2025年工程材料及成形技术题库附答案

2025年工程材料及成形技术题库附答案一、选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种材料属于非晶态合金？A.工业纯铁B.铝硅铸造合金C.金属玻璃D.高速钢答案：C2.衡量材料抵抗局部塑性变形能力的指标是？A.强度B.硬度C.韧性D.塑性答案：B3.铁碳合金中，珠光体的本质是？A.铁素体与渗碳体的层片状机械混合物B.单一的奥氏体相C.马氏体与残余奥氏体的混合组织D.铁素体与奥氏体的共晶产物答案：A4.以下哪种热处理工艺能显著提高钢的表面硬度和耐磨性？A.完全退火B.正火C.表面淬火D.回火答案：C5.铸造工艺中，为避免缩孔缺陷，通常采用的工艺措施是？A.增大铸型的冷却速度B.设置冒口和冷铁C.降低浇注温度D.减少合金的收缩率答案：B6.锻造过程中，金属产生“纤维组织”的主要原因是？A.晶粒被拉长并沿变形方向排列B.晶界处杂质偏析C.再结晶晶粒粗大D.塑性变形时产生加工硬化答案：A7.焊接热影响区中，晶粒最粗大、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：B8.以下哪种成形技术属于增材制造（3D打印）的典型工艺？A.砂型铸造B.激光选区熔化（SLM）C.模锻D.电阻焊答案：B9.铝合金时效强化的本质是？A.析出强化相阻碍位错运动B.固溶原子引起晶格畸变C.晶粒细化D.形成马氏体组织答案：A10.灰铸铁的性能特点是？A.抗拉强度高，抗压强度低B.塑性好，易切削加工C.减震性好，缺口敏感性低D.焊接性能优异答案：C11.为提高低碳钢的切削加工性，通常采用的预处理工艺是？A.完全退火B.球化退火C.正火D.淬火+回火答案：C12.以下哪种铸造方法适用于生产形状复杂、尺寸精度高的铝合金薄壁零件？A.砂型铸造B.压力铸造C.离心铸造D.熔模铸造答案：B13.冷变形金属在加热时发生再结晶的标志是？A.硬度显著降低B.形成新的无畸变等轴晶粒C.残余应力完全消除D.力学性能恢复到变形前状态答案：B14.钛合金的主要优点是？A.密度小、比强度高、耐蚀性好B.导热性好、易加工C.成本低、高温强度高D.抗氧化性好、耐磨性优异答案：A15.以下哪种焊接方法属于压焊？A.电弧焊B.气焊C.电阻点焊D.激光焊答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.材料的力学性能指标中，σb表示（抗拉强度），HRC表示（洛氏硬度C标尺）。2.铁碳合金的基本相包括（铁素体）、（奥氏体）和（渗碳体）。3.常用的表面热处理工艺有（表面淬火）和（化学热处理）两大类。4.铸造工艺中，浇注系统通常由（浇口杯）、（直浇道）、（横浇道）和（内浇道）组成。5.锻造分为（自由锻）和（模锻）两种基本方式，其中（模锻）适用于批量生产。6.焊接接头的组成包括（焊缝）、（熔合区）和（热影响区）。7.高分子材料的成形方法主要有（注射成形）、（挤出成形）和（模压成形）。8.金属的塑性变形主要通过（滑移）和（孪生）两种方式进行。三、判断题（每题1分，共10分）1.所有金属材料在室温下都是晶体结构。（×）2.淬火后的钢必须进行回火处理以消除内应力。（√）3.灰铸铁的抗压强度远高于抗拉强度。（√）4.压力铸造的铸件精度高，但不适用于厚壁零件。（√）5.冷加工强化会导致金属的强度提高，塑性降低。（√）6.焊接时，增大热输入量可以减少热影响区的宽度。（×）7.铝合金的固溶处理是为了获得过饱和固溶体。（√）8.自由锻的生产率高于模锻，但尺寸精度较低。（×）9.陶瓷材料的主要缺点是脆性大、抗热震性差。（√）10.增材制造技术特别适合制造结构复杂、传统工艺难以加工的零件。（√）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述细化晶粒的常用方法及其对材料性能的影响。答：细化晶粒的常用方法包括：①增加过冷度（提高冷却速度），促进更多晶核形成；②变质处理（添加形核剂），增加非均匀形核核心；③振动或搅拌，破碎正在生长的晶粒。细化晶粒可同时提高材料的强度（晶界阻碍位错运动）、塑性和韧性（晶粒细小使变形更均匀，裂纹扩展路径更曲折），即实现“细晶强化”。2.分析铸造应力的类型及防止措施。答：铸造应力分为热应力和机械应力。热应力是由于铸件各部分冷却速度不同，导致收缩不一致而产生的内应力；机械应力是铸件收缩时受到铸型、型芯的机械阻碍而产生的应力。防止措施包括：①设计合理的铸件结构（避免壁厚差异过大）；②采用同时凝固原则（设置冷铁、调整浇注系统）；③控制冷却速度（缓慢冷却）；④及时进行去应力退火。3.比较自由锻与模锻的优缺点及应用范围。答：自由锻优点：设备通用性强，工具简单，适合单件、小批量生产大型锻件；缺点：尺寸精度低，加工余量大，生产率低。模锻优点：尺寸精度高，表面质量好，生产率高，适合批量生产；缺点：模具成本高，受设备吨位限制，难以生产大型锻件。应用范围：自由锻用于大型零件（如船用曲轴）；模锻用于中小型批量零件（如汽车齿轮）。4.说明钢的回火目的及常用回火工艺的特点。答：回火目的：①消除淬火内应力，防止变形开裂；②稳定组织，保证尺寸稳定性；③调整力学性能（降低硬度，提高韧性）。常用回火工艺：①低温回火（150-250℃）：获得回火马氏体，保持高硬度和耐磨性（如刀具）；②中温回火（350-500℃）：获得回火托氏体，具有高弹性极限（如弹簧）；③高温回火（500-650℃）：获得回火索氏体，综合力学性能优良（如轴类零件）。5.简述激光焊接与传统电弧焊的主要区别及优势。答：主要区别：激光焊接以高能激光束为热源，能量密度极高；电弧焊以电弧为热源，能量密度较低。优势：①热影响区小，变形小；②可焊接难熔材料（如钛合金、高熔点合金）；③可实现精密焊接（焊缝窄，精度高）；④非接触式加工，无需电极，避免污染；⑤适用于微型零件和复杂结构（如电子元件、医疗器械）。五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某汽车发动机连杆需承受交变冲击载荷，要求具有高的强度、韧性和耐疲劳性能。试选择合适的材料（钢种）及成形工艺，并说明理由。答：材料选择：40Cr（合金调质钢）。理由：40Cr含Cr元素，可提高淬透性和回火稳定性，经调质处理（淬火+高温回火）后获得回火索氏体，具有优良的综合力学性能（强度、塑性、韧性匹配良好），适合承受交变载荷的零件。成形工艺：模锻。理由：连杆形状复杂，尺寸精度要求较高，模锻可保证锻件的形状和尺寸接近最终零件，减少切削加工余量；同时，模锻使金属流线沿连杆轮廓分布，提高疲劳强度。2.设计一种铝合金薄壁壳体（壁厚2mm，形状复杂）的铸造工艺，需考虑尺寸精度、表面质量及生产效率。试选择铸造方法，并说明工艺要点。答：铸造方法：压力铸造（压铸）。理由：压力铸造在高压、高速下充型，可获得尺寸精度高（IT11-IT13）、表面粗糙度低（Ra3.2-0.8μm）的薄壁铸件，适合批量生产形状复杂的铝合金零件。工艺要点：①模具设计：采用耐热合金钢制造压铸模，确保型腔尺寸精度，设置合理