(2025年)金屬工藝學(xué)期末試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列金屬晶體結(jié)構(gòu)中，屬于面心立方晶格的是（）。A.α-Fe（912℃以下）B.γ-Fe（912-1394℃）C.δ-Fe（1394℃以上）D.純鋁答案：D（注：γ-Fe為面心立方，但選項(xiàng)D純鋁更典型，α-Fe和δ-Fe為體心立方）2.鐵碳合金中，滲碳體的含碳量為（）。A.0.0218%B.0.77%C.2.11%D.6.69%答案：D（滲碳體是Fe?C，含碳量6.69%）3.為消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)采用的熱處理工藝是（）。A.完全退火B(yǎng).球化退火C.去應(yīng)力退火D.正火答案：C（去應(yīng)力退火加熱溫度低于Ac1，主要消除內(nèi)應(yīng)力）4.砂型鑄造中，型芯的主要作用是（）。A.形成鑄件外輪廓B.形成鑄件內(nèi)腔C.提高鑄型強(qiáng)度D.減少收縮缺陷答案：B（型芯用于形成鑄件內(nèi)部空腔）5.自由鍛的基本工序中，用于減小坯料截面積、增加長(zhǎng)度的是（）。A.鐓粗B.拔長(zhǎng)C.沖孔D.彎曲答案：B（拔長(zhǎng)通過(guò)延伸變形增加長(zhǎng)度）6.焊條電弧焊中，酸性焊條與堿性焊條的主要區(qū)別在于（）。A.熔渣氧化性B.焊縫韌性C.焊接電流種類(lèi)D.以上都是答案：D（酸性焊條熔渣氧化性強(qiáng)，焊縫韌性較低，可用交直流；堿性焊條相反，需直流）7.測(cè)試淬火鋼件表面硬度時(shí)，最適宜的硬度測(cè)試方法是（）。A.布氏硬度（HB）B.洛氏硬度（HRC）C.維氏硬度（HV）D.肖氏硬度（HS）答案：B（HRC適用于較硬材料，如淬火鋼）8.下列金屬腐蝕類(lèi)型中，屬于電化學(xué)腐蝕的是（）。A.高溫氧化B.點(diǎn)蝕C.氫脆D.應(yīng)力腐蝕答案：B（點(diǎn)蝕由微電池作用引起，屬于電化學(xué)腐蝕）9.電鍍與化學(xué)鍍的根本區(qū)別在于（）。A.鍍層成分B.是否需要外加電源C.處理溫度D.適用基體材料答案：B（電鍍需外加電源，化學(xué)鍍利用氧化還原反應(yīng)自催化沉積）10.不銹鋼中加入鉻元素的主要目的是（）。A.提高強(qiáng)度B.形成致密氧化膜C.細(xì)化晶粒D.降低成本答案：B（鉻與氧結(jié)合形成Cr?O?保護(hù)膜，提高耐蝕性）二、填空題（每題2分，共20分）1.鐵素體是碳溶于（α-Fe）中的間隙固溶體，其最大含碳量為（0.0218%）。2.奧氏體是碳溶于（γ-Fe）中的間隙固溶體，其最大溶碳量為（2.11%）（1148℃時(shí)）。3.完全退火的加熱溫度范圍是（Ac3+30-50℃），主要用于（亞共析鋼）的鑄、鍛件。4.淬火時(shí)常用的冷卻介質(zhì)是（水）和（油），其中（水）適用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件。5.灰鑄鐵的石墨形態(tài)為（片狀），球墨鑄鐵的石墨形態(tài)為（球狀）。6.自由鍛的基本工序包括（鐓粗）、（拔長(zhǎng)）、（沖孔）、（彎曲）等。7.焊條電弧焊的電源種類(lèi)有（交流）和（直流），堿性焊條通常選用（直流反接）。8.鋁合金的主要強(qiáng)化方法包括（固溶強(qiáng)化）和（時(shí)效強(qiáng)化），其中（時(shí)效強(qiáng)化）需通過(guò)加熱析出第二相。9.馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)是（無(wú)擴(kuò)散）、（切變共格）和（轉(zhuǎn)變不完全）。10.球墨鑄鐵的力學(xué)性能接近（鋼），其主要優(yōu)勢(shì)是（成本低）、（鑄造性能好）且（韌性較高）。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.所有金屬在固態(tài)下都是晶體。（×）（存在非晶態(tài)金屬，如金屬玻璃）2.退火的冷卻速度比正火快。（×）（正火采用空冷，冷卻速度比退火（爐冷）快）3.鑄造只能生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單的零件。（×）（砂型鑄造可生產(chǎn)復(fù)雜內(nèi)腔零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體）4.鍛造能消除金屬內(nèi)部的縮孔、疏松等缺陷。（√）（壓力加工使金屬致密化）5.焊接熱影響區(qū)中，過(guò)熱區(qū)的晶粒最粗大，性能最差。（√）（過(guò)熱區(qū)溫度過(guò)高導(dǎo)致晶粒粗化）6.布氏硬度測(cè)試適合測(cè)量薄工件或表面硬化層。（×）（洛氏硬度更適合薄工件）7.鋁在大氣中易氧化，但氧化膜能保護(hù)基體不繼續(xù)腐蝕。（√）（Al?O?致密，阻止氧擴(kuò)散）8.球墨鑄鐵不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。（×）（可通過(guò)退火、正火、調(diào)質(zhì)等改善性能）9.固溶強(qiáng)化是通過(guò)形成第二相顆粒阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。（×）（固溶強(qiáng)化是溶質(zhì)原子溶入基體晶格畸變阻礙位錯(cuò)）10.時(shí)效強(qiáng)化只能在室溫下進(jìn)行。（×）（可分為自然時(shí)效和人工時(shí)效，后者需加熱）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述晶體與非晶體的主要區(qū)別。答：①原子排列：晶體原子長(zhǎng)程有序，非晶體短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序；②熔點(diǎn)：晶體有固定熔點(diǎn)，非晶體無(wú)固定熔點(diǎn)（軟化溫度范圍）；③各向異性：晶體表現(xiàn)各向異性，非晶體各向同性；④性能：晶體力學(xué)、物理性能更規(guī)則，非晶體（如金屬玻璃）可能具有高硬度、耐蝕性。2.完全退火與球化退火的主要區(qū)別是什么？答：①目的：完全退火用于細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、改善切削性能（亞共析鋼）；球化退火用于使?jié)B碳體球化，降低硬度（過(guò)共析鋼）。②加熱溫度：完全退火為Ac3+30-50℃，球化退火為Ac1+20-30℃。③冷卻方式：完全退火爐冷，球化退火緩冷或等溫。④組織：完全退火得到鐵素體+珠光體，球化退火得到鐵素體+球狀滲碳體。3.比較砂型鑄造與壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)。答：砂型鑄造優(yōu)點(diǎn)：成本低、工藝靈活、適合各種合金和大小鑄件；缺點(diǎn)：精度低（IT14-IT16）、表面粗糙（Ra12.5-50μm）、生產(chǎn)效率低。壓力鑄造優(yōu)點(diǎn)：精度高（IT11-IT13）、表面光潔（Ra1.6-6.3μm）、可鑄薄壁復(fù)雜件、生產(chǎn)效率高；缺點(diǎn)：設(shè)備投資大、不宜鑄厚大件（易縮孔）、鑄件內(nèi)部易含氣孔（不能熱處理）。4.自由鍛與模鍛的特點(diǎn)有何不同？答：自由鍛特點(diǎn)：使用通用工具，靈活性高，適合單件小批生產(chǎn)；但鍛件精度低、加工余量大、形狀簡(jiǎn)單（需操作者技術(shù)高）。模鍛特點(diǎn)：使用專(zhuān)用鍛模，鍛件精度高（余量?。⑿螤顝?fù)雜、生產(chǎn)效率高；但模具成本高、適合批量生產(chǎn)（≥1000件），且受設(shè)備噸位限制（大型模鍛件需萬(wàn)噸壓機(jī)）。5.焊接熱影響區(qū)分為哪幾個(gè)區(qū)域？各區(qū)域的性能如何？答：①熔合區(qū)：焊縫與母材交界，晶粒粗大，成分不均，性能最差（易裂紋）。②過(guò)熱區(qū)：溫度1100-1490℃，晶粒嚴(yán)重粗化，塑性、韌性低（焊接接頭最薄弱區(qū)）。③正火區(qū)：溫度900-1100℃，發(fā)生重結(jié)晶，晶粒細(xì)小，性能優(yōu)于母材。④不完全重結(jié)晶區(qū)：溫度727-900℃，部分鐵素體未溶，組織不均勻（鐵素體+細(xì)小珠光體），性能略低于正火區(qū)。五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸需承受交變彎曲-扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，要求表面耐磨、心部強(qiáng)韌。試選擇合適的材料及制造工藝路線，并說(shuō)明理由。答：材料選擇：中碳合金鋼（如40Cr）或球墨鑄鐵（如QT700-2）。40Cr綜合性能好，適合高性能曲軸；QT700-2成本低、鑄造性能好，適合中低端車(chē)型。工藝路線（以40Cr為例）：①鍛造（或軋制圓鋼）：通過(guò)鍛造細(xì)化晶粒，改善內(nèi)部組織（消除縮松，提高致密性）。②正火：加熱至Ac3+30-50℃（約860℃）空冷，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度（便于切削）。③粗加工：車(chē)削外圓、鉆油孔，留精加工余量。④調(diào)質(zhì)處理：850℃淬火（油冷）+550℃回火（索氏體組織），獲得良好的強(qiáng)韌性配合（心部硬度28-32HRC）。⑤精加工：磨床精磨軸頸，保證尺寸精度（IT6-IT7）和表面粗糙度（Ra0.8-1.6μm）。⑥表面淬火：軸頸感應(yīng)加熱淬火（850-900℃）+低溫回火（180-200℃），表面形成馬氏體（硬度58-62HRC），提高耐磨性。⑦檢驗(yàn)：磁粉探傷檢測(cè)表面裂紋，硬度測(cè)試確保心部與表面性能達(dá)標(biāo)。2.某齒輪在運(yùn)行中出現(xiàn)齒面磨損嚴(yán)重、齒根斷裂的失效現(xiàn)象，分析可能原因并提出工藝改進(jìn)措施。答：失效原因分析：①齒面磨損：表面硬度不足（未進(jìn)行表面強(qiáng)化），或潤(rùn)滑不良導(dǎo)致磨粒磨損。②齒根斷裂：心部韌性不足（熱處理不當(dāng)），或齒根存在應(yīng)力集中（加工精度低）。改進(jìn)措施：①材料選擇：改用低碳合金鋼（如20CrMnTi），通過(guò)滲碳提高表面硬度，心部保持韌性。②工藝優(yōu)化：-滲碳處理：900-930℃滲碳（表層含碳量0.8-1.0%），增加表面碳濃度。-淬火+低溫回火：