2025年大学大二（金属材料工程）金属工艺学试题及答案.doc

2025年大学大二（金属材料工程）金属工艺学试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 下列哪种金属材料的锻造性能最好？（ ）
A. 低碳钢 B. 中碳钢 C. 高碳钢 D. 合金钢
2. 金属材料在压力加工时，能较好地反映其塑性变形能力的指标是（ ）
A. 屈服强度 B. 抗拉强度 C. 伸长率 D. 硬度
3. 自由锻造时，冲孔工序一般用于（ ）
A. 锻造空心轴类零件 B. 锻造薄板类零件 C. 锻造实心轴类零件 D. 锻造复杂形状零件
4. 下列哪种焊接方法属于熔焊？（ ）
A. 电阻焊 B. 氩弧焊 C. 钎焊 D. 摩擦焊
5. 焊接电弧由阴极区、阳极区和（ ）组成。
A. 弧柱区 B. 熔合区 C. 过热区 D. 正火区
6. 金属材料的热处理工艺中，淬火的目的是（ ）
A. 提高硬度和耐磨性 B. 降低硬度，改善切削加工性能 C. 消除内应力 D. 提高韧性
7. 下列哪种硬度测试方法适用于较薄工件？（ ）
A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 肖氏硬度
8. 合金中，两组元在液态和固态下都能互相溶解，形成均匀一致的组织，这种合金相称为（ ）
A. 固溶体 B. 金属化合物 C. 机械混合物 D. 间隙相
9. 金属材料在交变应力作用下，发生破坏的现象称为（ ）
A. 疲劳 B. 蠕变 C. 松弛 D. 磨损
10. 下列哪种铸造方法的尺寸精度最高？（ ）
A. 砂型铸造 B. 熔模铸造 C. 金属型铸造 D. 离心铸造

第II卷（非选择题，共70分）
1. 简答题（每题10分，共20分）
（1）简述金属材料的力学性能包括哪些方面。
（2）说明影响金属材料锻造性能的因素有哪些。
2. 分析题（15分）
分析自由锻造的特点以及适用范围。
3. 工艺设计题（15分）
设计一个简单轴类零件的锻造工艺过程。
4. 材料分析题（10分）
给出一段关于焊接接头金相组织分析的材料，要求分析焊接接头不同区域的组织特点及其对性能的影响。
材料：某焊接接头在金相显微镜下观察，发现有焊缝区、熔合区、热影响区等不同区域。焊缝区呈现柱状晶组织，熔合区组织较为复杂，热影响区又可分为过热区、正火区和不完全重结晶区。
5. 综合应用题（10分）
给出一个金属材料在实际工程中应用的案例，要求分析该材料选择的依据以及所涉及的金属工艺学原理。
案例：某工厂制造一个大型齿轮，选用了中碳钢并进行了调质处理。

答案：1. A 2. C 3. A 4. B 5. A 6. A 7. C 8. A 9. A 10. B
1. （1）金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等方面。强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力；硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力；塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力；韧性是指金属材料在冲击载荷作用下吸收能量和抵抗断裂的能力；疲劳强度是指金属材料在交变应力作用下，在规定循环次数内不发生断裂的最大应力。（2）影响金属材料锻造性能的因素有：金属材料的化学成分，如纯金属比合金锻造性能好，低碳钢比高碳钢锻造性能好；金属的组织状态，单相组织比多相组织锻造性能好；变形温度，温度越高，锻造性能越好；变形速度，变形速度适中时锻造性能较好；应力状态，压应力状态下锻造性能好。
2. 自由锻造的特点：设备简单，通用性强；工具简单，成本低；能锻造形状简单的大型锻件；锻件质量不易控制，精度低。适用范围：适用于单件、小批量生产，锻造大型锻件，以及锻造形状简单的零件，如轴类、齿轮坯等。
3. 锻造工艺过程：下料，根据零件尺寸计算下料长度并截断；加热，将坯料加热到合适的锻造温度范围；镦粗，使坯料高度减小，直径增大，改善内部组织；拔长，沿坯料轴向进行锻造，减小直径，增加长度；冲孔（若需要），在坯料上冲出通孔或盲孔；修整，对锻件进行最后的尺寸和形状修整；冷却，采用合适的冷却方式，防止产生裂纹等缺陷。
4. 焊缝区呈现柱状晶组织，这种组织较为致密，但存在方向性，可能导致焊缝区性能不均匀。熔合区组织复杂，是焊缝与母材的过渡区域，性能较差，是焊接接头的薄弱环节。过热区晶粒粗大，塑性和韧性降低。正火区晶粒细化，力学性能较好。不完全重结晶区部分晶粒发生重结晶，性能介于过热区和正火区之间。这些不同区域的组织特点决定了焊接接头不同部位的性能差异，影响着焊接接头的整体质量。
5. 选择中碳钢制造大型齿轮，是因为中碳钢具有一定的强度和韧性，能满足齿轮的使用要求。调质处理是为了改善材料的综合力学性能，提高硬度、强度和韧性，使其具有良好的耐磨性和抗疲劳性能。涉及的金属工艺学原理：中碳钢的含碳量适中，通过调质处理，淬火后获得马氏体组织，再经高温回火，使马氏体分解、析出细小的碳化物，从而改善了组织和性能，符合大型齿轮在实际工作中承受交变载荷和磨损的要求。