機械制造基礎試題庫及答案一、機械工程材料與熱處理1.（單選）下列四種鐵碳合金中，室溫平衡組織全部為珠光體的是A.0.45%C亞共析鋼?B.0.77%C共析鋼?C.1.2%C過共析鋼?D.4.3%C共晶白口鑄鐵答案：B2.（單選）制造汽車變速箱齒輪，常采用“滲碳＋淬火＋低溫回火”工藝，其最終表層組織為A.回火索氏體?B.回火馬氏體＋殘余奧氏體?C.回火屈氏體?D.回火馬氏體＋顆粒狀碳化物答案：D3.（判斷）T10鋼經球化退火后，硬度降低、切削性能提高，但淬火后硬度仍低于同成分正火態(tài)。答案：錯誤（球化退火降低硬度便于切削，但淬火后硬度與正火態(tài)淬火硬度基本一致，取決于碳含量與奧氏體化溫度。）4.（填空）45鋼調質處理時，淬火介質常選________，回火溫度范圍________℃。答案：質量分數10%NaCl水溶液；550～6505.（簡答）簡述鋁合金時效硬化四個階段及其強化機制。答案：①形成溶質原子偏聚區(qū)（GPⅠ區(qū)），共格應變強化；②形成有序GPⅡ區(qū)（θ″相），共格應變增大；③過渡θ′相析出，半共格界面位錯切割；④穩(wěn)定θ相析出，彌散強化為主，共格破壞后強度下降。6.（計算）一根φ20mm的40Cr軸，要求調質后表面硬度≥48HRC。已知40Cr端淬曲線顯示：距水冷端12mm處硬度為48HRC，求該軸能否滿足要求？若不能，提出兩種改進措施。答案：軸半徑10mm＜12mm，理論上可滿足；但考慮淬火烈度不足，實際可能不足48HRC。改進：①提高淬火溫度至880℃并采用PAG聚合物水溶液加強冷卻；②改用淬透性更高的42CrMo鋼。7.（綜合）某廠用20CrMnTi制造重卡螺旋錐齒輪，工藝路線：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火→低溫回火→噴丸→磨削。指出每一步熱處理目的及可能缺陷。答案：正火——消除鍛造應力、細化晶粒，缺陷為硬度高切削難；滲碳——表層0.8～1.2%C，缺陷為滲層不均、網狀碳化物；淬火——獲得高硬度，缺陷為裂紋與變形；低溫回火——消除脆性，缺陷為回火不足韌性低；噴丸——引入殘余壓應力提高接觸疲勞壽命，缺陷為覆蓋率不足；磨削——去除氧化皮、保證精度，缺陷為磨削燒傷。二、鑄造工藝與缺陷控制8.（單選）HT250灰鑄鐵件本體試棒抗拉強度250MPa，其石墨形態(tài)主要控制為A.球狀?B.蠕蟲狀?C.片狀A型?D.片狀D型答案：C9.（單選）大型鑄鋼件采用發(fā)熱保溫冒口，其主要原理是A.增大補縮壓力?B.延長冒口凝固時間?C.降低冒口散熱面積?D.提高鋼液過熱度答案：B10.（判斷）鋁合金金屬型鑄造時，鑄型預熱溫度越高，鑄件晶粒越細。答案：錯誤（預熱過高導致冷卻速度下降，晶粒變粗。）11.（填空）球墨鑄鐵孕育處理常用孕育劑為________，加入量一般為鐵液質量的________%。答案：FeSi75；0.3～0.612.（簡答）說明冷鐵與冒口在順序凝固中的協(xié)同作用。答案：冷鐵提高局部冷卻速度，形成“末端區(qū)”，使凝固方向指向冒口；冒口提供補縮金屬，二者共同建立從遠離冒口→冒口的溫度梯度，實現(xiàn)順序凝固，消除縮孔。13.（計算）某銅合金鑄件熱節(jié)處模數M=2.4cm，要求用圓柱形保溫冒口補縮，冒口模數MR=1.2M，冒口高度/直徑=1.5，求冒口直徑。答案：MR=1.2×2.4=2.88cm；設直徑D，則高度H=1.5D，模數MR=V/A=(πD2/4·1.5D)/(πD2/2+πD·1.5D)=1.5D2/4÷(0.5+1.5)=1.5D/8=2.88cm→D=15.4cm，取160mm。14.（綜合）某廠生產風電輪轂（單重18t，材質QT40018AL），采用樹脂砂負壓造型，常出現(xiàn)石墨漂浮。分析原因并給出系統(tǒng)解決方案。答案：原因：碳當量CE過高（>4.6%）、冷卻速度過慢、澆注溫度>1380℃、硅孕育過量。方案：①調整CE=4.3～4.4%，降低碳含量至3.5%；②采用0.5%Cu合金化提高液相線溫度；③澆注溫度降至1320～1340℃；④內澆口引入陶瓷過濾器減少紊流；⑤設置石墨冷鐵加速熱節(jié)冷卻；⑥孕育改為隨流孕育，F(xiàn)eSi75量降至0.4%。三、塑性成形與模具設計15.（單選）汽車覆蓋件拉深成形中，設置拉深筋的主要目的是A.降低壓邊力?B.增大材料流入?C.提高徑向拉應力抑制起皺?D.減少模具磨損答案：C16.（單選）冷擠壓20鋼零件時，毛坯軟化處理應選A.完全退火?B.球化退火?C.再結晶退火?D.正火答案：B17.（判斷）AZ31B鎂合金室溫軋制時，必須采用大壓下量（>30%）才能避免邊裂。答案：錯誤（大壓下量易裂，應小壓下多道次，輔以250℃溫軋。）18.（填空）板料最小彎曲半徑rmin與板厚t比值主要取決于材料的________與________。答案：延伸率；硬化指數n19.（簡答）闡述板料成形極限圖（FLD）的試驗測定步驟。答案：①用網格印制機在0.2mm軟鋁板上印制φ2.5mm圓網格；②在液壓脹形機上進行不同應變路徑試驗（半球脹形、拉深、純脹）；③用三維光學應變測量系統(tǒng)獲取網格變形；④記錄首次出現(xiàn)頸縮或裂紋時的主應變ε1、次應變ε2；⑤繪制ε1ε2曲線，連接臨界點即FLD0。20.（計算）某低碳鋼圓筒形件首次拉深，毛坯直徑D0=100mm，板厚t=1mm，拉深系數m1=0.50，求拉深力（k=1.3，σb=400MPa）。答案：F=πd1tσbk，d1=m1D0=50mm，F(xiàn)=π×50×1×400×1.3≈81.7kN。21.（綜合）某鋁合金手機中板（0.4mm厚）精沖出現(xiàn)塌角過大（>0.1mm），試從模具間隙、刃口形式、壓板齒圈、潤滑四方面提出改進措施。答案：①雙面微小間隙由5%t降至2%t（0.008mm）；②凹模刃口改為0.3mm小圓角，凸模保持鋒利；③齒圈高度由0.2mm降至0.08mm，齒形角60°，位置距刃口1.5mm；④采用氯化石蠟＋MoS2噴霧潤滑，精沖速度由120mm/s降至60mm/s。四、焊接工藝與接頭性能22.（單選）Q345鋼采用埋弧自動焊，焊絲H08MnA配HJ431，其熔敷金屬強度級別屬于A.380MPa?B.430MPa?C.500MPa?D.550MPa答案：B23.（單選）鋁合金MIG焊時，使用純氬保護氣，焊縫表面出現(xiàn)“發(fā)黑”的主要原因是A.弧長過長?B.氣體流量不足?C.陰極清理作用消失?D.焊絲送絲速度過快答案：C24.（判斷）奧氏體不銹鋼焊條A102適用于Q235與06Cr19Ni10異種鋼焊接，無需預熱。答案：正確25.（填空）低氫型焊條烘干溫度________℃，保溫時間________h，重復烘干次數不超過________次。答案：350～400；1；326.（簡答）說明焊接殘余應力對疲勞裂紋擴展速率da/dN的影響機理。答案：殘余拉應力疊加外載荷，使裂紋尖端ΔKeff增大，加速擴展；殘余壓應力降低ΔKeff，抑制擴展；應力比R升高，殘余應力影響更顯著。27.（計算）板厚20mm對接焊縫，承受軸向拉力F=400kN，焊縫余高2mm，求焊縫平均拉應力（焊縫寬度b=20mm，長度L=200mm）。答案：有效厚度a=20mm，σ=F/(a·L)=400000/(20×200)=100MPa。28.（綜合）某12Cr1MoV主蒸汽管道（φ325×30mm）焊后熱處理760℃×2h，發(fā)現(xiàn)硬度>250HB，分析原因并提出返修工藝。答案：原因：焊材匹配不當（Ni超標）、冷卻速度過快、回火參數不足。返修：①用A5Cr焊條挖補，預熱250℃；②焊后升溫至780℃×4h，爐冷至300℃空冷；③硬度抽檢≤200HB，金相回火索氏體≥90%。五、切削加工與刀具材料29.（單選）加工HRC58淬硬鋼模具型腔，首選刀具材料A.YT15?B.YG8?C.TiAlN涂層硬質合金?D.PCBN答案：D30.（單選）車削鈦合金TC4時，切削速度不宜超過A.30m/min?B.60m/min?C.120m/min?D.200m/min答案：B31.（判斷）高速鋼刀具經TiN涂層后，基體硬度提高，故可翻倍提高切削速度。答案：錯誤（涂層降低摩擦、提高耐磨，但基體硬度不變，速度提升有限。）32.（填空）切削三要素對切削溫度影響程度由大到小依次為________、________、________。答案：切削速度；進給量；背吃刀量33.（簡答）闡述積屑瘤對精加工表面粗糙度的雙重影響。答案：積屑瘤前端可替代刀刃切削，降低粗糙度；但瘤體周期性脫落，在已加工表面留下“鱗刺”，使Ra增大；低速或高速切削避開瘤區(qū)，可獲得穩(wěn)定表面。34.（計算）車削45鋼外圓，ap=2mm，f=0.2mm/r，vc=120m/min，主切削力系數kc=2000N/mm2，求主切削力Fc。答案：Fc=kc·ap·f=2000×2×0.2=800N。35.（綜合）某航空鋁合金7050T7451高速銑削，刀具壽命T=60min時vc=600m/min，若改用vc=900m/min，按泰勒公式n=0.4，求新刀具壽命。答案：vc1/vc2=(T2/T1)^n→600/900=(T2/60)^0.4→T2=60×(2/3)^(1/0.4)=60×0.308=18.5min。六、特種加工與復合制造36.（單選）電火花成形加工紫銅電極，電極損耗率最低的工作液是A.煤油?B.去離子水?C.乳化液?D.氣中放電答案：A37.（單選）激光選區(qū)熔化SLM制造316L不銹鋼，層厚30μm，激光功率200W，掃描速度1.2m/s，能量密度約為A.40J/mm3?B.66J/mm3?C.111J/mm3?D.222J/mm3答案：C（E=P/(v·t·h)=200/(1200×0.03×0.05)=111J/mm3）38.（判斷）超聲振動輔助車削硬脆材料時，刀具實際切削角度隨振幅增大而減小。答案：正確39.（填空）線切割加工中，走絲速度提高可降低________，但會加劇________。答案：電極絲損耗；絲的振動40.（簡答）說明水射流切割中“動壓—滯止壓”轉換機理。答案：高速水射流撞擊工件，動能轉化為滯止壓，形成極高瞬時應力，當應力超過材料斷裂強度時發(fā)生切割；加入磨料后，磨料被加速，沖擊作用增強，可切硬脆金屬。41.（計算）用φ0.2mm鉬絲切割厚度40mm的Cr12模具鋼，要求表面粗糙度Ra≤2.0μm，經驗公式Ra=0.7·Ip^0.3·ton^0.2，已知脈寬ton=8μs，求峰值電流Ip上限。答案：2.0=0.7·Ip^0.3·8^0