(2025年)工程材料及成型技術(shù)基礎(chǔ)考試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下材料中，屬于復(fù)合材料的是（）A.45鋼B.玻璃鋼C.工業(yè)純鋁D.普通陶瓷答案：B2.衡量材料抵抗局部塑性變形能力的力學(xué)性能指標(biāo)是（）A.抗拉強(qiáng)度B.硬度C.沖擊韌性D.疲勞強(qiáng)度答案：B3.灰鑄鐵中石墨的形態(tài)主要是（）A.片狀B.球狀C.蠕蟲狀D.團(tuán)絮狀答案：A4.以下成型工藝中，屬于液態(tài)成型的是（）A.自由鍛造B.砂型鑄造C.板料沖壓D.粉末冶金答案：B5.鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化主要通過（）實(shí)現(xiàn)A.固溶體中溶質(zhì)原子的偏聚B.第二相粒子的析出C.位錯(cuò)密度增加D.晶粒細(xì)化答案：B6.焊接過程中，熱影響區(qū)中性能最差的區(qū)域是（）A.熔合區(qū)B.正火區(qū)C.不完全重結(jié)晶區(qū)D.回火區(qū)答案：A7.鍛造時(shí)，金屬產(chǎn)生纖維組織后，其力學(xué)性能表現(xiàn)為（）A.各向同性B.垂直纖維方向強(qiáng)度更高C.沿纖維方向塑性更好D.無明顯方向性答案：C8.以下塑料中，屬于熱固性塑料的是（）A.聚乙烯（PE）B.聚氯乙烯（PVC）C.酚醛樹脂（PF）D.聚丙烯（PP）答案：C9.鑄造工藝中，為防止縮孔和縮松，通常采用的工藝措施是（）A.增大澆注溫度B.設(shè)置冒口和冷鐵C.減少鑄型剛度D.降低合金流動性答案：B10.粉末冶金成型中，燒結(jié)的主要作用是（）A.提高材料密度B.使粉末顆粒間形成冶金結(jié)合C.消除內(nèi)部應(yīng)力D.細(xì)化晶粒答案：B二、填空題（每空1分，共15分）1.材料的工藝性能包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和（）性能。答案：熱處理2.金屬材料的力學(xué)性能主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性、（）和疲勞強(qiáng)度。答案：沖擊韌性3.常用的硬度測試方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和（）硬度（HV）。答案：維氏4.鑄鐵按石墨形態(tài)可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、（）鑄鐵和可鍛鑄鐵。答案：蠕蟲狀5.鑄造工藝中，分型面是指鑄型（）之間的接觸表面。答案：兩半6.鍛造分為自由鍛和（）兩大類，其中（）適用于批量生產(chǎn)。答案：模鍛；模鍛7.焊接接頭由焊縫、（）和熱影響區(qū)組成。答案：熔合區(qū)8.板料沖壓的基本工序包括分離工序和（）工序，其中沖孔屬于（）工序。答案：成型；分離9.高分子材料的成型方法主要有注射成型、擠出成型、（）和壓制成型。答案：吹塑成型10.陶瓷材料的主要結(jié)合鍵是（）鍵和共價(jià)鍵，因此具有高硬度、高熔點(diǎn)但脆性大的特點(diǎn)。答案：離子三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制及其原理。答案：金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制主要包括：①固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)原子融入基體形成固溶體，使晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動；②細(xì)晶強(qiáng)化：晶粒細(xì)化后，晶界增多，位錯(cuò)運(yùn)動受阻；③第二相強(qiáng)化：第二相粒子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動（如沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化）；④加工硬化：塑性變形使位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間相互阻礙。2.比較砂型鑄造和壓鑄的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。答案：砂型鑄造：成本低、適應(yīng)性廣（幾乎所有合金），但鑄件精度低、表面粗糙，適用于單件小批量生產(chǎn)（如機(jī)床床身）。壓鑄：高壓高速充型，鑄件精度高、表面光滑、強(qiáng)度高，適用于非鐵合金（如鋁合金）的大批量生產(chǎn)（如汽車發(fā)動機(jī)缸體），但設(shè)備投資大、鑄件不宜太厚。3.說明低碳鋼（如Q235）和高碳鋼（如T10）的焊接性能差異及原因。答案：低碳鋼焊接性能好，因其含碳量低（≤0.25%），焊接時(shí)不易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋；高碳鋼焊接性能差，含碳量高（＞0.6%），焊接熱影響區(qū)易形成馬氏體，導(dǎo)致硬度高、脆性大，易產(chǎn)生冷裂紋，需預(yù)熱和緩冷。4.分析鍛造過程中“過熱”和“過燒”的區(qū)別及危害。答案：過熱：加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長，晶粒粗大，塑性和韌性下降，可通過正火或退火細(xì)化晶粒挽救；過燒：加熱溫度接近固相線，晶界氧化或熔化，形成脆弱的氧化層，無法挽救，導(dǎo)致工件報(bào)廢。5.簡述塑料注射成型的基本過程。答案：過程包括：①塑化：顆粒狀塑料在料筒內(nèi)加熱熔化；②注射：熔體在螺桿/柱塞推動下經(jīng)噴嘴注入模具型腔；③保壓：維持壓力防止熔體倒流，補(bǔ)縮；④冷卻定型：模具冷卻使熔體固化；⑤脫模：開模取出制品。四、分析題（每題10分，共20分）1.某汽車公司計(jì)劃開發(fā)一款輕量化新能源汽車底盤，需選擇合適的材料及成型工藝。請從材料性能（強(qiáng)度、密度、耐腐蝕性）和成型工藝（工藝可行性、成本）角度分析，推薦兩種可能的材料及對應(yīng)的成型工藝，并說明理由。答案：推薦方案一：鋁合金（如6061）+擠壓成型/鍛造。理由：鋁合金密度?。s2.7g/cm3），強(qiáng)度較高（經(jīng)時(shí)效處理后σb≈300MPa），耐腐蝕性好（表面易形成氧化膜）；擠壓成型可生產(chǎn)復(fù)雜截面的底盤框架，鍛造可提高材料致密度和強(qiáng)度，適合批量生產(chǎn)，成本低于鈦合金。方案二：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）+模壓成型。理由：CFRP密度僅1.5-2.0g/cm3，比強(qiáng)度和比模量極高（σb＞1500MPa），耐腐蝕性優(yōu)異；模壓成型可實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)成型，減少零件數(shù)量，減重效果顯著，但成本較高，適用于高端車型。2.某工廠生產(chǎn)的齒輪（材料為20CrMnTi）在使用中出現(xiàn)齒面剝落失效，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)齒面硬度不足（HRC45-50，標(biāo)準(zhǔn)要求HRC58-62），心部硬度正常（HRC30-35）。請分析可能的原因及改進(jìn)措施。答案：可能原因：①滲碳工藝不當(dāng)：滲碳層深度不足或表面碳濃度低，導(dǎo)致淬火后硬度不夠；②淬火溫度偏低：奧氏體化不充分，未形成足夠馬氏體；③冷卻速度不足：淬火介質(zhì)（如油）冷卻能力差，或淬火延遲，導(dǎo)致表面發(fā)生非馬氏體轉(zhuǎn)變；④回火溫度過高：淬火后回火溫度超過工藝要求，表面硬度降低。改進(jìn)措施：①優(yōu)化滲碳工藝，增加滲碳時(shí)間或提高滲碳溫度，確保表面碳濃度（0.8-1.0%）和滲碳層深度（0.8-1.2mm）；②調(diào)整淬火溫度至Ac3以上（約870-900℃），保證充分奧氏體化；③改用冷卻能力更強(qiáng)的淬火介質(zhì)（如快速淬火油），或縮短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間；④嚴(yán)格控制回火溫度（180-200℃），避免過回火。五、計(jì)算題（每題7.5分，共15分）1.某軸類零件材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后抗拉強(qiáng)度σb=900MPa，工作時(shí)承受的最大拉應(yīng)力σ=300MPa。若安全系數(shù)n=2.5，試校核該零件的強(qiáng)度是否滿足要求。答案：許用應(yīng)力[σ]=σb/n=900/2.5=360MPa。工作應(yīng)力σ=300MPa＜[σ]，因此強(qiáng)度滿足要求。2.某鑄件的實(shí)際尺寸為200mm（長度方向），模樣尺寸為203mm（考慮鑄造收縮）。已知該合金的液態(tài)收縮率為3%，凝固收縮率為4%，固態(tài)收縮率為2%，試計(jì)算該鑄件的線收縮率，并判斷是否可能產(chǎn)生縮