造B.金属型铸造C.手工造型D.机器造型答案：B2.塑性变形的基本机制是（）A.位错滑移与孪生B.晶界滑动与扩散C.晶粒转动与再结晶D.回复与相变答案：A3.焊接过程中，热影响区中组织最粗大、力学性能最差的区域是（）A.熔合区B.过热区C.正火区D.部分相变区答案：B4.粉末冶金工艺中，烧结工序的主要作用是（）A.使粉末颗粒初步结合B.通过原子扩散实现颗粒间冶金结合C.提高压坯密度D.调整零件尺寸答案：B5.铝合金铸造时，为减少气孔缺陷，通常采用的熔炼保护措施是（）A.增加浇注温度B.采用真空熔炼或惰性气体保护C.延长熔炼时间D.提高砂型透气性答案：B6.锻造过程中，坯料加热温度过高可能导致的缺陷是（）A.氧化皮增厚B.脱碳C.过热或过烧D.晶粒细化答案：C7.电阻点焊主要用于（）A.厚板对接B.薄板搭接C.异种金属焊接D.大长度焊缝答案：B8.下列材料中，最适合采用挤压成型的是（）A.灰铸铁B.高速钢C.铝合金D.普通碳素钢答案：C9.铸造充型能力不足时，铸件易产生的缺陷是（）A.缩孔B.砂眼C.浇不足或冷隔D.气孔答案：C10.冲压工艺中，落料和冲孔的主要区别在于（）A.模具间隙不同B.材料变形方式不同C.分离后的材料用途不同D.冲裁力大小不同答案：C二、填空题（每空1分，共15分）1.砂型铸造的基本工序包括：制造模样和芯盒、（）、（）、合型、浇注、落砂清理。答案：制备型砂和芯砂；造型和造芯2.塑性变形的两个基本方式是（）和（）。答案：滑移；孪生3.焊接接头由焊缝、（）和（）三部分组成。答案：熔合区；热影响区4.粉末冶金的基本工艺过程包括：（）、（）、（）和后处理。答案：粉末制备；成型；烧结5.铸造合金的收缩分为三个阶段：（）、（）和固态收缩。答案：液态收缩；凝固收缩6.锻造时，坯料加热的主要目的是（）和（），降低变形抗力。答案：提高塑性；改善加工性能7.电阻焊按工艺方法可分为点焊、（）和（）。答案：缝焊；对焊三、简答题（每题6分，共30分）1.比较砂型铸造与金属型铸造的优缺点。答案：砂型铸造优点：适应性广（几乎所有合金、各种尺寸和形状）、成本低、工艺灵活；缺点：铸件精度低、表面粗糙、力学性能较差、生产效率低（手工造型时）。金属型铸造优点：铸件精度和表面质量高、力学性能好（冷却速度快，晶粒细）、生产效率高（可重复使用）；缺点：金属型成本高、制造周期长、适用于中小件和非铁合金（如铝、铜），铸铁件易产生白口组织。2.简述锻造前坯料加热的目的及加热温度范围的确定原则。答案：加热目的：提高金属塑性，降低变形抗力，改善加工性能，避免锻造时产生裂纹。加热温度范围确定原则：上限为始锻温度（应低于固相线20-50℃，防止过烧）；下限为终锻温度（应高于再结晶温度，避免加工硬化严重导致开裂）。具体温度根据材料种类确定（如碳钢始锻温度约1200℃，终锻温度约800℃；铝合金始锻温度约450℃，终锻温度约350℃）。3.分析焊接热裂纹的产生原因及预防措施。答案：产生原因：焊缝金属在凝固后期，低熔点共晶物（如FeS-Fe）形成液态薄膜，在凝固收缩或热应力作用下沿晶界开裂；此外，焊接热输入过大、冷却速度过快导致应力集中也会加剧裂纹。预防措施：控制焊缝化学成分（降低S、P等杂质含量，加入Mn等元素形成高熔点化合物）；调整焊接工艺（采用小热输入、多层多道焊，减少焊缝过热）；选择合理的焊接顺序（减少拘束应力）；焊前预热或焊后缓冷（降低冷却速度）。4.说明粉末冶金工艺在制造多孔材料时的原理及关键控制因素。答案：原理：通过控制粉末颗粒的形状、粒度分布及烧结工艺，使颗粒间保留未被完全填充的孔隙。关键控制因素：①粉末特性（如松装密度、粒度，粗颗粒易形成大孔，细颗粒易形成小孔）；②成型压力（压力低则孔隙率高，压力高则孔隙率低）；③烧结温度与时间（低温短时间烧结可保留更多孔隙，高温长时间烧结会减少孔隙）；④添加剂（如造孔剂，加热时分解或挥发形成孔隙）。5.解释为什么铝合金薄板焊接时易出现变形和气孔缺陷，可采取哪些措施？答案：变形原因：铝合金线膨胀系数大（约为钢的2倍），焊接时局部受热不均产生较大热应力，薄板刚性差，易导致翘曲或波浪变形。气孔原因：铝合金表面易形成致密氧化膜（Al₂O₃），吸附水分；焊接时熔池凝固快，氢（来自水分分解）来不及逸出；此外，氩气保护不良时空气侵入也会引入气体。预防措施：变形控制：采用小电流、快速焊（减少热输入）；刚性固定法；焊后校正（机械或火焰校正）。气孔预防：焊前严格清理坡口及附近表面氧化膜（化学或机械清理）；使用高纯度氩气（≥99.99%）；控制焊接速度（避免熔池凝固过快）；采用交流钨极氩弧焊（利用阴极破碎作用去除氧化膜）。四、分析题（每题15分，共30分）1.某企业需生产一批汽车发动机缸体（材料为HT250，灰铸铁），要求尺寸精度IT12-IT14，表面粗糙度Ra12.5-25μm，年产量5万台。试选择合适的铸造工艺，并说明理由。答案：应选择砂型铸造（湿型或干型），具体分析如下：（1）材料适应性：灰铸铁流动性好，收缩小，砂型铸造对铸铁的适应性强，无需特殊处理即可获得完整铸件。（2）尺寸与精度要求：缸体结构复杂（含内腔、凸台、散热片等），砂型铸造可通过芯盒制造复杂型芯，满足形状要求；IT12-IT14的精度和Ra12.5-25μm的粗糙度符合砂型铸造的典型精度（砂型铸造一般精度IT10-IT14，表面粗糙度Ra12.5-50μm）。（3）生产批量：年产量5万台属于中批量生产，砂型铸造（尤其是机器造型）可实现较高生产效率（如震压造型机、射压造型机），设备投资低于金属型或压铸，成本更优。（4）经济性：砂型铸造的型砂成本低，模具（模样、芯盒）制造相对简单，适合灰铸铁这种低成本材料的中批量生产。若采用金属型铸造，虽精度更高，但金属型制造周期长、成本高，且灰铸铁在金属型中冷却快易产生白口组织（需后续退火），反而增加成本；压铸适用于非铁合金（如铝合金），对铸铁不适用。因此，砂型铸造是最合理的选择。2.某齿轮零件（材料为20CrMnTi，需表面淬火）采用锻造制坯，现发现锻件内部存在沿流线分布的非金属夹杂物（如氧化物、硫化物），分析其对齿轮性能的影响及预防措施。答案：影响分析：（1）力学性能：非金属夹杂物与基体结合力弱，易成为裂纹源，降低锻件的塑性、韧性和疲劳强度（齿轮在交变载荷下易沿夹杂物分布方向开裂）。（2）热处理性能：夹杂物周围可能形成应力集中，表面淬火时易产生淬火裂纹；此外，夹杂物可能阻碍碳原子扩散，影响表面淬火层的均匀性。（3）加工性能：夹杂物硬度高（如氧化物），会加剧刀具磨损，降低切削加工表面质量。预防措施：（1）控制原材料质量：选用纯净度高的钢材（降低钢中O、S含量，如采用真空熔炼或炉外精炼），减少夹杂物来源。（2）优化锻造工艺：采用多向镦拔（镦粗-拔长反复进行），使夹杂物破碎并均匀分布（避免沿单一方向聚集），改善流线分布；控制终锻温度（避免