(2025年)工程材料及成型技術基礎試題(含參考答案)一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.以下材料中，屬于非晶態(tài)結構的是（）A.工業(yè)純鐵B.普通玻璃C.黃銅D.鋁合金2.衡量材料抵抗局部塑性變形能力的指標是（）A.抗拉強度B.屈服強度C.硬度D.沖擊韌性3.下列鑄造工藝中，最適合生產(chǎn)形狀復雜、尺寸精度高的薄壁鋁合金零件的是（）A.砂型鑄造B.金屬型鑄造C.壓力鑄造D.熔模鑄造4.45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得的組織是（）A.回火馬氏體B.回火屈氏體C.回火索氏體D.珠光體5.熱塑性塑料與熱固性塑料的根本區(qū)別在于（）A.分子鏈結構B.成型溫度C.力學性能D.耐腐蝕性6.鍛造過程中，"纖維組織"的形成主要與（）有關A.加熱溫度B.變形方向C.冷卻速度D.材料成分7.下列焊接方法中，屬于壓力焊的是（）A.電弧焊B.激光焊C.電阻點焊D.氣焊8.鑄鐵中石墨形態(tài)為團絮狀時，其材料類型為（）A.灰鑄鐵B.可鍛鑄鐵C.球墨鑄鐵D.蠕墨鑄鐵9.鋁合金固溶處理的主要目的是（）A.細化晶粒B.形成過飽和固溶體C.提高硬度D.消除內(nèi)應力10.注射成型工藝中，保壓階段的主要作用是（）A.防止熔體倒流B.提高冷卻速度C.增加制品密度D.改善表面質(zhì)量11.下列材料中，線膨脹系數(shù)最大的是（）A.陶瓷B.銅合金C.鋁合金D.高分子材料12.自由鍛造與模鍛相比，最顯著的優(yōu)點是（）A.生產(chǎn)效率高B.尺寸精度高C.適合小批量生產(chǎn)D.材料利用率高13.影響金屬材料焊接性的最主要因素是（）A.焊接方法B.焊接工藝參數(shù)C.材料化學成分D.工件厚度14.陶瓷材料的主要結合鍵是（）A.金屬鍵B.共價鍵和離子鍵C.分子鍵D.氫鍵15.下列成型工藝中，屬于增材制造技術的是（）A.3D打印B.擠壓成型C.沖壓成型D.鑄造二、填空題（每空1分，共20分）1.材料的力學性能指標中，反映材料抵抗斷裂能力的是______，反映材料彈性變形能力的是______。2.金屬的晶體缺陷主要包括點缺陷、______和______三類。3.鑄造工藝中，冒口的主要作用是______和______。4.鋼的熱處理工藝中，完全退火的加熱溫度是______，其目的是______。5.塑料的成型工藝主要有注射成型、______、______和吹塑成型等。6.鍛造時，金屬的可鍛性常用______和______來綜合衡量。7.焊接接頭的基本組成包括焊縫區(qū)、______和______。8.鋁合金按成分和工藝特點可分為______和______兩大類。9.陶瓷材料的性能特點主要表現(xiàn)為高硬度、______、______和低韌性。10.粉末冶金工藝的基本工序包括粉末制備、______、______和后處理。三、判斷題（每題1分，共10分）1.所有金屬材料在固態(tài)下都是晶體結構。（）2.材料的強度越高，其塑性一定越低。（）3.砂型鑄造的鑄件尺寸精度比金屬型鑄造高。（）4.淬火加高溫回火的工藝稱為調(diào)質(zhì)處理。（）5.熱固性塑料成型后可以再次加熱軟化。（）6.自由鍛造只能生產(chǎn)形狀簡單的鍛件。（）7.焊接過程中，熱影響區(qū)的組織性能一定比母材差。（）8.球墨鑄鐵的力學性能優(yōu)于灰鑄鐵，主要是因為石墨呈球狀。（）9.陶瓷材料的脆性主要源于其內(nèi)部存在大量位錯。（）10.增材制造技術特別適合制造結構復雜的個性化零件。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述金屬材料的強化機制（至少4種）及其基本原理。2.比較砂型鑄造與壓力鑄造的工藝特點及應用范圍。3.說明鋼的表面淬火與化學熱處理的主要區(qū)別（從處理原理、組織變化、應用場景三方面）。4.分析高分子材料在成型過程中可能出現(xiàn)的主要缺陷（至少3種）及其產(chǎn)生原因。5.簡述鍛造工藝中"始鍛溫度"和"終鍛溫度"的確定原則及其對鍛件質(zhì)量的影響。五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)需生產(chǎn)一批承受交變載荷、要求高疲勞強度的汽車發(fā)動機連桿，材料需具備良好的綜合力學性能（抗拉強度≥800MPa，伸長率≥12%）。請：（1）推薦合適的材料（寫出具體鋼號）；（2）選擇合理的成型工藝；（3）設計必要的熱處理工藝；（4）說明各工藝選擇的依據(jù)。2.現(xiàn)有兩種鋁合金鑄件：A為形狀復雜的儀表外殼（壁厚2-3mm），B為承受重載荷的發(fā)動機缸體（壁厚8-12mm）。請分別為A、B選擇合適的鑄造工藝，并從工藝原理、鑄件質(zhì)量（尺寸精度、力學性能）、生產(chǎn)效率等方面說明選擇理由。參考答案一、單項選擇題1.B2.C3.C4.C5.A6.B7.C8.B9.B10.A11.D12.C13.C14.B15.A二、填空題1.斷裂韌性；彈性模量2.線缺陷（位錯）；面缺陷（晶界/亞晶界）3.補縮；排氣（或集渣）4.Ac3+30-50℃；細化晶粒、消除內(nèi)應力、改善切削性能5.擠出成型；壓制成型（或壓注成型）6.塑性；變形抗力7.熔合區(qū)；熱影響區(qū)8.變形鋁合金；鑄造鋁合金9.高熔點；高耐腐蝕性（或高脆性）10.壓制成型；燒結三、判斷題1.×（非晶態(tài)合金例外）2.×（不一定，如某些合金可同時提高強韌性）3.×（金屬型鑄造精度更高）4.√5.×（熱固性塑料不可重復加熱）6.√7.×（部分區(qū)域可能性能改善）8.√9.×（陶瓷位錯少，脆性源于裂紋擴展）10.√四、簡答題1.（1）固溶強化：溶質(zhì)原子融入基體晶格產(chǎn)生晶格畸變，阻礙位錯運動；（2）細晶強化：晶粒細化增加晶界數(shù)量，位錯運動受阻；（3）加工硬化：塑性變形使位錯密度增加，相互纏結阻礙運動；（4）第二相強化：彌散分布的第二相粒子阻礙位錯滑移（或沉淀強化）；（5）相變強化：通過熱處理獲得硬脆相（如馬氏體）提高強度。2.砂型鑄造：工藝特點-使用砂型（成本低、周期短），鑄件尺寸精度低（IT14-IT16）、表面粗糙（Ra12.5-50μm），可鑄造各種合金和大型鑄件；應用-單件小批量生產(chǎn)，如機床床身、發(fā)動機缸體。壓力鑄造：工藝特點-高壓高速充型（金屬型），鑄件精度高（IT11-IT13）、表面光滑（Ra1.6-6.3μm），可鑄薄壁復雜件，但設備投資大、不宜鑄厚大件；應用-大批量生產(chǎn)鋁、鎂合金精密零件，如儀表外殼、汽車輪轂。3.處理原理：表面淬火通過快速加熱表層至奧氏體化后淬火，獲得馬氏體；化學熱處理通過活性原子滲入表層，改變化學成分。組織變化：表面淬火僅表層組織轉變（心部保持原始組織）；化學熱處理表層成分改變（如滲碳后表層高碳，淬火后高硬度馬氏體）。應用場景：表面淬火用于中碳鋼（如45鋼），要求表層高硬度、心部良好韌性（如齒輪）；化學熱處理用于低碳鋼（滲碳）或中碳鋼（滲氮），要求高耐磨性、疲勞強度（如軸類、模具）。4.（1）縮孔/縮松：熔體冷卻收縮，補縮不足；（2）翹曲變形：冷卻不均勻?qū)е聝?nèi)應力；（3）熔接痕：多股熔體匯合處結合不良；（4）氣泡：原料含水分或氣體未排出；（5）飛邊：模具閉合不緊或注射壓力過高。5.始鍛溫度：應低于固相線100-200℃（避免過燒），同時保證足夠塑性；終鍛溫度：高于再結晶溫度（避免冷變形），通常亞共析鋼為Ar3-50℃，過共析鋼為Ar1以上。影響：始鍛溫度過高導致晶粒粗大或過燒（塑性下降）；過低則變形抗力大，易開裂。終鍛溫度過高導致晶粒粗大（力學性能下降）；過低則產(chǎn)生加工硬化（后續(xù)加工困難，甚至開裂）。五、綜合分析題1.（1）材料：40Cr（合金結構鋼，綜合力學性能優(yōu)于45鋼）；（2）成型工藝：模鍛（可獲得形狀復雜、尺寸精度高的連桿，纖維組織沿輪廓分布，提高疲勞強度）；（3）熱處理：調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）→獲得回火索氏體（良好綜合性能）；表面噴丸處理（提高表面壓應力，增強疲勞強度）；（4）依據(jù)：40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)后抗拉強度可達850-1000MPa，伸長率>12%，滿足要求；模鍛適合批量生產(chǎn)，纖維組織沿受力方向分布；調(diào)質(zhì)處理平衡強韌性，噴丸改善表層應力狀態(tài)。2.A（儀表外殼）：選擇壓力鑄造。理由：壓力鑄造可高壓高速填充薄壁型腔（2-3mm），獲得尺寸精度高（IT11-IT13）、表面光滑的復雜件；鋁