2026年铸造工(中级)铸造材料选择与应用考试试卷及答案

2026年铸造工(中级)铸造材料选择与应用考试试卷及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1下列哪种铸造合金在常压下最易产生显微缩松？A.ZL101 B.ZL104 C.ZL201 D.ZL301答案：D1.2采用树脂自硬砂生产大型机床床身时，为减少氮气孔缺陷，通常优先选用哪种树脂？A.高氮呋喃树脂 B.酚醛脲烷树脂 C.低氮呋喃树脂 D.酚醛酯硬化树脂答案：C1.3在球墨铸铁中，加入0.6%Cu的主要作用是：A.促进石墨球化 B.提高珠光体含量 C.细化共晶团 D.抑制碳化物答案：B1.4水玻璃CO₂硬化砂的保存性（可使用时间）主要受下列哪一因素影响最大？A.水玻璃模数 B.原砂含泥量 C.混砂机转速 D.环境湿度答案：A1.5下列哪种粘结剂体系最适合快速制造铝合金薄壁复杂件？A.硅酸钠-酯硬化 B.酚醛脲烷-冷芯盒 C.酚醛热芯盒 D.无机盐-微波硬化答案：B1.6当量碳硅值CE=4.6%的灰铸铁，其室温组织最可能为：A.铁素体+石墨 B.珠光体+石墨 C.莱氏体+石墨 D.马氏体+石墨答案：B1.7采用EPC（消失模）工艺生产球铁管件时，泡沫模样密度一般控制在：A.16–20kg/m³ B.22–26kg/m³ C.28–32kg/m³ D.34–38kg/m³答案：B1.8下列哪种元素对镁合金AZ91D的晶间腐蚀倾向影响最显著？A.Al B.Zn C.Mn D.Si答案：C1.9在熔炼高锰钢Mn13时，为防止碳化物网状析出，出钢温度应不低于：A.1380℃ B.1420℃ C.1480℃ D.1520℃答案：C1.10采用壳型工艺生产小尺寸合金钢叶片时，壳层厚度通常取：A.3–5mm B.6–8mm C.9–11mm D.12–15mm答案：B1.11下列哪种原砂最适合生产高温合金精密铸件？A.硅砂 B.锆英砂 C.铬铁矿砂 D.橄榄石砂答案：B1.12在铝合金精炼中，旋转喷吹氩气+0.2%Cl₂的主要目的是：A.除渣 B.除气 C.晶粒细化 D.变质答案：B1.13下列哪种涂料耐火骨料对锰钢铸件粘砂抑制效果最好？A.石墨 B.锆英粉 C.氧化铁 D.石英粉答案：B1.14冷铁表面刷涂一层0.3mm厚锆英粉涂料，其激冷能力将：A.提高10–15% B.基本不变 C.下降10–15% D.下降30%以上答案：C1.15下列哪种缺陷与型砂高温退让性不足关系最密切？A.气孔 B.热裂 C.缩孔 D.冷隔答案：B1.16采用SLS3D打印砂型时，通常选用的覆膜砂粒径为：A.50–100μm B.100–150μm C.150–200μm D.200–250μm答案：B1.17在球铁曲轴铁液包内加入0.9%Si-Ca-Ba孕育剂，其主要目的为：A.石墨球化 B.增加铁素体 C.抑制碳化物 D.细化珠光体片层答案：C1.18下列哪种元素最易导致灰铸铁焊缝产生白口？A.P B.S C.Mn D.Cr答案：D1.19采用EPC工艺生产HT250箱体，泡沫模样涂层透气性应控制在：A.20–30 B.30–40 C.40–50 D.50–60（单位：×10⁻¹²m²）答案：C1.20下列哪种检测方法可快速定量型砂中有效膨润土含量？A.蓝吸法 B.亚甲蓝法 C.筛分法 D.烧失量法答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些措施可降低铝合金砂型铸件针孔缺陷？A.提高型砂水分 B.型腔通干燥空气 C.涂料中加入3%冰晶石 D.降低浇注温度 E.精炼后静置15min答案：BCE2.2影响水玻璃砂残留强度的主要因素包括：A.水玻璃加入量 B.CO₂吹气压力 C.原砂角形系数 D.环境湿度 E.砂温答案：ABDE2.3下列哪些元素属于球墨铸铁中常见珠光体稳定元素？A.Cu B.Sn C.Mn D.Mo E.Ni答案：ABCD2.4采用壳型工艺时，导致壳层分层的原因有：A.树脂固化不足 B.翻斗温度过高 C.原砂含泥量高 D.模板脱模剂过厚 E.射砂压力过低答案：ABCE2.5下列哪些性能属于铸造涂料的常规检测项目？A.高温抗弯强度 B.悬浮性 C.触变指数 D.发气量 E.涂挂性答案：BCDE2.6下列哪些缺陷与型砂水分过高直接相关？A.气孔 B.粘砂 C.夹砂 D.胀砂 E.冷隔答案：ACD2.7下列哪些因素会提高镁合金熔体氧化烧损？A.熔体温度升高 B.保护气体中SF₆浓度降低 C.坩埚为低碳钢 D.熔体搅拌剧烈 E.加入0.3%Be答案：ABCD2.8下列哪些材料可用作铸造冷铁？A.灰铸铁 B.铜合金 C.石墨 D.铝矾土陶瓷 E.碳钢答案：ABCE2.9下列哪些工艺参数会影响消失模泡沫模样密度？A.发泡剂含量 B.发泡温度 C.发泡时间 D.冷却速率 E.预发压力答案：ABCE2.10下列哪些措施可提高树脂自硬砂高温退让性？A.加入1%木粉 B.降低树脂加入量 C.加入0.5%氧化铁粉 D.采用酚醛脲烷体系 E.原砂粒度变粗答案：ABE3.填空题（每空1分，共20分）3.1灰铸铁牌号HT300中“300”表示最低抗拉强度为________MPa。答案：3003.2球墨铸铁中石墨球化率评级，一级要求球化率≥________%。答案：803.3铝合金ZL114A中主要合金元素Mg的质量分数约为________%。答案：0.6–0.83.4水玻璃模数M=________，表示SiO₂与Na₂O摩尔比。答案：n(SiO₂)/n(Na₂O)3.5型砂亚甲蓝值MB=________g/kg时，通常认为有效膨润土含量足够。答案：25–353.6镁合金熔炼常用保护气体SF₆体积浓度一般控制在________%。答案：0.2–0.53.7壳型酚醛树脂的聚合速度（固化速度）常用________板法测定。答案：Hot3.8球铁曲轴铁液包内瞬时孕育剂粒度一般选________mm。答案：0.5–33.9高锰钢Mn13的导热系数约为________W/(m·K)。答案：12–143.10采用EPC工艺时，泡沫模样密度增加10%，模样发气量约增加________%。答案：8–103.11锆英砂主要化学成分为________。答案：ZrSiO₄3.12酚醛脲烷冷芯盒树脂中，组分Ⅰ为________。答案：酚醛树脂3.13型砂高温退让性试验中，试样加热至________℃保温5min。答案：10003.14铝合金精炼旋转喷吹转速通常取________r/min。答案：200–4003.15灰铸铁中磷共晶硬度可达________HV。答案：600–7003.16树脂自硬砂24h抗拉强度一般要求≥________MPa。答案：1.03.17球铁铸件模数M=________cm时，通常需设置冒口补缩。答案：≥2.53.18镁合金压铸模具温度一般控制在________℃。答案：200–2503.19水玻璃砂CO₂硬化后，残留强度随吹气时间延长先升高后________。答案：降低3.20铸造涂料的波美度一般控制在________°Bé。答案：50–704.简答题（每题6分，共30分）4.1简述球墨铸铁铁液中残留镁量过低与过高分别会出现哪些缺陷，并给出工艺控制范围。答案：残留镁量<0.03%时，球化率下降，出现片状石墨，力学性能降低；>0.06%时，易形成碳化物、缩松、黑渣。控制范围0.035–0.055%。4.2说明铝合金砂型铸件针孔形成机理，并列举三条工艺预防措施。答案：氢在铝液中溶解度高，凝固时析出形成针孔。措施：①精炼除气，氢含量≤0.15mL/100gAl；②型砂水分≤0.3%，刷透气涂料；③浇注系统设置过滤网，避免二次吸气。4.3写出高锰钢Mn13水韧处理工艺曲线，并说明目的。答案：加热至1050±10℃保温1h/25mm，快速水冷<30℃。目的：使碳化物完全固溶，获得单相奥氏体，提高韧性与加工硬化能力。4.4比较酚醛脲烷冷芯盒与热芯盒工艺在尺寸精度、生产效率、环保方面的差异。答案：冷芯盒：常温固化，尺寸精度±0.2mm，生产效率30–60s，需尾气吸收；热芯盒：加热250℃，精度±0.3mm，周期60–120s，散发甲醛，需排风。冷芯盒精度高、效率更高，环保需治理。4.5说明型砂高温退让性对大型球铁件热裂倾向的影响，并给出测试方法要点。答案：退让性不足阻碍铸件收缩，拉应力增大导致热裂。测试：圆柱试样φ50mm×50mm，加热1000℃，加载0.1MPa，测定变形量与断裂时间，要求断裂时间≥120s。5.应用题（共60分）5.1计算题（10分）某灰铸铁件质量180kg，材质HT250，浇注温度1380℃，型砂为膨润土湿型砂，比热容1.15kJ/(kg·K)，latentheat230kJ/kg，铸件平均凝固比焓ΔH=1050kJ/kg。求：①铸件凝固放热量Q；②若型砂温升不超过200℃，求所需型砂最小质量m（忽略砂箱散热）。答案：①Q=mΔH=180kg×1050kJ/kg=189000kJ②Q=m_sandcΔT⇒m_sand=Q/(cΔT)=189000/(1.15×200)=821.7kg答：①189MJ；②822kg。5.2分析题（15分）某厂采用树脂自硬砂生产ZG270-500铸钢阀体，加工后发现大面积皮下气孔，孔径1–3mm，深度2–5mm，分布均匀。给出系统原因分析并制定五条改进措施。答案：原因：①树脂固化剂为磺酸，含硫高，分解SO₂、H₂S气体；②原砂水分0.8%，高温汽化；③涂料透气性低，气体无法逸出；④浇注速度过快，型腔背压高；⑤冒口偏小，补缩不足加剧气体滞留。措施：①改用低硫磷酸固化剂，硫传递<0.05%；②原砂烘干水分≤0.3%；③涂料骨料改为锆英粉，涂层厚度0.5mm，透气率>40×10⁻¹²m²；④阶梯式浇注，浇速降至5kg/s；⑤加大冒口模数至铸件1.2倍，顶部放发热保温冒口套。5.3综合设计题（20分）设计一种重载柴油机球铁曲轴（材质QT800-5，质量285kg，轮廓尺寸φ280mm×1200mm）的铸造工艺。要求：①选择造型材料与铸型种类；②确定浇注位置、分型面；③设计冒口与冷铁；④给出球化孕育处理方案；⑤预测关键缺陷并给出检测方法。答案：①采用自硬树脂砂，酯硬化碱性酚醛体系，砂铁比3:1，原砂40/70筛号，角形系数≤1.25。②卧浇卧冷，轴线水平，分型面通过主轴颈中心，上下箱对称。③模数计算：主轴颈M=2.8cm，连杆颈M=2.5cm，设侧冒口模数3.4cm，采用环形发热保温冒口，尺寸φ350mm×400mm，放置于曲拐外侧；连杆颈下方放成形石墨冷铁，厚度40mm，加速顺序凝固。④球化：包内冲入法，FeSiMg6RE1加入量1.3%，粒度5–15mm；瞬时孕育：0.6%Si-Ca-Ba，粒度0.5–3mm，浇注时随流加入；二次随流孕育：0.1%Bi-Te复合，提高球数。⑤关键缺陷：缩松、碳化物、球化衰退。检测：①在线热分析，共晶度ΔT>6℃报警；②浇后24hUT检测主轴颈缩松，按EN12680-33级验收；③金相检查球化率≥80%，碳化物≤3%；④本体取样抗拉≥800MPa，伸长率≥5%。5.4材料选择题（15分）某海水淡化泵体要求耐氯离子点蚀，工作压力1.2MPa，温度90℃，铸件质量45kg，壁厚8–12mm，批量500件/年。从下列材料中选择最优方案并说明理由：①双相不锈钢1.4468（GX2CrNiMoN26-7-4）；②超级双相1.4517；③镍铝青铜CuAl10Ni5Fe4；④超级奥氏体1.4581；⑤钛合金Grade2。答案：选③镍铝青铜CuAl10Ni5Fe4。理由：①耐氯离子点蚀指数PREN=34，高于双相钢且远优于普通青铜；②铸造流动性好，砂型/金属型均可，废品率<3%；③成本为双相钢40%，机加工性能优良；④弹性模量E=115GPa，抗疲劳优于不锈钢；⑤批量500件/年，青铜熔炼设备简单，不需真空。钛合金虽耐蚀最佳但成本高10倍；超级双相PREN=42但需固溶处理，铸件易变形。综合耐蚀、成本、工艺性，镍铝青铜最优。6.论述题（任选一题，10分）6.1结合“双碳”背景，论述铸造工厂在造型材料循环利用环节的技术路线与减排潜力。答案：技术路线：①树脂砂再生：机械离心+热法联合，再生率≥95%，减少新砂消耗1.2t/t铸件；②水玻璃砂湿法再生：Na₂O回收率>80%，降低碱性废砂填埋；③3D打印砂型：无模生产，砂铁比降至1:1，废砂量下降70%；④废砂建材化：再生粉替代水泥10%，CO₂减排0.18t/t。减排潜力：全国年产废砂5500万t，若再生率由30%提至80%，年减排CO₂约220万t，节电1.8×10⁹kWh，经济效