(2025年)機(jī)械工程材料及其成型技術(shù)考試試題及其答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列材料中，屬于復(fù)合材料的是（）。A.Q235鋼B.玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂C.工業(yè)純鋁D.氮化硅陶瓷答案：B2.衡量材料抵抗塑性變形能力的指標(biāo)是（）。A.硬度B.韌性C.強(qiáng)度D.塑性答案：C3.灰鑄鐵的鑄造性能優(yōu)于鋼，主要因?yàn)槠洌ǎ?。A.熔點(diǎn)高B.流動性好、收縮小C.密度小D.導(dǎo)熱性差答案：B4.下列成型工藝中，屬于塑性成型的是（）。A.砂型鑄造B.電弧焊C.模鍛D.注塑成型答案：C5.45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后的組織是（）。A.馬氏體B.回火索氏體C.珠光體D.貝氏體答案：B6.鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化主要依靠（）。A.固溶體中溶質(zhì)原子的固溶強(qiáng)化B.第二相粒子的析出阻礙位錯(cuò)運(yùn)動C.晶粒細(xì)化D.位錯(cuò)密度增加答案：B7.塑料注射成型中，保壓階段的主要作用是（）。A.防止熔體倒流B.提高塑件表面光澤C.降低成型溫度D.減少冷卻時(shí)間答案：A8.焊接過程中，熱影響區(qū)中組織最粗大、力學(xué)性能最差的區(qū)域是（）。A.熔合區(qū)B.正火區(qū)C.部分相變區(qū)D.過熱區(qū)答案：D9.下列鍛造工藝中，適合生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高的小型鍛件的是（）。A.自由鍛B(tài).胎膜鍛C.模鍛D.軋制答案：C10.陶瓷材料的主要結(jié)合鍵是（）。A.金屬鍵B.共價(jià)鍵和離子鍵C.分子間作用力D.氫鍵答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、塑性、硬度、（）和（）。答案：韌性；疲勞強(qiáng)度2.鑄造工藝中，冒口的主要作用是（）和（）。答案：補(bǔ)縮；排氣3.鋼的熱處理工藝按目的可分為（）熱處理和（）熱處理兩大類。答案：預(yù)備；最終4.塑料的成型工藝主要有注射成型、（）、（）和吹塑成型等。答案：擠出成型；壓制成型5.焊接接頭由焊縫區(qū)、（）和（）三部分組成。答案：熔合區(qū)；熱影響區(qū)6.鋁合金按成分和工藝特點(diǎn)可分為（）鋁合金和（）鋁合金。答案：變形；鑄造7.鐵碳合金中，共晶反應(yīng)的溫度是（）℃，反應(yīng)式為（）。答案：1148；L→A+Fe?C8.鍛造時(shí)，金屬的可鍛性常用（）和（）來綜合衡量。答案：塑性；變形抗力9.陶瓷材料的性能特點(diǎn)是高硬度、（）、（），但脆性大。答案：高熔點(diǎn)；耐腐蝕三、簡答題（每題8分，共40分）1.比較砂型鑄造與壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場景。答案：砂型鑄造優(yōu)點(diǎn)：成本低、工藝靈活、可鑄造大型復(fù)雜件；缺點(diǎn)：尺寸精度低、表面粗糙、生產(chǎn)效率低。應(yīng)用于單件小批量生產(chǎn)，如機(jī)床床身、發(fā)動機(jī)缸體。壓力鑄造優(yōu)點(diǎn)：尺寸精度高、表面光滑、生產(chǎn)效率高；缺點(diǎn)：設(shè)備投資大、鑄件易產(chǎn)生氣孔、不宜鑄造大型件。應(yīng)用于大批量生產(chǎn)小型精密件，如汽車變速箱殼體、電子設(shè)備外殼。2.簡述淬火+回火工藝對中碳鋼性能的影響機(jī)制。答案：淬火使鋼獲得高硬度的馬氏體組織，但馬氏體脆性大；回火通過加熱使馬氏體分解，析出細(xì)小碳化物，降低內(nèi)應(yīng)力。低溫回火（150-250℃）得到回火馬氏體，保持高硬度和耐磨性（如刀具）；中溫回火（350-500℃）得到回火屈氏體，具有高彈性極限（如彈簧）；高溫回火（500-650℃）得到回火索氏體，綜合力學(xué)性能優(yōu)良（如軸類零件）。3.分析塑料注射成型中“短射”缺陷的產(chǎn)生原因及解決措施。答案：產(chǎn)生原因：熔體溫度過低、注射壓力不足、模具溫度過低、澆口尺寸過小、塑料流動性差。解決措施：提高料筒溫度和模具溫度，增大注射壓力和保壓時(shí)間，擴(kuò)大澆口或流道截面積，選擇流動性更好的塑料（如增加熔融指數(shù)）。4.說明鋁合金時(shí)效強(qiáng)化的基本過程及關(guān)鍵條件。答案：過程：固溶處理（加熱至單相區(qū)后快冷，得到過飽和固溶體）→時(shí)效（室溫或加熱條件下，過飽和固溶體分解，析出細(xì)小彌散的第二相粒子）。關(guān)鍵條件：合金元素在基體中有一定的固溶度，且固溶度隨溫度降低顯著減??；時(shí)效溫度和時(shí)間需控制，避免第二相粗化（過時(shí)效）。5.比較自由鍛與模鍛的工藝特點(diǎn)及適用范圍。答案：自由鍛：使用通用工具，鍛件形狀簡單，尺寸精度低，加工余量大；適用于單件小批量生產(chǎn)大型鍛件（如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、大型曲軸）。模鍛：利用模具成型，鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精度高，加工余量??；適用于大批量生產(chǎn)中小型精密鍛件（如汽車齒輪、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件），但模具成本高，不適合大型件。四、分析題（每題10分，共20分）1.某汽車發(fā)動機(jī)缸體需選用材料并確定成型工藝，要求：①良好的導(dǎo)熱性；②足夠的強(qiáng)度和耐磨性；③成本較低。試分析選擇何種材料（如灰鑄鐵、鋁合金、鑄鋼）及成型工藝（如砂型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造），并說明理由。答案：材料選擇灰鑄鐵：灰鑄鐵含片狀石墨，導(dǎo)熱性好（優(yōu)于鋁合金但略低于純金屬），石墨可起自潤滑作用提高耐磨性；其強(qiáng)度（約200-300MPa）滿足缸體要求，且成本遠(yuǎn)低于鋁合金和鑄鋼。成型工藝選擇砂型鑄造：缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜（含冷卻水腔、安裝孔），砂型鑄造工藝靈活，可制造大型復(fù)雜鑄件，成本低，適合汽車發(fā)動機(jī)缸體的批量生產(chǎn)（雖壓力鑄造精度高，但缸體尺寸較大，壓力鑄造設(shè)備限制其應(yīng)用；離心鑄造適用于圓筒形件，不適合缸體）。2.某齒輪軸（材料為20CrMnTi）在運(yùn)行中出現(xiàn)齒面剝落失效，分析可能的原因（從材料選擇、熱處理工藝、成型缺陷角度）。答案：可能原因：①材料選擇：20CrMnTi是滲碳鋼，若齒輪軸承受高接觸應(yīng)力，需表面高硬度、心部強(qiáng)韌性；若材料成分偏差（如碳、鉻含量不足），會影響滲碳層深度和硬度。②熱處理工藝：滲碳層過薄（未達(dá)到設(shè)計(jì)要求）或淬火溫度不當(dāng)（導(dǎo)致表面馬氏體粗大），會降低表面耐磨性；回火不充分（內(nèi)應(yīng)力殘留）易引發(fā)裂紋。③成型缺陷：鍛造過程中若存在折疊、流線分布不合理，會導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；機(jī)加工后表面粗糙度高，加劇接觸疲勞；滲碳前表面未清理干凈（如氧化皮殘留），影響滲碳均勻性。五、計(jì)算題（10分）已知某鐵碳合金含碳量為0.6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），室溫下組織為鐵素體（F）和珠光體（P）。根據(jù)鐵碳相圖（共析點(diǎn)含碳量0.77%，鐵素體含碳量0.0218%），計(jì)算該合金中珠光體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案：根據(jù)杠桿定律，珠光體（P）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：W(P)=(C合金-C_F)/(C_P-C_F)其中，C合金=0