(2025年)机械工程材料及其成型技术考试试题及其答案

(2025年)机械工程材料及其成型技术考试试题及其答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列材料中，属于复合材料的是（）。A.Q235钢B.玻璃纤维增强环氧树脂C.工业纯铝D.氮化硅陶瓷答案：B2.衡量材料抵抗塑性变形能力的指标是（）。A.硬度B.韧性C.强度D.塑性答案：C3.灰铸铁的铸造性能优于钢，主要因为其（）。A.熔点高B.流动性好、收缩小C.密度小D.导热性差答案：B4.下列成型工艺中，属于塑性成型的是（）。A.砂型铸造B.电弧焊C.模锻D.注塑成型答案：C5.45钢经调质处理（淬火+高温回火）后的组织是（）。A.马氏体B.回火索氏体C.珠光体D.贝氏体答案：B6.铝合金的时效强化主要依靠（）。A.固溶体中溶质原子的固溶强化B.第二相粒子的析出阻碍位错运动C.晶粒细化D.位错密度增加答案：B7.塑料注射成型中，保压阶段的主要作用是（）。A.防止熔体倒流B.提高塑件表面光泽C.降低成型温度D.减少冷却时间答案：A8.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.正火区C.部分相变区D.过热区答案：D9.下列锻造工艺中，适合生产形状复杂、精度要求高的小型锻件的是（）。A.自由锻B.胎膜锻C.模锻D.轧制答案：C10.陶瓷材料的主要结合键是（）。A.金属键B.共价键和离子键C.分子间作用力D.氢键答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.金属材料的力学性能指标主要包括强度、塑性、硬度、（）和（）。答案：韧性；疲劳强度2.铸造工艺中，冒口的主要作用是（）和（）。答案：补缩；排气3.钢的热处理工艺按目的可分为（）热处理和（）热处理两大类。答案：预备；最终4.塑料的成型工艺主要有注射成型、（）、（）和吹塑成型等。答案：挤出成型；压制成型5.焊接接头由焊缝区、（）和（）三部分组成。答案：熔合区；热影响区6.铝合金按成分和工艺特点可分为（）铝合金和（）铝合金。答案：变形；铸造7.铁碳合金中，共晶反应的温度是（）℃，反应式为（）。答案：1148；L→A+Fe₃C8.锻造时，金属的可锻性常用（）和（）来综合衡量。答案：塑性；变形抗力9.陶瓷材料的性能特点是高硬度、（）、（），但脆性大。答案：高熔点；耐腐蚀三、简答题（每题8分，共40分）1.比较砂型铸造与压力铸造的优缺点及应用场景。答案：砂型铸造优点：成本低、工艺灵活、可铸造大型复杂件；缺点：尺寸精度低、表面粗糙、生产效率低。应用于单件小批量生产，如机床床身、发动机缸体。压力铸造优点：尺寸精度高、表面光滑、生产效率高；缺点：设备投资大、铸件易产生气孔、不宜铸造大型件。应用于大批量生产小型精密件，如汽车变速箱壳体、电子设备外壳。2.简述淬火+回火工艺对中碳钢性能的影响机制。答案：淬火使钢获得高硬度的马氏体组织，但马氏体脆性大；回火通过加热使马氏体分解，析出细小碳化物，降低内应力。低温回火（150-250℃）得到回火马氏体，保持高硬度和耐磨性（如刀具）；中温回火（350-500℃）得到回火屈氏体，具有高弹性极限（如弹簧）；高温回火（500-650℃）得到回火索氏体，综合力学性能优良（如轴类零件）。3.分析塑料注射成型中“短射”缺陷的产生原因及解决措施。答案：产生原因：熔体温度过低、注射压力不足、模具温度过低、浇口尺寸过小、塑料流动性差。解决措施：提高料筒温度和模具温度，增大注射压力和保压时间，扩大浇口或流道截面积，选择流动性更好的塑料（如增加熔融指数）。4.说明铝合金时效强化的基本过程及关键条件。答案：过程：固溶处理（加热至单相区后快冷，得到过饱和固溶体）→时效（室温或加热条件下，过饱和固溶体分解，析出细小弥散的第二相粒子）。关键条件：合金元素在基体中有一定的固溶度，且固溶度随温度降低显著减小；时效温度和时间需控制，避免第二相粗化（过时效）。5.比较自由锻与模锻的工艺特点及适用范围。答案：自由锻：使用通用工具，锻件形状简单，尺寸精度低，加工余量大；适用于单件小批量生产大型锻件（如发电机转子、大型曲轴）。模锻：利用模具成型，锻件形状复杂，尺寸精度高，加工余量小；适用于大批量生产中小型精密锻件（如汽车齿轮、飞机结构件），但模具成本高，不适合大型件。四、分析题（每题10分，共20分）1.某汽车发动机缸体需选用材料并确定成型工艺，要求：①良好的导热性；②足够的强度和耐磨性；③成本较低。试分析选择何种材料（如灰铸铁、铝合金、铸钢）及成型工艺（如砂型铸造、压力铸造、离心铸造），并说明理由。答案：材料选择灰铸铁：灰铸铁含片状石墨，导热性好（优于铝合金但略低于纯金属），石墨可起自润滑作用提高耐磨性；其强度（约200-300MPa）满足缸体要求，且成本远低于铝合金和铸钢。成型工艺选择砂型铸造：缸体结构复杂（含冷却水腔、安装孔），砂型铸造工艺灵活，可制造大型复杂铸件，成本低，适合汽车发动机缸体的批量生产（虽压力铸造精度高，但缸体尺寸较大，压力铸造设备限制其应用；离心铸造适用于圆筒形件，不适合缸体）。2.某齿轮轴（材料为20CrMnTi）在运行中出现齿面剥落失效，分析可能的原因（从材料选择、热处理工艺、成型缺陷角度）。答案：可能原因：①材料选择：20CrMnTi是渗碳钢，若齿轮轴承受高接触应力，需表面高硬度、心部强韧性；若材料成分偏差（如碳、铬含量不足），会影响渗碳层深度和硬度。②热处理工艺：渗碳层过薄（未达到设计要求）或淬火温度不当（导致表面马氏体粗大），会降低表面耐磨性；回火不充分（内应力残留）易引发裂纹。③成型缺陷：锻造过程中若存在折叠、流线分布不合理，会导致局部应力集中；机加工后表面粗糙度高，加剧接触疲劳；渗碳前表面未清理干净（如氧化皮残留），影响渗碳均匀性。五、计算题（10分）已知某铁碳合金含碳量为0.6%（质量分数），室温下组织为铁素体（F）和珠光体（P）。根据铁碳相图（共析点含碳量0.77%，铁素体含碳量0.0218%），计算该合金中珠光体的质量分数。答案：根据杠杆定律，珠光体（P）的质量分数为：W(P)=(C合金-C_F)/(C_P-C_F)其中，C合金=0