2025年大学大二（材料成型及控制工程）金属塑性成形原理试题及答案.doc

2025年大学大二（材料成型及控制工程）金属塑性成形原理试题及答案

（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：本大题共10小题，每小题3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。

1. 以下哪种现象不属于金属塑性变形的表现？
A. 金属板材的弯曲
B. 金属棒材的拉伸变细
C. 金属在加热时体积膨胀
D. 金属管材的挤压变形

2. 金属塑性变形的实质是：
A. 原子的重新排列
B. 晶体结构的破坏
C. 位错的运动和增殖
D. 以上都是

3. 位错密度增加会导致金属的：
A. 强度降低
B. 塑性提高
C. 电阻减小
D. 加工硬化加剧

4. 以下哪种强化机制对提高金属的强度贡献最大？
A. 固溶强化
B. 加工硬化
C. 细晶强化
D. 弥散强化

5. 金属在热加工过程中，动态回复的主要作用是：
A. 消除加工硬化
B. 细化晶粒
C. 产生再结晶
D. 改变晶体结构

6. 再结晶温度与以下哪个因素无关？
A. 金属的熔点
B. 变形程度
C. 加热速度
D. 杂质含量

7. 金属塑性成形过程中，摩擦系数增大可能会导致：
A. 模具磨损加剧
B. 工件表面质量提高
C. 变形力减小
D. 金属流动性增强

8. 以下哪种锻造方法属于自由锻造？
A. 模锻
B. 镦粗
C. 挤压
D. 拉拔

9. 板料冲压中，冲裁力的大小与以下哪些因素有关？（多选）
A. 板料厚度
B. 冲裁件周长
C. 材料的强度
D. 模具间隙

10. 金属塑性成形时，应力状态对金属的塑性有显著影响。三向压应力状态下，金属的塑性：
A. 提高
B. 降低
C. 不变
D. 先提高后降低

II卷（非选择题，共70分）

（一）填空题（共15分）
答题要求：本大题共5小题，每空3分。请将正确答案填写在横线上。

1. 金属塑性变形的基本方式有______和______。
2. 加工硬化的主要原因是______。
3. 热加工是指在______以上进行的加工。
4. 锻造比是衡量______的指标。
5. 板料冲压的基本工序分为______和______两大类。

（二）简答题（共20分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰，语言简洁。

1. 简述金属塑性变形的条件。（10分）
2. 说明细晶强化提高金属强度和塑性的原理。（10分）

（三）分析题（共15分）
答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行分析和解答。

在金属锻造过程中，发现锻件内部出现了裂纹。请分析可能导致裂纹产生的原因，并提出相应的预防措施。（15分）

（四）材料分析题（共10分）
答题要求：阅读材料，回答问题。

材料：在金属塑性成形实验中，对某种金属进行了不同变形程度的拉伸试验。结果发现，随着变形程度的增加，金属的强度和硬度不断提高，而塑性不断下降。同时，还观察到当变形程度达到一定值后，继续增加变形程度，金属的强度反而有所下降。

问题：请解释上述实验现象。（10分）

（五）综合应用题（共20分）
答题要求：根据题目所提供的信息，运用所学知识进行综合分析和解答。

有一圆柱形金属坯料，直径为100mm，高度为150mm。现要将其通过锻造加工成直径为50mm，高度为600mm的细长轴。已知该金属的锻造比要求不小于3。请设计锻造工艺方案，并说明理由。（20分）

答案：
1. C
2. D
3. D
4. C
5. A
6. A
7. A
8. B
9. ABC
10. A
1. 滑移；孪生
2. 位错密度增加，位错间相互作用增强
3. 再结晶温度
4. 锻造时金属变形程度
5. 分离工序；变形工序
1. 金属塑性变形的条件包括：具有一定的塑性；有外力作用；外力必须达到一定的数值；外力作用方向合适。
2. 细晶强化提高金属强度和塑性的原理：晶粒细化后，晶界增多，位错运动受阻，使金属强度提高；同时，晶粒细化使变形更加均匀，不易产生应力集中，从而提高了金属的塑性。
裂纹产生原因：锻造温度不当，如温度过高导致过热、过烧，温度过低导致金属变脆；变形速度过快，产生过大的内应力；锻造比过大或过小；原材料存在缺陷等。预防措施：控制合适的锻造温度；合理控制变形速度；选择合适的锻造比；对原材料进行严格检验，去除有缺陷的材料。
随着变形程度增加，位错密度不断增大，位错间相互作用增强，导致加工硬化，使金属强度和硬度提高，塑性下降。当变形程度达到一定值后，发生再结晶，晶粒细化，消除了加工硬化，金属强度反而下降。
锻造工艺方案：先镦粗，将坯料高度减小，直径增大，以满足锻造比要求；然后进行拔长，逐步减小直径，增加长度，最终得到所需的细长轴。理由：镦粗可提高锻造比，改善内部组织；拔长能有效改变坯料的尺寸形状，满足最终产品要求，同时保证金属的致密性和性能均匀性。