工程材料期末考试试卷

《工程材料及其成形技术基础》

一、是非题(请在正确的题后标出“√”，在错误的题后标出“×”，每题1分，共10分)

1．因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。 ( × )

2．合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。 ( × )

3．Fe3CⅠ与 Fe3Cll的形态与晶体结构均不相同。( × )

4．淬火加高温回火处理称为调质处理。处理后获得回火马氏体组织，具有综合力学性

能好的特点。(× )

5．纤维增强复合材料，纤维直径越小，增强效果越明显。 ( √ )

6．陶瓷材料中有晶体相、固溶体相和气相共存。 ( √ )

7．铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂的零件毛坯。 ( × )

8．铸铁可以经过热处理改变基体组织和石墨形态。 ( × )

9．手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和气体保护焊属于熔化焊。( √ )

10．贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行短距离的扩散，

而铁原子不能进行扩散。 (√ )

二、不定项选择题（每小题1分，共26分）

1、塑料制品的玻璃化温度( b )为好，橡胶制品的玻璃化温度( )为好

1)低，高 2)高，低 3)高，高 4)低，低

2、下列属于热固性塑料的有 ( c )

1)PA 2)PP 3)环氧树脂 4)PVC

3、随着冷塑性变形量的增加，金属材料的（ b ）

1）强硬度下降，塑韧性提高 2）强硬度提高，塑韧性下降 3）强硬度和塑韧性都下降 4）强硬度和塑韧性都提高 5）强硬度和塑韧性没有变化

4、下列铸造合金中，铸造工艺性能最好的是：（ a ）

1）灰口铸铁 2）铸钢 3）铸造铜合金 4 ）铸造铝合金

5、形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用( b )

1)金属型铸造 2)熔模铸造 3)压力铸造 4）低压铸造

6、铸造时冒口的主要作用是( b )

1)增加局部冷却速度 2)补偿液态金属，排气及集渣

3)提高流动性 4）实现顺序凝固

7、粉末压制适应于：（ ade ）

1）大批量生产 2）单件小批量生产 3）大型件生产

4）难熔、极硬、陶瓷类材料的零件生产 5）多孔类构件生产

8、下列产品或制品中，哪些通常是由固态连接成形获得毛坯或成品的：（ ade ）

1）液化气瓶 2）发动机的曲轴 3）含油滑动轴承 4）钢质桌椅 5）玻璃鱼缸

9、 铸铁难以焊接是因为（ abc ）

1、接头处易形成硬脆的Fe3C 2、抗拉强度低、塑性差

3、易产生气孔、夹渣 4、焊缝易析出石墨

10．铸造成形（ ac d ）。

1、工序较多，铸件品质不够稳定 2、铸件力学性能好

3、易产生组织缺陷 4、铸件的材质和形状尺寸几乎不受限制

11．注射成形适于（ abd ）

1、大批量生产 2、形状复杂、尺寸精确件生产

3、带金属嵌件生产 4、热塑性塑料、橡胶件生产

12. 挤出成形可生产（ abc ）

1、型材 2电线包皮 3、农用膜 4、电视机壳

13. 下列说法正确的为（ abc ）

1、橡胶可由注射、模压、挤出、辊轧等成形法生产产品 2、橡胶硫化即指交联固化

3、硫化前的橡胶称生胶 4、天然橡胶无需硫化

14. 材料成形技术方案拟定的一般原则为：abc

1、零件所选材料与成形技术应相适宜

2、零件所选材料与成形技术的现实可能性与经济性

3、材料成形技术的安全性 4、材料性能的好坏

15．经淬火+低温回火后可能为“高碳回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体”组织的钢为 ( abcd )

1、T9 2、Cr12MoV 3、9SiCr 4、W18Cr4V

16．钢中珠光体组织为 ( acd )

1、共析产物 2、共晶产物 3、两相组织 4、机械混合物

17、下列适于作高温耐热零件的材料为 ( ad )

1、陶瓷 2、玻璃钢 3、40Cr 4、12CrMoV

18、机床主轴可由： 1、45#钢，调质+表面淬火+低温回火；

2、40Cr，调质+表面淬火+低温回火；

3、20CrMnTi，渗碳+淬火+低温回火；

4、38CrMoAl，调质+氮化。

上述几种材料及强化工艺中：

1）成本最低的是 a ，最抗冲击及抗重载的为 c ，精度高且变形最小的为 d 。

2）淬硬性最高的为 a ，最低的为 c ，最耐热耐蚀的为 d 。

3）轴心部可能为低碳马氏体，表层为高碳马氏体的为 c ；表面、心部成分相同的为 ab 。

三、填空题（共20分）

已知下列工程材料的牌号，请按顺序填出表格。（每格1分，共20分）

材料	种类	大致成分	强化方式	性能特点	应用举例
Q235
ZL102
W18Cr4V
RuT300

四、简答题（共 16分）

1．根据铁碳相图，分析产生下列现象的原因：（9分）

(1)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢硬度高；

(2)在室温下，含碳0.8%的钢的强度比含碳1.2%的钢高；

(3)在1l00℃时，含碳为0.4%的钢能进行锻造，而含碳为4.0%的白口铁不能进行锻造。

1．答：原因分析：

（1）从铁碳相图分析可知，碳钢在平衡状态下是由F和Fe3C两相组成。F具有良好塑性，而Fe3C硬而脆。钢中含碳量较低时，Fe3C以层片状分布于F中，随含碳量增高，Fe3C数量越多，对位错运动的阻力越大，其强度、硬度越高，塑性、韧性越低。（3分）

（2）当钢的含碳量超过0．9％时，沿晶界呈现网状分布的Fe3CⅡ，随含碳量增加，其数量越多，网络越厚越完整，晶粒间的结合力越弱，因此，钢的强度随含碳量的提高而降低。 （3分）

(3)含0．4％C的钢为亚共析钢，加热到1100℃时，已全部转变为单相A组织，塑性

好，变形抗力小，具有良好的锻造性能；而含4．0％C的白口铸铁，由于含碳量高，加热到

1100℃时，组织中含有大量的Ld（A+Fe3C）和Fe3CⅡ，锻造性能很差，故不能进行锻造。（3分）

2．请为下列零件选择合适的毛坯生产方法或工艺：（7分）

(1) 汽车油箱；(2)成批大量生产的变速箱体；(3)单件生产的钢质机架；(4)形状简单、承载能力较大的钢轴；(5) 发动机活塞；(6) 船体；(7)汽车发动机上的曲轴。

五、综合分析题（共28分）

1、现用38CrMoAl 制造高精度磨床的主轴其加工工艺路线如下：下料 → 锻造 →（ ）→ 粗加工 →（ ）→ 精加工 →（ ）→ 粗磨 →（ ）→精磨。

试解答下列问题： （13分）

1） 将热处理工艺：调质，氮化，消除应力，退火填入上述括号内；（4分）

2） 粗加工前热处理工艺的主要目的是什么？（2分）

3） 粗磨前、后的热处理工艺各起什么作用？（3分）

4） 在使用状态下，该轴的截面组织是什么？性能如何？（4分）

2．按材料成形时的状态来分，成形技术的成形原理主要有几类？它们各有何种特点以及

应用范围如何？（15分）

铸造——液态凝固成形，材质为金属材料尤其是脆性材料（如铸铁，铸造铝合金等）的各类零件尤其是内腔复杂的零件的毛坯生产；（3分）

锻造（压力加工）———固态塑变成形，材质主要是韧性金属材料的无内腔或内腔简单的毛坯或半成品或零件的生产；（3分）

焊接——固态连接成形，主要是各类材质为韧性金属材料的构件连接；（3分）

粉末压制（粉末冶金）——颗粒态成形，原材料为颗粒状的各类零件或半成品的生产；（3分）

高分子材料（聚合物）成形——粘流（胶质）态固化成形，各类塑料或橡胶制品的生产。（3分）

《工程材料及其成形技术基础》参考答案及评分标准

（一）是非题

1．×；2．×；3．×；4．×；5．√；6．√；7．×；8．×；9．√；10．√。

(二)不定项选择题

1-2）; 2-3); 3-2); 4-1); 5-2); 6-2); 7-1),4),5); 8-1),4),5); 9-1，2，3; ;10-1，3，4; 11-1，2，4; 12-1，2，3；13-1，2，3；14-1，2，3；15-1，2，3，4；16-1，3，4；17-1，4；18-1）1；3；4；18-2）1；3；4；18-3）3；1/2；

(三) 填空题（共20分）

1．答

材料	种类	大致成分	强化方式	性能特点	应用举例
Q235	碳素结构钢	C%≤0.22%；合金总量＜5%		强度一般，塑性较好；易塑变成形及焊接	金属结构件、钢板、钢筋、型钢、短轴、心轴、螺母、焊接件等
ZL102	铸造 硅合金	Si：8—25%，余为Al	变质处理	力学性能不如变形铝 合金，但铸造性能好	形状复杂的零件，如飞机、仪表零件，抽水机壳体
W18Cr4V	高速钢	高碳；W18%;Cr4%V＜1.5%	锻造，淬火+回火；弥散强化	高耐磨性、高热硬性	高速切削或形状复杂的刃具等
RuT300	蠕墨铸铁	高碳，高硅，低硫，低磷C=3.2%	孕育处理，蠕化处理	抗压强度较高，承受热循环负荷好，铸造性较好	缸盖、汽缸套、玻璃模等零件

四、简答题（共 16分）

1．答：原因分析：（1）从铁碳相图分析可知，碳钢在平衡状态下是由F和Fe3C两相组成。F具有良好塑性，而Fe3C硬而脆。钢中含碳量较低时，Fe3C以层片状分布于F中，随含碳量增高，Fe3C数量越多，对位错运动的阻力越大，其强度、硬度越高，塑性、韧性越低。（3分）（2）当钢的含碳量超过0．9％时，沿晶界呈现网状分布的Fe3CⅡ，随含碳量增加，其数量越多，网络越厚越完整，晶粒间的结合力越弱，因此，钢的强度随含碳量的提高而降低。（3分）

(3)含0．4％C的钢为亚共析钢，加热到1100℃时，已全部转变为单相A组织，塑性

好，变形抗力小，具有良好的锻造性能；而含4．0％C的白口铸铁，由于含碳量高，加热到

1100℃时，组织中含有大量的Ld（A+Fe3C）和Fe3CⅡ，锻造性能很差，故不能进行锻造。（3分）

2．答：(1)冷冲压—冲压件；(2)砂型铸造—铸件；(3)电弧焊—焊接件；(4)锻造—锻件；(5)铸造—铸件；(6) 电弧焊—焊接件；(7) 铸造—铸件。

(五)综合分析题

1．答：

1）退火，调质，消除应力，氮化。（4分）

2）粗加工前的退火是为了稳定工件内部组织，消除锻造内应力等，为后续热处理和表面强化做组织准备。（2分）

3）粗磨前对工件进行消除应力退火，以消除机加工过程中所产生的内应力，防止工件尺寸变化和变形；粗磨后的氮化在于使工件表面形成氮化物层，以显著提高其表面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性。（3分）

4）表面是氮化物层（如AlN, CrN, MoN等），硬度为950~1100HV，耐磨性好且抗蚀也好；

心部为回火索氏体；有较高强度和足够的韧性。（4分）

2．答：

铸造——液态凝固成形，材质为金属材料尤其是脆性材料（如铸铁，铸造铝合金等）的各类零件尤其是内腔复杂的零件的毛坯生产；（3分）

锻造（压力加工）———固态塑变成形，材质主要是韧性金属材料的无内腔或内腔简单的毛坯或半成品或零件的生产；（3分）

焊接——固态连接成形，主要是各类材质为韧性金属材料的构件连接；（3分）

粉末压制（粉末冶金）——颗粒态成形，原材料为颗粒状的各类零件或半成品的生产；（3分）

高分子材料（聚合物）成形——粘流（胶质）态固化成形，各类塑料或橡胶制品的生产。（3分）