2025年大学金属材料工程（金属材料性能）试题及答案.doc

2025年大学金属材料工程（金属材料性能）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）

（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意，请将正确答案填在题后的括号内）

1. 金属材料的强度指标不包括以下哪一项？（ ）
A. 屈服强度
B. 抗拉强度
C. 硬度
D. 疲劳强度

2. 金属材料的塑性指标通常用（ ）来表示。
A. 伸长率和断面收缩率
B. 冲击韧性
C. 硬度
D. 疲劳寿命

3. 以下哪种金属材料的导电性最好？（ ）
A. 铜
B. 铝
C. 铁
D. 银

4. 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为（ ）。
A. 强度
B. 硬度
C. 韧性
D. 疲劳

5. 金属材料在交变应力作用下，发生破坏的现象称为（ ）。
A. 断裂
B. 疲劳断裂
C. 韧性断裂
D. 脆性断裂

6. 金属材料的耐腐蚀性主要取决于（ ）。
A. 化学成分
B. 组织结构
C. 表面状态
D. 以上都是

7. 以下哪种热处理工艺可以提高金属材料的硬度和耐磨性？（ ）
A. 退火
B. 正火
C. 淬火
D. 回火

8. 金属材料的弹性模量反映了材料的（ ）。
A. 弹性变形能力
B. 塑性变形能力
C. 抵抗弹性变形的能力
D. 抵抗塑性变形的能力

9. 金属材料的冲击韧性与（ ）有关。
A. 温度
B. 应力状态
C. 材料的组织结构
D. 以上都是

10. 以下哪种金属材料的密度最大？（ ）
A. 铁
B. 铜
C. 铅
D. 铝

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（每空1分，共10分）

1. 金属材料的力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性和（ ）等。
2. 屈服强度是指材料开始产生明显塑性变形时的应力，用符号（ ）表示。
3. 伸长率是指材料在拉伸断裂后，标距段的总变形与原标距长度之比，用符号（ ）表示。
4. 硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和（ ）硬度等。
5. 金属材料的疲劳极限是指材料在交变应力作用下，经过无限次循环而不发生断裂的最大应力，用符号（ ）表示。
6. 金属材料的耐腐蚀性是指材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力，包括化学腐蚀和（ ）腐蚀。
7. 退火是将金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，其目的主要是消除应力、降低硬度、改善（ ）等。
8. 正火是将金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后在空气中冷却的热处理工艺，其冷却速度比退火（ ）。
9. 淬火是将金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后迅速冷却的热处理工艺，其目的是提高材料的硬度和（ ）。
10. 回火是将淬火后的金属材料加热到低于淬火温度的某一温度范围，保温一定时间后冷却的热处理工艺，其目的是消除淬火应力、降低材料的脆性、调整（ ）等。

三、简答题（每题10分，共30分）

1. 简述金属材料强度的概念及其主要指标。

2. 说明金属材料塑性的重要意义，并列举常用的塑性指标。

3. 简述金属材料硬度的测试方法及其适用范围。

四、分析题（共15分）

现有两种金属材料A和B，其力学性能测试结果如下：材料A的屈服强度为300MPa，抗拉强度为400MPa，伸长率为20%；材料B的屈服强度为400MPa，抗拉强度为500MPa，伸长率为A的一半。请分析两种材料的力学性能特点，并说明哪种材料更适合用于承受较大拉力且需要一定塑性变形能力的场合。

五、综合题（共15分）

某金属零件在使用过程中出现了疲劳断裂现象，请分析可能导致疲劳断裂的原因，并提出相应的预防措施。

答案：
一、选择题
1. D
2. A
3. D
4. B
5. B
6. D
7. C
8. C
9. D
10. C

二、填空题
1. 疲劳
2. ReL
3. δ
4. 维氏
5. σ-1
6. 电化学
7. 切削加工性能
8. 快
9. 耐磨性
1 O. 硬度和韧性

三、简答题
1. 强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。主要指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是材料开始产生明显塑性变形时的应力；抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力。
2. 塑性的重要意义在于：良好的塑性使材料在加工时能顺利进行塑性变形，制成各种形状的零件；在使用中能避免突然断裂。常用塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率反映材料在拉伸断裂后标距段的总变形能力；断面收缩率反映材料在拉伸断裂后断面缩小的能力。
3. 布氏硬度测试方法：用一定直径的钢球或硬质合金球，在规定试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后测量试样表面的压痕直径，进而计算硬度值。适用于较软金属材料。洛氏硬度测试方法：用顶角为120°的正四棱锥体压头，在规定试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后测量压痕深度，进而计算硬度值。适用于较硬金属材料。维氏硬度测试方法：用一个正四棱锥体的压头，在规定试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后测量压痕对角线长度，进而计算硬度值。适用于薄件、小件及表面硬化层硬度测试。

四、分析题：材料A屈服强度较低，抗拉强度相对不高，但伸长率较大，说明其塑性较好，开始塑性变形所需应力较小。材料B屈服强度和抗拉强度均高于材料A，然而伸长率仅为材料A的一半，塑性较差。对于承受较大拉力且需要一定塑性变形能力的场合，材料A更合适。因为它能在承受一定拉力时，凭借较好的塑性变形能力避免突然断裂，而材料B虽强度高，但塑性不足，在承受拉力时可能因塑性差而突然断裂。

五分析题：导致疲劳断裂的原因可能有：交变应力幅值较大，超过了材料的疲劳极限；零件表面存在缺陷，如划痕、裂纹等，成为疲劳裂纹源；材料内部组织不均匀，存在应力集中；使用环境的温度、湿度等因素影响材料性能导致疲劳寿命降低。预防措施：合理设计零件，避免应力集中；对零件进行表面强化处理，如喷丸、滚压等，提高表面强度和疲劳抗力；严格控制加工质量，减少表面缺陷；定期检查零件，及时发现和更换有潜在疲劳风险的零件；根据使用环境选择合适的金属材料，并采取相应的防护措施。