2025年工程材料與成型技術(shù)測試題（附參考答案）一、選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪種材料不屬于金屬材料（）A.碳鋼B.鋁合金C.陶瓷D.黃銅答案：C。金屬材料是指具有光澤、延展性、容易導(dǎo)電、傳熱等性質(zhì)的材料，碳鋼、鋁合金、黃銅都屬于金屬材料，而陶瓷屬于無機非金屬材料。2.材料的硬度是指（）A.材料抵抗塑性變形和斷裂的能力B.材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力C.材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力D.材料在交變應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力答案：C。A選項描述的是強度；B選項描述的是韌性；D選項描述的是疲勞強度。硬度就是材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。3.純鐵在912℃以下的晶格類型是（）A.體心立方晶格B.面心立方晶格C.密排六方晶格D.簡單立方晶格答案：A。純鐵在912℃以下為α-Fe，其晶格類型是體心立方晶格；在912-1394℃為γ-Fe，是面心立方晶格。4.下列哪種組織的硬度最高（）A.鐵素體B.珠光體C.滲碳體D.奧氏體答案：C。鐵素體含碳量低，硬度和強度較低；珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，硬度適中；奧氏體是高溫組織，硬度也不高；滲碳體含碳量高，硬度很高，脆性大。5.共析鋼的含碳量為（）A.0.0218%B.0.77%C.2.11%D.4.3%答案：B。含碳量為0.77%的鋼是共析鋼，在平衡結(jié)晶時會發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體。6.退火與正火的主要區(qū)別在于（）A.加熱溫度不同B.冷卻速度不同C.加熱速度不同D.保溫時間不同答案：B。退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝；正火是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫適當(dāng)時間后在空氣中冷卻的熱處理工藝。二者主要區(qū)別在于冷卻速度，正火冷卻速度比退火快。7.淬火鋼回火的目的是（）A.提高硬度和耐磨性B.提高塑性和韌性C.消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性D.提高強度和硬度答案：C。淬火鋼硬度高、脆性大且存在很大內(nèi)應(yīng)力，回火的主要目的是消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，調(diào)整硬度和韌性之間的關(guān)系。8.下列哪種合金鋼主要用于制造刀具（）A.不銹鋼B.耐熱鋼C.高速鋼D.耐磨鋼答案：C。高速鋼具有高的硬度、耐磨性和熱硬性，主要用于制造刀具；不銹鋼主要用于耐腐蝕環(huán)境；耐熱鋼用于高溫環(huán)境；耐磨鋼用于承受強烈磨損的零件。9.鑄鐵中石墨的形態(tài)有（）A.片狀、球狀、蠕蟲狀、團絮狀B.立方體狀、柱狀、針狀C.樹枝狀、網(wǎng)狀、塊狀D.層狀、纖維狀答案：A。鑄鐵中石墨的形態(tài)主要有片狀、球狀、蠕蟲狀、團絮狀，不同的石墨形態(tài)對鑄鐵的性能有很大影響。10.鋁合金的強化方法不包括（）A.固溶強化B.時效強化C.彌散強化D.馬氏體強化答案：D。鋁合金常用的強化方法有固溶強化、時效強化和彌散強化，鋁合金一般不會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變進(jìn)行強化。11.下列哪種成型方法屬于液態(tài)成型（）A.鍛造B.沖壓C.鑄造D.軋制答案：C。鑄造是將液態(tài)金屬澆入鑄型型腔，待其冷卻凝固后獲得一定形狀和性能的鑄件的成型方法，屬于液態(tài)成型；鍛造、沖壓、軋制都屬于塑性成型，是對固態(tài)金屬進(jìn)行加工。12.砂型鑄造中，造型方法可分為（）A.手工造型和機器造型B.整體造型和分開造型C.濕型造型和干型造型D.簡單造型和復(fù)雜造型答案：A。砂型鑄造的造型方法主要分為手工造型和機器造型，手工造型靈活但生產(chǎn)效率低，機器造型生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。13.熔模鑄造的主要優(yōu)點是（）A.生產(chǎn)效率高B.鑄件精度高，表面質(zhì)量好C.成本低D.可鑄造大型鑄件答案：B。熔模鑄造可以制造出形狀復(fù)雜、精度高、表面質(zhì)量好的鑄件；但其生產(chǎn)周期長、成本高，一般不適合鑄造大型鑄件。14.鍛造比是衡量鍛造過程中金屬變形程度的指標(biāo)，鍛造比越大，金屬的（）A.晶粒越粗大B.晶粒越細(xì)小C.韌性越差D.強度越低答案：B。適當(dāng)增大鍛造比可以使金屬的晶粒細(xì)化，提高金屬的力學(xué)性能。但鍛造比過大可能會產(chǎn)生各向異性等問題。15.沖壓工藝中，落料和沖孔的主要區(qū)別在于（）A.模具結(jié)構(gòu)不同B.沖壓設(shè)備不同C.材料變形方式不同D.所得到的工件不同答案：D。落料是從板料上沖下所需形狀的零件，沖下的部分是成品；沖孔是在工件上沖出孔，沖下的部分是廢料。16.焊接過程中，產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因是（）A.焊接電流過大B.焊接速度過快C.焊件受熱不均勻D.焊接材料選擇不當(dāng)答案：C。焊接時，焊件局部受熱，溫度分布不均勻，熱脹冷縮不一致，從而產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。17.下列哪種焊接方法屬于壓力焊（）A.手工電弧焊B.埋弧焊C.電阻焊D.氣體保護焊答案：C。電阻焊是通過電流通過焊件接觸處產(chǎn)生電阻熱，同時施加壓力，使焊件達(dá)到原子間結(jié)合的焊接方法，屬于壓力焊；手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊都屬于熔化焊。18.金屬材料的可鍛性主要取決于（）A.化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)B.加工方法和加工設(shè)備C.加工溫度和加工速度D.加工精度和表面質(zhì)量答案：A。金屬材料的可鍛性主要取決于其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。一般來說，純金屬的可鍛性比合金好，單相組織的可鍛性比多相組織好。19.陶瓷材料的主要性能特點不包括（）A.高硬度B.高強度C.高脆性D.耐高溫答案：B。陶瓷材料具有高硬度、高脆性、耐高溫等特點，但陶瓷材料的強度一般不高，尤其是其抗拉強度較低。20.復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料通過物理或化學(xué)方法復(fù)合而成的，其性能特點是（）A.綜合了各組成材料的優(yōu)點B.性能與各組成材料相同C.性能介于各組成材料之間D.性能比各組成材料都差答案：A。復(fù)合材料通過將不同性質(zhì)的材料復(fù)合在一起，能夠綜合各組成材料的優(yōu)點，獲得單一材料所不具備的性能。二、填空題（每題2分，共20分）1.材料的力學(xué)性能主要包括強度、塑性、硬度、韌性和________等。答案：疲勞強度。材料在交變應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力稱為疲勞強度，它也是材料重要的力學(xué)性能之一。2.金屬的晶體缺陷主要有________、線缺陷和面缺陷。答案：點缺陷。點缺陷如空位、間隙原子等；線缺陷主要是位錯；面缺陷如晶界、亞晶界等。3.鐵碳合金相圖中，共晶反應(yīng)的表達(dá)式為________。答案：L?.?→A?.??+Fe?C。在鐵碳合金相圖中，當(dāng)含碳量為4.3%的液相在1148℃時發(fā)生共晶反應(yīng)，生成奧氏體（A）和滲碳體（Fe?C）的機械混合物。4.常見的熱處理工藝有退火、正火、________和回火。答案：淬火。淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時間后快速冷卻的熱處理工藝，與退火、正火、回火共同構(gòu)成了常見的熱處理工藝體系。5.合金鋼按用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、________和特殊性能鋼。答案：合金工具鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和機械零件；合金工具鋼用于制造各種工具；特殊性能鋼具有特殊的物理或化學(xué)性能。6.鑄鐵按石墨形態(tài)可分為灰鑄鐵、________、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。答案：蠕墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵中的石墨形態(tài)為蠕蟲狀，其性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。7.鑄造工藝中，為保證鑄件質(zhì)量，通常需要設(shè)置________、冒口和冷鐵等工藝參數(shù)。答案：澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的作用是將液態(tài)金屬平穩(wěn)、準(zhǔn)確地引入鑄型型腔，冒口用于補縮，冷鐵用于控制鑄件的凝固順序。8.鍛造工藝中，自由鍛的基本工序有鐓粗、________、沖孔、彎曲等。答案：拔長。鐓粗是使坯料高度減小、橫截面積增大；拔長是使坯料橫截面積減小、長度增加；沖孔用于在坯料上沖出孔；彎曲則是改變坯料的形狀。9.焊接接頭由焊縫區(qū)、________和熱影響區(qū)組成。答案：熔合區(qū)。熔合區(qū)是焊縫和母材的交界區(qū)，組織和性能不均勻，是焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié)。10.復(fù)合材料按基體材料可分為金屬基復(fù)合材料、________和陶瓷基復(fù)合材料。答案：樹脂基復(fù)合材料。樹脂基復(fù)合材料是以樹脂為基體，以纖維等為增強體的復(fù)合材料，應(yīng)用廣泛。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述金屬材料的強化方法及其原理。答：金屬材料的強化方法主要有以下幾種：（1）固溶強化：原理是溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中，使晶格發(fā)生畸變，阻礙位錯的運動，從而提高材料的強度和硬度。例如，在鐵中加入碳、硅、錳等元素形成固溶體，能提高鋼的強度。（2）細(xì)晶強化：晶粒越細(xì)小，晶界面積越大，晶界對位錯運動的阻礙作用越強。同時，晶粒細(xì)化還能使變形更加均勻，提高材料的強度和韌性。通過控制冶煉、加工和熱處理工藝等可以細(xì)化晶粒。（3）加工硬化：金屬在塑性變形過程中，位錯密度不斷增加，位錯之間相互交割、纏結(jié)，阻礙位錯的進(jìn)一步運動，從而使材料的強度和硬度提高，塑性和韌性降低。例如，冷沖壓、冷拔等加工過程都會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。（4）彌散強化：通過在金屬基體中引入細(xì)小、彌散分布的第二相顆粒，這些顆粒會阻礙位錯的運動，提高材料的強度。如通過時效處理使合金中析出細(xì)小的強化相。（5）相變強化：通過熱處理等方法使金屬發(fā)生相變，形成強化相，從而提高材料的強度。例如，鋼的淬火處理形成馬氏體，馬氏體具有很高的硬度和強度。2.比較砂型鑄造、熔模鑄造和鍛造三種成型方法的特點和適用范圍。答：（1）砂型鑄造：特點：①適應(yīng)性廣，可鑄造各種形狀、尺寸和質(zhì)量的鑄件；②成本較低，設(shè)備簡單，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短；③鑄件精度和表面質(zhì)量較低，加工余量較大；④生產(chǎn)效率較低，勞動強度大。適用范圍：適用于各種形狀復(fù)雜的鑄件生產(chǎn)，尤其是單件、小批量生產(chǎn)的大型鑄件，如機床床身、箱體等。（2）熔模鑄造：特點：①鑄件精度高，表面質(zhì)量好，可實現(xiàn)少切削或無切削加工；②能鑄造形狀復(fù)雜的鑄件，如渦輪發(fā)動機葉片等；③生產(chǎn)周期長，成本高；④鑄件尺寸和質(zhì)量受到一定限制。適用范圍：主要用于制造形狀復(fù)雜、精度要求高、難以用其他方法加工的小型零件，如航空航天、汽車、機械等行業(yè)的精密零件。（3）鍛造：特點：①通過塑性變形改善金屬的組織結(jié)構(gòu)，提高金屬的力學(xué)性能；②鍛件的形狀和尺寸精度相對較高，加工余量較??；③生產(chǎn)效率較高，適合大批量生產(chǎn)；④設(shè)備投資大，模具成本高。適用范圍：適用于承受重載、沖擊和交變載荷的重要零件，如軸類、齒輪、連桿等，一般要求零件具有較高的強度、韌性和疲勞性能。3.分析焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因，并說明防止焊接變形的措施。答：焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因：焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻的過程。在焊接時，焊件局部區(qū)域被加熱到很高的溫度，受熱部分金屬膨脹，而周圍溫度較低的金屬對其膨脹產(chǎn)生約束，導(dǎo)致受熱金屬產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)壓應(yīng)力超過材料的屈服強度時，受熱金屬會產(chǎn)生塑性變形。在冷卻過程中，受熱金屬收縮，同樣受到周圍金屬的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于焊接過程中溫度分布不均勻，這種應(yīng)力分布也不均勻，從而導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生。防止焊接變形的措施：（1）設(shè)計措施：①合理選擇焊縫尺寸和形狀，避免焊縫過于集中和過長；②采用對稱結(jié)構(gòu)或合理安排焊縫位置，使焊接變形相互抵消。（2）工藝措施：①反變形法：在焊接前預(yù)先將焊件向與焊接變形相反的方向進(jìn)行變形，以抵消焊接后產(chǎn)生的變形；②剛性固定法：將焊件固定在剛性平臺或夾具上，限制其變形；③合理選擇焊接順序和方向，使焊縫的收縮能相互協(xié)調(diào)，減少變形；④預(yù)熱和緩冷：適當(dāng)提高焊件的預(yù)熱溫度，減緩焊接后的冷卻速度，可減小焊接應(yīng)力和變形。（3）矯正措施：當(dāng)焊接變形超過允許范圍時，可采用機械矯正法（如壓力機矯正、錘擊矯正等）或火焰矯正法（利用火焰局部加熱使焊件產(chǎn)生反向變形）進(jìn)行矯正。四、綜合題（10分）現(xiàn)有一根軸類零件，要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有良好的韌性。請選擇合適的材料和加工工藝，并說明理由。答：材料選擇：可選用中碳鋼（如45鋼）或中碳合金鋼（如40Cr）。理由：中碳鋼和中碳合金鋼具有一定的含碳量，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，既能保證心部有良好的韌性，又能通過表面處理提高表面硬度和耐磨性。45鋼是常用的中碳鋼，價格相對較低，具有良好的綜合力學(xué)性能；40Cr是常用的中碳合金鋼，由于加入了鉻元素，提高了鋼的淬透性和強度，性能優(yōu)于45鋼，適用于對性能要求較高的軸類零件。加工工藝：（1）鍛造：對鋼材進(jìn)行鍛造，通過塑性變形改善金屬的組織結(jié)構(gòu)，使晶粒細(xì)化，提高材料的力學(xué)性能，同時獲得軸類零件的大致形狀。（2）正火或退火：在鍛造后進(jìn)行正火或退火處理，消除鍛造應(yīng)力，改善切削加工性能，為后續(xù)的熱處理做組織準(zhǔn)備。（3）機械加工：