2025年高职金属材料与热处理技术（材料工程创意）试题及答案.doc

2025年高职金属材料与热处理技术（材料工程创意）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）
1. 金属材料的力学性能不包括以下哪一项？（总共10题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）
A. 强度
B. 硬度
C. 导电性
D. 韧性
2. 以下哪种金属晶体结构的致密度最高？
A. 体心立方
B. 面心立方
C. 密排六方
D. 简单立方
3. 铁碳合金中，共析钢的含碳量约为：
A. 0.0218%
B. 0.77%
C. 2.11%
D. 4.3%
4. 金属材料发生塑性变形的主要方式是：
A. 滑移
B. 孪生
C. 位错运动
D. 晶格畸变
5. 以下哪种热处理工艺能提高钢的硬度和耐磨性？
A. 退火
B. 正火
C. 淬火
D. 回火
6. 铝合金中主要的强化方式是：
A. 固溶强化
B. 时效强化
C. 弥散强化
D. 加工硬化
7. 金属材料在交变载荷作用下，发生破坏的现象称为：
A. 疲劳
B. 蠕变
C. 冲击韧性
D. 断裂韧性
8. 以下哪种材料属于有色金属？
A. 碳钢
B. 合金钢
C. 铝合金
D. 铸铁
9. 珠光体是由以下哪两种相组成的机械混合物？
A. 铁素体和渗碳体
B. 铁素体和奥氏体
C. 奥氏体和渗碳体
D. 奥氏体和珠光体
10. 金属材料的工艺性能不包括以下哪一项？
A. 铸造性能
B. 锻造性能
C. 焊接性能
D. 化学性能

第II卷（非选择题，共60分）
1. 填空题（总共5题，每题4分，将正确答案填在横线上）
（1）金属材料的晶体结构主要有______、______和______三种。
（2）铁碳合金相图中，共晶线的温度为______，含碳量为______。
（3）钢的淬火加热温度应根据______和______来确定。
（4）金属材料的疲劳极限与材料的______、______和______等因素有关。
（5）铝合金按其成分和生产工艺可分为______、______和______三大类。
2. 简答题（总共2题，每题10分）
（1）简述金属材料的强化机制有哪些？
（2）简述退火和正火的目的及应用范围。
3. 分析题（总共1题，每题20分）
现有一批45钢的零件，请分析以下两种热处理工艺对零件性能的影响：
工艺一：840℃淬火 + 550℃回火；
工艺二：840℃淬火 + 200℃回火。
4. 材料分析题（总共1题，每题10分）
某工厂生产的铝合金铸件出现了气孔缺陷，请分析可能的原因，并提出相应的解决措施。
5. 综合应用题（总共1题，每题10分）
设计一个简单的金属材料热处理工艺，以提高一种低碳钢零件的强度和硬度。要求写出工艺步骤、加热温度、保温时间、冷却方式等。

答案：
第I卷：1. C 2. B 3. B 4. A 5. C 6. B 7. A 8. C 9. A 10. D
第II卷：1. （1）体心立方、面心立方、密排六方 （2）1148℃、4.3% （3）钢的含碳量、工件尺寸形状 （4）成分、组织结构、应力状态 （5）变形铝合金、铸造铝合金、特殊铝合金 2. （1）主要强化机制有固溶强化、加工硬化、弥散强化、时效强化等。固溶强化是通过溶入溶质原子使晶格畸变，阻碍位错运动；加工硬化是塑性变形使位错密度增加，位错交互作用阻碍位错运动；弥散强化是通过细小弥散的第二相质点阻碍位错运动；时效强化是通过时效处理使过饱和固溶体分解出弥散的强化相。 （2）退火目的：消除残余应力，降低硬度，改善切削加工性能，细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做准备等。应用于各种钢材的预先热处理。正火目的：细化晶粒，改善切削加工性能，消除网状渗碳体等。应用于低碳钢可提高硬度利于切削，中碳钢可作为预先热处理，高碳钢可消除网状渗碳体为球化退火做准备。 3. 工艺一：840℃淬火可使45钢获得马氏体组织，硬度大幅提高。550℃回火后，马氏体分解，残余应力消除，硬度有所降低，韧性提高，综合力学性能较好，适用于一般受力零件。工艺二：840℃淬火后同样获得马氏体。200℃回火属于低温回火，可保持较高硬度，降低淬火应力，减少脆性，但韧性相对工艺一稍低，常用于要求高硬度、耐磨的零件，如量具等。 4. 原因可能有：合金液含气量高，如熔炼时未充分除气；浇注系统设计不合理，气体卷入；铸型透气性差，气体排出不畅等。解决措施：采用精炼设备充分除气；优化浇注系统，避免气体卷入；选用透气性好的铸型材料，或在铸型上设置排气通道等。 5. 工艺步骤：加热到850℃保温1小时，空冷至室温进行正火，细化晶粒；再加热到840℃保温30分钟后油冷淬火，获得马氏体组织；最后加热到200℃保温1.5小时进行低温回火，消除淬火应力，提高硬度。加热温度850℃利于奥氏体化且晶粒不易粗大，840℃保证完全奥氏体化，200℃低温回火保持高硬度。保温时间根据零件尺寸确定，油冷淬火冷却速度快保证硬度，空冷正火改善组织。