(2025年)工程材料及成型技术基础考试题附答案

(2025年)工程材料及成型技术基础考试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下材料中，属于复合材料的是（）A.45钢B.玻璃钢C.工业纯铝D.普通陶瓷答案：B2.衡量材料抵抗局部塑性变形能力的力学性能指标是（）A.抗拉强度B.硬度C.冲击韧性D.疲劳强度答案：B3.灰铸铁中石墨的形态主要是（）A.片状B.球状C.蠕虫状D.团絮状答案：A4.以下成型工艺中，属于液态成型的是（）A.自由锻造B.砂型铸造C.板料冲压D.粉末冶金答案：B5.铝合金的时效强化主要通过（）实现A.固溶体中溶质原子的偏聚B.第二相粒子的析出C.位错密度增加D.晶粒细化答案：B6.焊接过程中，热影响区中性能最差的区域是（）A.熔合区B.正火区C.不完全重结晶区D.回火区答案：A7.锻造时，金属产生纤维组织后，其力学性能表现为（）A.各向同性B.垂直纤维方向强度更高C.沿纤维方向塑性更好D.无明显方向性答案：C8.以下塑料中，属于热固性塑料的是（）A.聚乙烯（PE）B.聚氯乙烯（PVC）C.酚醛树脂（PF）D.聚丙烯（PP）答案：C9.铸造工艺中，为防止缩孔和缩松，通常采用的工艺措施是（）A.增大浇注温度B.设置冒口和冷铁C.减少铸型刚度D.降低合金流动性答案：B10.粉末冶金成型中，烧结的主要作用是（）A.提高材料密度B.使粉末颗粒间形成冶金结合C.消除内部应力D.细化晶粒答案：B二、填空题（每空1分，共15分）1.材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和（）性能。答案：热处理2.金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、（）和疲劳强度。答案：冲击韧性3.常用的硬度测试方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和（）硬度（HV）。答案：维氏4.铸铁按石墨形态可分为灰铸铁、球墨铸铁、（）铸铁和可锻铸铁。答案：蠕虫状5.铸造工艺中，分型面是指铸型（）之间的接触表面。答案：两半6.锻造分为自由锻和（）两大类，其中（）适用于批量生产。答案：模锻；模锻7.焊接接头由焊缝、（）和热影响区组成。答案：熔合区8.板料冲压的基本工序包括分离工序和（）工序，其中冲孔属于（）工序。答案：成型；分离9.高分子材料的成型方法主要有注射成型、挤出成型、（）和压制成型。答案：吹塑成型10.陶瓷材料的主要结合键是（）键和共价键，因此具有高硬度、高熔点但脆性大的特点。答案：离子三、简答题（每题6分，共30分）1.简述金属材料的强化机制及其原理。答案：金属材料的强化机制主要包括：①固溶强化：溶质原子融入基体形成固溶体，使晶格畸变，阻碍位错运动；②细晶强化：晶粒细化后，晶界增多，位错运动受阻；③第二相强化：第二相粒子阻碍位错运动（如沉淀强化、弥散强化）；④加工硬化：塑性变形使位错密度增加，位错间相互阻碍。2.比较砂型铸造和压铸的特点及应用范围。答案：砂型铸造：成本低、适应性广（几乎所有合金），但铸件精度低、表面粗糙，适用于单件小批量生产（如机床床身）。压铸：高压高速充型，铸件精度高、表面光滑、强度高，适用于非铁合金（如铝合金）的大批量生产（如汽车发动机缸体），但设备投资大、铸件不宜太厚。3.说明低碳钢（如Q235）和高碳钢（如T10）的焊接性能差异及原因。答案：低碳钢焊接性能好，因其含碳量低（≤0.25%），焊接时不易产生淬硬组织和裂纹；高碳钢焊接性能差，含碳量高（＞0.6%），焊接热影响区易形成马氏体，导致硬度高、脆性大，易产生冷裂纹，需预热和缓冷。4.分析锻造过程中“过热”和“过烧”的区别及危害。答案：过热：加热温度过高或保温时间过长，晶粒粗大，塑性和韧性下降，可通过正火或退火细化晶粒挽救；过烧：加热温度接近固相线，晶界氧化或熔化，形成脆弱的氧化层，无法挽救，导致工件报废。5.简述塑料注射成型的基本过程。答案：过程包括：①塑化：颗粒状塑料在料筒内加热熔化；②注射：熔体在螺杆/柱塞推动下经喷嘴注入模具型腔；③保压：维持压力防止熔体倒流，补缩；④冷却定型：模具冷却使熔体固化；⑤脱模：开模取出制品。四、分析题（每题10分，共20分）1.某汽车公司计划开发一款轻量化新能源汽车底盘，需选择合适的材料及成型工艺。请从材料性能（强度、密度、耐腐蚀性）和成型工艺（工艺可行性、成本）角度分析，推荐两种可能的材料及对应的成型工艺，并说明理由。答案：推荐方案一：铝合金（如6061）+挤压成型/锻造。理由：铝合金密度小（约2.7g/cm³），强度较高（经时效处理后σb≈300MPa），耐腐蚀性好（表面易形成氧化膜）；挤压成型可生产复杂截面的底盘框架，锻造可提高材料致密度和强度，适合批量生产，成本低于钛合金。方案二：碳纤维增强复合材料（CFRP）+模压成型。理由：CFRP密度仅1.5-2.0g/cm³，比强度和比模量极高（σb＞1500MPa），耐腐蚀性优异；模压成型可实现整体结构成型，减少零件数量，减重效果显著，但成本较高，适用于高端车型。2.某工厂生产的齿轮（材料为20CrMnTi）在使用中出现齿面剥落失效，经检测发现齿面硬度不足（HRC45-50，标准要求HRC58-62），心部硬度正常（HRC30-35）。请分析可能的原因及改进措施。答案：可能原因：①渗碳工艺不当：渗碳层深度不足或表面碳浓度低，导致淬火后硬度不够；②淬火温度偏低：奥氏体化不充分，未形成足够马氏体；③冷却速度不足：淬火介质（如油）冷却能力差，或淬火延迟，导致表面发生非马氏体转变；④回火温度过高：淬火后回火温度超过工艺要求，表面硬度降低。改进措施：①优化渗碳工艺，增加渗碳时间或提高渗碳温度，确保表面碳浓度（0.8-1.0%）和渗碳层深度（0.8-1.2mm）；②调整淬火温度至Ac3以上（约870-900℃），保证充分奥氏体化；③改用冷却能力更强的淬火介质（如快速淬火油），或缩短淬火转移时间；④严格控制回火温度（180-200℃），避免过回火。五、计算题（每题7.5分，共15分）1.某轴类零件材料为40Cr，经调质处理后抗拉强度σb=900MPa，工作时承受的最大拉应力σ=300MPa。若安全系数n=2.5，试校核该零件的强度是否满足要求。答案：许用应力[σ]=σb/n=900/2.5=360MPa。工作应力σ=300MPa＜[σ]，因此强度满足要求。2.某铸件的实际尺寸为200mm（长度方向），模样尺寸为203mm（考虑铸造收缩）。已知该合金的液态收缩率为3%，凝固收缩率为4%，固态收缩率为2%，试计算该铸件的线收缩率，并判断是否可能产生缩