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2025年大学材料成型及控制工程（金属学）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40分）
答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在题后的括号内。

1. 金属晶体中原子的主要结合方式是（ ）
A. 离子键 B. 共价键 C. 金属键 D. 分子键
2. 面心立方晶格的致密度为（ ）
A. 0.68 B. 0.74 C. 0.84 D. 0.94
3. 金属的实际晶体结构中存在大量的晶体缺陷，其中不包括（ ）
A. 点缺陷 B. 线缺陷 C. 面缺陷 D. 体缺陷
4. 位错的滑移是在（ ）作用下进行的。
A. 切应力 B. 拉应力 C. 压应力 D. 正应力
5. 金属发生塑性变形时，其内部原子间的距离（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小
6. 加工硬化现象的主要原因是（ ）
A. 位错密度增加 B. 晶粒细化 C. 残余应力 D. 晶格畸变
7. 回复过程中，金属的强度和硬度（ ）
A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先升高后降低
8. 再结晶的形核机制主要有（ ）
A. 亚晶合并机制 B. 晶界弓出机制 C. 亚晶长大机制 D. A和B
9. 金属的热加工是在（ ）温度以上进行的加工。
A. 再结晶 B. 结晶 C. 熔点 D. 室温
10. 二元合金相图中，共晶反应的表达式为（ ）
A. L→α+β B. α+β→L C. L+α→β D. L+β→α
11. 杠杆定律适用于（ ）
A. 单相区 B. 两相区 C. 三相区 D. 四相区
12. 固溶体的强度和硬度一般（ ）溶剂金属。
A. 高于 B. 低于 C. 等于 D. 不确定
13. 间隙固溶体的溶解度（ ）
A. 较大 B. 较小 C. 与间隙原子大小有关 D. 与溶剂原子大小有关
14. 金属化合物的性能特点是（ ）
A. 硬度高、脆性大 B. 硬度低、韧性好 C. 硬度高、韧性好 D. 硬度低、脆性大
15. 珠光体是由（ ）组成的机械混合物。
A. 铁素体和渗碳体 B. 奥氏体和渗碳体 C. 铁素体和奥氏体 D. 渗碳体和莱氏体
16. 过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体的形成温度范围是（ ）
A. 550℃~650℃ B. 等温线 C. 350℃~550℃ D. 低于Ms点
17. 马氏体的晶体结构是（ ）
A. 体心立方 B. 面心立方 C. 密排六方 D. 体心正方
18. 钢的淬透性主要取决于（ ）
A. 含碳量 B. 合金元素 C. 淬火冷却速度 D. 加热速度
19. 在碳钢中，随着含碳量的增加，其强度和硬度（ ）
A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先升高后降低
20. 合金元素对钢的回火转变的影响，以下说法错误的是（ ）
A. 提高回火稳定性 B. 产生二次硬化 C. 降低回火脆性 D. 影响残余奥氏体的转变

第II卷（非选择题 共60分）

（一）填空题（共15分）
答题要求：本大题共5小题，每空1分。请将答案填在题中的横线上。
1. 金属原子之间通过______结合形成金属晶体。
2. 根据溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分为______和______。
3. 金属塑性变形的基本方式主要有______和______。
4. 共析钢过冷奥氏体等温转变产物中，贝氏体的形成温度范围是______。
5. 钢的退火工艺主要有______、______、______等。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每题5分。简要回答问题。
1. 简述金属晶体的结构特点。
2. 说明加工硬化的利弊。
3. 分析影响再结晶温度的因素。
4. 简述珠光体的形成过程。

（三）分析题（共15分）
答题要求：本大题共1小题，15分。根据所给条件进行分析解答。
已知某二元合金相图如下，分析：
1. 指出图中各相区的相组成。
2. 写出合金1在冷却过程中的相变过程。
3. 计算合金2在室温下相组成物的相对含量。

（四）材料分析题（共10分）
答题要求：本大题共2小题，每题5分。阅读材料，回答问题。
材料：现有两种钢材，A钢含碳量为0.4%，B钢含碳量为1.2%。在相同的淬火条件下，A钢的硬度明显低于B钢。
1. 分析A钢和B钢硬度差异的原因。
2. 若要提高A钢的硬度，可采取哪些措施？

（五）综合应用题（共20分）
答题要求：本大题共1小题，20分。结合所学知识，解决实际问题。
某工厂生产一种轴类零件，材料为45钢。在生产过程中，发现零件的硬度不足，影响了其使用寿命。请分析可能的原因，并提出改进措施。

答案：
1. C
2. B
3. D
4. A
5. A
6. A
7. B
8. D
9. A
10. A
11. B
12. A
13. B
14. A
15. A
16. A
17. D
18. B
19. A
20. C

填空题答案：
1. 金属键
2. 置换固溶体、间隙固溶体
3. 滑移、孪生
4. 350℃~550℃
5. 完全退火、不完全退火、球化退火

简答题答案：
1. 金属晶体中原子通过金属键结合，原子排列紧密，具有较高对称性，存在大量晶体缺陷，原子呈规则排列，形成晶格。
2. 利：可提高金属强度和硬度，使其具有一定耐磨性；弊：塑性变形能力下降，加工困难，残余应力增加，可能导致零件变形开裂。
3. 金属的纯度、变形程度、加热速度及保温时间、原始晶粒大小等会影响再结晶温度。纯度高、变形程度大、加热速度快及保温时间长、原始晶粒小，再结晶温度低。
4. 奥氏体发生共析转变，先在奥氏体晶界形成渗碳体核心，渗碳体长大，周围奥氏体富碳，浓度降低，晶格常数增大，晶格畸变，形成贫碳区，贫碳区奥氏体转变为铁素体，铁素体和渗碳体交替排列形成珠光体。

分析题答案：
1. 略
2. 略
3. 略

材料分析题答案：
1. B钢含碳量高，淬火后马氏体含量多，硬度高；A钢含碳量低，马氏体含量少，硬度低。
2. 可进行淬火、适当提高淬火冷却速度、进行表面淬火或化学热处理等。

综合应用题答案：
可能原因：淬火加热温度不够或保温时间不足，导致奥氏体化不充分；淬火冷却速度不够，未获得足够马氏体组织；回火温度过高或时间过长，硬度降低。改进措施：适当提高淬火加热温度和延长保温时间；选择合适淬火介质，提高冷却速度；优化回火工艺参数。